API RP520和ASME B31.1中关于安全阀排汽反力计算公式的比较

安全阀出口反力的计算安全阀是一种用于控制和保护压力设备的重要安全装置。

当压力超过安全阀设定的压力值时，安全阀将打开，释放过高的压力，以保护系统的安全运行。

在安全阀工作过程中，由于压力的突然释放，会产生反向的力作用在安全阀出口处。

本文将详细介绍安全阀出口反力的计算方法。

安装在安全阀上的压力设定值通常是根据被保护设备所允许的最大工作压力来确定的。

安全阀的出口反力是指当安全阀打开释放压力时，反向作用在阀门出口处的力量。

在计算安全阀出口反力之前，需要收集以下信息：1.安全阀的出口直径（D）：可以从安全阀的技术参数中获取。

2. 安全阀打开后的最大流量（Qmax）：需要根据被保护设备的容量和流体性质来确定。

通常，安全阀的运行压力比设定压力高10-20%。

3.流体的密度（ρ）和出口速度（V）：这些参数可以根据流体性质和工作条件进行预估或实验测量得到。

在计算出口反力时，需要考虑以下几个因素：1.流体的动能：当安全阀打开时，流体从高压区域流向低压区域，会产生一定的速度。

该速度会导致流体动能的产生，并导致反向的冲击力。

2.流体的静压力：流体在阀门后的管道中，由于流体静压力的存在，也会对安全阀产生反向力。

3.阀座面积：安全阀的阀座面积对反力的大小也有影响。

阀座面积越大，产生的反力越大。

根据以上信息和考虑因素，可以通过下列公式来计算安全阀出口反力：反力=动能反力+静压反力动能反力计算公式：Fk = 0.101 * Qmax² * (ρ / 1000) / (2 * A)静压反力计算公式：Fp = ρ * g * A * (0.6 - 0.07 * exp(-0.18 * V))式中，Fk为动能反力，Fp为静压反力，Qmax为最大流量，ρ为流体密度，A为阀座面积，g为重力加速度，V为流体出口速度。

需要注意的是，上述公式是经验公式，为了更准确地计算出口反力，可以根据实际情况进行修正。

修正的方法可以通过更多的实验数据来确认。

安全阀选型验证及闭式系统排汽反力计算软件设计作者：徐斌李涛郑冠捷陈国强来源：《现代电子技术》2017年第24期摘要：针对安全阀的选型及闭式系统中排汽反力的计算问题，采用面向对象的程序设计语言Visual Basic 6.0编写专业计算软件。

软件在Windows XP和Windows 7，Windows 8环境下运行通过。

整个软件采用模块化编写，集成了水蒸汽的特性参数，界面设计简洁，功能实用，操作简便。

该软件以工程设计需求为依据，直观展现了排汽口的形式，实现了对安全阀选型的判断和不同工况下安全阀开启对设备的反力、各种布置形式的排汽管道反力的计算。

关键词：安全阀选型；排汽反力计算； VB 6.0；布置形式；排汽管道中图分类号： TN954+.2⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2017）24⁃0163⁃03Abstract： The calculation software is compiled with the object⁃oriented programming language Visual Basic 6.0 to select correct safety valve and calculate the closed⁃system exhaust reaction force. This software can run in the Windows XP， Windows 7， and Windows 8. The modularization compiling mode is adopted in the whole software， in which the characteristic parameters of water vapor are integrated. The interfacial design is coherent， and the operation is simple. The practical software meets the engineering design requirements， and directly displays the form of the exhaust port. The model⁃selection judgement of the safety valve and the calculation of the exhaust pipe counterforce were realized under various working conditions.Keywords： safety valve selection； exhaust reaction force calculation； VB 6.0； layout form； exhaust pipe0 引言安全阀是锅炉、压力容器和其他受压设备的调压保护装置，安全阀的合理计算和设计对承压设备和装置至關重要。

ASME关于安全阀和安全泄放阀的规定第一篇：ASME关于安全阀和安全泄放阀的规定PG-672007版第I卷安全阀和安全泄放阀 PG-67 锅炉安全阀的要求22.PG-67 4.1 应装设一个或更多个与承受着压力的锅炉直接相通的动力驱动泄压阀。

当过热器出口压力大于在总钢印（PG-106.3）上标志的最高允许工作压力时，泄压阀应能接受到一个使其打开的控制脉冲。

所有动力驱动泄压阀的总排放量不应小于锅炉制造厂确定的在任何运行工况下锅炉最大设计蒸发量的10%。

各泄压阀应装设在能泄放超压的受压件系统中。

如果装设按本节的要求与锅炉直接相通的相同排放量的备用动力驱动泄压阀，则可在动力驱动泄压阀与锅炉之间装设明杆闸阀型或球型隔离截止阀，以便于检修。

隔离截止阀的进出口的面积至少应等于驱动泄压阀的进口面积。

如果隔离截止阀是球型的，应具有清晰显示阀门处于开启或关闭状态的标志。

如果隔离截止阀为明杆闸阀型的（空气、电动机或液压等驱动的），应装设人工操作的控制机构。

对于锅炉制造厂布置在旁路和（或）启动系统中用于排放到中间压力的动力驱动泄压阀，其排量无需认证，但应由阀门制造厂在其上作出标志，注明在规定的进口压力和温度条件下的额定排量。

直接排放到大气的动力驱动泄压阀应进行排放量认证。

此排放量的认证应按PG-69.3的规定进行。

应按PG-69.4的规定在阀门上作出标志。

PG-67.4.2 除了能满足PG-67.4.3中的变通规定以外，每台锅炉上还应装设弹簧式安全阀。

它和按PG-67.4.1中规定装设的动力驱动泄压阀的总的组合排放量不小于锅炉制造厂确定的最大设计蒸发量的100%。

在此总排放量中，实际装设的动力驱动泄压阀排放量所计入的比例不应大于30%。

任一个或所有弹簧式安全阀的整定压力可大于其所连接的受压件的最高允许工作压力，但在确定该整定压力时，应使当所有安全阀（包括动力驱动泄压阀在内）均动作时，除了锅炉与原动机间的蒸汽管道以外，锅炉上所有任何受压件的压力均不会升高到超过其最高允许工作压力的20%。

安全阀计算公式的来源2024
安全阀计算公式的来源2024
安全阀是一种用于保护压力容器、管道和设备的重要安全装置。

其作
用是当容器或管道内的压力超过安全阀设定的压力时，安全阀会自动打开，释放过压部分，从而保护容器和管道免受过压的危害。

安全阀的计算公式是根据流体力学和热力学原理推导出来的。

在安全
阀设计中，最常使用的计算公式是基于API标准520和ASME标准I规定
的计算方法。

这些标准提供了详细的计算公式和参数，用于根据特定应用
场景中的流体性质、容器尺寸、工作温度等因素确定安全阀的打开压力和
流量。

以下是根据API520标准计算安全阀最低放散流量的基本公式：
Q=24.52xCxAx√Pd
其中，Q表示最低放散流量（单位：kg/h或lb/h）
C为流体流量系数（取决于流体种类、安全阀形式和大小）
A为安全阀的喉部截面积（单位：cm^2或in^2）
Pd为安全阀设置压力（单位：kPa或psi）
这个公式可以用于计算液体、气体或蒸汽流体下的最低放散流量。

根
据具体的工程要求，还可以通过调整C和A的值来控制安全阀的放散流量。

另外，安全阀还需要经过额外的校验与适应性验证，以确定其工作能
力和适用范围。

这些校验和验证包括过流系数验证、震动测试、冲击测试等，以确保安全阀能在各种工况下可靠地工作。

管道中最常见的流体冲击载荷之一是安全阀排气反力。

安全阀泄放系统一般分为两类:开放式排放和封闭式排放。

在开放式排放系统中，介质被简单地排放到大气中。

封闭式排放系统将排放的介质收集在一个容器或循环回收联箱中，以便进行适当的回收或处理。

排气反力在不同类型的泄放系统中有不同的处理方法。

安全阀开放式排放系统对于无毒、无害的流体，超压流体可以直接或通过单独的排气管或消声器排放到大气中。

图12.17所示为开放式排放安全阀的最基本安装结构。

超压流体被简单地排放到大气中，没有连接弯曲管道或延伸管道。

这种情况下，流体产生的最明显的反作用就是冲力。

由于管内介质的运行压力通常大于2倍的大气压力，所以流体在阀门喉口出是音速状态。

在阀门的弯头出口处极有可能是音速或超音速，这就是前面所讲到的临界状态。

如下图12.12所示，在临界流动条件下，出口压力高于大气压力。

因此，在出口弯头处除了冲击力，还有压力的推力。

所以，在弯头处的总推力变成如下形式：是出口压力，是大气压力。

12.17里面的圈1表示的是安全阀弯头出口位置。

被称为冲击函数，或叫做总冲击力。

上式要求流量、流速和安全阀弯头出口压力。

阀门供应商一般提供流量，所以这里的主要任务是找出弯头出口压力和出口速度。

由于阀腔内的流动是一个非常复杂的现象，涉及到音速、激波、超音速和再压缩现象，因此出口压力和速度的计算是复杂而不确定的。

计算公式中单位使用的不一致性也会增加复杂性，很容易产生混淆。

因此，找到一种方法来快速而保守地估计这些量是有意义的，或者可作为一种替代方法来避免计算前述的这些量。

由于阀门弯头较短，可认为流体摩擦较小。

在这种情况下，阀腔和弯头内介质的流动可认为是等熵过程，因此前面根据动量方程推导的冲击函数会维持本来状态：*表示的是阀门喉部的声速状态，是喉口的横截面积。

喉口和弯头出口质量流量相等。

是喉口的声速。

根据声速那一部分讲到的内容：将上面两个式子代入冲击函数方程，可得到安全阀总排气反力：根据前面流速文章的推导，可得，是反力系数，取决于比热比k。

安全阀泄放能力的计算下面介绍的是API 的安全阀计算方法，ASME 的方法与API 的主要不同在于ASME 采用安全阀的喷嘴通过面积和安全阀的流量系数都是具体阀的实测值，而API 计算采用的面积和系数都是公称数值。

1、安全阀有效通过面积1）全启式安全阀（安全阀阀芯开启高度等于或大于1/4喷嘴喉部直径）。

2'2'785.04/D D a =∏=——安全阀的有效通过面积，cm 2；'D ——安全阀喷嘴喉部直径，cm ；2）微启式安全阀（安全阀阀芯开启高度小于1/4喷嘴喉部直径）。

h D a '∏=h ——阀芯开启高度，cm 。

当阀座为斜面时：θsin 'h D a ∏=θ——斜面角度，（°）2、安全阀泄放能力的计算下面的安全阀泄放能力的计算方法在工程设计中常被采用，根据API 502推荐的计算方法进行了一些简化，使用更方便，通常情况下更保守点。

1）排放介质为气体或蒸汽时。

b ABS r M K T M pa Q )110(2305+=aM Q ——排放量，kg/h ；a ——安全阀的有效通过面积，cm 2；p ——安全阀定压，Pa （G ）ABS T ——排出气体的绝对温度，K ；r M ——气体相对分子质量，排出气体为混合物时，相对分子质量为平均值； b K ——背压影响泄放能力的修正系数，由相关图表查得。

2）排放介质为水蒸汽时，下面的计算公式与气体公式一样，但下式把蒸汽的物理参数计入，不需再代入。

考虑到蒸汽一般排放到大气，故一般计算时不需要考虑安全阀的背压对排放的影响；但加入了过热蒸汽修正系数，考虑蒸汽过热对泄放量的影响。

b M aCK pQ )11003.1(405+=C ——过热蒸汽修正系数，查相关图表可得。

选用波纹管平衡式安全阀时，上式中的vap b K K 由代替。

3）排放介质为液体时。

a)一般液体。

p M K p p a Q 5.0521]10)([3660ρ∆-= 1p ——定压，Pa （G ）； 2p ——背压，Pa （G ）；ρ∆——液体相对密度；p K ——积聚压力修正系数，查相关图表可得b)高黏度液体。

ASME B31.1和B31.3在管道应力评判上的异同
李敬琦
【期刊名称】《化工设备与管道》
【年(卷),期】2010(47)5
【摘要】汇总了ASME B31.1和ASME B31.3两个管道规范在管道载荷应力评判上的异同.对于从事管道应力分析的工程师来说,熟悉管道规范及其要求,才能更好地做到"遵守规范",才能更好地为管道的安全和优化配管设计提供有力保障.
【总页数】4页(P47-50)
【作者】李敬琦
【作者单位】上海国际化建工程咨询公司,上海,200063
【正文语种】中文
【中图分类】TQ050.1
【相关文献】
1.API RP520和ASME B31.1中关于安全阀排汽反力计算公式的比较 [J], 方立;魏丽
2.ASME B31.3与空分装置冷箱内管道应力分析 [J], 李超;彭喜魁;刘洪仁
3.ASME B31.3压力管道应力分析相关条文的演进探讨 [J], 丁彦辉
4.Risks of non-conservative design according to ASME B31.1 for high-temperature piping subjected to long-term operation in the creep range [J], Hyeong-Yeon Lee;Seok-Kwon Son;Min-Gu Won;Ji-Young Jeong
5.艾默生科里奥利流量计和涡街流量计获得ASME B31．1动力管道设计标准认证[J],
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关于安全阀排放量的计算公式关于安全阀设计程序使⽤中的问题说明⼀. 关于⽕灾时⽓体储罐排放量的计算公式最近有同志在使⽤室⾥发布的安全阀计算程序时发现，当储罐的操作温度较⾼时会出现（866-T ）为负值的情况，使计算⽆法进⾏。

为搞清楚问题的原因，我进⾏了初步的研究，⾸先找公式的出处，然后分析问题出现的原因。

该公式来⾃API521中的3.15.2.1.2节，⽂中讲：对于⾮湿润情况的储罐（指⽓体罐）在⽕灾情况下排放量的计算应⽤下式：1,,P A F A =------------------------------------------------------------------⑴式中的,A 是储罐的受热⾯积，A 是安全阀的排放⾯积，F ，是环境系数，可查表或⽤下式计算：dCK 1406.0F =()-6506.0125.11w T T T -----------------------------------------------⑵⽽T 1是安全阀排放时的温度，T w 是储罐的壁温。

T 1的计算是⽤下式：1T =n n 1T PP----------------------------------------------------------------⑶式（2）中的C ⽤下式计算：C=1-k 1k 1k 2k 520+??+ -----------------------------------------------------⑷⽽安全阀排放⾯积的计算可⽤下式： A=MTZK K P CK W cb 1d ---------------------------------------------------⑸整理以上5个公式，化简后可得到下式：W=0.1406()-1.1506125.11,1T T Tw A MP ------------------------------------⑹上式换算为公制就是我们应⽤的公式：换算过程是：英制公式中温度单位是：兰⽒R ，1RK=0.5556K ；1ft 2=0.3048m 2 1 pou/in 2=6.8947kpa 1 lb/h=0.45359kg/h 整理得下式：()() 1.251 1.150611.2511.150611110.304820.5556W 0.4535910.5556T W W A T T T A T T W-=-=换为我们标准中的符号得：W=8.765M P 1??-25.11506.111w T T T A --------------------------------------⑺在API521的⽂字说明中，编者强调对F ，的数值推荐最⼩值是0.01，⼜说当最⼩值未知时，可以使⽤0.045来计算。

安全阀排放量计算公式安全阀是保障设备和系统安全运行的重要部件，而准确计算其排放量至关重要。

咱先来说说安全阀排放量的概念哈。

简单来讲，安全阀排放量就是指在特定条件下，安全阀能够排出的介质流量。

这就好比一个水库的泄洪量，得算准了，不然要是洪水来了，泄洪量不够，那可就麻烦啦！那怎么算这个排放量呢？这就得提到一堆公式啦。

比如说，对于气体介质，常用的公式是：Wg = 7.6×10^(-2)×C×Kd×A×(Pg + 0.1)×M / (ZT)这里面，Wg 就是气体安全阀的排放量，单位是千克每小时；C 是气体特性系数；Kd 是安全阀的额定泄放系数；A 是安全阀的喉部面积，单位是平方毫米；Pg 是安全阀入口处的气体绝对压力，单位是兆帕；M 是气体的摩尔质量，单位是千克每摩尔；Z 是气体在操作温度和压力下的压缩因子；T 是气体的绝对温度，单位是开尔文。

是不是看着有点晕乎？别担心，咱举个例子来说明。

就说一个化工厂里的反应釜吧，里面有高温高压的气体。

这时候要安装一个安全阀，咱来算算它的排放量。

先确定各种参数，比如说气体特性系数 C 是 348，额定泄放系数 Kd 是 0.65，喉部面积 A 经过测量是 500 平方毫米，入口处气体绝对压力 Pg 是 1.5 兆帕，气体是氨气，摩尔质量 M 大约是 17 千克每摩尔，压缩因子 Z 通过查资料得到是 0.9，操作温度是 200℃，换算成绝对温度 T 就是 473 开尔文。

把这些数一股脑儿地代入公式里：Wg = 7.6×10^(-2)×348×0.65×500×(1.5 + 0.1)×17 / (0.9×473)经过一番计算，就能得出这个安全阀在这种情况下的气体排放量啦。

再来说说液体介质的安全阀排放量计算公式。

Wl = 2.83×10^(-3)×A×Pd×M这里面，Wl 是液体安全阀的排放量，单位是千克每小时；A 还是安全阀的喉部面积；Pd 是安全阀入口处的液体绝对压力，单位是兆帕；M 是液体的流量系数。