Основные данные типовых клапанов кд-2

Марка клапана	Размеры клапана (см. рис 3.16), мм								Пропускная способность,м3/с	Масса, кг
	Dy	D	Do	D1	D2	H	L	d0
КД-2-50	50	220	110	90	140	300	350	14	0,005	1,2
КД-2-100	100	315	170	148	205	425	460	18	0,018	12,5
КД-2-150	150	390	225	202	260	490	550	18	0,036	19,0
КД-2-200	200	500	280	258	315	600	705	18	0,070	27,0
КД-2-250	250	550	335	312	370	675	770	12	1.110	35,0
КД-2-350	350	670	445	415	485	770	990	23	2,500	57,0

Дыхательные клапаны типовых вертикальных цилиндрических резервуаров рассчитываются на максимальное давление, которое может выдержать перекрытие,

(3.63)

где p_{д тах} — максимальное давление паров нефтепродукта в Па; δ_к — толщина листа перекрытия в м; ρ_с — плотность металла перекрытия в кг/м³; G — вес каркаса перекрытия (фермы, прогоны) в Н (Ньютон); F — площадь перекрытия в м². Для резервуаров высокого давления р_{д тах} приравнивается р_и, т. е. избыточному давлению, на которое рассчитано перекрытие резервуара. Расчет дыхательного клапана проводится также и на максимально допустимый вакуум (p_{в mах}), величина которого определяется исходя из устойчивости смятия резервуара по формулам (3.52) и (3.60). Расчетный перепад давления в клапане Δр, расходуется на преодоление следующих сопротивлений:

где Δp_оп - падение давления в огневом предохранителе в Па

ζ_оп — коэффициент местного гидравлического сопротивления огневого предохранителя; w_оп — максимальная скорость газа в огневом предохранителе в м/с; ρ_п — плотность смеси паров нефтепродукта (и воздуха при расчете вакуумного клапана) в кг/м³; Δр_к — падение давления в клапанной конструкции в Па

ζ_к — коэффициент местного гидравлического сопротивления клапанной конструкции; w_к — максимальная скорость газа в седле клапана в м/с; Δp_с — давление срабатывания клапана (равно отношению веса тарелки к ее площади) в Па.

при п < 1. Для клапанов КД-2 п = 0,75.

Заменив скорость газа через расход и приняв w_оп ≈w_к, получим

и

(3.64)

Значение максимального расхода газов, проходящих через клапан давления, определяется как сумма, состоящая из

где Q_{д mах} — максимальный расход газов в м³/с; q₃ — максимальный расход нефтепродуктов при заполнении резервуара в м³/с; q_t1 — максимальный расход газа вследствие нагрева газового пространства от внешней среды в м³/с;

(3.65)

β — коэффициент объемного расширения газов (β = 1/273 К^-1); ΔT — скорость нагревания газового пространства резервуара в К/с (принимается равной 0,0013 К/с); V_г — максимальный объем газового пространства (принимается равным объему резервуара) в м³.

Подставив значения ΔT и β в (3.65), получим

q_t2 — расход газа вследствие нагрева газового пространства при закачке более нагретого нефтепродукта (в м³/с)

(3.66)

α — коэффициент теплообмена в Вт/м²·К; F — площадь зеркала продукта в резервуаре в м²; Т_н, Т_г — соответственно температура нефтепродукта, закачиваемого в резервуар, и температура газового пространства в К; с — теплоемкость в Дж/К; R — удельная газовая постоянная в Дж/кг·К; р — давление в газовом пространстве резервуара в Па.

Для практических расчетов вместо формулы (3.66) можно пользоваться приближенной зависимостью

где D — диаметр резервуара; А — коэффициент, зависящий от разности температур закачиваемого нефтепродукта (Т_и) и газового пространства резервуара (Т_г). Средние значения коэффициента даны в следующей таблице:

Тн-Тг, К …..	5	10	15	20	30	40	50
А,м/с	0,074	0,089	0,31	0,47	0,81	1,18	1,62

При работе резервуара на вакуум расход поступающего через клапан атмосферного воздуха (в м³/с) будет

где q_в — расход продукта из резервуара в м³/с; q_t — дополнительный расход из-за возможного охлаждения газового пространства резервуара и частичной конденсации паров в м³/с.

Величина q_t определяется по формуле (3.65), где ΔT — скорость охлаждения газового пространства резервуара. Наиболее интенсивно резервуар охлаждается во время ливня, поэтому для практических расчетов величину скорости охлаждения следует принимать в условиях ливня (ΔT≈ 8∙10^-3 К/с).

Подставляя значения β и ΔT в (3.65), получаем

Если по формуле (3.64) значение с получится больше 350 мм, то на одном штуцере устанавливают несколько клапанов меньшего диаметра. Высота подъёма тарелки клапана h_к определится из условий равенства площадей сечения газоходов (рис. 3.17)

Рис. 3.17. К расчету высоты подъема тарелки дыхательного клапана.

откуда

или, согласно

(3.67)

Вес клапана G можно определить до величине статического давления Δp_c=nΔp:

или, согласно (3.64)

(3.68)

Значения ζ_оп и ζ_к в значительной степени зависят от конструктивных оформлений, и их целесообразно определять по заводским характеристикам.