马洪宾

福陆(中国)工程建设有限公司(上海 200120)

工程上安全阀出口管路的水力学计算，主要内容为使用安全阀额定泄放量计算管路压降，并根据安全阀最大允许背压及管道流体允许马赫数选取合适的管径。工程公司在进行气相安全阀出口管径设计时，通常采用将介质假定为不可压缩流体的简化方法来进行计算。气相安全阀出口管路在泄放过程中往往会出现临界流(阻塞流)，其流动特性及管道压降计算方式与不可压缩流体迥异。

1 安全阀气相泄放时的流体特性

石油化工装置中安全阀泄放工况排放介质的相态有气相、液相以及气液两相3种情况，其中气相泄放工况占比较大。气相泄放过程具有快速膨胀、体积流量急剧增加的特性。安全阀排放的气相介质作为可压缩流体，与液态不可压缩流体相比，从流动特性到管道阻力降的数值计算方法均截然不同。

1.1 气体可压缩流体流动特性

在各种水力学计算理论中，会频繁遇到一个用来研究和计算气体可压缩流体流动的重要无量纲参数，即马赫数(Ma)[1]，其计算公式见式(1)。

气流的密度和速度在管道中沿流向上各点之间有显著变化，这种流动被称为可压缩流动[2]。并非所有的气流流动都是可压缩流动。在流速较低时，可以将气流假定为不可压缩流体(Ma＜0.3)。这种假定在工程上是合理的，因为因流动引起的密度变化很小(小于3%)。符合这种情况的气流在水力学上可以按照不可压缩流体的特性进行工程计算。……