1 確定安全閥公稱通徑的原則和步驟
確定安全閥公稱通徑的原則是，使所選安全閥的額定排量大于，并盡可能接近被保護設備必需的排量（亦稱安全泄放量）。安全閥的排量如果小于設備所需的排量，就不能起到有效降壓的作用；但如果過分高于所需的排量，則也會對閥門性能帶來不利影響，甚至造成安全閥頻跳，給設備帶來危險，并使安全閥易于受損。
當受壓設備發生異常超壓時，防止過分超壓所需的排量由設備的運行條件和導致超壓的原因等因素決定。而安全閥的額定排量則應根據制造廠提供的資料通過計算來確定。
安全閥選擇計算主要是確定公稱通徑（即安全閥進口通徑）的計算。
1 確定安全閥公稱通徑的原則和步驟
確定安全閥公稱通徑的原則是，使所選安全閥的額定排量大于，并盡可能接近被保護設備必需的排量（亦稱安全泄放量）。安全閥的排量如果小于設備所需的排量，就不能起到有效降壓的作用；但如果過分高于所需的排量，則也會對閥門性能帶來不利影響，甚至造成安全閥頻跳，給設備帶來危險，并使安全閥易于受損。
當受壓設備發生異常超壓時，防止過分超壓所需的排量由設備的運行條件和導致超壓的原因等因素決定。而安全閥的額定排量則應根據制造廠提供的資料通過計算來確定。
確定安全閥公稱通徑的步驟是，首先通過計算確定安全閥的流道面積（亦稱喉部面積）；然后根據流道面積并參照制造廠的樣本確定公稱通徑。
2 計算安全閥的流道面積
2.1 氣體介質安全閥的計算流道面積
當通過安全閥的排放為臨界流動狀況時：
式中：A ——安全閥計算流道面積，mm2；
Wg——氣體的必需排量，kg/h；
Kdr——安全閥額定排量系數，由制造廠提供；
Pdr——額定排放壓力，MPa（絕壓）；
C ——絕熱指數k的函數（見表9-1）；
T ——排放溫度，K；
Z ——氣體壓縮性系數；
M ——氣體分子量，kg/kmol。
安全閥在下列條件下達到臨界流動狀況：
式中：Pb——安全閥出口壓力（背壓力），MPa（絕壓）。
氣體通過安全閥的流動在多數情況下為臨界流動狀況。但如果流動處于亞臨界流動狀況，則應將按上式計算的流道面積按亞臨界流動下的排量修正系數Kb進行修正（參見GB/T 12241《安全閥一般要求》）。
表9-1 與k值對應的C值
|
k |
C |
|
k |
C |
|
k |
C |
|
k |
C |
|
k |
C |
|
k |
C |
|
0.40 |
1.65 |
|
0.84 |
2.24 |
|
1.02 |
2.41 |
|
1.22 |
2.58 |
|
1.42 |
2.72 |
|
1.62 |
2.84 |
|
0.45 |
1.73 |
|
0.86 |
2.26 |
|
1.04 |
2.43 |
|
1.24 |
2.59 |
|
1.44 |
2.73 |
|
1.64 |
2.85 |
|
0.50 |
1.81 |
|
0.88 |
2.28 |
|
1.06 |
2.45 |
|
1.26 |
2.61 |
|
1.46 |
2.74 |
|
1.66 |
2.86 |
|
0.55 |
1.89 |
|
0.90 |
2.30 |
|
1.08 |
2.46 |
|
1.28 |
2.62 |
|
1.48 |
2.76 |
|
1.68 |
2.87 |
|
0.60 |
1.96 |
|
0.92 |
2.32 |
|
1.10 |
2.48 |
|
1.30 |
2.63 |
|
1.50 |
2.77 |
|
1.70 |
2.89 |
|
0.65 |
2.02 |
|
0.94 |
2.34 |
|
1.12 |
2.50 |
|
1.32 |
2.65 |
|
1.52 |
2.78 |
|
1.80 |
2.94 |
|
0.70 |
2.08 |
|
0.96 |
2.36 |
|
1.14 |
2.51 |
|
1.34 |
2.66 |
|
1.54 |
2.79 |
|
1.90 |
2.99 |
|
0.75 |
2.14 |
|
0.98 |
2.38 |
|
1.16 |
2.53 |
|
1.36 |
2.68 |
|
1.56 |
2.80 |
|
2.00 |
3.04 |
|
0.80 |
2.20 |
|
0.99 |
2.39 |
|
1.18 |
2.55 |
|
1.38 |
2.69 |
|
1.58 |
2.82 |
|
2.10 |
3.09 |
|
0.82 |
2.22 |
|
1.001 |
2.40 |
|
1.20 |
2.56 |
|
1.40 |
2.70 |
|
1.60 |
2.83 |
|
2.20 |
3.13 |
2.2 蒸汽介質安全閥的計算流道面積
假設通過安全閥的排放為臨界流動狀況。
當壓力為0.1MPa至11MPa時：
當壓力大于11MPa至22MPa時：
式中：A ——安全閥計算流道面積，mm2；
Wsh——蒸汽的必需排量，kg/h；
Kdr——安全閥額定排量系數，由制造廠提供；
Pdr——額定排放壓力，MPa（絕壓）；
Ksh——過熱修正系數（過熱蒸汽是指過熱度大于10℃的蒸汽；對飽和蒸汽，Ksh為1）。
2.3 液體介質安全閥的計算流道面積
式中：A ——安全閥計算流道面積，mm2；
WL——液體的必需排量，kg/h；
Kdr——安全閥額定排量系數，由制造廠提供；
ρ——液體密度，kg/m3；
ΔP=（Pdr-Pb）——壓差，MPa；
Pdr——額定排放壓力，MPa；
Pb ——背壓力，MPa；
Kr——液體粘度修正系數。
為了確定粘度修正系數，首先按非粘性液體（μ≤0.020Pa·s）計算流道面積：
式中：A1 ——考慮非粘性液體的計算流道面積，mm2。
然后計算安全閥流道截面處的雷諾數：
式中：Re——雷諾數；
μ——動力粘度，Pa·s。
然后便可利用圖9-1由雷諾數確定粘度修正系數。
雷諾數Re
圖9-1 粘度修正系數Kr同雷諾數Re的關系
3 選擇安全閥的流道直徑和公稱通徑
計算流道面積A所對應的計算流道直徑為：
式中：d ——計算流道直徑，mm。
從制造廠的產品樣本中選擇其流道直徑稍大而又最接近計算值的某一公稱通徑的安全閥。
安全閥的流道直徑（或流道面積）已形成一些標準化的系列，如表9-2及表9-3所列。
表9-2 流道直徑及流道面積標準化系列（公制系列）
表9-3 流道直徑及流道面積標準化系列（API 526）
|
流道代號 |
D |
E |
F |
G |
H |
J |
K |
|
|
流道面積 |
in2 |
0.110 |
0.196 |
0.307 |
0.503 |
0.785 |
1.287 |
1.838 |
|
mm2 |
70.97 |
126.45 |
198.06 |
324.5 |
506.5 |
830.3 |
1185.8 |
|
|
流道直徑 |
in |
0.374 |
0.500 |
0.625 |
0.800 |
1.000 |
1.280 |
1.530 |
|
mm |
9.51 |
12.7 |
15.9 |
20.3 |
25.4 |
32.5 |
38.9 |
|
|
流道代號 |
L |
M |
N |
P |
Q |
R |
T |
|
|
流道面積 |
in2 |
2.853 |
3.600 |
4.340 |
6.380 |
11.05 |
16.00 |
26.00 |
|
mm2 |
1840.6 |
2322.6 |
2800 |
4116 |
7129 |
10323 |
16774 |
|
|
流道直徑 |
in |
1.906 |
2.141 |
2.351 |
2.850 |
3.751 |
4.514 |
5.754 |
|
mm |
48.4 |
54.4 |
59.7 |
72.4 |
95.3 |
114.6 |
146.1 |
|
