蒸汽管道計算實例2

1、精品文檔前言本設(shè)計目的是為一區(qū)VOD-40t鋼包精練爐提供蒸汽動力。設(shè)計 參數(shù)是由動力一車間和西安向陽噴射技術(shù)有限公司提供的。主要參數(shù)：蒸汽管道始端 溫度250C,壓力1.0MP;蒸汽管道終端溫度240C ,壓力0.7MP （設(shè)定）；VOD用戶端 溫度180C,壓力0.5MP;耗量 主泵11.5t/h輔泵9.0t/h一、蒸汽管道的布置本管道依據(jù)一區(qū)總體平面布置圖所描述的地形進行的設(shè)計，在布 置管道時本設(shè)計較周詳?shù)乜紤]到了多方面的內(nèi)容：1、蒸汽管道布置時力求短、直，主干線通過用戶密集區(qū)，并靠近負荷大的主要用戶；2、蒸汽管線布置時盡量減少了與公路、鐵路的交叉。3、在布置蒸汽管線時盡量利用了自然彎角

2、作為自然補償。并在 自然補償達不到要求時使用方型補償器。4、在蒸汽管道相對位置最低處設(shè)置了輸水閥。5、蒸汽管道通過廠房內(nèi)部時盡量使用廠房柱作為支架布置固定、 滑動支座。6、管道與其它建、構(gòu)筑物之間的間距滿足規(guī)范要求。二、蒸汽管道的水力計算已知：蒸汽管道的管徑為 Dg200,長度為505m蒸汽管道的始端壓力為1.0MP,溫度為250c查動力管道設(shè)計手冊第一冊 熱力管道（以下簡稱管道設(shè)計）1 3得蒸汽在該 狀態(tài)下的密度pi為4.21kg/m3。假設(shè)：蒸汽管道的終端壓力為 0.7Mp,溫度為240c查管道設(shè)計表1 3得 蒸汽在該狀態(tài)下的密度 化為2.98kg/m3。（一）管道壓力損失:1、管道的局部

3、阻力當(dāng)量長度表（一）名稱阻力系數(shù)（0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=3D0.3102003方型伸縮煨彎5620030器R=3D2、壓力損失21式中 p介質(zhì)沿管道內(nèi)流動的總阻力之和，Pa;Wp一介質(zhì)的平均計算流速，m/s;查管道設(shè)計表5-2取 Wp=40m/s ;g一重力加速度，一般取 9.8m/S2;u p-介質(zhì)的平士m比容，m3/kg ；入擦系數(shù)，查動力管道手冊（以下簡稱管道）表49得 管道的摩擦阻力系數(shù) 入=0.0196 ;d管道直徑，已知d=200mm ;L一管道直徑段總長度，已知 L=505m ;2七局部阻力系數(shù)的總和，由表（一）得 2 = =36Hi、

4、H2一管道起點和終點的標(biāo)高，m;1/Vp= p pT均密度，kg/m3；1.15安全系數(shù)。在蒸汽管道中，靜壓頭（H2-H1）10/Vp很小，可以忽略不計所以式2-1變?yōu)?2在上式中：5 Wp2/g u p=5 始pp /流示速度頭（動壓頭）入13L/d為每根管子摩擦阻力系數(shù)。把上述數(shù)值代入22中得 p=1.15X5X402X 3.595 （0.0196 乂 103X 505/200+36）/9.8=0.316 Mp計算出的壓力降為0.447Mp,所以蒸汽管道的終端壓力P2=P1-A p=1.00.316=0.684 Mp。相對誤差為：（0.7-0.684） /0.7=2.3% 。所以假設(shè)壓力合

5、理（二）管道的溫度降：1、蒸汽在管道中輸送時，由于對周圍環(huán)境的散熱損失，過熱蒸 汽溫降按下式計算： t=Q 130 （GCp） C式中Q一所計算蒸汽管段對周圍環(huán)境的散熱損失（千卡/時）；G一管段計算蒸汽流量（噸/時）；Cp一在管段平均蒸汽參數(shù)時，過熱蒸汽的定壓比熱（千卡/千克C）。總散熱損失：Q= 1.2 q L = 1.2 148.5 505=89991千卡/小時蒸汽流量：G= 11.5+9.0=20.5噸/小時定壓比熱：Cp查管道設(shè)計圖5 5得 Cp=0.515千卡/千 克 t=89.991/（20.5 0.515） =8.524 C2、蒸汽管道的出口溫度為 t2=t1-At=25（38.

6、524=241.48 C 。3、相對誤差：8.524/250=3.4%。蒸汽管道終端的出口參數(shù)為：壓力0.684MP溫度241.48C ,其計算結(jié)果和假設(shè)相一致。三、管道伸長量和補償計算(以管段3-4為例)(一)伸長量：公式： L= a - 2-(t) cm式中L一計算管長，m, 3-4管段的長度為46.57m;道的線膨月系數(shù)，cm / (m<),查表5-1得 =12.25 cm/ (m-);t2管內(nèi)介質(zhì)溫度，C,已知t2=220;ti管道安裝溫度，C,已知ti=20。 L=12 46.57(2420)=12.57 cm所以，管段34的熱膨脹量為125.7mm小于補償器的補償量 150m

7、m,及本段管道在受熱時不會因線性膨脹而損壞。(二)補償器選型及校核計算：采用的補償方式為人工補償，選取的補償器為矩型補償器，其型 號為：150-2型，其補償能力為150mm,所以3-4管段的伸長 125.7mm<150mm補償器能滿足要求。其它管段的伸長及補償情況見下表:表（二）管段號管長（m）線膨脹系數(shù)補償類型補償器類型熱伸長量（cm）備注1-236.5212自然補償8.76滿足補償要求2-326.4012自然補償6.34滿足補償要求3-446.75712人工補償矩形補償器12.57滿足補償要求4-535.612人工補償矩形補償器8.54滿足補償要求5-648.3912人工補償矩形補償

8、器11.63滿足補償要求6-761.4112人工補償矩形補償器14.74滿足補償要求7-872.8512自然補償17.48滿足補償要求8-931.512自然補償7.44滿足補償要求9-105412人工補償矩形補償器12.96滿足補償要求10-114812人工補償矩形補償器11.52滿足補償要由上表可以看出整個VOD管道能在等于或低于設(shè)計參數(shù)的工況 下正常運行。四、管道的保溫防腐設(shè)計為了節(jié)約能源，提高經(jīng)濟效益，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、閥門等（以下對 管道、管件、閥門等統(tǒng)稱為管道）必須保溫。（一）保溫材料的選擇：由于超細玻璃棉的纖維細而柔，呈白色

9、棉狀物，具單纖維直徑4微米，對人的皮膚無刺癢感。超細玻璃棉優(yōu)點很多，具容重小，導(dǎo)熱 系數(shù)底，燃點高、不腐蝕是良好的保溫、吸聲材料。同時有良好的吸 附過濾性能，用途十分廣泛。因此在本次設(shè)計中保溫我材料的是選擇 超細玻璃棉。保護層采用玻璃布。（二）保溫層厚度的確定：根據(jù)國標(biāo)保溫層厚度表（動力設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)圖集 R410-2）超細玻璃棉制品保溫層的厚度為70mm。（三）保溫層單位散熱量計算:公式：千卡/米時q一管道單位長度熱損失（千卡/米時）；t一介質(zhì)溫度（C）;to一周圍環(huán)境溫度（C）;入T呆溫材料在平均溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)（千卡/米時）查管 道與設(shè)備保溫表2-45得入=0.028+0.00021（ tp保

10、溫層平均溫度查 管道與設(shè)備保溫表38得tp=145 C）入=0.05汗卡/米 時：C ;保溫結(jié)構(gòu)外表面向周圍空氣的放熱系數(shù)（千卡/米2時）千卡/米2時千卡/米時所以，每米長管道在每小時的散熱量為 148千卡。(四)保溫結(jié)構(gòu)：保溫層用包扎保溫結(jié)構(gòu)，用一層超細玻璃棉氈包扎在管道上， 再 用鐵絲綁扎起來。保護層采用油氈玻璃布，第一層，用石油瀝青氈(GB325 73)、粉氈350號。在用18颼鋅鐵絲直接捆扎在超細玻璃棉氈層外面。油氈縱橫搭接 50毫米，縱向接縫應(yīng)在管子側(cè)面，縫 口朝下。第二層，把供管道包扎用的玻璃布螺旋式地纏卷在石油瀝青氈外面，連后用18轆鋅鐵絲或?qū)?6毫米、厚0.41毫米的鋼帶捆扎五

11、、管道及附件的設(shè)計和選擇（一）管道選型：本設(shè)計所選擇的管道為 GB8163-870 219X6DN20比縫鋼管。其許用應(yīng)力：鋼號鋼管標(biāo)準(zhǔn)壁厚常溫強度指標(biāo)溫度（C）(mm)S b MPaS s MPa20025010GB8163< 103352051019220GB8163< 10390245123110由于本設(shè)計蒸汽的最高壓力為1.0MP遠低于92MP,所以所選管 道安全可行。（二）減壓閥選型:因為本設(shè)計蒸汽管道的出口壓力為 0.684MP而VOD正常工作壓力為0.5MP所以在蒸汽管道的出口處應(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)計圖6-75查得每平方厘米閥座面積的理論流量 q=300kg/cm 2 h;2、已知蒸汽流量為20.5t/h,求得所需減壓閥閥座面積為cm -3、根據(jù)需減壓閥閥座面積，查管道表 9-11直徑和