1 概述
安全阀气液两相流泄放计算是一直以来的研究课题，目前许多安全阀厂家选型计算遇到两相流工况时，仍只会使用气液泄放面积分别计算再相加的计算方法，这种方法计算得到的安全阀泄放面积往往偏小，存在一定的安全隐患，故此种方法逐渐被更理想的计算方法所取代，如API 520 I上介绍的基于均相平衡模型HEM的方法。王江峰引用API RP 520 I第七版附录D中所提供的方法，蔡维婷采用ω法（两点法）和DIERS积分法，都是基于均相平衡模型HEM的方法，与气液泄放面积相加法比较，证实这些方法计算所得的泄放面积更大，选择的安全阀规格更为保守。
API 520 I一直是安全阀厂家设计选型的重要依据，2008年正式发布的API STD 520 Part I第八版，RP升级为STD，专门用附录C对安全阀气液两相流泄放定径进行详尽的介绍。现今，API 520 I已经发布到了2020年的第十版，附录C一直被“安全阀气液两相流泄放定径”所占据，且内容上未有大的调整，由此可知其介绍的方法已经很成熟。附录C中的两点法被国内外诸多优秀工程设计公司所采用，本文将针对两点法的应用进行介绍与解读。
2 两点法计算
两点法基于Leung Omega法，是HEM的一个版本。由于流体性质是由安全阀进口泄放条件和较低压力下的闪蒸条件确定的，因此常被称为两点法。API 520 I附录C中，两点法因气液两相泄放具体工况的不同，还细分为C.2.2 ω法和C.2.3 ωs法，具体应用如表1所示。
注：a 不凝气是指在正常工艺条件下不易凝结的气体。常见的不凝气包括空气、氧气、氮气、氢气、二氧化碳、一氧化碳和硫化氢。
b 术语“高度过冷”是用来强调液体不闪蒸通过安全阀。
c API 520 I第八、九版表格中对应的均为C.2.3 ωs法，第十版为C.2.2 ω法，但第十版附录C其他内容改动量较小，故认为这是第十版的勘误。
上述工况的计算方法运用，可归纳为：进入安全阀前已存在气相的两相系统工况采用ω法；进入安全阀前是液相，进入安全阀后不论是否闪蒸，都采用ωs法。这两种两点法的共同目标都是求得质量流量G，而由G计算安全阀泄放面积A的过程是相同的，结合API 520 I第十版附录C，可求得质量流量G。
2.1 ω法计算工况质量流量G
（1）计算ω参数
式中 ω——欧米伽参数
υ9——两相系统在90%的安全阀进口压力P1（安全阀的额定排放压力）下评估的比容，m3/kg
υ1——两相系统在安全阀进口压力P1（安全阀的额定排放压力）下的比容，m3/kg
（2）判断流动状态
判断流动状态是临界流还是亚临界流，通过ω计算临界压力比ηc
式中 ηc——临界压力比
(3)
式中 Pcf——临界压力，Pa.a（绝压）
P1——安全阀进口压力， Pa.a（绝压）。即安全阀的额定排放压力，是安全阀的整定压力（Pa.g）、允许超过的压力（Pa）、安全阀安装现场的大气压力，三者之和
Pcf≥P2（4）
式中 P2——安全阀出口侧总背压，Pa.a（绝压）
如满足（4）式，则为临界流，否则为亚临界流。
（3）计算质量流量G
临界流质量流量G计算如式（5）
（5）
亚临界流质量流量G计算如式（6）
式中 G——质量流量，kg/s·m2
ηa——实际背压比，ηa= P2/ P1
2.2 ωs法计算工况质量流量G
（1）计算饱和液体的ωs参数
（7）
式中 ωs——饱和液体的欧米伽参数
ρl1——安全阀进口液体密度，kg/m3
ρ9——90%的饱和（蒸气）压Ps，对应安全阀进口泄放温度T1下的评估密度，kg/m3
（2）确定流体所处的过冷区域
通过ωs计算临界饱和压力比ηst
式中 ηst——临界饱和压力比
Ps≥ηstP1（9）
式中 Ps——饱和（蒸气）压(与整定压力用的相同代号，注意区分)，Pa.a（绝压）
P1——安全阀进口压力，单位Pa.a（绝压）；即安全阀的额定排放压力，是安全阀的整定压力（Pa.g）、允许超过的压力（Pa）、安全阀安装现场的大气压力，三者之和
如满足式（9），则处在低过冷区（闪蒸发生在安全阀泄放流道上游），否则处在高过冷区（闪蒸发生在安全阀泄放流道）。
（3）确定流动状态
确定流动状态是临界流还是亚临界流。
ηs= Ps/ P1（10）
式中 ηs——饱和压力比
当ηs＞ηst时
当ηs≤ηst时
ηc=ηs（12）
式中 ηc——临界压力比
根据式（13）可求得临界压力
Pcf= ηcP1（13）
式中 Pcf——临界压力，Pa.a（绝压）
流体流动状态判定条件如表2所示。
表中，P2为安全阀出口侧总背压，单位为Pa.a（绝压）。
由表2可知流体流动状态分为四种，分别为低过冷临界流、低过冷亚临界流、高过冷临界流、高过冷亚临界流。
（4）计算质量流量G
低过冷区质量流量G如式（14）
式中 G——质量流量，单位kg/s·m2
η——背压比
在高过冷区质量流量G计算按照式（15）
（15）
式（14）中η和式（15）中P按表3选取。
2.3计算泄放面积A
API 520 I附录C介绍的由质量流量G计算泄放面积A的公式其实是相同的，将其中的体积泄放量Q转换成质量泄放量W后可推导出相同公式，公式（16）。
16）
式中 A——所需的泄放面积，mm2
W——质量泄放量，kg/h
Kd——排量系数
Kb——背压修正系数，只针对平衡波纹管式安全阀
Kc——安全阀上游没有安装爆破片的取1.0；安全阀上游安装爆破片且没有认证值的取0.9
Kv——粘度修正系数。两相流中，液体粘度不超过100cP的，粘度修正系数取1.0
Kd无法通过实验获取。按照附录C的推荐，适用C.2.2 ω法的计算工况，在初步估算时，可采用0.85的有效排量系数。适用C.2.3 ωs法的计算工况，在初步估算时，过冷液体可采用0.65的有效排量系数，饱和液体可采用0.85的有效排量系数；对于稍微过冷的液体，0.65的值可能导致计算值偏保守，用户可以选择其他方法来确定流量系数。API 520 I在单相泄放工况计算举例时，气（汽）相采用0.975的有效排量系数，液相采用0.65的有效排量系数，故两相流泄放初步估算时采用0.85的有效排量系数是一个折中值。我国安全阀额定排量计算采用的是额定排量系数（实际排量系数乘以0.9），故两相流计算时这个折中值应当根据各厂家自身产品额定排量系数的不同做出调整，根据选型技术人员对每个不同的泄放工况数据的理解，评估出两相泄放中气液相的大致组成情况，选择相对合适的额定排量系数。
Kb适用C.2.2 ω法的计算工况，取值参考API 520 I里平衡波纹管式安全阀背压修正系数图（蒸汽和气体用）；适用C.2.3 ωs法的计算工况，取值参考附录C图C.3，该图Kb取值曲线实际与平衡波纹管式安全阀背压修正系数Kw图（液体用）一致，因代号不一样，故标准上用两幅图加以区分。
未获得ASME液体流量认证的安全阀厂家，在运用C.2.3 ωs法计算面积A时，须采用进行了液体超压修正的公式。
（17）
式中 Kp——超压修正系数，与液体单相泄放计算中的超压修正系数相同，允许超压为25%的Kp =1.0，否则按相应的曲线图取值
Ps——此处该代号为安全阀的整定压力，Pa.g（表压）
P1——安全阀进口压力，Pa.g（表压）；即安全阀的额定排放压力，是安全阀的整定压力（Pa.g）与允许超过的压力（Pa）之和
P2——安全阀出口侧总背压，Pa.g（表压）
经过修正后的泄放面积A计算结果会大很多，比如工况允许超压为10%，P2=0，则Kp=0.6，修正后的计算面积A比未修正大56%，其计算结果更加保守，更能保障压力系统的安全。
3 结语
两相流两点法的计算较为复杂，通过对两种算法的分析，可以得到两相流两点法的应用计算须注意：（1）梳理清楚运算逻辑和步骤。（2）注意单位的转化，以及表压、绝压的问题。（3）能分辨应用ω法还是ωs法，在参数不足时，能准确地索取需要的数据。（4）对流体状况应有一定的理解，ω法系数取值倾向于单气（汽）相计算方法，ωs法系数取值倾向于单液相计算方法，结合厂家自身产品性能，选择合适的额定排量系数用于计算。