1. 排放介质与物性 选预设自动填物性
相态
气体 / 蒸汽按可压缩等熵膨胀;液体按不可压缩;两相按均相(HEM)估算
介质预设
仅填入物性参考值,正式设计按介质实际参数或工艺数据
两相流按均相模型估算,未计汽液滑移与闪蒸非平衡效应,结果偏保守程度不确定
2. 排放条件与排量 排量未知可反算
排放压力取整定压力 + 超压(通常为整定压力的 1.10 倍,火灾工况 1.21 倍);闭式系统背压为排放总管内压力,开式系统固定为大气压
质量流量 W
kg/h
取安全阀额定排量(可由 hansfei.cn/psv 定径计算或厂家样本查得)
气体 / 蒸汽按 API 520 临界流定径式反算(C 系数由 k 导出);液体按孔板流量式 ṁ = Kd·A√(2ρΔP) 粗算,未计粘度与背压修正,仅供量级参考
3. 出口管、排放型式与动载系数
排放型式
开式:出口短管直排大气,出口静压≈大气压,压力项为 0;闭式:接排放总管,出口静压取总管压力
动载系数 DLF
安全阀开启极快,反力为冲击荷载。开式常取 1.2~1.5;闭式系统因排放管内激波反射可取 1.5~2.0;有厂家数据或动力分析时按其取值
力臂 e
mm
反力作用线到被校核截面(阀出口法兰、弯头或支架点)的距离,用于算力矩 M = F·e
开式 / 闭式对照 同一阀两种排放方式
| 型式 | 出口静压 MPa(G) | 压力项 N | 设计反力 kN |
动量项只与排量和临界流速有关,与出口管径无关;压力项才随出口面积线性变化。开式系统反力通常小于闭式。
出口管径敏感性 压力项随面积变化
| 规格 | 内径 mm | 出口面积 mm² | 压力项 N | 设计反力 kN |
公式与口径
展开:本工具采用的公式
基本方程(动量 + 压力):
Fs = ṁ·ve + (Pe − Pa)·Ae Fd = DLF · Fs M = Fd·e
可压缩(气体 / 蒸汽):
临界压力比 rc = [2/(k+1)]k/(k−1)
临界时 Te = T₀·2/(k+1),ve = √(k·Rs·Te) (Rs = 8314/M)
亚临界时 Te = T₀·(Pb/P₀)(k−1)/k,
ve = √[2k/(k−1)·Rs·T₀·(1 − (Pb/P₀)(k−1)/k)]
马赫数 Ma = ve/√(k·Rs·Te)
液体(不可压缩):ve = ṁ/(ρ·Ae)
两相(均相 HEM):vg = Z·Rs·T₀/Pe,vm = x·vg + (1−x)/ρl,
ve = ṁ·vm/Ae
排量反算(气体 / 蒸汽,API 520 临界流定径式):
W = At·C·Kd·P₀·√M / √(T₀·Z),
C = (520/13.15)·√[k·(2/(k+1))(k+1)/(k−1)]
排量反算(液体,孔板流量式):ṁ = Kd·At·√(2·ρ·ΔP)
展开:本工具未作的校核(重要)
- 阀瓣开启瞬间的压力波、激波与非定常流(真正的峰值可能高于本工具稳态值,DLF 只是工程近似)
- 排放管内的声学共振与流致振动、声致疲劳
- 两相流的汽液滑移、闪蒸非平衡(均相模型只是估算)
- 安全阀正式定径(喉径、排量)应按 API 520 / API 526 / GB/T 12241 与厂家样本
- 反力作用下管系的动力响应(需 Caesar Ⅱ / AutoPIPE 做时程或谱分析)
- 反力与管道自重、热胀、风载的组合(本工具只给反力,组合请走工具 4)
结果为方案估算与量级判断,用于判断支架是否需要加强、出口管是否需要独立支承;正式设计请按 API 520 Part Ⅱ / GB/T 12241 与阀门厂家资料,并由应力分析软件复核。