注冊化學工程師 管路組件設計

第三節(jié)管路組件設計

8.3管路組件設計

8.3.1常用閥門的選用

1.閥門類型及特點

(1)閘閥

廣泛用于各種介質的切斷，是化工廠中應用最多的一種閥門。特點：

①流體流經(jīng)閘閥時不改變介質流向，因而阻力較小；

②適于作切斷閥用，不宜用于流量調節(jié)(具有一定的調節(jié)性能)，明桿式尚可根據(jù)

閥桿升降高低調節(jié)啟閉程度。

3閥的底部有空間，不宜用于有固體沉積物的流體(復式閘板閥除外)。

④閉力矩比同口徑的截止閥小，全啟全閉所需時間比同口徑的截止閥長。

⑤密封面的修理不如截止閥方便。結構較截止閥復雜，不易修理。

⑥聯(lián)結尺寸小。

⑦適于制成大口徑的閥門，除適用于蒸汽、油品等介質外，還適用于含有粒狀固體

及黏度較大的介質；并適用于做放空閥和低真空系統(tǒng)閥門。

⑧密封性能較截止閥好。

(2)截止閥

①閥座截面垂直于流體流向。流體流過閥門時方向改變，因而阻力較大。

②一般用于需要調節(jié)流體流量處，有最大口徑要求。

③由于流體向上流經(jīng)閥座，座上易沉積固體而影響關閉時的密封性，所以一般不用

于帶懸浮固體的液體。

同閘閥比，調節(jié)性能好。

⑤密封性能差。

⑥適用于蒸汽等介質，不宜用于黏度大含有顆粒易沉淀的介質，也不宜作為放空閥

及低真空系統(tǒng)的閥門。

(3)節(jié)流閥

①調節(jié)性能好于盤形截止閥和針形閥，但調節(jié)精度不高。

②流體通過閥座流速較大，易沖蝕密封面。

適用于溫度較低、壓力較高的介質和需要調節(jié)流量和壓力的部位。

④因密封性較差，不宜做隔斷閥用。

(4)止回閥

①密封性比較，升降式好于旋啟式；

②流阻比較，升降式大于旋啟式；

③升降式臥式宜安裝在水平管線上，升降式立式宜安裝在垂直管線上；

④旋啟式可以裝在水平、垂直、傾斜的管線上，以水平安裝為宜，或在流體自下而

上的管線上垂直安裝。

⑤一般適用于清凈介質，不宜用于含固體顆粒和黏度較大的介質。

⑸球閥

①啟閉迅速，操作方便。

②阻力非常小，結構簡單，易于加工。

③密封性能好，且密封面不易擦傷。

④適用于低溫高壓及黏度大的介質，或漿液和黏稠流體。

⑤不能做調節(jié)流量用。

⑥使用壓力高于旋塞閥。

(6)柱塞閥

①結構緊湊，啟閉靈活，維修方便。

②密封性好。

(7)旋塞閥

①結構簡單，阻力降??；

②啟閉方便、迅速；

③適用于溫度較低、黏度較大的介質和要求開關迅速的部位；

④一般不宜用于蒸汽和溫度較高的介質。

(8)蝶閥

①由于在一定的開啟角度時，流量與開啟角度成線性關系，因而在許多場合取代截

止閥和調節(jié)閥，用于大流量調節(jié)；

②阻力很小，重量輕，連接尺寸小，廣泛用于各種管線的切斷和節(jié)流；

③使用溫度和壓力受密封材料的限制，不宜用于較高的場合；

④適用于蒸汽、氣體、液體、漿液和懸浮液等各種介質；

⑤適合制成較大口徑閥，用于溫度〈80攝氏度，壓力〈1.OMPa的原油、油品及水等

介質;

⑥主要用于切斷，也可用于調節(jié)流量；

⑦適用于溫度＜500攝氏度，壓力〈1.OMPa的氣體、液體介質及水等；

⑧公稱直徑一般較大。

(9)隔膜閥

①閥桿不與介質直接接觸，閥桿不用填料箱；

②適用于輸送氣體、液體、黏性流體、漿液和腐蝕性介質的管線；

③結構簡單，便于維修；

密封性能好；

流體阻力??；

適用于溫度＜200攝氏度，壓力＜1.OMPa的油品、水、酸性介質和含懸浮物的介質；

不適用于有機溶劑和強氧化劑的介質；

一般結構的閥門不能用于真空系統(tǒng)；

⑨應按實際使用情況定期更換隔膜。

(10)疏水閥

①根據(jù)排水作用原理，分為靠液位作用的浮子型、熱動力型和熱靜力型；

②依據(jù)排水方式、動作反應速度、排空氣性能、壓力波動影響和耐水擊等性能指標

選擇閥體類型；

③根據(jù)防凍和安裝位置要求，確定疏水閥的管線連接。，

2.閥門選用原則

①在選用閥門時，首先要了解流體的性質，并考慮其是否帶有固體顆粒、粉塵、化

學物質、腐蝕性等；

②確定閥門的功能要求，特別是密封、調節(jié)、快速啟閉等方面的要求；

③根據(jù)流體的流量和允許壓力損失來確定閥門尺寸，并根據(jù)閥門阻力復核管系設

計；④根據(jù)閥門阻力特性選擇滿足管系壓力損失要求的結構和型式；

⑤根據(jù)流體性質、使用的工況條件、管線連接及操作維護要求，確定閥門的使用溫

度和使用壓力、材質(閥芯和閥體)、直接及密封方式、執(zhí)行機構及檢修措施等具體選

用數(shù)據(jù)；

⑥對于蒸汽加熱設備的蒸汽入口閥、大口徑閘閥等特殊使用情況要求，考慮設置旁

通管線，以避免蒸汽加熱太快、閥門開啟力度過大等控制和操作困難。

8.3.2安全閥

1.設置泄壓設施的范圍

(1)壓力容器

所有壓力容器均應設置泄壓設施。

(2)換熱器

預熱用的換熱器常設計成可承受泵出口閥門關閉時的壓力，故一般不需要再設安全

閥。若泵出口閥門關閉時的壓力可能超過換熱器設計壓力的110%,則要設安全閥。

換熱器進出口設有閥門。若在操作時低溫側閥門可能全部或部分關閉，則低溫側需

設安全閥保護。

冷凝器出入口裝有閥門時，若被冷凝液體在常溫下的蒸汽壓力可能超過設備設計壓

力的no%,需設安全閥。

當換熱器兩側的壓差很大時，要考慮換熱管破裂后低壓側的壓力保護。

(3)加熱爐

加熱爐只在工藝物料出口裝有調節(jié)閥或者其他可能造成出口有時有背壓時才考慮

設置安全閥。安全閥最好裝在加熱爐的出口處，這樣在安全閥排放時，介質一定要流經(jīng)

爐管，可保護爐管不致過熱。

(4)機械設備

往復泵出口閥門關閉時的壓力有可能超過泵體能承受的最高壓力時，要設安全閥。

往復泵安全閥的定壓至少應高于泵高峰壓力的110%。

一般情況下，往復泵安全閥的定壓為泵體的最大允許工作壓力，并不超過下游管線

最大允許工作壓力的121%。泵安全閥出口一般與泵吸入口相接。

在非正常吸人工況下，離心泵的壓力可能超過泵體能承受的最高壓力，或者高于下

游配管最大允許工作壓力的133%時，要設安全閥。

往復式壓縮機各級出口都要設安全閥，并排往同級的吸入口。

冷凝式汽輪機常在出口管或冷凝器上設置安全閥，以保護汽輪機的低壓側和冷凝器

在冷卻水系統(tǒng)出現(xiàn)故障時不超壓。

(5)管道系統(tǒng)

裝置內的一般管道不需考慮由于液體熱膨脹造成的超壓。制冷劑管線，當兩端閥門

可能被切斷，且常溫下制冷劑蒸汽的壓力可能超過管線的最大允許工作壓力的133%時,

要設保護措施。

裝置外的架空液體管道，當管徑大于或等于200mll1,長度超過30m,且可能被切斷

閥在兩端切斷時，要設液體膨脹泄壓用安全閥。安全閥的入口管徑為DN200,定壓為工

作溫度下管線法蘭所允許的最高工作壓力。

液化石油氣管道兩端可能被切斷時，要考慮設置泄壓設施。

若在切斷閥旁設一帶止回閥的旁通，當管線內壓力升高時，止回閥能起到泄壓作用，

可免設液體膨脹用安全閥。

2.安全閥的選型

排放不可壓縮流體(如水和油等液體)時，應選用微啟式安全閥；排放可壓縮流體

(如蒸汽和其他氣體)時，應選用全啟式安全閥。

(1)通用式安全閥

當積聚背壓太高或附加壓力與設定壓力相比變化很大，及介質具有腐蝕性時不能選

用。

(2)平衡式安全閥

當積聚壓力太大或與設定壓力相比附加壓力變化很大時，不能采用通用式安全閥，

而應采用平衡式安全閥。平衡式安全閥可用于總背壓(附加背壓加積聚背壓)不超過設

定壓力50%的工況。當可壓縮流體(不包括多相流)的背壓超過設定壓力的50%時，就

變成亞臨界流動，這時就應要求安全閥制造商提供背壓修正系數(shù)或安全閥操作的特殊限

制。

(3)導桿式安全閥

可用于結冰或帶有固體的工藝介質。

3.相關術語

(1)安全閥的定壓(整定壓力)

安全閥入口處的靜壓達到該值時，安全閥立即動作。

(2)積聚

系指在安全閥排放過程中，超過容器最大允許工作壓力的壓力，用壓力單位，或用

最大允許工作壓力或設計壓力的百分數(shù)表示。

(3)最大允許積聚壓力

系為安全閥最大允許工作壓力與最大允許積聚之和。

(4)背壓

是由于排放系統(tǒng)有壓力而存在于安全閥出口處的壓力，背壓可以是固定的，也可以

是變化的。背壓是附加背壓和積聚背壓之和。

(5)附加背壓

當安全閥未啟動時，由于其他閥排放而存在于安全閥出口的靜壓，它可能是固定的，

也可能是變化的。

(6)積聚背壓

當安全閥打開后，由于排放使主管中增加的壓力。

4.安全閥的計算

1)安全閥釋放量計算

安全閥釋放量是確定安全閥尺寸的一個重要系數(shù)。

(1)排放氣體或蒸汽時

%=2304($+1)游氏(8.3-1)

式中：外為排放量,kg/h;4為閥的有效通過面積,cm?;p,為安全閥定壓,Pa(表)；(為排出氣

體的絕對溫度,K;M為氣體相對分子質量，被排出氣體為混合物時，其相對分子質量為平均相

對分子質量;凡為背壓影響泄放能力的修正系數(shù),可由圖查得。

(2)按氣體進料調節(jié)閥計算釋放量

安全釋放量按進料調節(jié)閥流量進行計算，當調節(jié)閥有旁路時，含旁路閥流量。設調

節(jié)閥全開，出口閥全關。用通過每一個調節(jié)閥的最大流量作為安全閥釋放量。

對非阻塞流

(8.3-2)

對阻塞流

Qv=泮C(8.3-3)

\KXr

式中：Qv為氣體通過調節(jié)閥流量(釋放量)，m"標)/h;pi為閥前壓力，kPa;「為閥前氣體溫

度,K;p,為氣體標準狀態(tài)下密度,kg/m“標)；Z為氣體壓縮系數(shù),量綱為1;APM為調節(jié)閥計算

壓差,kPa;丫為膨脹系數(shù)，y=i-續(xù)鉀；FK為比熱比系數(shù)，空氣凡=1，非空氣FzK/

1.4;XT為臨界壓差比，查表；C為氣體流量系數(shù);K為氣體絕熱指數(shù)。

⑶排放水蒸氣時

=40(1+1)AC11Kb(8.3-4)

式中：為過熱蒸汽修正系數(shù)，由表查得；"L為背壓修正系數(shù)，由圖查得。

(4)排放液體時

①一般液體

WL=366(M|/Ps-Pvtg1K(8.3-5)

L、IO5

式中：％.為液體釋放量,kg/h;4為安全閥有效流通面積,cn?；p,為安全閥整定壓力，I、(表);

p”為安全閥背壓,Pa(表)；S為液體的相對密度；勺為積聚壓力修正系數(shù)，查圖8.3-1。

②高黏度液體

%.=%?￡(8.3-6)

式中：/［為高黏度液體釋放量,kg/h;K,為修正系數(shù)，查表8.3-1。

積聚壓力/%

圖8.3-1安全閥泄放液體時，由于積聚壓力的泄放能力修正系數(shù)Kp

(1)積聚壓力低于25%,泄放能力受孔口系數(shù)和積聚壓力變化的影響；當積聚壓力大

于25%時，泄放能力只受積聚壓力數(shù)值的影響。

(2)積聚壓力值不宜小于10%0

衰8.34由雷諾數(shù)決定的岫度修正系數(shù)

雷諾數(shù)50003000200015001000500

黏度修正系數(shù)(0.980.970.960.950.910.89

雷諾數(shù)1005040302010

熟度修正系數(shù)Ky0.590.410.350.280.190.11

采用波紋管平衡式安全閥時

見二%?Kv?Kw

式中Kw為修正系數(shù)。

③按液體進料調節(jié)閥計算釋放量

對非阻塞流

式中：QL為液體通過調節(jié)閥的流量,n?/h;pL為液體密度,"anOApm為調節(jié)閥計算壓差,通

對阻塞流QL=O.ICJ^1F小)(8.3-8)

式中：FL為壓力恢復系數(shù)，查表；FF為液體臨界壓力比系數(shù)，查圖；P。為閥人口溫度

下液體介質的飽和蒸氣壓，kPa.

(5)液體貯槽遇火或受外熱時

①不保溫貯槽

Wu=2552A4FA^0/r(8.3-9)

式中：弘.為火災工況時安全閥擇放量(汽化量),kg/h;F為容器外壁校正系數(shù)，查表8.3-2;4w

為暴露于火中(外熱源)的潤濕表面積,n?;r為液體的汽化熱,J/kg。

表8.12容器外量校正系數(shù)

類型不保溫容器不保溫且有水噴淋采用減壓和卸樂等空罐措施地下尤?地面上”被的

F1.01.01.00.30.03

②保溫貯槽

n

WL=2.61x(650-()XAZ/SL(8.3-10)

式中：t為釋放液體的飽和溫度，℃；X為常溫下絕熱材料的導熱系數(shù)，J/(m.h.℃);L

為保溫層厚度m;WL為液體釋放量，kg/ho

2)安全釋放面積計算

(1)全啟式安全閥

當安全閥閥瓣開啟高度等于或大于1/4噴嘴喉部直徑時，安全閥釋放面積計算公式

為

4=0.785(8.3-11)

式中：A為安全閥有效流通面積，citf；d為安全閥閥嘴喉部直徑，cm。

(2)微啟式安全閥

當安全閥閥瓣開啟高度小于1/4噴嘴喉部直徑時，安全閥釋放面積計算公式為

A=7t</0(8.3-12)

式中：dO為安全閥閥座直徑，cm;L0為閥瓣開啟高度，cm。

當閥座面為斜面時

A=nd0Lgsin0(8.3-13)

式中e為斜面角度。

(3)安全閥氣體釋放面積A

A=----------%=(8.3-14)

230偉+W粘

(4)安全閥液體釋放面積

A=----------1(8.3-15)

3660Kp

(5)氣體貯罐火災工況釋放面積A

4=1^!(8.3-⑹

V1(?

式中：/為安全閥匚作系數(shù)，查圖8.3-2M.為暴露于火中的潤濕表面積,in?為安全閥整定

壓力.Pa(絕

安全網(wǎng)工作系數(shù)P

圖8.3-2安全閥工作系數(shù)曲線圖

（6）換熱器安全閥釋放面積

安全閥整定壓力尸〔取低壓側（殼側）設計壓力。安全閥尺寸為

(8.3-17)

式中：Ad為安全閥閥孔尺寸，cltf（在25%積聚壓力時）；Ah為一根換熱器的斷面積，c

itf；ph為高壓側最大允許壓力（管側），Pa（表）；pL為低壓側最大允許壓力（殼側），

Pa俵）。

8.3.3爆破板

爆破板同安全閥一樣，在化工生產(chǎn)裝置中常作為保護系統(tǒng)超壓而采用的一種泄壓裝

置。由于爆破板模片材料強度難以精確計算而未被廣泛應用。

1.爆破板的設置原則

在石油化工生產(chǎn)過程中，為了防止因火災烘烤或操作失誤造成化工裝置系統(tǒng)壓力超

過設計壓力而發(fā)生爆炸事故，應在壓力容器設備、管道系統(tǒng)或其他密閉空間上設置防止

超壓的爆破板泄壓設施。獨立的壓力容器和/或壓力管道系統(tǒng)設有安全閥、爆破板裝置

或這二者的組合設施。

①滿足下列情況之一應優(yōu)先選用爆破板：壓力有可能迅速上升的；泄放介質含有顆

粒、易沉淀、易結晶、易聚合和介質黏度較大；泄放介質有強腐蝕性，使用安全閥時其

價格很高；工藝介質十分貴重或有劇毒，在工作過程中不允許有任何泄漏，應與安全閥

串聯(lián)使用；工作壓力很低或很高時，選用安全閥則其制造比較困難；當使用溫度較低而

影響安全閥的工作特性；需要較大泄放面積。

②對于一次性使用的管道系統(tǒng)（如開車前吹掃的管道放空系統(tǒng)），爆破板的破裂不

影響操作和生產(chǎn)的場合，可設置爆破板。

③為減少爆破板破裂后的工藝介質的損失及易堵物料，可與安全閥串聯(lián)使用。

④為增加異常工況（如火災等）下的泄放面積，爆破可并聯(lián)使用。

⑤爆破板不適用于經(jīng)常超壓的場合。

⑥爆破板不宜用于溫度波動很大的場合。

2.爆破板泄壓面積計算

爆破板釋放量計算同安全閥。上述給定的安全閥釋放量計算公式均適用于爆破板。

（1）氣體和蒸汽爆破板泄壓面積

A=___外

a-0.4471中加Ek⑻

式中:4皿為爆破板最小沖壓面積,mm?;外為氣體或蒸汽釋放量，341；0局為爆破板爆破壓力,

MPa（絕）；V為氣體容積,為排出結構系數(shù)，查表8.3-3;6為排出函數(shù)。

<8.3-3排出結構系數(shù)夕

結構形式0

容器或管道上垂直安裝一個接管0.55

快裝法蘭

0.7

對接安裝在容器和管束換熱器上

爆破板入門無棱角0.77

對臨界流

S=J=J^i（告I廣'（8.3-19）

式8.3-18變?yōu)?/p>

」791贏庠（"20）

式中：K為氣體絕熱指數(shù)；r為氣體釋放溫度，K;M為氣體相對分子質量；Z為氣體壓縮

系數(shù)。

對非臨界流

(8.3-21)

式8.3T8變?yōu)?/p>

4^=0.01964(8.3-22)

式中：Pve為爆破板背壓，MPa;R為氣體常數(shù)。

(2)液體爆破板泄壓面積

最小泄壓面積A0為

1.9641—產(chǎn)工=(8.3-23)

p/p^Ap

式中：即L為液體釋放量,kg/h;pL為液體密度,kg/m'；Ap為釋放壓力與背壓差,=PT-p”，

MPa;3為排出結構系數(shù)。

3.爆破板壓力確定及選擇

爆破板爆破壓力PW通常取被保護設備和管線正常操作壓力的1.5倍，對壓力有脈

動時，可適當選大一些，最好為正常操作壓力的2倍。即

p.=(l.5~2)pt(8.3-24)

式中P,為被保護設備元件正常工作壓力，MPa。

對是否設置爆破板或安全閥以及爆破板尺寸和數(shù)量如表8.3-4和表8.3-5

表8.3-4普通換熱器保護裝置選擇

高壓初介質低壓健介質安全裝置高壓倒介質低壓'儲介質安全裝置

液體氣體安全閥氣體氣體安全同

液體液體爆破板氣體液體爆破板

?S8.3-5爆破板直徑、數(shù)?選擇

換熱器形式高壓側壓力/kPa程數(shù)爆破板直徑/mm爆破板數(shù)量/塊安裝位置

4654

單

程

多

4654-13789程76.21液晶出口主管

程76.21

熱

13789-27578程液的出口主管

器1021

程

單液儡出口主管

程1021

27578~32405多

1022液到進出口主管

1551~413750.81保護殼的，直接裝在殼體

4137-827476.21上;保護管M,盡量靠近出口

管連接處

8274~324051021

8.3.4限流孔板尺寸設計

1.概述

限流孔板主要用于流體需要連續(xù)通過的小流量場合。如分析取樣管、泵的沖洗管線、

儀表吹氣管線、熱備泵的旁路管線、調節(jié)閥的旁路閥以及管線中阻力元件承受壓降過大

以至達到臨界壓力降時，均需采用若干塊限流孔板，用于連續(xù)降壓，使其在允許的壓力

范圍內運行。從而避免和減少摩擦沖蝕對管線和阻力元件的損耗，降低噪音。由于限流

孔板具有上述特點，并且制造簡單，成本低，故在化工廠中得到廣泛的應用。

限流孔板應用于以下幾種場合：

①工藝物料需要降壓且精度要求不高。

②在管道中閥門上、下游需要有較大壓降時，為減少流體對閥門的沖蝕，當經(jīng)過孔

板節(jié)流不會產(chǎn)生汽化時，可在閥門上游串聯(lián)孔板。

③流體需要小流量且連續(xù)流通的地方，如泵的沖洗管道、熱備用泵的旁路管道(低

流量保護管道)、分析取樣管等場所。

④需要降壓以減少噪聲或磨損的地方，如放空系統(tǒng)。

2.單孔限流孔板流量計算公式

限流介質經(jīng)過限流孔板時，其流速特性、壓力降與孔板流量計計算原理相似。故限

流孔板流量方程與差壓式標準孔板流量計算公式一致。

(1)液體用計算公式

Q=1.252續(xù)J誓(8.3-25)

式中：Q為操作狀態(tài)下體積流量，

//h；C為限流孔系數(shù);P為操作狀態(tài)下液體密度,kg/n?;4

為孔板直徑，mm；

APL為通過孔板的計算壓力降,kgf/cm2(lkgf/cm2=9.8xlO4Pa)。

當孔板壓力降用Pa表示時，式8.3-25變?yōu)?/p>

Q=3.997/10"Ca：J華(8.3-26)

式8.3-27為英制單位，式8.3-28為修正后的常用計算公式。

Q385Cd，“毀(8.3-27)

Q=3O.3QC/詫(8.3-28)

式中：Q為操作狀態(tài)下流量」》min(1lb/min=0.4536kg/min);C為限流孔系數(shù)；SGg為在60

下條件下液體相對密度；d：為孔板直徑,in;Ap二為通過孔板的計算壓力降/b/in“l(fā)Ib/in?=

6894.76Pa)。

①孔板計算壓力降：孔板計算壓力降如圖8.3-3所示。

P?PlPlPb

——■~CD

圖8.3-3孔板計算壓力降示意圖

a-上游端點6一下游端點

1、2一限流孔板已一各點壓力

由前所述，管系壓力降計算知

△Pafc=Pa-P6

=Ape+Api,+Mb+Apg(8.3-29)

其中Ap。=△p.f+阻Zb=△PM+△Pkj

△Piun—PiZPi-P-L

所以，通過孔板的計算壓力降為

Apk=Ap&-(Ap.+g+XpJ(8.3-30)

式中：^Pab為管系上、下游總壓力降，kPa；4Pa為孔板前至上游管道壓力降，kPa;

△Pab為孔板后至下游管道壓力降，kPa；Zkph為靜壓頭損失，kPa；Z\Paf為孔板前管

道直管阻力，kPa；Z^pbf為孔板后管道直管阻力，kPa;Z\paj為孔板前管局部道阻力，

kPa；ZXPbj為孔板后管局部道阻力，kPa。

②孔徑計算：由式8.3-26得

j2=________Q____-”

3.997xIO-。J誓

根據(jù)已知條件Q、POPK1n，設?個限流孔系數(shù)C,代入上式可計算出do.

③核算C值：由do可計算出do/D值其中D為管道內徑。再由do/D值與以D為基

準的雷諾數(shù)關系圖（圖8.3-4,圖8.3-5）解出限流孔系數(shù)C計。比較C設-C計是否接

近在誤差范圍。直至滿足要求為止。最后圓整所選限流孔板孔徑。

以D為基準的雷諾數(shù)為

He=354解（8.3-31）

DR

式中：Q為操作狀態(tài)下體積流量n）3/h;P為操作狀態(tài)下流體密度，kg/m3;；D為管道直

徑，mm；口為液體動力黏度，mPa.s（cP）o

13

12

1I

1O

3

o9

蒙

版o8

屈

燧o7

限

o6

O5

0.4

0.3

24561020406080102246

以0為基準雷諾數(shù)”e

圖8.3-4限流孔板系數(shù)曲線圖（Re=2~Kr）

02

0

o.0

0.6

58

0.7

0.

0.76

o.74

0.

0.72

O也.7O

b3

0.S

0.

&6

64

62

GQ

68102*68102468100-0.2

以O為基赫雷謝效Ke

圖8.3-5限流孔系數(shù)曲線圖（/=KT-I（r

(2)氣體用計算公式

…3優(yōu)pj圖(擊)[(3-幅)”](8.3-32)

式中：即為操作狀態(tài)下質■流ILS/h'C為限藻孔系數(shù)；d.為孔板直徑,nw；n,心為孔板前,

后壓力.Wan"當達臨界壓力時.〃=P.：Z為壓縮系數(shù)：M勺相對分子質量；T為孔板前溫

度,K;K為氣體絕熱指數(shù)，

臨界壓力人;飽和蒸汽p.=0.58?1，過熱嘉汽及多原干氣體pr=0.55?)，空氣及雙原子氣

體P,a0.53p|o

當P>P1用P.代怦時.式8332變?yōu)?/p>

％府值疝肝而1n(8333)

當用英制單位時

~577.3."5弗)(右)[閘-圖](8334)

1為操作狀態(tài)下質量流量,lb/h;《為孔板直彷in;p'”p；為孔板前、后壓力，lb/品「為

孔板前溫度460+(),℃。

計算方法同前，以D為基準的雷諾數(shù)為

勵=3542(8.3-35)

Dp

式中：W為操作狀態(tài)下質量流量，kg/h;U為氣體動力黏度，mPa.s(cP)；D為管道直徑，

mmo

(3)兩相流用計算公式

將兩相流分別按液相和氣相公式計算，分別得到dov和doL孔板孔徑。然后按下式

計算兩相流孔板孔徑。

das-/心+(8.3-36)

式中：

d&v為兩相流孔板直徑,mm；d山為按液相計算的孔板直徑,mm；4v

為按氣相計算的孔板直徑，mm。

3.多孔限流孔板尺寸計算

多孔限流孔板開孔總面積可按單孔限流孔板面積計算。

(1)液體限流孔板開孔公式

液體限流孔板開孔d。由式8.3-26求得。

(2)氣體限流孔板開孔公式

氣體限流孔板開孔d?由式8.3-33求得。

(3)兩相流限流孔板開孔公式

兩相流限流孔板開孔doLV由式8.3-36求得。

(4)確定孔徑及孔數(shù)

多孔限流孔板的大小可根據(jù)介質特性選定。一般情況下可按12.5mm、20mm>25mm、

40mm開孔。干凈介質可開小些，臟污介質可開大些。合成氨裝置中某些介質開孔參考值

如下：

脫碳氣放空d。=20mm;變換氣放空d。=25mm;合成氣放空d。=20mm;低變氣放空d。

=40mm;苯菲爾溶液d。=80T60mm。

開孔數(shù)計算式為

〃=李(8,3-37)

4“小

式中：人小為選定小限流孔徑,nun;<為按單孔計算限流孔徑,mm。

⑸最大開孔數(shù)

人=°?蟲好?可⑻會)

式中：n-為最多開孔數(shù);D為管道直徑,mm;S為焊縫高度,m；小小為選定小限流孔徑,n?i;/

為孔間距-mm°

實際開孔數(shù)n<n.。

(6)板間距

多級泄壓的孔板，孔板間距不宜過大。為便于安裝，對DN150管道，兩板板間距約

為0.61m;三板板間距約為0.46m;蒸汽管約為0.61m。

8.3.5阻火器

1.阻火器分類

阻火器可分為安全水封及干式阻火器兩種。安全水封主要是利用其恒定的水位，阻

隔火焰向系統(tǒng)蔓延。而干式阻火器是裝有孔徑一定的金屬屑、絲網(wǎng)、粉末冶金等多孔性

材料，以減小氣流通道的直徑或間隙，并利用其冷卻傳熱及器壁效應使火焰自行熄滅。

干式阻火器種類有：

①金屬絲網(wǎng)式：結構簡單，但孔隙尺寸不易控制，阻火網(wǎng)材質可為鋼或銅材，網(wǎng)孔

一般為210~250孔/cm2（37。40目/時）；

②粉末冶金多孔制品（板、管）：孔隙小，結構緊湊簡單，但阻力較大。

③金屬波紋板式：阻力小，能阻止爆裂現(xiàn)象，易于清洗，結構復雜。材料可為銅、

黃銅、不銹鋼。

④礫石填料形式：結構簡單，制造方便，阻力大，適用于氣體流量小的管路上。

2.阻火器的選用原則（SH/T3413-1999）

阻火器殼體應能承受介質的壓力和允許溫度，還要能耐介質的腐蝕。

②填料應有一定強度，且不能和介質起化學反應。

③阻火器的結構類型主要根據(jù)介質的化學性質、溫度和壓力等選用。

一般介質的使用壓力不大于LOMPa,溫度小于80C時，均采用碳鋼鍍鋅鐵絲網(wǎng)阻

火器。特殊的介質如乙烘氣管道，特別是壓力大于0.15MPa的高壓乙烘氣管道，應采用

特殊的阻火器，工作壓力允許達到2.5MPa時，制造要求較高。

3.阻火器的設置原則

阻火器是種能夠通過氣體的、具有許多細小通道或縫隙的材料組成。當發(fā)生火災時，

火焰進入安裝在化工裝置上的阻火器后，被阻火元件分成許多細小的火焰流，由于氣體

被冷卻的傳熱效應和器壁效應，使火焰流淬滅。

（1）放空阻火器的設置

①石油油品儲罐的設置應按照《石油庫設計規(guī)范》1995年局部修訂（GBJ74-84）規(guī)

定執(zhí)行。

②化學油品的閃點小于等于430c的儲罐（和槽車），其直接放空管道（含帶有呼吸

閥的放空管道）上設置阻火器。

③墮罐（和槽車）內物料的最高工作溫度大于或等于該物料的閃點時，其直接放空

管道（含帶有呼嘎兩酌預至百道）上設置阻逛量，最高工作溫度要考慮到環(huán)境溫度變化、

日光照射、加熱管失控等因素。

④可燃氣體在線分析設備的放空匯總管上設置阻火器。

⑤進入爆炸危險場所的內燃發(fā)動機排氣口管道上設置阻火器。

（2）管道阻火器的設置

①管道阻火器安裝在密閉的管道系統(tǒng)中，用以防止管道系統(tǒng)一端的火焰蔓延到管道

系統(tǒng)的另一端。

②輸送有可能產(chǎn)生爆炸或轟炸性混合氣體的管道（兼考慮