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安全阀与排放管

按 EN 13136 为 CO2 及其他制冷剂选型安全阀及其进口管和排放管:所需排放量、阀门流道面积、背压、进口压降、干冰风险和出口噪声。
R744 · 60.0 bar · DN15

制冷剂与系统

同时:火灾时的设计工况,所有阀门都可能排放。每次一个:阀门保护的部分不会同时排放时。每个阀门的背压都按其自身限值校核。
排放管最常用制冷铜管 (EN 12735-1) 和钢管。只要管道和管件能承受背压并获准用于该制冷剂,也可用水管铜管和压接系统——水用压接管件常用 EPDM 密封,不耐制冷剂和油。氨系统不得使用铜。

安全阀

粘贴阀门数据表
每个位置一行,与安全阀资料相同。管道按阀门排放量 Qm × 数量设计(偏安全);并与 Qmd 比较校核。如需与制造商算法一致,请用调整后的排放量 Qmd' 代替 Qm。只有当压力高于临界压力(CO2:73.8 bar,如高压侧)时才需要气体温度。 温度未知?请取排气(热气)温度——温度越高,管径越大(偏安全)。

公共排放总管:最后一个三通 → 出口

排向大气时为 0;若排入有压系统,请输入其压力。规格 Auto = 满足所有阀门背压(及噪声要求)的最小规格。任何管道都不得小于阀门出口。

出口噪声

按 API 521 / ISO 23251 对出口射流的估算。设定噪声要求时,选择同时满足背压和噪声要求的最小规格。建筑物、反射和消声器会改变实际声级。

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单位

流程图

流程图根据左侧数据绘制。点击阀门可编辑阀门,点击管道可修改其规格和长度;红色管道 = 超出限值。
V1DN1060.0 bar500 kg/hDN10 · 0.3 m9.6 %出口91 dB(A) @ 10 mDN15 · 10.0 m · 4 个弯头500 kg/h · 5.50 bar

阀门 – 背压

阀门整定压力 (bar)流量 (kg/h) 连接管三通处压力 (bar)背压 (bar)占整定压力 % 三通后管段Kb进口状态
V160.00 500.0DN10 5.505.76 9.6 %DN151.000 0.02 %合格

公共排放总管 – 所有规格

各规格的最后管段(最后一个三通 → 出口);其前各管段按每行自动选择。三通处压力 = 最后一个三通处压力;最差 % = 各阀中背压占整定压力的最大百分比。* = 出口处临界流动。

计算依据

显示计算

按管道

管道质量流量 [kg/s]密度 [kg/m³]内径 Ø [mm]流速 [m/s]雷诺数f长度(+ 当量长度) [m]Δp [bar]Δp/m [Pa/m]备注
进口 V10.1389269.313.63.55623,0000.02710.1 (+0.251)0.011911,9000.02 % / 3.0 %
连接管 V10.138911.4913.683.2623,0000.02710.30.26488,1009.6 % / 10 %
总管 V1 → 出口0.13892.48217.3238490,0000.025510 (+1.8)5.555,000临界 · 5.50 bar

计算基础

方法
EN 13136(EN 378-2 引用的标准):整定压力加上超压时的所需排量和阀门排量;排放管按考虑堵塞的等温可压缩流计算,从出口回算至泄放状态气体温度下的各个阀门;入口管按泄放密度下的不可压缩流计算。
方程式
  • Qm = 0.2883 · C · Kb · A · Kdr · √(p0/v0)
  • C = 3.948 · √(κ · (2/(κ+1))^((κ+1)/(κ−1)))
  • p1² − p2² = G² · R·T · (f·L/D + ΣK + 2·ln(p1/p2))
  • p* = G · √(R·T) (choked end)
  • Δp_inlet = (f·L/D + ΣK) · ρ·v²/2
  • K_bend = 21.3 · fT (Crane TP-410)
  • L_eq = ΣK · D / f
摩擦
Darcy–Weisbach · Colebrook–White (64/Re < 2300)
流体数据
CoolProp 8.0.0
标准
EN 13136:2013+A1:2018 · EN 378-2 · EN ISO 4126-1 · API 521 / ISO 23251 · Crane TP-410
备注
  • 气体管路:管道下游端的密度和流速;Δp 包含堵塞末端的压降。备注给出入口压降以及占限制值整定压力百分比的背压。输出部分显示其起点处的压力(表压)。

安全阀与排放管常见问题

如何按 EN 13136 选择安全阀?

先计算所需排放量:火灾工况为 10 kW/m² 乘以容器外表面积再除以汽化潜热,其他工况为压缩机流量或热源功率。然后按 EN 13136,在整定压力加 10 % 下用 Qm = 0.2883·C·Kb·A·Kdr·√(p0/v0) 求出阀门面积。

用上方的工具计算

安全阀允许多大的背压?

普通安全阀一般不超过整定压力的 10 %,平衡式安全阀可按制造商规定更高。进口管压降不得超过 3 %。本计算器按可压缩流和临界流计算排放管背压。

用上方的工具计算

多个安全阀的公共排放总管如何设计?

按所有阀门同时排放(火灾)或每次一个阀门分别校核每个阀门的背压。三通之间的各管段输送上游阀门的流量,规格可以不同;经验规则是总管截面积至少等于各连接管截面积之和。

用上方的工具计算

CO2 (R744) 安全阀有什么特别之处?

压力很高,高压侧的 CO2 常处于超临界状态,因此按指定温度的气体选阀。CO2 膨胀到 5.2 bar 以下会形成干冰,所以排放管应短而能自排空,不得有低点。

用上方的工具计算

排放管可以用铜管吗?

对 HFC/HFO 和 CO2,只要管道能承受背压即可:采用 EN 12735-1 制冷铜管,或使用获准用于该制冷剂管件的 EN 1057 水管铜管及压接系统。氨系统禁止使用铜,应采用钢管或不锈钢管。

用上方的工具计算

安全阀排放时噪声有多大?

出口附近常超过 100 dB(A)。本计算器按 API 521 估算噪声,设定噪声要求时会选用更大的管道;仍不满足时可移动出口或加装消声器。

用上方的工具计算

前提条件: 符合 EN 13136:2013+A1 的排放能力和阀门流量,如 EN 378-2 所引用(EN ISO 24664:2024 尚未核对)(Qm = 0.2883·C·Kb·A·Kdr·√(p0/v0));排气管采用等温可压缩流及阻塞流,气体温度 = 排放温度(保守取值);进口管采用不可压缩流。制冷剂数据来自 CoolProp 参考方程。噪声根据 API 521 / ISO 23251 进行估算。

免责声明: 本工具不保证结果正确。安全装置须由具备资格的人员选型和批准;请始终对照 EN 378、EN 13136、厂家数据和当地法规进行核对。

帮助 – 安全阀与排放管

计算器遵循 EN 13136:先计算所需排放量,再计算阀门流道面积或排放量,然后校核进口管压降和排放管背压。

1. 制冷剂与压力

  • 选择制冷剂和整定压力(表压)。阀门在整定压力加超压(通常 10 %)时排放。
  • 大多数情况下排放的是饱和蒸气。高于临界压力时(如高压侧的 CO2,超过 73.8 bar),或对于过热气体(如热气管),请选择“指定温度的气体”。列表中的所有制冷剂均适用。
  • 列表中没有的制冷剂可用“其他制冷剂”并输入厂家数据计算。

2. 所需排放量

  • 火灾:EN 13136 取容器外表面热流密度 10 kW/m²;排放量为该热量除以汽化潜热。
  • 压缩机:理论排气量 × 吸气密度 × 容积效率。热源:热负荷除以汽化潜热。

3. 阀门

  • 用样本中的 Kdr 和流道面积,将阀门排放量与所需排放量比较。面积为 0 时显示所需面积。
  • 排放管按阀门能排放的量选型,而不仅按所需量。
  • 选择阀门数据的输入方式:流通面积和 Kdr、API 526 喷嘴、您工况下的排放量或样本工况下的排放量(自动换算)。每次只使用一种方式,其他字段会隐藏。排放量可用 kg/h、kg/s、lb/h 或 Nm³/h 输入。

4. 管线

  • 进口管压降不得超过整定压力的 3 %。对每个管径校核排放管;选取背压在限值内的最小管径。
  • 氨系统不允许用铜。CO2 请注意干冰警告。
  • 多个阀门:在“阀门”面板中添加阀门。每个阀门有各自的排放量、进口管和通往公共排放总管的连接管。流程图显示整个系统;点击阀门进行编辑。
  • 总管在每个三通处分段:每段输送其上游阀门的流量并有各自的规格。无论所有阀门同时排放还是每次一个,各段规格都使每个阀门的背压保持在其限值内,也可手动选择。

5. 噪声、保存与打印

  • 输入到最近受声点的距离和噪声要求,估算值超出时会给出警告。
  • 设定噪声要求时,选择同时满足背压和噪声的最小规格。管径越大,出口流速越低,噪声也越小。若没有规格满足要求,则显示满足要求的距离。
  • 消声器为可选项:选择类型以使用典型值,或输入制造商的消声量和损失系数。消声器压降计入背压。
  • “保存”将项目下载为文件,“打开”重新打开,“打印”打印结果。