安全阀排汽能力的计算

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1、安全阀排汽能力的计算　　摘　要　对1996年版《蒸汽锅炉安全技术监察规程》中关于蒸汽安全阀排放量的定义进行商榷，分析了所推荐的两种计算方法的理论和实验依据，讨论了实际应用中可能出现的一些问题。　　关键词　安全阀　排放量　饱和蒸汽　　Abstract　Thisarticlediscussesaboutthedefinitionofthedischargevolumeofsteamreliefvalveasdescribedinthe1996editionofSteamBoilerSafetyTechniqueSupervisionRegulation，ana

2、lyzesthetheoryandtheexperimentalbasisoftworecommendedcalculationmethodsanddiscussesproblemsthatmaypossiblyoccurinpracticaluse．1　引言　　1996年版《蒸汽锅炉安全技术监察规程》(以下简称《规程》)，比1987年版(简称原规程)，对蒸汽安全阀的排汽能力(排放量)计算作了较大改动。允许按GB12241《安全阀一般要求》(以下简称GB12241)规定方法进行计算。《规程》中饱和蒸汽的计算为：　　E＝0．235A（10．2P＋1）K　　　

3、　　　　　　　　　　　　　　　　　(1)式中：E--安全阀的理论排放量，kg／h；　　　P--安全阀入口处的蒸汽压力(表压)，MPa；　　　A--安全阀的流通面积，mm2；　　　K--安全阀入口处蒸汽比容修正系数：　　　　　　　　　　　　　　　　(2)　　　Vb--饱和蒸汽比体积，m3／kg。　　GB12241规定的饱和蒸汽(干度为98%，最大过热度为10℃)的计算为：　　　　　　　　　　　　　(3)(3)式中的P为绝对压力，单位为MPa。其余符号意义及单位同(1)式〔为便于比较，在(3)式中已将GB12241计算式中的符号用《规程》所使用的具有相同意义的

4、符号所替代〕。显然，(1)式和(3)式在形式上存在较大差别。二者的结果，最大相对偏差可达120%(见表1)。表1　按《规程》计算的结果与GB12241结果的比较P(绝对压力，MPa13510152022(由(1)式计算，)2.397.1911.9823.9741.4063.4683.22(由(3)式计算，)5.2515.7526.2552.5081.97118.51137.28相对偏差(%)120119119119988765为便于分析，将(1)式和(3)式统一写作　　　　　　　　　　　　　　(4)式中，P为绝对压力，单位为MPa。C为计算系数，对于(1)

5、式，C＝0．235×10．2，对于(3)式C＝5．25；ξ为修正系数，当压力P统一为绝压后，对于(1)式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(5)对于(3)式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(6)　　就修正系数ξ，对计算结果的修正程度，也存在明显的差异(参见表2及图1)。也就是说，即使将(4)式中的计算系数C统一规定为某一个合理的值，由修正系数ξ所引起的相对偏差也可达32%，这样大的偏差，是不合理的。表2　两种修正系数的结果比较P(绝对，MPa)1011121416182022Vb(m3／kg)0.018000.01

6、4250.015970.011490.009330.0075340.0058730.003757ξ(由(5)式计算)1.071.081.091.131.171.231.321.57ξ(由(6)式计算)0.991.001.011.031.051.091.131.19相对偏差(%)8881011131732图1　两种修正系数之间的差别　本文要讨论的是：(1)《规程》及GB12241规定的两种安全阀排汽能力计算方法的依据；(2)二者间的本质差别；(3)二者计算结果的合理性。2　理想气体的等熵流动　　对于理想气体通过安全阀的流动，可近似按理想气体通过渐缩喷管的模型

7、进行热力学求解。根据热力学第一定律，可列出泄放管内气体流动的能量方程〔1〕：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(7)式中：q为比热量；h与h2分别为泄放管入口与出口处的比焓；u与u2分别为泄放管入口与出口处的气体流速。　　由于气体流经泄放管的时间较短，可近似看成等熵过程，即q＝0；泄放管入口处的气体可近似处于滞流状态，即u＝0。故(7)式可写作：　　     　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(8)　　对于理想气体，定压比热Cp为定值，则有：　　　　　　h＝CpT　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(9)　　　　　　h2

8、＝CpT2