計(jì)算管道選型

1、壁厚計(jì)算： 設(shè)計(jì)壓力： 4.1MPa，設(shè)計(jì)溫度： 450材質(zhì)： 20G， 鋼管許用應(yīng)力： 61MPa 工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范 P103 腐蝕裕量： = 0.06mm/ a 15 0.9mmD610 最小壁厚Sm=PD02 t PY4.1 6100.92 61 1 4.1 0.4=20.9mmSc=Sm+C=Sm+A Sm=20.9+0.111 20.9=23.2mm 鋼管允許負(fù)偏差： 10% A= m = 10 =0.111100 m 100 10Sm：直管最小壁厚， mmDo：管子外徑， mm： 許用應(yīng)力修正系數(shù)， mm：考慮腐蝕等附加厚度， mmY ： 溫度對(duì)計(jì)算管子壁厚公式的修正系數(shù)，鐵素

2、體鋼482以下時(shí) Y=0.4Sc：直管的計(jì)算壁厚， mmC： 直管壁厚負(fù)偏差的附加值， mmA：直管壁厚負(fù)偏差系數(shù)m： 管子允許的壁厚負(fù)偏差管子壁厚 取 D610x25總長(zhǎng)估算； 最高運(yùn)行溫度 450 假設(shè) 60 米設(shè)一個(gè)方形補(bǔ)償器l= L(t2-t2)x1000mm-6=13.685x10-6x60(450+5)x1000=373mm方型補(bǔ)償器： HxB 11mx15m H：外伸臂長(zhǎng)， m B：外伸臂寬， m管路長(zhǎng) L=2500m 直線距離 估算設(shè)置 40個(gè)方型補(bǔ)償器，估算彎頭量共： 60 個(gè)Dn=594.5 Gv mm 熱力管道設(shè)計(jì)手冊(cè) P101wDn：管子的內(nèi)徑， mm 560mm G：

3、介質(zhì)的重量流量， T/h v： 介質(zhì)的比容， m3/kg w：介質(zhì)的流速， m/sGvw= 2Dn 2594.533.7MPa 400 v=0.080036 m3/kg34.1MPa 415 v=0.073624 m3/kg 平均比容： 0.07683 m3/kgG 為正常 140T/h 時(shí) w=12m/sG 為最大 200T/h 時(shí) w=17.3m/s壓降計(jì)算：直管的摩擦壓力損失：5Pf=10 52L工業(yè)金屬管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范2gDn局部的摩擦壓力損失，當(dāng)量長(zhǎng)度法： Pf=10 52Le2gDn局部的摩擦壓力損失，阻力系數(shù)法： Pf=10 5KR22g Pf：直管的摩擦壓力損失， MPa Pk

4、：局部的摩擦壓力損失， MPaL： 直管道長(zhǎng)度，mLe： 當(dāng)量長(zhǎng)度， m2 g： 重力加速度， m/s0.56 21.14 2lg 0.00020.0155 Dn： 管子的內(nèi)徑 , m ： 介質(zhì)的平均流速， m/s ： 流體密度， kg/m =1/0.07683 =13.016 kg/ m3 ： 流體摩擦系數(shù) KR： 阻力系數(shù)1.14 2lg2DnKd阻力平方區(qū) 熱力管道設(shè)計(jì)手冊(cè)P1001 Pf=10 52g25 0.0155 13.016 17.32 2500 =10 按最大 200T/h 時(shí) =17.3m/s 計(jì)算2 9.8 0.560.1375 MPa按正常 140T/h 時(shí) =12m/

5、s 計(jì)算 Pf=10 52g=10 5 0.0155 13.016 122 25002 9.8 0.560.0662 MPa局部的摩擦壓力損失，按當(dāng)量長(zhǎng)度法：當(dāng)量長(zhǎng)度 Le：集中供熱設(shè)計(jì)手冊(cè) P202110m方型補(bǔ)償器按 R=1.5D 熱壓彎頭計(jì)， DN600 的管道，局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度R=1.5D熱壓彎頭 , DN600的管道，局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度 20.3m 按正常 140T/h 時(shí) =17.3m/s 計(jì)算Pf=10 52Le2gDn25 0.0155 13.016 17.32 4806 =10 52 9.8 0.56=0.26433 Mpa按正常 140T/h 時(shí) =12m/s 計(jì)算 Pf=1

6、0 52gLe=10 5 0.0155 13.016 122 48062 9.8 0.56=0.1273 Mpa局部的摩擦壓力損失，按阻力系數(shù)法：熱壓彎頭局部阻力系數(shù)： 火力發(fā)電廠汽水管道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定 熱壓彎頭局部阻力系數(shù)： 0.25 按 60 個(gè)計(jì)算 按正常 140T/h 時(shí) =17.3m/s 計(jì)算 Pf=10 5KR2g10 51513.016 17.322 9.80.03MPa按正常 140T/h 時(shí) =12m/s 計(jì)算 Pf=10 5KR2g10 51513.016 1222 9.80.0144MPa22x40=880m，按局部阻力系數(shù)法計(jì)算時(shí)， 由方型補(bǔ)償器外伸臂增加的管道長(zhǎng)度： 此

7、部分形成的沿程損失：按最大 200T/h 時(shí)=17.3m/s 計(jì)算： 0.0484MPa按正常 140T/h 時(shí)=12 m/s 計(jì)算： 0.0233MPa所以熱電工程至煉油工程的 DN600 中壓蒸汽管網(wǎng)壓降 最大 200T/h 時(shí)壓降 按直管的摩擦壓力損失當(dāng)量長(zhǎng)度法局部摩擦壓力損失算； P=0.1375+0.26433=0.40183 MPa按直管的摩擦壓力損失阻力系數(shù)法局部摩擦壓力損失算：P=0.1375+0.03+0.0484=0.2159 MPa最大 140T/h 時(shí)壓降按直管的摩擦壓力損失當(dāng)量長(zhǎng)度法局部摩擦壓力損失算；P=0.0662+0.1273=0.1935 MPa按直管的摩擦壓

8、力損失阻力系數(shù)法局部摩擦壓力損失算：P=0.0662+0.0144+0.0233MPa二 溫降計(jì)算：工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程設(shè)計(jì)規(guī)范 界面溫度的取值： P23 采用雙層保溫結(jié)構(gòu)，內(nèi)層 硅酸鋁氈 外層 巖棉氈GB 50264-97臨界溫度取外層保溫材料安全使用溫度的0.9 倍以內(nèi)，取3601 假設(shè)雙層絕熱層外表面溫度： 16管道外表面溫度：415計(jì)算絕熱層外熱量損失：Q=(Ts Ta) s (式 4.5.1) Q：以每平米絕熱層外表面積表示的熱損失， W/m2 Ts：絕熱層外表面溫度，假設(shè)雙層絕熱層外表面溫度： 16Ta：環(huán)境溫度， P23 當(dāng)常年運(yùn)行時(shí)，環(huán)境溫度取歷年的年平均溫度的平均值，附 錄

9、 C 12.2s：絕熱層外表面向周圍環(huán)境的放熱系數(shù)， P24 ( 4.8.4.1)W ：年平均風(fēng)速， m/s 附錄 C 3m/ss 1.163(10+6 W )=1.163(10+6 3 )2=23.72 w/( m2 )Q=( Ts Ta) s= (16-12.2) 23.722=90.12 W/m2確定各保溫層厚度， P12 (式 4.3.4.1)1) 雙層絕熱層總厚度 應(yīng)使外層絕熱層外徑 D2 滿足下式D2ln D2 2 1 T0 T12 T1 T 2 2D2ln D0 2 Q sQ：以每平米絕熱層外表面積表示的熱損失， W/m2 s：絕熱層外表面向周圍環(huán)境的放熱系數(shù)， P24 ( 4.

10、8.4.1) D0：管道外徑， mD2 ：外層絕熱層外徑 ，mT0：管道外表面溫度， 取 415T1：內(nèi)層絕熱層外表面溫度，取 360T2：外層絕熱層外表面溫度，取 16 1：內(nèi)層絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)， w/( m ) 10.042+0.00020Tm415 360=0.042+0.000202=0.1195 w/( m ) 2：外層絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)， w/( m )20.036+0.00018Tm=0.036+0.00018360 162=0.06984 w/( m )D2ln DD01 21 T0 T1 2 T1 T 2 2 20.1195 415 360 0.06984 360 16 0.0

11、698490.12 23.72=0.673D2=1.115m2) 內(nèi)層絕熱層厚度 1 應(yīng)使內(nèi)層絕熱層外徑 D1 滿足下式lnD1=0.210m 1：內(nèi)層絕熱層厚度， m 2：外層絕熱層厚度， m 校核實(shí)際的熱損失量： (式 4.4.3-3) 1 T0 T1 D0 D2Qln D1 =2 0.1195 415 3600.61 1.115 90.12D1=0.695m11= D1 D0(式 4.3.1-3)1= 0.695 0.612=0.0425m12= D2 D1(式 4.3.1-4)Q=w/m2T0 TaD2 ln D1D2 ln D2 T1=1 ln D22 ln D1 D12 D01.1

12、15 0.6950.1195 415ln 0.06984 16lnT1=0.695 0.612 1D00.1195 ln 1.115 0.06984 ln 0.6950.695 0.61T1=359.6 2D1s= 415 12.2= 1.115 0.695 1.115 1.115 1 ln ln2 0.1195 0.61 2 0.06984 0.695 23.722=91.05 w/m2 與假設(shè)一致 校核雙層絕熱結(jié)構(gòu)層界面處溫度：D2D11T0 ln 22Ts ln 11 0 D1 2 s D0全程熱損失：Q=D2QL=3.141.11591.05L=318.77（25004806）=232

13、8933W最大 200T/h 時(shí)溫降T=3.6 Q= 3.6 2328933 =17.73 G C p 200000 2.365正常 140T/h 時(shí)溫降T=3.6 Q=3.6 2328933 =25.3G C p 140000 2.365T：管道溫度降，Cp：過(guò)熱蒸汽的定壓比熱， kJ/kgG：介質(zhì)流量， kg/hL：計(jì)算管段長(zhǎng)度，（管長(zhǎng)當(dāng)量長(zhǎng)度），m2 假設(shè)雙層絕熱層外表面溫度： 14 管道外表面溫度： 415假設(shè)雙層絕熱層外表面溫度： 16 計(jì)算絕熱層外熱量損失：Q=(Ts Ta) s (式 4.5.1)2 Q：以每平米絕熱層外表面積表示的熱損失， W/m2Ts：絕熱層外表面溫度，假設(shè)雙

14、層絕熱層外表面溫度： 14Ta：環(huán)境溫度， P23 當(dāng)常年運(yùn)行時(shí)，環(huán)境溫度取歷年的年平均溫度的平均值，附 錄 C 12.2s：絕熱層外表面向周圍環(huán)境的放熱系數(shù)， P24 ( 4.8.4.1)W ：年平均風(fēng)速， m/s 附錄 C 3m/ss 1.163(10+6 W )=1.163(10+6 3 )=23.72 w/( m2 )Q=( Ts Ta) s= (14-12.2) 23.722=42.696 W/m2 確定各保溫層厚度， P12 (式 4.3.4.1)3) 雙層絕熱層總厚度 應(yīng)使外層絕熱層外徑 D2 滿足下式D2ln D2 2 1 T0 T12 T1 T 2 2D2ln D0 2 Q

15、sQ：以每平米絕熱層外表面積表示的熱損失， W/m2 s：絕熱層外表面向周圍環(huán)境的放熱系數(shù)， P24 ( 4.8.4.1) D0 ：管道外徑， mD2 ：外層絕熱層外徑 ，m T0：管道外表面溫度， 取 415 T1：內(nèi)層絕熱層外表面溫度， 取 360 T2：外層絕熱層外表面溫度， 取 14 1：內(nèi)層絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)， w/( m )10.042+0.00020Tm415 360=0.042+0.000202=0.1195 w/( m ) 2：外層絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)， w/( m )20.036+0.00018Tm=0.036+0.00018360 14=0.06966 w/( m )D2ln

16、DD021 T0 T1 2 T1 T 22 1 0 1 2 1 20.1195 415 360 0.06966 360 14 0.0696642.696 23.72=1.431D2=1.54m4) 內(nèi)層絕熱層厚度 1 應(yīng)使內(nèi)層絕熱層外徑 D1 滿足下式ln D1 =2 1 T0 T1D0 D2QD1 2 0.1195 415 360 ln 1 =0.61 1.54 42.696D1=0.745m11= D1 D0(式 4.3.1-3)2 1 01= 0.745 0.612=0.0675m12= D2 D1(式 4.3.1-4)1= 1.54 0.7452=0.398m 1：內(nèi)層絕熱層厚度， m

17、 2：外層絕熱層厚度， m校核實(shí)際的熱損失量： （式 4.4.3-3）Q=T0 TaD2 ln D1D2 ln D212 1D02 2D1sw/m2= 415 12.2= 1.54 0.745 1.54 1.54 1ln ln2 0.1195 0.61 2 0.06966 0.695 23.72=43w/m2 與假設(shè)一致校核雙層絕熱結(jié)構(gòu)層界面處溫度：T1=1T0 ln DD211 0 D12Ts lnD1D01ln D22ln D1D1D01.540.7450.1195 415 ln 0.06966 14 ln0.7450.611.1150.7450.1195 ln 0.06966 ln0.7

18、450.61T1=358.7全程熱損失： Q=D2QL=3.141.5443L=1519142W最大 200T/h 時(shí)溫降T=3.6 Q = 3.6 1519142G C p 200000 2.365=11.56正常 140T/h 時(shí)溫降T=3.6 QG C p3.6 1519142140000 2.365=16.5T：管道溫度降，Cp：過(guò)熱蒸汽的定壓比熱， kJ/kgG：介質(zhì)流量， kg/hL：計(jì)算管段長(zhǎng)度，(管長(zhǎng)當(dāng)量長(zhǎng)度)，m3 假設(shè)雙層絕熱層外表面溫度： 14 管道外表面溫度： 450 假設(shè)雙層絕熱層外表面溫度： 14計(jì)算絕熱層外熱量損失：Q=(Ts Ta) s (式 4.5.1) Q：

19、以每平米絕熱層外表面積表示的熱損失， W/m2 Ts：絕熱層外表面溫度，假設(shè)雙層絕熱層外表面溫度： 14Ta：環(huán)境溫度， P23 當(dāng)常年運(yùn)行時(shí)，環(huán)境溫度取歷年的年平均溫度的平均值，附 錄 C 12.2s：絕熱層外表面向周圍環(huán)境的放熱系數(shù)， P24 ( 4.8.4.1)W ：年平均風(fēng)速， m/s 附錄 C 3m/ss 1.163(10+6 W )=1.163(10+6 3)2=23.72 w/( m2 )Q=( Ts Ta) s= (14-12.2) 23.722=42.696 W/m2 確定各保溫層厚度， P12 (式 4.3.4.1)5) 雙層絕熱層總厚度 應(yīng)使外層絕熱層外徑 D2 滿足下式

20、D2 1 T0 T12 T1 T 22D2ln 2D0 Q s Q：以每平米絕熱層外表面積表示的熱損失， W/m2 s：絕熱層外表面向周圍環(huán)境的放熱系數(shù)， P24 ( 4.8.4.1) D0：管道外徑， mD2 ：外層絕熱層外徑 ，mT0：管道外表面溫度， 取 450T1：內(nèi)層絕熱層外表面溫度，取 360T2：外層絕熱層外表面溫度，取 14 1：內(nèi)層絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)， w/( m )10.042+0.00020Tm=0.042+0.00020450 3602=0.123 w/( m ) 2：外層絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)， w/( m )20.036+0.00018Tm=0.036+0.00018360 142=0.06966w/( m )D 21 T0 T12 T1 T 22D2ln2D0 Q s=2 0.123 450 360 0.06966 360 14 0.06966 =2 42.696 23.72=1.642D2=1.65m6) 內(nèi)層絕熱層厚度 1 應(yīng)使內(nèi)層絕熱層外徑 D1 滿足下式 D1 2 1 T0 T1ln =D0 D2Qln D1 =2