蒸汽管道計(jì)算實(shí)例

1、刖旨本設(shè)計(jì)目得就是為一區(qū)V0D-40t鋼包精練爐提供蒸汽動(dòng)力。設(shè)計(jì) 參數(shù)就是由動(dòng)力一車間與西安向陽(yáng)噴射技術(shù)有限公司提供得。主要參數(shù)：蒸汽管道始端溫度250匕，壓力K OMP；蒸汽管道終端溫度240C,壓力0. 7MP（設(shè)定）；V0D用戶端溫度180C,壓力0、5MP；耗量主泵11、5t/h輔泵沢Ot/h 一、蒸汽管道得布置本管道依據(jù)一區(qū)總體平面布置圖所描述得地形進(jìn)行得設(shè)計(jì)，在布 置管道時(shí)本設(shè)計(jì)較周詳?shù)乜紤]到了多方面得內(nèi)容:K蒸汽管道布置時(shí)力求短、直，主干線通過(guò)用戶密集區(qū)，并靠近負(fù)荷大得主要用戶;2. 蒸汽管線布置時(shí)盡量減少了與公路、鐵路得交叉。3. 在布置蒸汽管線時(shí)盡量利用了自然彎角作為自然補(bǔ)

2、償。并在自然補(bǔ)償達(dá)不到要求時(shí)使用方型補(bǔ)償器。4. 在蒸汽管道相對(duì)位置最低處設(shè)置了輸水閥。5、蒸汽管道通過(guò)廠房?jī)?nèi)部時(shí)盡量使用廠房柱作為支架布置固定、滑動(dòng)支座。6、管道與其它建、構(gòu)筑物之間得間距滿足規(guī)范要求。二、蒸汽管道得水力計(jì)算已知：蒸汽管道得管徑為Dg200,長(zhǎng)度為505mo蒸汽管道得始端壓力為1、OMP,溫度為250C查動(dòng)力管道設(shè)計(jì) 手冊(cè)第一冊(cè) 熱力管道（以下簡(jiǎn)稱管道設(shè)計(jì)）13得蒸汽在該狀 態(tài)下得密度為4、21kg/m假設(shè)：蒸汽管道得終端壓力為0、7Mp,溫度為240C查管道設(shè)計(jì) 表13得蒸汽在該狀態(tài)下得密度P2為2、98kg/m （一）管道壓力損失:仁 管道得局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度 表（一）名稱

3、阻力系數(shù)（數(shù)量管子公稱直徑（毫米）總阻力數(shù)止回閥旋啟式312003煨彎R 二 3D0、3102003方型伸縮煨彎5620030器R 二 3D2、壓力損失式中介質(zhì)沿管道內(nèi)流動(dòng)得總阻力之與，Pa;Wp介質(zhì)得平均計(jì)算流速,m/s;查管道設(shè)計(jì)表5-2取Wp=40m/s ；g重力加速度，一般取9、8m/sU P介質(zhì)得平均比容,m/kg;入一摩擦系數(shù)，查動(dòng)力管道手冊(cè)（以下簡(jiǎn)稱管道）表4一9得管道得摩擦阻力系數(shù)入=0、0196 ；d管道直徑，已知d=200nim ；L一管道直徑段總長(zhǎng)度，已知L=505m ;2局部阻力系數(shù)得總與，由表（一）得2 4=36；Hl、Hz管道起點(diǎn)與終點(diǎn)得標(biāo)高，m； 1/Vp= P

4、P平均密度,kg/m;1、15安全系數(shù)。在蒸汽管道中，靜壓頭（H2-H1）10/Vp很小，可以忽略不計(jì)所以式21變?yōu)?爐/2 mAp = 1上竺厶+另S 22在上式中：5 WpVg U p=5 Wp2 p p /g表示速度頭（動(dòng)壓頭）X 101/d為每根管子摩擦阻力系數(shù)。把上述數(shù)值代入22中得Ap=K 15X5X402X3、595 (0、0196X103X505/200+36)/9=0、 316 Mp計(jì)算出得壓力降為0、447Mp,所以蒸汽管道得終端壓力P2=P1-Ap=K 0-0、316=0、684 Mp。相對(duì)誤差為：（CK 7-0、684）/0、7=2、3% 所以假設(shè)壓力合理（二）管道得溫

5、度降:仁 蒸汽在管道中輸送時(shí)，由于對(duì)周圍環(huán)境得散熱損失，過(guò)熱蒸汽 溫降按下式計(jì)算:At=Q 1 cr/ (G Cp) C式中Q所計(jì)算蒸汽管段對(duì)周圍環(huán)境得散熱損失（千卡/時(shí)）；G管段計(jì)算蒸汽流量（噸/時(shí)）;Cp在管段平均蒸汽參數(shù)時(shí)，過(guò)熱蒸汽得定壓比熱（千卡/千克 C) 總散熱損失：Q=1、2q1_=1、2148、5 505=89991千卡/小時(shí)蒸汽流量：G=H、5+9、0=20、5噸/小時(shí) 定壓比熱：Cp查管道設(shè)計(jì)圖5-5得Cp = 0、515千卡/千 t=89、991/(20、50、515)=8、524 C 2、蒸汽管道得出口 溫度為 t2=t1-At=250-8. 524=241.48 C。

6、3、相對(duì)誤差：8、524/250=3、4%。蒸汽管道終端得出口參數(shù)為：壓力0、684MP溫度241、48C ,其計(jì)算結(jié)果與假設(shè)相一致。三、管道伸長(zhǎng)量與補(bǔ)償計(jì)算（以管段3-4為例）（一）伸長(zhǎng)量:公式：Lra L(t2-ti) cm式中L計(jì)算管長(zhǎng),m, 3-4管段得長(zhǎng)度為46、57m；a管道得線膨脹系數(shù),cm/(m-C),查表5-1得a =12. 25cm/ (m C);t2管內(nèi)介質(zhì)溫度,C,已知12=220；匕一管道安裝溫度，C,已知 220。 L=1246、57 (245-20)=12 s 57 cm所以，管段34得熱膨脹量為125、7mn小于補(bǔ)償器得補(bǔ)償量150mm,及本段管道在受熱時(shí)不會(huì)因

7、線性膨脹而損壞。(二)補(bǔ)償器選型及校核計(jì)算:采用得補(bǔ)償方式為人工補(bǔ)償，選取得補(bǔ)償器為矩型補(bǔ)償器，其型號(hào)為:150-2型，其補(bǔ)償能力為150mm,所以3-4管段得伸長(zhǎng)125、7mm150mm補(bǔ)償器能滿足要求。其它管段得伸長(zhǎng)及補(bǔ)償情況見(jiàn)下表:管段號(hào)管長(zhǎng)(m)線膨脹系數(shù)補(bǔ)償類型補(bǔ)償器類型 J熱伸長(zhǎng)量(cm)備注1-236、5212J自然補(bǔ)償8、76滿足補(bǔ)償要求2-326、4012自然補(bǔ)償6、34滿足補(bǔ)償要求3-446、 75712J人工補(bǔ)償矩形補(bǔ)償器12、57滿足補(bǔ)償要求4-535、612人工補(bǔ)償矩形補(bǔ)償器8、54滿足補(bǔ)償要求5-648、3912J人工補(bǔ)償矩形補(bǔ)償器Ils 63滿足補(bǔ)償要求6-762

8、、4112人工補(bǔ)償矩形補(bǔ)償器24、74滿足補(bǔ)償要求7-872、8512自然補(bǔ)償17 s 48滿足補(bǔ)償要求8-931. 512自然補(bǔ)償7、44滿足補(bǔ)償要求9-105412人工補(bǔ)償矩形補(bǔ)償器12 s 96滿足補(bǔ)償要求10-114812人工補(bǔ)償矩形補(bǔ)償器Ils 52滿足補(bǔ)償要求由上表可以瞧出整個(gè)VOD管道能在等于或低于設(shè)計(jì)參數(shù)得工況下正常運(yùn)行。四、管道得保溫防腐設(shè)計(jì)為了節(jié)約能源，提高經(jīng)濟(jì)效益，減少散熱損失，滿足工藝要求，改善工作環(huán)境，防止?fàn)C傷，一般設(shè)備、管道，管件、閥門(mén)等（以下對(duì)管道、管件、閥門(mén)等統(tǒng)稱為管道）必須保溫。（一）保溫材料得選擇:由于超細(xì)玻璃棉得纖維細(xì)而柔，呈白色棉狀物，其單纖維直徑4微米

9、，對(duì)人得皮膚無(wú)刺癢感。超細(xì)玻璃棉優(yōu)點(diǎn)很多，其容重小，導(dǎo)熱系數(shù)底，燃點(diǎn)高、不腐蝕就是良好得保溫、吸聲材料。同時(shí)有良好得吸附過(guò)濾性能，用途十分廣泛。因此在本次設(shè)計(jì)中保溫我材料得就是選擇超細(xì)玻璃棉。保護(hù)層采用玻璃布。（二）保溫層厚度得確定:根據(jù)國(guó)標(biāo)保溫層厚度表（動(dòng)力設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)圖集R410-2）超細(xì)玻璃棉制品保溫層得厚度為70mmo（三）保溫層單位散熱量計(jì)算:(t - tO)q=_In H公式：22兀d千卡/米時(shí)q管道單位長(zhǎng)度熱損失（千卡/米時(shí)）;t介質(zhì)溫度（C）;to周圍環(huán)境溫度（C）；入一保溫材料在平均溫度下得導(dǎo)熱系數(shù)（千卡/米時(shí) C）查管道與設(shè)備保溫表2-45得入=0、028+0、0002匕（tp

10、保溫層平均溫度查管道與設(shè)備保溫表38得tFl45C）入=0、057千卡/米時(shí) C;保溫結(jié)構(gòu)外表面向周圍空氣得放熱系數(shù)（千卡/米2時(shí)）0：=兩+6麗 = 10 +6胡5 = 56.476千卡/米2時(shí)= 148.5千卡/米時(shí)(250-20)1, 0.3591InH2-3.14-0.052 0.219 0.359 56.476 3.14所以，每米長(zhǎng)管道在每小時(shí)得散熱量為148千卡。（四）保溫結(jié)構(gòu):保溫層用包扎保溫結(jié)構(gòu)，用一層超細(xì)玻璃梆氈包扎在管道上，再用鐵絲綁扎起來(lái)。保護(hù)層采用油氈玻璃布，第一層，用石油瀝青氈（GB32573）、粉氈350號(hào)。在用18#鍍鋅鐵絲直接捆扎在超細(xì)玻璃棉氈層外面。油氈縱橫搭

11、接50毫米，縱向接縫應(yīng)在管子側(cè)面，縫口朝下。第二層，把供管道包扎用得玻璃布螺旋式地纏卷在石油瀝青氈外面，連后用18#鍍鋅鐵絲或?qū)?6毫米、厚0、41毫米得鋼帶捆扎住。五、管道及附件得設(shè)計(jì)與選擇（一）管道選型:本設(shè)計(jì)所選擇得管道為GB8163-87（J）219X6DN200無(wú)縫鋼管。其許用應(yīng)力:鋼號(hào)鋼管標(biāo)準(zhǔn)壁厚(mm)常溫強(qiáng)度指標(biāo)溫度（C。）5b MPa5s MPa20025010GB8163103352051019220GB816310390245123110由于本設(shè)計(jì)蒸汽得最高壓力為1、OMP遠(yuǎn)低于92MP,所以所選管道安全可行。（二）減壓閥選型:因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)蒸汽管道得出口壓力為0、684MP而V0D正常工作壓力為0、5MP所以在蒸汽管道得出口處應(yīng)設(shè)一減壓閥。1、已知減壓閥前壓力為0、684MP,閥后壓力為0、5MP根據(jù)管道設(shè)計(jì)圖6-75查得每平方厘米閥座面積得理論流量q=300kg/cm2 h；2、已知蒸汽流量為20、5t/h,求得所需減壓閥閥座面積為3、根據(jù)需減壓閥閥座面積，查管道表9-