一種管殼式換熱器管子斷裂泄放量的計(jì)算方法

馬葉勇

（上海利策科技股份有限公司，上海 201103）

一種管殼式換熱器管子斷裂泄放量的計(jì)算方法

馬葉勇

（上海利策科技股份有限公司，上海 201103）

根據(jù)API520，介紹了一種管殼式換熱器管子斷裂工況泄放量的計(jì)算方法，先求取流體通道內(nèi)單位面積的最大流通量，從而取得最大質(zhì)量泄放量。

換熱器管子斷裂；泄放量；安全閥

管殼式換熱器作為壓力容器時(shí)需要考慮超壓保護(hù)措施。管子斷裂是一種典型的超壓事故工況，泄放可能是氣相、液相或兩相流體。國(guó)內(nèi)多數(shù)文獻(xiàn)[1]介紹均是針對(duì)不同相態(tài)分別計(jì)算。本文方法通用于各種相態(tài)泄放量計(jì)算。

1 方法介紹

根據(jù)API521描述，換熱管斷裂時(shí)，做如下假設(shè)：

（1）換熱器中只有一根管子斷裂；

（2）管子是在管板處斷裂；

（3）高壓側(cè)流體分別從管板斷裂口和長(zhǎng)管段流入低壓側(cè)。

參考API520[2]描述，管段內(nèi)的流體流動(dòng)為等熵過(guò)程（isentropic），單位面積的最大流通量公式如下：

其中：G為單位面積最大質(zhì)量流通量，kg/s.m2；v為流體的比體積，m3/kg；ρ為流體密度，kg/m3；p為流體駐點(diǎn)壓力，Pa；0為流體初始條件點(diǎn)；t為流道截面積最小時(shí)的條件點(diǎn)。

公式（1）適用于任何均相流體，其積分通過(guò)解析法很難求解，但可通過(guò)數(shù)值積分法求解，積分簡(jiǎn)化如下：

將壓力范圍等份切割，在每個(gè)壓力點(diǎn)計(jì)算出單位面積的流通量。

流體密度計(jì)算如下：

其中：ρ為流體密度；ρV為氣相密度；ρl為液相密度；α為流體中氣相的體積分?jǐn)?shù)。

有文獻(xiàn)[3]闡述：通常通道大于10cm時(shí)，流體視為氣液平衡狀態(tài)；通道小于10cm時(shí)，發(fā)生液體延時(shí)閃蒸現(xiàn)象，流體處于不平衡狀態(tài)。……