基于ASME Ⅷ-1—2017標準的爆破片裝置泄放能力計算方法研究

吳全龍，孫少辰，后文杰，史斐菲

(1.上海華理安全裝備有限公司，上海 201108；2.沈陽特種設備檢測研究院，沈陽 110179)

符號說明：

A——有效泄放面積，mm2；

ea——流阻系數平均偏差；

KD——泄放系數；

ρ——密度，kg/m3；

ΔP——壓降，kPa；

Δp——壓降，Pa；

W——計算流量，kg/h；

W1——實測氮氣流量，kg /h；

WT——理論流量，kg/h；

G——質量流速，kg/s·m2；

d——管道名義內徑，mm；

K——泄壓系統總流阻系數；

v——泄放狀態下介質的比容，m3/kg；

Y—— 氣體膨脹系數；

k——氣體絕熱指數；

P0——容器泄放壓力絕對值，kPa；

P1——管道入口壓力絕對值，kPa；

p1——管道入口壓力絕對值，Pa；

P2——管道出口壓力絕對值，kPa；

p2——管道出口壓力絕對值，Pa；

Psonic——臨界流動壓力，kPa；

Ysonic——氣體臨界膨脹系數；

T0——容器泄放溫度，K；

T1——管道入口溫度，K；

T2——管道出口溫度，K。

0 引言

ASME Ⅷ-1—2017ASMEBoiler&PressureVesselCode,SectionⅧ,Division1,RulesforConstructionofPressureVessels規定，爆破片裝置作為承壓設備單獨泄放裝置時，根據上下游進出口管道結構尺寸的不同，應選用不同的泄放能力(泄放量)計算方法：流阻系數法或泄放系數法，與兩種方法相對應的爆破片裝置產品應分別認證標定流阻系數和泄放系數。

ASME Ⅷ-1未給出流阻系數法計算公式，工程中通常以API 520-1—2020Sizing,Selection,andInstallationofPressure-RelievingDevices附錄E的計算實例作為參考。泄放系數法的理論流量計算公式以絕熱等熵噴嘴模型為基礎，對泄壓系統進出口管道的結構尺寸、泄放介質特性也有很多限制，其中理論流量的計算和泄放系數的測定都應符合相應假設[1-6]。

文中以ASME Ⅷ-1為基礎，通過理論分析、公式推導和試驗數據對比兩種方法的應用范圍及使用限制條件進行探討。為敘述方便，文中將包括上下游進出口管道在內的爆破片裝置統稱為泄壓系統。

1 流阻系數法

流阻系數法綜合考慮泄壓系統直管阻力、彎頭、三通、異徑管、閥門和爆破片裝置等管道配件引起的流體阻力損失影響，以伯努利能量守恒方程為理論基礎計算泄放量，具有廣泛的通用性，適合于任何泄壓系統。……