安全阀的工艺计算
2.2.1对于气体、蒸汽在临界条件下的最小泄放面积为：
ɑ=13.16
式中：
ɑ—最小泄放面积，mm2； W—质量泄放流量，kg/h； X—气体特性系数； P—泄放压力，MPa； Z—气体压缩因子； T—泄放温度，K； M—分子量。
流量系数（Co）由制造厂提供。若没有制造厂的数据时，对于全启式安全阀：Co=0.6～0.7；对于带调节圈的微启式安全阀：Co=0.4～0.5；对于不带调节圈的微启式安全阀：Co=0.25～0.35。
气体特性系数（X）见附录1。 气体压缩因子（Z）查附录6。
2.2.2根据计算的最小泄放面积（ɑ），计算安全阀喉径（d1）或阀座口径（D） 1）对于全启式安全阀
ɑ=
2?d1WZT ?Co?X?PM4 (2.2-2)
2）对于平面密封型微启式安全阀
ɑ=?Dh (2.2-3)
3)对于锥面密封型微启式安全阀
ɑ=πDh·sin? (2.2-4)
式中：d—全安阀喉径，mm； h—安全阀开启高度，mm; D—安全阀的阀座口径，mm； ?—密封面的半锥角，度。
2.3 根据美国石油学会标准API-520中的规定如下：
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安全阀的工艺计算
2.3.1临界条件的判断
如果背压满足式（2.3-1），则为临界流动，否则为亚临界流动。
Pb≤Pcf=P·
?2???k?1??kk?1 （2.3-1）式中：
Pb—背压，MPa；
Pcf—临界流动压力，MPa； P—泄放压力，MPa； k—绝热指数。
2.3.2气体或蒸汽在临界流动条件下的最小泄放面积
ɑ=
式中：
ɑ—最小泄放面积，mm2； W—质量泄放流量，kg/h; Co—流量系数； X—气体特性系数； P—泄放压力，MPa； Kb—背压修正系数； T—泄放温度，K； Z—气体压缩因子； M—分子量。
流量系数（Co）由制造厂提供，若没有制造厂的数据，则取Co=0.975。系数(X)式（2.3-3）计算或查附录1。
13.16WZT? (2.3-2)
Co?X?P?KbM?2?X=520k????k?1?k?1k?1 (2.3-3)
背压修正系数（Kb）仅用于波纹管背压平衡式安全阀（查附录5）临界流动条件下，对于弹簧式安全阀Kb=1.0。
气体压缩因子（Z）查附录6所示。
部分物料的绝热指数（k）见附录2，若没有k的数据，则X=315。
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安全阀的工艺计算
2.3.3气体或蒸气在亚临界条件下的最小泄放面积
1）式（2.3-4）适用于导阀式安全阀和弹簧设定时考虑了静背压的影响的弹簧式安全阀，在亚临界流动条件下的最小泄放面积的计算：
WZTɑ=1.8×10-2C?K?MP(P?P)ofb亚临界流动系数（Kf）查附录7。
(2.3-4)
流量系数（Co）值由制造厂提供，若没有制造厂数据时，Co=0.975，其它符合同前。 2）简便计算弹簧式安全阀在亚临界流动条件下的最小泄放面积时，可先按临界流动条件下的式（2.3-2）计算，再将计算结果除以按附录8查得的背压修正系数（Kb），即为亚临界条件下的最小泄放面积。
3）背压平衡式安全阀在亚临界流动时的最小泄放面积按式（2.3-2）计算，但背压修正系数（Kb）应由制造厂提供。 2.3.4水蒸汽
ɑ=0.19
W (2.3-5)
Co?P?Ksh?KN流量系数（Co）值由制造厂提供。若无制造厂数据时，Co=0.975。 水蒸汽过热系数（Ksh）查附录3，对于饱和蒸汽，Ksh=1.0。 Napier系数（KN）按下述要求选取： P≤10.44MPa时，KN=1.0 10.44MPa＜P≤22.17MPa时，KN=其余符号意义同前。 2.3.5液体
ɑ=0.19
27.637P?1000
33.234P?1061WCo?KP?KW?KVGl (2.3-6)
P?Pb超压修正系数（KP）查附录9所示。
背压修正系数（KW）,对弹簧式安全阀=1.0；对于波纹管背压平衡式安全阀，KW查附录10。
粘度修正系数（KV）查附录11。
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流量系数（Co）对于按美国机械工程师协会ASME第Ⅷ部分第1分篇或国标GB150-89设计的容器上安装的安全阀，Co=0.65，其它（如管道上）安装的安全阀，Co=0.62。
计算泄放压力（P）时所用的超压，对于按ASME第Ⅷ部分第1分篇或国标GB150-89设计的容器，超压为10%，其它（如管道上）安装的安全阀，超压为25%。其余符号同前。
2.3.6两相流体
1）气-液平衡态的两相流体，流经阀体时部分液体要产生闪蒸，闪蒸现象会降低阀门的质量流通能力。泄放量的计算方法如下：
a）确定闪蒸量：分别计算液相自泄放压力经绝热过程至临界压力下和至背压下的闪蒸里量，取小者。
b）用闪蒸的气量和泄放时混合物中的气量之和，根据背压情况及安全阀的型式等，按照式（2.3-2）或（2.3-4）计算气相所需的最小泄放面积。 c）根据式（2.3-6）计算液相所需的最小泄放面积。
d）将b）和c）项的计算结果相加，即为所需的最小泄放面积。 2）背压对安全阀的上述计算过程有很大的作用，因此： a）应仔细计算泄放管道中两相流体的压力降； b）管道压力降的产生，会使部分液体继续气化；
c）来自冷冻（如液化气的排放）的物料排放系统，在排放管道中有时会产生液滴和低温；
d）对于气相处于临界条件下泄放时，计算液相泄放量时背压到临界压力（Pcf）(见式2.3-1)
3 储存气体容器的安全阀
3.1 无湿润表面的容器在外部火灾情况下，容器将在短时间内由于金属材料的软化而发生破坏。设置安全阀将不能独立保护这类容器不受损坏，仅能短时间内（金属软化之前）起作用。因此要采取其它的办法如外保温、水喷淋或自动/手动泄压系统（安装控制阀）。 3.2 无湿润表面的容器在外部火灾情况下的泄放量
(TW?T)1.25W=8.764?A1?MP (3.2-1) 1.1506T四川省化工设计院
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暴露面积（A1）为距地面或形成大面积火焰的平台上方7.5m以下的容器外表面。 金属壁温（TW）：对于碳钢为593℃（866K）。 泄放温度（T）根据理想气体状态方程计算。 3.3 最小泄放面积
F'A1ɑ=576.7× (3.3-1)
P 泄放阀因子（F’）按式（3.3-2）计算，F’的最小值为0.01。如果F’没有足够的数据进行计算，则F’取0.045。
0.2?(TW?T)1.25F= (3.3-2) 0.6506X?Co?T 上式中流量系数（Co）由制造厂提供。若没有制造厂的数据时，Co取0.975。气体特性系数（X）查附录1。 上述各式的其它符号同前。 2 安全阀出口反力的计算 4.1 安全阀出口反力的计算
物料泄放时，流体的流动会对排放管道产生一作用力，并通过排出管道传至安全阀，进而以力矩的形式通过安全阀入口管道传至设备接管。这个力和力矩是否对安全阀的进出口管道和设备的接管、法兰产生不良影响（如容器是否要补强等），需要进行详细的计算后确定。
作用力的大小与物料泄放至大气还是泄放到密闭系统有很大关系。 4.1.1气相物料泄放大气
对于可压缩流体（气体或蒸汽）临界稳态流动，且物料流经安全阀后经一段水平管、一个90°长半径弯头、一段垂直立管排入大气，如图4.1-1所示，作用力（f）按式（4.1-1）计算：
?= 1.02×10-6×W×式中：
?—泄放反力，N；
Ao—泄放管出口截面积，mm2；
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kT?10?Ao?P2 (4.1-1)
(k?1)M