安全閥計算實例討論

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設計數(shù)據(jù)

（1）容器數(shù)據(jù)：

設計壓力：1.0MPaG設計溫度：80C

外壁別保溫安全閥定壓：1.0MPaG

直徑：2000mm切線長度：6500mm

橢圓型封頭

（2）介質(zhì)

10％NaOH溶液（物性按照水計算）

（3）安全閥計算工況：火災；按有合適的消防設施和良好的下水系統(tǒng)計算；設備允許超壓按10%計

計算

1按照《石油化工設計手冊》第四卷P421頁公式

(1)選用計算公式

按照《石油化工設計手冊》第四卷P421頁公式

G=155400FA^0.82/L

其中

G——火災工況時安全閥所需的排放量，kg/h

F——容器外壁校正系數(shù)，此處取1

A——容器濕表面積，m2

L——容器在泄壓工況時的氣化前熱，kJ/kg

（2）所需泄放量的計算

A=π*2.0*6.5+2.61*2.0^2

=51.26m2

安全閥泄放時的入口壓力1.0*1.1=1.1MPaG；對應水的氣化潛熱L=1987.7kj/kgG=155400FA^0.82/L

=155400*1*51.26^0.82/1987.7

=1973.7kg/h

2用chemCAD算

Devicetype=Reliefvalve

Valvetype=Balancedvalve

Ventmodel=HEM(HomogeneousEquilibriumModel)

Vesselmodel=Bubblymodel

Designmodel=API-520/521

Design,Pressurevessels.

Shortcutmethodusedfordesigncase.

API520-521,Adequatefirefightinganddrainagefacilitiesexist.Horizontalvessel

Headtype=Ellipsoidal

HeadKfactor(dpth/R)=0.5

VaporZfactor=0.91599

Cp/Cv=1.4177

VaporMW=18.015

Liquidheatcapacitykcal/kmol-C=19.43

LatentheatkJ/kg=1966.3

Reliefdeviceanalysis:

SetpressureMPa=1.2

BackpressureMPa=0.1

%Overpressure=10

TemperatureC=192.03

Dischargecoefficient=0.953

C0radialdistributionparameter=1.2

KbBackpressurecorrectionfactor=1

Exposedaream2=49.245

EnviroXXXentalfactor=1

HeatratekJ/h=3.7971e+006

Calculatednozzleaream2=0.0038775(Forheatmodel1)

Thefollowingcalculationisbaseonventarea0.0038775m2.Calculatedventratekg/h=1.0208e+005

Calccriticalratekg/h=1.0208e+005

CalccriticalpressMPa=1.1477

Nozzleinletvapormassfraction=7.6261e-008

Deviceinletdensitykg/m3=873.54

（3）從上面的計算結(jié)果能夠看出手算的結(jié)果是“1973.7kg/h”，而軟件計算的結(jié)果是“102080kg/h”。咨詢題出在哪里量，哪一具準確，或者應該如何算。

附件是我所用的CHEMCAD計算文件和報告。

咨詢題也許在這個地方：火災模型選用的是API520/521，API520/521以為泄放時排出單純?yōu)闅庀啵欢胶饬髁磕Ｐ吞暨x了HEM，HEM是用于計算兩相流的。所以平衡流量模型應該選用singlephasevapor。我按照樓主的條件計罷了下，假如物性只按水計算，結(jié)果：

ReliefDeviceSizingforStream1

Devicetype=Reliefvalve

Valvetype=Balancedvalve

Ventmodel=Allvapor

Designmodel=API-520/521

Design,Pressurevessels.

API520-521,Adequatefirefightinganddrainagefacilitiesexist.Horizontalvessel

Headtype=Ellipsoidal

HeadKfactor(dpth/R)=0.5

Vesseldimensions:

Diameterm=2

Length(TtoT)m=6.5

Vesselvolumem3=22.515

Liquidlevelm=2

Initialvaporvolumefraction=1e-005

Heightabovegroundm=0

Fluidproperties:

Vapormasskg=0.0013803

Liquidmasskg=19767

Vapordensitykg/m3=6.1307

Liquiddensitykg/m3=877.97

SurfacetensionN/m=0.040495

LiquidviscosityN-s/m2=0.00014156

VaporZfactor=0.92065

Cp/Cv=1.4111

VaporMW=18.015

LiquidheatcapacitykJ/kg-K=4.4947

LatentheatkJ/kg=1981.2

Reliefdeviceanalysis:

SetpressureMPa-G=1

BackpressureMPa-G=0.1

[wiki]%[/wiki]Overpressure=10

TemperatureC=188.08

Dischargecoefficient=0.975

KbBackpressurecorr.factor=1

Exposedaream2=49.245

EnviroXXXentalfactor=1

HeatratekJ/h=3.7971e+006

Calculatednozzleaream2=0.00029276(Forheatmodel1)

CHEMCAD5.6.4Page2

JobName:reliefvalveDate:03/21/2008Time:11:48:55

Selectedvalvetype:1.5G2.5

Actualnozzleaream2=0.00032452

Thefollowingcalculationisbaseonventarea0.00032452m2.

Calculatedventratekg/h=2122.4

Calccriticalratekg/h=2122.4

CalccriticalpressMPa-G=0.53108

Nozzleinletvap.massfraction=1

Deviceinletdensitykg/m3=6.1307

Nozzleinletvap.vol.fraction=1

選用HEM模型，結(jié)果同手冊計算結(jié)果相差非常大，也許是因為計算手冊依然沿用老的API520/521規(guī)范，以為泄放時排放的是單純的氣相，而美國AICHE研究發(fā)覺緊急排放的時候是氣液混合相，因此推出了DIERS標準。CHMEMCAD中別僅支持DIERS標準，也支持老的API520/521規(guī)范。而HEM模型是用于計算兩相流的模型，因此結(jié)果要大非常多。

感謝最佳射手！

我用5.2和5.5分不罷了一下，結(jié)果徹底相同：

Thefollowingcalculationisbaseonventarea0.00029874m2.Calculatedventratekg/h=1907.4

Calccriticalratekg/h=1907.4

關(guān)于這些參數(shù)的挑選，有啥能夠參考的依據(jù)嗎？

容器流量模型:均相、發(fā)泡和攪動-湍流。均相容器模型假定氣-液別分離；發(fā)泡容器模型假定氣泡從液體中均勻產(chǎn)生；攪動-湍流模型假設較大的氣-液分離。

排放流量模型：HEM模型用于蒸汽和液體有相同的組分和相同的速度；HNE模型是基于在滯流和節(jié)流點之間沒有物質(zhì)交換的均相流淌；ERM給出比HNE模型有些低的守恒蒸汽速率；非閃蒸液體模型用于別靠近組分[wiki]沸點[/wiki]附近的體系；單相蒸汽模型假設在各點的排放量均等。

看來那個咨詢題比較復雜，我們通?；旧喜杉{API或者HG,GB等計算辦法，也算是講按照單純的氣相排放計算。實際上也也許存在氣液兩相，而“DIERS”“CCPS”等規(guī)范在國內(nèi)應用還別是非常廣泛，并且存在兩種計算的結(jié)果相差太大。

針對那個具體的例子，在chemcad中“ventflowmodle”應挑選這個更合理。假如液位真的是和容器直徑相等，也算是徹底充滿狀態(tài)，是別是應該按兩相流思考，而假如液位小于容器直徑，就按照單一氣相流計算，這同樣存在一具咨詢題，以啥作為推斷的依據(jù)。

大伙兒在工程設計實踐中是怎么思考的。

再次對大伙兒的積極參與表示謝謝！

Nozzleinletvapormassfraction=7.6261e-008

Deviceinletdensitykg/m3=873.54

從樓主的最終兩行數(shù)據(jù)看，用chemcad計算的結(jié)果，安全閥進口含汽量極少！依照排放物中液體比例的-8次方，能夠看出全然別是兩相流！程序計算總汲取熱為HeatratekJ/h=3.7971e+006，假如按計算的瀉放量102080kg/h計算，無相變，則液體溫度上升別到9度。而計算書中又有TemperatureC=192.03，這溫度是排放溫度嗎？假如是排放溫度的話，與設計溫度溫差在100度以上，瀉放量也別應該是上面數(shù)據(jù)。192.03是設定壓力下的飽和溫度。從手算和程序結(jié)果看，汲取熱基本一致。咨詢題出在有無相變。

Valvetype=Balancedvalve

Ventmodel=HEM(HomogeneousEquilibriumModel)

Vesselmodel=Bubblymodel

這三項輸入都值得商議。為啥選平衡型？HEM應該有咨詢題。bubblymodel是[wiki]泡點[/wiki]模式？假如真這樣，那絕對別對了。

別懂儲存NaOH的罐子，溫度也別高位啥設計壓力為1.0MPa呢？

感謝“[wiki]化工[/wiki]江湖”的參與和深入討論！

假如發(fā)生這種介質(zhì)在火災工況下的安全泄放，應該是氣相，或者氣液兩相。也就講確信存在相變，否則不可能壓力上升非?？臁τ谑欠翊嬖诎踩狗胚^程中的“氣液兩相”，我對此的明白非常含糊，據(jù)講在英文規(guī)范DIERS和CCPS對此有較為深入的研究。我對安全閥所需泄放量計算的明白算是符合“容規(guī)”或“GB150”即可，深入地研究那個過程別屬于我的能力范圍。

我如今的困惑算是，在工程實踐中，我們怎么挑選計算辦法。能別能按照API520中所提供的簡單公式舉行計算所需泄放量。

另外幾個咨詢題，我的明白是：

1、依據(jù)軟件，計算書中的溫度192.03C應該算是泄放溫度；

2、是否挑選“平衡式”依然“常規(guī)型”安全閥大概不可能對所需泄放量產(chǎn)生大的妨礙，另外按照通用明白，平衡式安全閥應用于“背壓波動”的事情，應該也沒有啥咨詢題。

3、“Vesselmodel=Bubblymodel”依照chencad的解釋：“bobbly”模型假定在“DynamicVessel”內(nèi)，生成均勻的氣、液相混合物質(zhì)，并帶有企業(yè)分離。依照我的明白，大概也沒有啥咨詢題。

4、容器的設計壓力定為1.0MPa，是由于工藝條件決定那個容器在0.7MPa左右的壓力條件下工作，并那個容器別屬于儲存容器，而屬于工藝過程容器。

因為最近學習安全閥的知識，因此對你這咨詢題非常感興趣。

又看了一下你附錄的計算書。在最終附錄的安全閥出口狀態(tài)，溫度為99.6294度。結(jié)合前面的進口狀態(tài)，我以為你的計算程序模擬出來的結(jié)果是安全閥進口狀態(tài)是液態(tài)，出口是氣態(tài)。這就講明在排放過程中發(fā)生了汽化。依照進出口溫度變化也講明了這一點。如此關(guān)于你的計算我想得出以下結(jié)論：

1）手算采納的公式和程序依照你的輸入采納的計算公式確信別一樣。手就是按進口前全部汽化了。而程序結(jié)論是在排放中汽化。

2）兩種計算得出從外界火災汲取的能量一致，而程序排放量大是因為一部分排放量全然別是火災造成的，而是由于超壓后，介質(zhì)自個兒閃蒸的結(jié)果。

3）那過程也許是如此：發(fā)生火災后，罐中液體達到1MPa飽和溫度，超壓后安全閥打開，10kg的液體在安全閥進出口之間閃蒸。固然超壓依然氣體造成的。

4）因此，排放量是否按1973.7kg/h思考，還需慎重研究。

“容規(guī)”中錄取的是第六版API520（1993年版），此版對兩相流計算分析別多。在第七版（2000年版）中有更多描述，本人也未詳看。“容規(guī)”和GB150中描述得太簡單了。

我找到了,這沒咨詢題

HeatratekJ/h=3.7971e+006

LatentheatkJ/kg=1966.3

計算泄放量3.7971e+006/1966.3=1931.09kg/h

與按照《石油化工設計手冊》計算得到的1973.7kg/h非常接近

Calculatedventrate