换热管破裂计算公式分析

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1、安全阀排放量计算公式分析在安全阀的排放量计算方法里，在目前能见到的计算方法中，我认为有几个计算公式还有讨论的必要，因为就同一个工况而言，不同的公式相互矛盾，我先以换热管破裂的排放量为例，讨论如下：一.换热管破裂的安全阀计算公式1)SEI原来使用的公式WV=246.3×104×d2×(△p×ρv)0.5kg/hWL=16.8×104×d2×(△p/ρL)0.5kg/hｄ内径m△p高低压侧压差Mpaρv，ρL气、液相重度kg/m32)日本三菱重工的公式1)换热器低压侧的设计压力大于2/3的高压侧的设计压力时，由于整根管子完全断裂极少

2、发生，可不考虑换热器管子破裂，不需设安全阀；2)换热器低压侧设计压力小于或等于2/3高压侧的操作压力时，整根管子完全断裂虽很少发生，但要考虑换热器管子破裂，需设安全阀；3)换热器高压侧的操作压力大于等于7（MPa.G）［约1000（psi.G）］，或低压侧的介质是能闪蒸液体，或介质是含有蒸气、会汽化的液体；整根管子完全断裂的故障应考虑，而且与差压无关，需设安全阀。换热管破裂引起的安全阀排放量，按下面3式计算：高压侧是气体的公式：W=2345×a×(PH-PVC)×(M/T)0.5kg/h高压侧是液体的公式：W=9963×a×[（

3、PH-PVC）×S]0.5kg/h高压侧是闪蒸液体的公式：当（PH-1.1×PDL）＞P1-PVC时：W=9963×a×[(PH-PVC)]0.5其中PVC=[0.96-0.28×（PV/PC）0.5]×PVWkg/ha二根换热管的面积cm2T气体泄放温度KM气体分子量PH高压侧的操作压力，PDL低压侧的设计压力MPaGP1高压侧的操作压力，PVC破裂处的脉冲压力MPaAPV高压侧介质在操作温度下的蒸汽压MPaA9PC高压侧介质的临界压力MPaAS高压侧液体的比重在决定安全阀的尺寸时，要考虑过程热量输入的潜在能力，不能只考虑正常

4、的热量输入。例如，炉子燃烧器的最大负荷往往可达炉子铭牌负荷的125%，此时应按泄压工况下的最大蒸汽发生量减去正常冷凝量或蒸汽流出量选用安全阀；无火灾危险处的非易燃液化气，由于阳光暴晒、或其它原因造成辐射、对流、传导等的热传递，使容器内贮存的物质被加热，迅速汽化超压。根据压力容器安全技术监察规程，这类容器的安全阀的安全排量不低于火灾危险处的非易燃液化气的30%；管子或容器在充满冷液体后被关闭，然后又受到伴热管、蛇管、外界热流或明火加热；一个换热器的冷侧被切断，而热侧仍有流体通过；管子或容器在接近常温时充满液体后，然后又直接受到太阳

5、辐射加热；对于用蒸汽加热的再沸器和类似的管式换热器，在决定调节阀故障时的换热工况时，假设管子是清洁无污垢的；1)从“工艺管线设计安装手册”下册中查到的计算公式：对气体G=107×104×d2×(P×ρv)0.5kg/h对液体G=4.7×104×d2×(△p/γ)0.5m3/hP高压侧压力atm（表）△p高低压侧压差atmρv气体密度kg/m3γ　液体比重　d换热管内径m对气体排放而言，要求高压侧的压力至少是低压侧的两倍，如果低于两倍要适当降低排放量。2)兰化院编的书中的公式：对液体W=5.6×d2×(GL×△p)0.5kg/hG

6、L液体密度kg/m3△p高低压侧压差Mpad换热管的内径mm3)Kvaerner公司的计算公式：对气体WV=1.567×0.7×d2×(PH×ρH)0.5kg/h此式的假设是，高压气体排除的速度是音速的0.7倍。PH高压侧的最大操作压力baraρH高压流体的密度kg/m39d换热管的内径mm在以上公式中，它们的计算基准都是以两根换热管的面积来计算排放量，符合API的论述。第二组公式考虑了闪蒸的流体，其它公式都没有考虑。故先讨论其它四组公式，分为气体和液体的公式分别讨论。一.对气体的计算公式有三组公式：WV=246.3×104×d

7、2×(△p×ρv)0.5kg/hｄ内径m△p高低压侧压差Mpaρv，ρL气、液相重度kg/m3WV=1.567×0.7×d2×(PH×ρH)0.5kg/hPH高压侧的最大操作压力barAρH高压流体的密度kg/m3d换热管的内径mmG=107×104×d2×(P×ρv)0.5kg/hP高压侧压力atm（表）ρv气体密度kg/m3d换热管内径m第二式经过单位换算，可换算为：WV=109×1041.567×0.7＝1.0969转换为m,atm就是此式！×d2×(P×ρv)0.5与第三式基本一致！我也试验了前面介绍的第二组公式（日本三

8、菱重工的公式），结果发现它的计算结果比其它公式的结果都要大很多。对第一式我分析它与第二和第三式的区别，是用压差代替高压侧的压力计算，而压差是一个变化的数，不是常数，所以此式的常数项，应该是个变数，不是常数。二.对液体的计算公式也有下面三个公式：WL=16.8×1