附录C （资料性附录）惰化计算

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惰化防爆指南 GB/T37241-2018

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C.1 加压惰化

假设膨胀和压缩过程是等温的，加压惰化被保护系统内的氧浓度可采用式（C.1）进行计算：

式中：

  C_n——n次加压惰化后被保护系统的氧浓度（体积分数），%；
  C_i——惰性气体中的氧浓度（体积分数），%；
  C₀——被保护系统的初始氧浓度（体积分数），%；
  p₁——被保护系统初始压力（绝压），单位为兆帕（MPa）；

p₂——加压惰化后被保护系统压力上限（绝压），单位为兆帕（MPa）；
n——加压惰化次数。

涉及高压或剧烈压力变化的过程可视为绝热过程，其氧浓度采用修正公式（C.2）进行计算：

式中：

k——气体定压比热容和定容比热容的比值，即气体绝热指数。

达到某一给定氧浓度所需的加压次数n采用式（C.3）、式（C.4）计算。

通常泄放至常压之前，被保护系统加压至最低0.1MPa（表压），为确保混合均匀至少加压循环两次。已知加压次数和被保护系统所需氧浓度，最小压力比R按式（C.5）、式（C.6）、式（C.7）计算：

示例1：

惰化10m³的容器，控制氧体积分数降低至5%以下，使用表压为0.2MPa的氮气，其中含有体积分数低于0.1%的氧气。进气流量和排气流量均为50m³/h。需要多少次循环？
50m³/h流量气体在24min内将容器加压至0.2MPa（表压），采用式（C.1）的反解方程式（C.3）进行计算，带入所给的数值：

即2个循环。

示例2：

含氧量体积分数为1.5%的氮气惰化保护一个50L的小容器，15s内加压至0.3MPa（表压）然后泄压，反复加压惰化循环三次。惰化完成后容器内氧含量是多少？

由于所需时间较短，不满足等温条件，采用式（C.2）进行计算。绝热系数k由国际工艺常数表查出为1.401，代入式（C.2）得：

C.2 真空惰化

真空惰化过程的计算方程与压力惰化计算方程相同。抽真空后切断真空源（如真空泵），定期测定容器内压力上升速率J，见表C.1。建议至少抽真空2次以确保混合均匀。常见惰性气体的绝热指数见表C.2。

C.3 吹扫惰化

假设被惰化保护系统内空气和惰性气体完全混合均匀，任何位置的氧气浓度在同一时间是相同的，吹扫惰化时间可采用式（C.8）进行计算：

式中：

t——吹扫惰化时间，单位为秒（s）；
F——吹扫安全系数，取值见5.4.2；
V——被保护系统体积，单位为立方米（m3）；
Q——惰性气体流量，单位为立方米每秒（m3/s）；
  C_f——吹扫惰化后的氧气浓度（体积分数），%；
  C₀——被保护初始氧浓度（体积分数），%；
  C_i——惰性气体本身氧浓度（体积分数），%。

吹扫惰化后被保护系统的氧浓度计算公式见式（C.9），惰性气体供给流量计算公式见式（C.10）。

示例1：

3m³的设备采用纯氮气进行吹扫惰化，惰化后氧气浓度降至体积分数为5%以下。吹扫气流流量为10m³/h，孔径为25mm，计算需要的吹扫时间？

经计算，惰性气体吹扫速率为5.6m/s，惰化后混合状态较好，安全系统F取值2，代入式（C.8）：
需要的吹扫时间

示例2：

对于示例1中的设备，采用含氧量体积分数为2%的氮气吹扫惰化，计算被保护系统内氧浓度从体积分数为21%降低至体积分数为5%所需要的吹扫流量。采用式（C.10）进行计算，所得如下（52min为0.86h）：

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