EN 13468-3：2002 低温容器—防超压安全装置—第3部分：低温系统的超压排放流量的计算与安全装置尺寸.doc

EN 13468-3:2002低温容器防超压安全装置第3部分：低温系统的超压排放流量的计算与安全装置尺寸本欧洲标准于2002 年8月19日由CEN批准通过。CEN会员一定要遵守CENCENELEC内部条例，条例规定本欧洲标准必须在国家层次上等同转换为国家标准且不允许被更改。本标准中的最新表册和参考文献可以向管理中心或CEN会员申请索取。本欧洲标准有3个官方版本（英语，法语，德语）。CEN成员有责任将标准翻译成自己国家的语言并通知管理中心，其与官方标准具有同等的地位。CEN成员为奥地利、比利时、捷克、丹麦、芬兰、法国、德国、希腊、冰岛、爱尔兰、意大利、卢森堡、马尔他、荷兰、挪威、葡萄牙、西班牙、瑞典、瑞士和英国的国家标准机构。目录前言31 范围52引用标准53热壁（外层夹套）到冷壁（内部容器）单位时间内传递总热量的计算53.1总则53.2除受火外的情况63.3受火情况74安全装置泄放时质量流量Qm（kg h-1）的计算85安全装置安装规则96安全装置的尺寸96.1安全阀96.2防爆膜96.3安全阀和防爆膜的尺寸9附录ZA（说明性） 欧洲标准基本要求或其他欧盟指令条款10参考文献11前言本文件（EN136483:2002）由技术委员会CEN/TC 268 “低温容器”制定，其秘书处由AFNOR确定。本欧洲标准应按国家标准成文，而且最迟在2002年 11月按原文或背书出版，相冲突的国家标准最迟也应在2002年11月废止。本文件由欧洲委员会和欧洲自由贸易联盟授权CEN来制定，并且支持欧盟指令的基本要求。与欧盟指令的关系的相关内容，见说明性附录ZA，是本文件不可分割的一部分。本文件也支持危险物品运输的指令的框架指标。该标准已作为引用标准被纳入ADR的技术附录和RID里。本欧洲标准由以下几个部分组成：EN 13648-1，低温容器-防超压安全装置-第1部分：低温系统的安全阀；EN 13648-2，低温容器-防超压安全装置-第2部分：低温系统的防爆膜；EN 13648-3，低温容器-防超压安全装置-第3部分：低温系统的超压排放流量的计算与安全装置尺寸。按照CENCENELEC的内部条例，下列国家标准组织一定要贯彻本欧洲标准：奥地利、比利时、捷克、丹麦、芬兰、法国、德国、希腊、冰岛、爱尔兰、意大利、卢森堡、马尔他、荷兰、挪威、葡萄牙、西班牙、瑞典、瑞士和英国。引言每个泄压装置的容量是通过考虑到导致内部超压的所有可能情况来确定的。每种低温容器的产品标准中已指定了适当的情况。对于每一种指定的情况，本欧洲标准提供了确定超压所释放的质量流量的单独计算方法。如果采用本标准的方法，则假定了压力保护系统满足每种情况的要求。本欧洲标准基于CGA细则的S-1.2和S-1.3以及由CEN/TC 69制定的标准。1 范围本标准为以下每种指定情况，提供了确定超压所泄放的质量流量的单独计算方法：真空绝热容器：绝热系统（外层夹套+绝热材料）完好，真空度标准。外层夹套的温度为环境温度。内部容器的温度为泄放压力时成份所对应的温度。真空绝热容器：绝热系统尚能使用，但存在真空度缺失；或非真空绝热容器：绝热系统完好。外层夹套温度为环境温度。内部容器的温度为泄放压力时成份所对应的温度。真空绝热容器：绝热系统尚能使用或局部尚能使用，但存在真空度缺失且处于受火环境中；非真空绝热容器：绝热系统尚能使用或局部尚能使用，但处于受火环境中。内部容器的温度为泄放压力时成份所对应的温度。容器：绝热系统不能正常使用且处于受火环境中。确定超压所泄放的质量流量，应采用基于大家公认的理论物理科学的可靠工程作法。对于所涉及到的情况，没有一种较为合适的计算方法。2引用标准本欧洲标准以注明日期和未注明日期的文献形式，包含了其他标准的条款。这些标准在正文的适当位置中被引用，并在文后列出。对于注明日期的参考文献，日后若有修改或修订，只适用于本标准的修改单或修订版。对于未注明日期的参考文献，应采用最新的版本（包括修改单）。prEN ISO 4126-1，防超压安全装置-第1部分：安全阀(等同于ISO 4126-1)prEN ISO 4126-6:2000，防超压安全装置-第6部分：防爆膜安全装置的应用、选择和安装（ISO/DIS 4126-6:2000）3热壁（外层夹套）到冷壁（内部容器）单位时间内传递总热量的计算3.1总则p（bar绝对压力）指实际泄放压力，用来确定安全阀的尺寸。它应不大于1.1 PS，PS是容器设计时的最大许用压力。Ta（K）指除受火外的情况下的最大环境温度（指定的，例如，按法规/标准）。Tf（K）指受火情况下的外界环境温度（在任何情况下Tf = 922K，例如649或 1200 F）。T（K）指所要考虑的泄放温度。1）对于亚临界流体，T指液体在压力p下的饱和温度；2）对于临界或超临界流体，T按条款4.3计算。3.2除受火外的情况3.2.1真空绝热容器：标准真空度由绝热系统热泄漏引起的单位时间传热量（瓦特）：U1指标准真空度下绝热材料的总传热系数，Wm-2K-1。1指标准真空度下，在T和Ta之间，绝热材料的热传导系数， Wm-1K-1。e1指名义绝热材料的厚度，m。指容器绝热材料内表面和外表面面积的算术平均值，m2。3.2.2真空绝热容器：真空度缺失；或非真空绝热容器由绝热系统热泄漏引起的单位时间传热量（瓦特）：U2指常压下绝热材料的总传热系数，Wm-2K-1。2指常压下，在T和Ta之间，充满气体或空气的绝热材料的热传导系数，此种绝热材料具备较大的热传导系数， Wm-1K-1。e2指考虑了制造公差或真空度突然缺失引起的影响后的绝热材料厚度，m。注：当所给的系数为空气冷凝时的最大传热系数时，该公式不能用于小壁厚绝热材料在很低温度下的情况。W. Lehmann在“Sicherheitstechnische Aspekte bei Auslegung and Betrieb von Lhe-badgekiihlten-SL- Badkyokasten”中已研究过氦的这种现象。3.2.3经位于间隙中的支撑和管道的单位时间传热量（瓦特）wn指由支撑或管道引起的热损失/开尔文，WK-1。n指是温度在T和Ta之间的支撑或管材的热传导系数，Wm-1K-1。Sn指支撑或管的截面积，m2；ln指真空空隙间的支撑或管的长度，m。 3.2.4调节器全开时的增压装置回路中单位时间传热量（瓦特）W4根据类型（环境空气，水或蒸汽，电）和增压装置回路的设计确定，例如环境空气蒸发器：U4指环境空气蒸发器总对流传热系数，Wm-2K-1；A指蒸发器外部传热面积，m2。3.3受火情况3.3.1由器壁热泄漏引起的单位时间传热量（瓦特）3.3.1.1在受火情况下，绝热系统尚能使用或局部尚能使用 ，Wm-2K-15指常压下，在T和922K之间，充满气体或空气的绝热材料的热传导系数，此种绝热材料具备较大的热传导系数， Wm-1K-1。e指受火情况下尚能使用的绝热材料的厚度，m；指受火情况下尚能使用的绝热材料的平均表面积，m2。如果外层夹套在受火情况下尚能使用，但若绝热材料全部被破坏，则U5等于外层夹套和内部容器的空间中，常压下，在T和922 K之间，充满气体或空气的绝热材料的总传热系数，该种绝热材料具备较高的系数。等于间隙的平均表面积。3.3.1.2受火情况下绝热系统不能使用指内部容器的总外表面面积，m2。3.3.2间隙间的支撑和管道热量传递：这种情况下可忽略3.3.3从热壁到冷壁的总单位时间传热量W（瓦特）根据相关低温容器标准，由相关的Ws求和可得到总W。4安全装置泄放时质量流量Qm（kg h-1）的计算4.1泄放压力p小于临界压力的40%L指泄放状态下低温液体的蒸发潜热，kJkg-1。4.2泄放压力小于临界压力，但等于或大于临界压力的40%vg指泄放压力p下饱和气体的比容，m3kg1；vl指泄放压力p下饱和液体的比容，m3kg1。 4.3泄放压力p等于或大于临界压力L指在泄放压力p和温度T（K）下的比热，计算式为：，kJkg1，此时L所有对应的是一最大值。v指在泄放压力p和操作范围内的任一温度下，临界或超临界流体的比容，m3kg-1；h指上述同种情况下的流体的焓，kJkg1。举例 在压力p = 13.8 bar（绝对压力）下泄放的液态氢，计算此时的L和T值，见表1。表1温度（K）v（m3kg1）（kJkg1）33，30.0271567214，90.000769734，70.0582961236，60.001020634，80.0588450237，90.0010214max34，90.0593488238，50.001020838，90.0855371304，30.000960344，40.1109707384，70.0008657氢在p=13.8bar(绝对压力2)和温度T=34.8K时，存在的最大值。此时，L=237.49 kJkg1。5安全装置安装规则在外层夹套和安全装置间的管道长度不能大于0.6 m，否则应考虑所释放流量带走的热量。这个热量会降低产品的密度，由此也减小了泄放系统的有效排放率（见参考文献的计算方法）在安全阀的最大流量下，泄压阀管道系统的最大压降应小于泄压阀额定最小压降（泄压阀关闭时的压降）的2%（注：泄压阀设定压力的2%）。当泄压阀关闭时的压降未知时，压降应不大于在额定流量下运行的安全阀设定压力的3%。6安全装置的尺寸6.1安全阀按照prEN ISO 4126-1。6.2防爆膜按照prEN ISO 4126-6:2000 附录B。6.3安全阀和防爆膜的尺寸对于一起泄放的所有安全装置，在相同泄放压力p下的质量流量Qm应小于或等于各个泄放装置的泄放量之和。如果没有进行单独的调整，则下列规定有效。对于受火情况，以及盛装氮气、氧气或氩气且含水量超过450升的移动式容器，当T = 288 K和p= 2.7 bar（绝对压力）时，要求泄压装置的最小质量流量应不小于0.018 kgh-1空气/升水量。附录ZA（说明性） 欧洲标准基本要求或其他欧盟指令条款本欧洲标准由欧洲委员会和欧洲自由贸易联盟授权CEN来制定，并且支持欧盟指令的基本要求：承压设备指令97/23/EC，日期为1997.5.29警告：其他要求及其他欧盟指令也能适用于此标准范围内的产品。该标准ZA.1表中的各项内容可能支持指令中的要求。表ZA.1- PED与本欧洲标准的对比本欧洲标准的协调条款内容PED3，4承压设备的超容许极限防护措施附录1，2.105，6安全附件附录1，2.113.3外部受火附录1，2.12达到本标准的各项规定，也是遵守相关指令和EFTA规则的具体基本要求的一种方法。参考文献1 CGA S-1.2-1995，泄压装置标准第2部分：盛装压缩气体的车载罐和便携式罐。2 CGA S-1.3-1995，泄压装置标准第3部分：盛装压缩气体的固定式贮藏容器。11