关于EN ISO 21013-3低温容器 - 用于低温服务的泄压附件 - 第 3 部分：尺寸和容量测定

EN ISO 21013 是一个系列标准，全面规范用于低温容器的泄压保护设备。这个系列通常包括：

第1部分： 可能涵盖泄压附件的一般要求、设计和测试。

第2部分： 可能涉及应用指南。

第3部分（即本标准）： 专门解决最核心的工程问题——如何确定安全阀的尺寸和计算其排放能力。

1. 为什么需要专门的标准？

为低温容器选配安全阀与为普通蒸汽或空气容器选配有着根本性的不同，原因在于：

介质特性: 低温液体一旦泄放，会瞬间闪蒸成气体，并可能夹带液体。这是一个两相流（气液混合）的复杂过程。

工况严峻: 泄放过程中，温度和压力变化剧烈。

准确性要求高: 容量计算不准会导致两种危险：尺寸过大（阀门频跳，损坏密封）或尺寸过小（无法有效泄压，容器有超压爆炸风险）。

EN ISO 21013-3 的核心目的就是提供一个统一、科学的方法，来准确计算低温泄压附件的所需排放容量和流通面积，从而确保正确选型。

2. 标准的核心内容

该标准详细规定了以下关键环节：

泄放场景的确定:

外部火灾： 这是最严苛的工况，热量输入最大，导致液体剧烈气化。

操作失误： 如过充装。

真空失效： 导致夹层隔热性能丧失，大量漏热。

设备故障： 如压力控制阀失效。

标准要求首先识别所有可能导致容器超压的工况。对于低温容器，最常见的泄放场景是：

所需排放容量的计算:

针对每一种泄放场景，标准提供了具体的计算公式，以确定必须通过安全阀排出的质量流量。

例如，对于火灾工况，计算会考虑容器的润湿面积（被火焰包围的面积）、隔热类型、以及介质的物理性质（汽化热、比热容等）。

泄压附件排放能力的测定与换算:

这是标准的另一大核心。它规定了如何在试验台上测定一个安全阀在给定条件下的实际排放能力。

由于在工厂里很难用实际的低温介质（如液氮）进行测试，标准允许使用替代介质（如空气、水蒸气）进行测试。

标准提供了将替代介质的测试结果换算到实际低温介质工况下排放能力的详细方法和公式。这个过程涉及复杂的流体力学和热力学计算。

流通面积的确定:

基于计算出的所需排放容量和通过试验/换算得到的阀门的额定排放系数，工程师可以反算出安全阀所必需的最小流通面积，从而完成阀门的选型。

重要性与应用

安全的最终保障: 安全阀是低温容器的最后一道安全防线。正确的容量计算是这道防线可靠与否的决定性因素。

法规符合性: 该标准是满足欧盟压力设备指令 等法规对超压保护要求的重要技术依据。

工程设计的基础: 对于低温容器的设计者、制造厂和安全阀制造商而言，此标准是进行安全分析和设备选型的强制性计算规范。

避免灾难性事故: 确保在极端情况下，安全阀有足够的能力将产生的过量气体及时排出，防止容器因超压而发生物理爆炸。

典型应用领域

符合EN ISO 21013-3进行容量计算和选型的泄压附件用于所有类型的低温容器：

液氧、液氮、液氩储罐（在医院、科研和工业领域）。

液化天然气储罐（在LNG接收站、加气站和使用LNG作为燃料的船舶或车辆上）。

液氢、液氦储罐（在航天和前沿科研领域）。

低温运输罐车和罐式集装箱。

与相关标准的关联标准号规范核心关联性说明

EN ISO 21009-2:2024 （操作要求）	低温容器的安全操作	EN ISO 21013-3 为 ISO 21009-2 中要求的“安全泄放装置”提供了如何选型和验证其能力的具体技术方法。
EN ISO 21013-1	泄压附件的通用要求	Part 3 是 Part 1 在容量计算这一关键技术点的深化和具体化。
EN 16668:2025 （工业阀门）	通用金属阀门的要求	EN ISO 21013-3 可以看作是 EN 16668 在低温安全阀这一特定领域的专项应用和补充，专注于解决其独特的容量计算问题。

总结

EN ISO 21013-3:2016 是专门用于确定低温容器泄压附件（安全阀、爆破片）尺寸和排放容量的核心计算标准。它通过一套严谨的工程方法，解决了低温介质泄放过程中两相流等复杂问题，确保了为低温容器提供的超压保护是充分且准确的。对于任何从事低温容器设计、制造、检验或安全评估的工程师来说，掌握和应用此标准是一项至关重要的专业技能和安全责任。

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