氣體絕熱指數(shù)

1、氣體絕熱指數(shù)若流體工質(zhì)在狀態(tài)變化的某一過程中不與外界發(fā)生熱交換，則該過程就稱為絕熱過程用節(jié)流孔板測(cè)量氣體流量時(shí)，流體流過節(jié)流孔板時(shí)發(fā)生的狀態(tài)變化，可近似地認(rèn)為是一絕熱過程為了在測(cè)量中能求出氣體膨脹系數(shù)，就需要知道表征被測(cè)氣體為絕熱過程的絕熱指數(shù)若該氣體可認(rèn)為是理想氣體，則其絕熱指數(shù)K就是定壓比熱容與定容比熱容之比，即                   KCp / Cv    

2、                      （125）對(duì)于實(shí)際氣體來說，絕熱指數(shù)與氣體的種類、所受壓力、溫度有關(guān)一般地說，單原子氣體的絕熱指數(shù)K為1. 66，雙原子氣體的絕熱指數(shù)K為141表l5給出各種不同氣體絕熱指數(shù)較精確的數(shù)值二、            空氣的基本物理特性在很

3、多情況下，增加壓力可以使氣體液化。但是，壓力增加使飽和溫度提高不是無止境的。當(dāng)溫度超過某一值時(shí)，即使再提高壓力也無法使氣體液化，只有溫度低于該值時(shí)，液化才有可能。這個(gè)溫度叫“臨界溫度”。相應(yīng)于臨界溫度下的液化壓力叫臨界壓力。對(duì)一定的物質(zhì)、臨界溫度與臨界壓力有確定的數(shù)值。對(duì)一般氣體有下表數(shù)據(jù)：物質(zhì)名稱空氣氧氮水氨二氧化碳?xì)渑R界溫度/-140.6-118.4-146.9-374.15+132.4+31.0-239.6臨界壓力/MPa3.845.1813.46522.56511.587.531.32安全閥系壓力容器在運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)超壓泄放的安全附件之一，也是在線壓力容器定期檢驗(yàn)中必檢項(xiàng)目。它包括防超壓和

4、防真空兩大系列，即一為排泄容器內(nèi)部超壓介質(zhì)防止容器失效，另一方面則為吸入外部介質(zhì)以防止容器剛度失效。凡符合容規(guī)適用范圍的壓力容器按設(shè)計(jì)圖樣的要求裝設(shè)安全閥。一安全閥的選用方法a）根據(jù)計(jì)算確定安全閥.公稱直徑.必須使安全閥的排放能力壓力容器的安全泄放量b）根據(jù)壓力容器的設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度確定安全閥的壓力等級(jí);c）對(duì)于開啟壓力大于3MPa蒸汽用的安全閥或介質(zhì)溫度超過320的氣體用的安全閥,應(yīng)選用帶散熱器(翅片)的形式;d）對(duì)于易燃、毒性為極度或高度危害介質(zhì)必須采用封閉式安全閥,如需采用帶有提升機(jī)構(gòu)的,則應(yīng)采用封閉式帶板手安全閥;e）當(dāng)安全閥有可能承受背壓是變動(dòng)的且變動(dòng)量超過10%開啟壓力時(shí),應(yīng)選用

5、帶波紋管的安全閥;f）對(duì)空氣、60以上熱水或蒸汽等非危害介質(zhì),則應(yīng)采用帶板手安全閥g）液化槽(罐)車,應(yīng)采用內(nèi)置式安全閥.h）根據(jù)介質(zhì)特性選合適的安全閥材料:如含氨介質(zhì)不能選用銅或含銅的安全閥;乙炔不能選用含銅70%或紫銅制的安全閥.i）對(duì)于泄放量大的工況,應(yīng)選用全啟式;對(duì)于工作壓力穩(wěn)定, 泄放量小的工況,宜選用微啟式;對(duì)于高壓、泄放量大的工況, 宜選用非直接起動(dòng)式,如脈沖式安全閥.對(duì)于容器長(zhǎng)度超過6m的應(yīng)設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上安全閥.j）工作壓力Pw低的固定式容器,可采用靜重式（高壓鍋）或杠桿重錘式安全閥.移動(dòng)式設(shè)備應(yīng)采用彈簧式安全閥.k）對(duì)于介質(zhì)較稠且易堵塞的, 宜選用安全閥與爆破片的串聯(lián)組合

6、式的泄放裝置.l）根據(jù)安全閥公稱壓力大小來選擇的彈簧工作壓力等級(jí). 安全閥公稱壓力與彈簧工作壓力關(guān)系,見表1m）安全閥公稱壓力PN與彈簧工作壓力關(guān)系表 表1PN彈簧工作壓力等級(jí)1.60.060.1>0.12>0.160.25>0.250.4>0.40.5>0.50.6>0.60.8>0.81.0>1.01.3>1.31.62.5>1.31.6>1.62.0>2.02.5只能用于大于1.3MP6.4->1.31.6>1.62.0>2.02.5>2.53.2>3.24.0>4.06.4只能用

7、于大于1.3MPa10>45>56.4>6.48>810只能用于大于4.0MPa安全閥應(yīng)動(dòng)作靈敏可靠,當(dāng)?shù)竭_(dá)開啟壓力時(shí),閥瓣應(yīng)及時(shí)開啟和完全上升,以順利排放;同時(shí)應(yīng)具有良好的密封性能,不僅正常工作時(shí)保持不漏,而且要求閥瓣在開啟復(fù)位后及時(shí)關(guān)閉且保持密封;在排氣壓力下閥瓣應(yīng)達(dá)到全開位置,無震蕩現(xiàn)象,并保證排出規(guī)定的氣量。二安全閥計(jì)算實(shí)例我們?cè)趬毫θ萜髟O(shè)計(jì)和定期檢驗(yàn)中均要求對(duì)安全閥的安全排放能力進(jìn)行選型或校驗(yàn)計(jì)算。基于以往資料不齊全,往往以大代小,造成不必要的浪費(fèi)?，F(xiàn)擬以GB150附錄B-B5.1 b)為依據(jù)，用不同介質(zhì)、壓力、溫度對(duì)安全閥的安全排放量進(jìn)行選型計(jì)算。例1：有一

8、空氣儲(chǔ)罐,DN1000，容積V=5m3最高工作壓力為0.8MPa，工作溫度為30進(jìn)口管為57X3.5,確定安全閥尺寸.解1)確定氣體的狀態(tài)條件設(shè)Po安全解：在壓力容器中，絕大多數(shù)安全閥的出口側(cè)壓力與它的泄放壓力之比即Po/pd都小于理論值0.528。（此值由空氣作試驗(yàn)介質(zhì)求得Po/pd=0.528）屬于臨界狀態(tài)。Pd安全閥的泄放壓力（絕壓）Pd=1.1×P0.1MPa=1.1×1.1Pw0.1=1.21×0.80.1=1.068MPa查得=5.388Kg/m3. K=455°(t=182)WS=2.83×10-3d2=2.83×10-

9、3×5.388×25×502=953Kg最小排放面積AA= 其中蒸汽在工作溫度和壓力下的壓縮系數(shù)Z?？筛鶕?jù)高鴻華主編壓力容器安全技術(shù)問題第71問中的公式進(jìn)行計(jì)算：（注1）Z= = =0.93 式中：R848Kg·m/Kmol·KT蒸汽絕對(duì)溫度K蒸汽比容M分子量。 蒸汽k=1.135A= =245.7mm2do= = =17.7取DN=32的安全閥。（do=20）注1、介質(zhì)壓縮系數(shù)可按GB150附錄B章進(jìn)行計(jì)算，一些常用介質(zhì)的臨界特性，由表4查得某些氣體的主要物理特性表4名稱分子量臨界溫度t臨界壓力Patm(絕壓)K=Cp/Cv氫 H22.02-

10、239.912.81.407氧 O232-118.849.711.4空氣29-140.837.251.4氧化氮NO30-9467.21.4二氧化碳CO24431.172.91.30水蒸汽 H2O18.2374.1225.41.3(過熱)1.135氨NH317.03132.4111.51.29硫化氫 H2S34.09100.488.91.3氟-12 CF2Cl2120.09111.739.61.14氯 Cl270.91144.076.11.36丙烷 C3H844.0996.8442.011.133丁烷C4H1058.12152.0137.471.094苯 C6H678.11287.648.71.

11、18乙炔 H2C226.0436.361.61.238異丁烷58.1258.1236.001.079上述的工況。同樣可以用（B7）式進(jìn)行計(jì)算。該式在計(jì)算時(shí)略去繁鎖系數(shù)Z的計(jì)算，當(dāng)Pd10Mpa時(shí)A= = =242.8mm2do= = =17.6眾所周知，壓縮系數(shù)Z是反映了真實(shí)氣體在壓力、溫度和比容之間的關(guān)系上和理想氣體的差異。在常溫及壓力不太高的情況下，真實(shí)氣體與理想氣體的差異不大。即壓縮系數(shù)Z1，而一閥出口側(cè)壓力（絕壓）0.103MPa（近似為0.1MPa） 則Pd安全閥泄放壓力（絕壓）為Pd=1.1Pw+0.1+10%P=1.068MPa（GB150附錄B4.2.1）當(dāng)安全閥出口側(cè)為大氣時(shí)

12、: Po/Pd=0.103/1.068=0.0936而（2/(k+1)）k/(k-1) =（2/(1.4+1)）1.4/(1.4-1)=0.53 Po/Pd（2/(k+1)）k/(k-1) 是屬于臨界狀態(tài)條件, 安全閥排放面積A按（B5）計(jì)算A mm （B5）式中: C氣體特性系數(shù),查表B1或C=520k（2/(k+1)(k+1)/(k-1)）K安全閥額定泄放系數(shù),K=0.9倍的泄放系數(shù)(泄放系數(shù)由制造廠提供,一般為0.75);或按容規(guī)附件五第二節(jié)有關(guān)規(guī)定中選取.2)容器安全泄放量的計(jì)算:盛裝壓縮氣體或水蒸汽的容器安全泄放量,按下列規(guī)定來確定a.對(duì)壓縮機(jī)貯罐或水蒸汽的容器,分別取壓縮機(jī)和水蒸汽

13、發(fā)生器的最大產(chǎn)氣量;b.氣體儲(chǔ)罐等的安全泄放量按(B1)式計(jì)算Ws=2.83×10-3d2 /h (B1)式中 為排放壓力下的氣體密度.=M（分子量）×Pw(排放絕對(duì)壓力)×273/(22.4×(273+t)空氣M=28.95排放絕對(duì)壓力Pw=10.68/2代入上式得 =28.95×10.68×273/22.4×303=12.44/m3容器在工作壓力下的進(jìn)口管的氣體流速m/s;查表2得=1015m/s一些常用氣體流速范圍 表2流體名稱/輸送壓力MPa流速范圍m/s流體名稱/輸送壓力MPa流速范圍m/s壓縮空氣 00.10.1

14、0.60.61.01.02.02.03.0一般氣體（常壓）氧氣 0.60.050.6飽和水蒸汽（主管）（支管）低壓蒸汽 1.0低壓蒸汽 1.0低壓蒸汽 1.01015102010158103.06.010205.010.07.08.030402030152020404060飽和水蒸汽（主管）（支管）煤氣（初壓）2KPa（初壓）6KPa氨氣 0.61.02.0液氨氮?dú)?510乙炔氣氫氣自來水 （主管）（支管）易燃?xì)怏w406035400.753.031210203.08.00.31.02.05.02.08.08.01.53.51.01.51.0取=10m/s.將上述、d代入得Ws=2.83×10-3×12.44×15×502 =1320.2/h則A= =205.4mm2若采用帶板手全啟式安全閥A=0.785d02=205.4mm2 d0=(205.4/0.785)1/2=16.2根據(jù)統(tǒng)計(jì)概算,全啟式安全閥的喉徑d0與公稱直徑DN之比約為0.625,而微啟式安全閥的喉徑d0與公稱直徑DN之比約為0.8.選用公稱直徑DN32的全啟式帶板手安全