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化工工艺当中的危险化工工艺除了涉及到的化学品危险性较高，具有高毒、易燃易爆特性之外，有很大一部分危险化工反应是因为反应过程的放热量较大，如果冷却速度跟不上，反应产生的热量释放不出来，极易发生反应失控的情况，最终导致严重的安全事故。

为了降低反应的放热量，通常采用滴加的方式来控制反应的进行。通过调节装置控制滴加速度，从而间接控制反应速度，实现对温度的控制。但是在进行安全分析的时候，调节装置的失效会被当做一个因素来考虑，相应的就需要考虑控制措施，如增设联锁装置切断进料，增大换热面积，增加冷却流量等等措施。

这些措施往往需要较多的投入，而且还引入了其它不确定性，比如：加入量过多，超出设计预想的范围导致增加的冷却量不能满足要求；或者因为高生产负荷导致冷却介质本身量不足，联锁增大流量无效果，这一系列的可能性导致系统仍旧存在一定的安全隐患。

为了解决这些问题，我们工艺上设计了节流装置，在节流装置的控制下，即便是系统失控，调节装置失效，也能控制流体的流量在规定的上限范围之内。

节流装置作为一种物理结构，其本身的孔径决定着流量的大小，因此可以看作是一种本质安全的控制措施，能够有效地避免反应失控。

那么关键点来了，如何确定这个节流装置的孔径呢？

当然，最简单的办法就是通过实验来测定。

当实验无法复现时就需要通过计算来确定节流孔径了。实际是计算介质通过小孔的泄漏速度。计算气体的节流流速可以计算补压时间等参数，为自动化控制提供参数。

下面的计算功能将在 化工工具箱 小程序的3.1.2版本中新增，届时可以通过小程序快速计算。

对于液体来说，计算公式简单：

参数说明如下：

qm：质量流量，单位为kg/s；

Cd：流量系数，无单位；当小孔边缘光滑时，系数较大，接近1；当边缘粗糙锐利时，系数更小。圆滑的小孔可选择系数为0.97；

A：小孔截面积，单位为m²；

ρ：液体密度，单位为kg/m³；

P₁：孔前压力，单位为Pa；

P₂：孔后压力，单位为Pa；

通过这个公式，需要知道前后压力以及确保安全的最大流量即可倒推出最大的节流孔径。

对于气体来说计算比较复杂，分为两步。

首先确认是否是阻塞流，通过公式判定：

上述公式成立，则为阻塞流，出口速度就是音速，与背压无关系。

通常音速为340m/s，通过这个速度可以计算得到泄漏速度。泄漏量计算公式为：

如果公式不成立，则为非阻塞流，计算需要考虑背压，计算公式如下：

参数说明如下：

qm：质量流量，单位为kg/s；

Cd：流量系数，无单位；当小孔边缘光滑时，系数较大，接近1；当边缘粗糙锐利时，系数更小。圆滑的小孔可选择系数为0.97；

A：小孔截面积，单位为m²；

P₁：孔前压力，单位为Pa；

P₂：孔后压力，单位为Pa；

k：实际为定压比热容与定容比热容的比值（Cp/Cv）

R：气体常数，注意单位为J/(kg·K)

T₁：上游温度，为绝对温度K

通过以上公式就可以计算流量、面积等参数，为工艺设计提供设计和运行数据。注意： 以上 公式不适合于安全阀的泄放计算！！

以上计算功能将在 化工工具箱 小程序的3.1.2版本中新增，届时可以通过小程序快速计算。

通过小孔节流方式具有一定的局限性，需要考虑很多因素，比如：

1、当产量波动较大时，对应的节流计算不同，因此需要考虑增加快速更换机构或者舍弃此方法。

2、如果介质容易结晶，那么对小孔影响比较大，需要考虑；

3、需要考虑介质对节流孔的腐蚀影响，对于高流量位置，还需要考虑摩擦损失的影响；

4、有一些反应使用此装置并不能实现本质安全，如：

反应不是立即进行的，而是当浓度达到一定程度或需要引发才发生的反应；

对于需要催化剂的反应，需要考虑催化剂忘记添加或顺序错误造成的影响。

因此，一个装置是否好用，使用适用于当前系统，需要综合考虑，慎重选择。

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