蒸汽養(yǎng)護(hù)方案

中鐵二十五局武廣客運(yùn)專線

梅村梁場箱梁蒸汽養(yǎng)護(hù)方案箱梁蒸汽養(yǎng)護(hù)方案中鐵二十五局梅村梁場項目部2006年10月19日箱梁蒸汽養(yǎng)護(hù)方案一、混凝土箱梁的熱量交換計算1、 基本參數(shù)：養(yǎng)護(hù)被的尺寸：40mx22mx2cm恒溫階段溫度t2：45°C養(yǎng)護(hù)前砼制品的溫度t1：5C砼制品的平均比熱：0.84kJ/kg.C建筑鋼的比熱：0.48kJ/kg.C飽和汽比焓:639.2kcar/kg箱梁的混凝土重量：800000kg箱梁的鋼筋重量：57000kg未養(yǎng)護(hù)前箱梁中的水含量：1%總混凝土制品的質(zhì)量。2、 升溫階段的熱量消耗加熱砼制品所消耗的熱量Q1:Q1=GCXCCX(t2-t1)=857000X0.84X40=28795200(kJ)砼制品中蒸發(fā)水分所消耗的熱量Q2:取混凝土中水分的含量為總的砼制品的質(zhì)量的1%,則水分蒸發(fā)的計算公式及結(jié)果如下：水的汽化潛熱rC1=2501kJ/kg,tpj=(t1+t2)/2Q2=WX1%X[rC1+1.85X(tpj-t1)]=857000X1%X[2501+1.85X20]=21836360(kJ)熱鋼模、箱梁中的鋼筋及其他鋼結(jié)構(gòu)所消耗的熱量Q3:鋼模由內(nèi)模和外模組成，內(nèi)模的質(zhì)量為60t,外模的質(zhì)量約為140t,剛?？傎|(zhì)量為200t=200000kgQ3=EGmXCmX(t2-t1)=200000X0.48X40=3840000(kJ)充滿養(yǎng)護(hù)設(shè)備自由空間的蒸汽耗熱量Q4:噴射的蒸汽首先要加熱養(yǎng)護(hù)罩內(nèi)的空氣，這部分蒸汽耗熱量的計算公式如下：Q4=CXmXAt其中：C為空氣的定壓比熱，取為1.0045kJ/kg.Km：空氣的質(zhì)量，單位kg；VE為空氣的體積，單位m3;△t：空氣的溫度變化，單位K；P：空氣密度，取為1.29kg/m3；將本設(shè)計中的已知各量的值代入上式，得Q4=cXpXVEXAt=1.0045X1.29x(35X16X5-350)X40=131135(kJ)其中：總的混凝土制品為328方，模板體積計22方，總計350方。養(yǎng)護(hù)設(shè)備蓄熱和散失的熱量、冷凝水帶走的熱量、逸失介質(zhì)的耗熱量等為升溫階段總支出的30%，參見文獻(xiàn)［7］。則升溫階段的熱量總支出：Q/(Q1+Q2+Q3+Q4)/70%=78003850(kJ)水泥的水化熱水泥在水化時要釋放出一部分熱量，這部分的熱量會導(dǎo)致混凝土的內(nèi)外溫差過大，從而使大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)溫差裂縫，因此我們應(yīng)選用中低熱的水泥品種及摻加粉煤灰外摻料來降低混凝土的水泥水化熱，這不僅減少了水泥的用量，而且由于粉煤灰呈球狀起潤滑作用，可大大改善混凝土的工作性和水泵性，且可明顯得降低混凝土的水泥水化熱。關(guān)于水化熱的計算，可以采用沃氏經(jīng)驗公式(參見《混凝土手冊》第二分冊)?；炷林械乃嗪靠刂茷?00kg/m3,總的混凝土制品為328方，則總的水泥含量為300X328=98400kg沃氏經(jīng)驗公式為：q=mx抑 W/Cc162+0.96x8式中，qc_單位重量水泥放出的水化熱(KJ/Kg)；M一普通水泥計算標(biāo)號，假定水泥標(biāo)號為525；W/C一水灰比，取為0.31；8一度時系數(shù)，計算公式如下：￡=thT式中，.一混凝土的平均溫度(°C)；T一混凝土養(yǎng)護(hù)時間(h)；B—輔助系數(shù)，當(dāng)e<290時，B=0.32+0.002ee>290時，B=0.84+0.0002e因此，養(yǎng)護(hù)中所釋放的水泥水化熱。6的計算為：e=thT=0.5X(5+40)X6+45X10+0.5X(45+20)X4=730CB=0.84+0.0002e=0.84+0.0002X730=0.9861kg的水泥的水化熱量為q=525x730x0.986^■0.31=243.8KJ/Kgc162+0.96x730水泥的總的水化熱為Q6=243.8X98400=23989920kJ即水泥的水化熱為23989920kJ升溫期的熱量消耗為：Qs=Q「Q6=54013930kJ升溫階段單位時間需要供給的熱量(轉(zhuǎn)化為需要的蒸汽量)：Q廣Q/6=9002322(kJ/h)=(9002322/4.18)/639.2=3.37(t/h)3、 恒溫階段的熱量消耗恒溫階段的熱量消耗主要是用來維持梁的養(yǎng)護(hù)溫度，這部分熱量相較升溫階段的熱量消耗要小得多。恒溫階段所消耗的熱量主要有散失于周圍介質(zhì)的熱量、漏失蒸汽損失的熱量兩部分。其熱量計算參考臺灣的養(yǎng)護(hù)方案，可取為升溫期熱量的15%，即：Qh=15%XQ=15%X54013930=8102089kJ恒溫階段單位時間需要供給的熱量(轉(zhuǎn)化為需要的蒸汽量)：Qmh=Qh/10=810209(kJ/h)=(9002322/4.18)/639.2=0.3(t/h)4、 養(yǎng)護(hù)期間單位時間需要供給的最大熱量(轉(zhuǎn)化為需要的蒸汽量)Q廣(Qms+Qmh)=3.67(t/h)以上計算未考慮的管道損失和蒸養(yǎng)罩縫隙損失等因素的影響，取富裕系數(shù)1.1,則最大每小時熱量支出Qm=3.67X1.1=4(t/h)二、蒸汽管道的水力計算步驟自鍋爐出口A到末端D的管線為主干線。估算沿程的阻力損失大約為6X105Pa，噴嘴的孔徑為3.0mm，噴射壓力為1.4X105Pa。因此，鍋爐的出口蒸汽壓力要求N7.4X105Pa，取為7.4X105Pa。1、管段AB的水力計算確定蒸汽網(wǎng)路主干線和平均比摩阻主干線應(yīng)是從鍋爐到某一熱用戶的平均比摩阻最小的一條管線。即管段AD。主干線的平均比摩阻，按下式計算：R,=AP/El(1+a.)△P：管段的始末端的壓力差:Pa； 1El：主干線的總長度，工l=116+29+21=40m；氣：局部阻力損失系數(shù)，查參考資料【1】表9-5取為0.7；代入求值，得R=(7.4X105-1.4X105)/[166X(1+0.7)]=2126Pa/mpj按主干線上的壓降平均分布來假定AB管段末端壓力Pm=P-△PXl/El=7.4X105-6X105X116/166=3.21X105Pa根據(jù)管段AB始、末端的蒸汽壓力，計算管段AB中的平均密度P=(P1+P1)/2查參考資料【2】表17-47，可得：Ps=3.794kg/m3；Pj1.727kg/m3其中，Ps、Pm分別為管段AB始、末端的密度； mP=(3.794+1.727)/2=2.761kg/m3pj計算平均比摩阻Rbi=P.XR=2.761X2126=5870Pa/m查參考資料【1】附錄9-3室外高壓蒸汽管徑計算表，選擇合適的管徑。管段AB的流量為4t/h,選用管子的公稱直徑DN80mm，相應(yīng)的比摩阻及流速為：R.=6664Pa/mV.=211m/s根據(jù)上述數(shù)據(jù)換算為實際假設(shè)條件下的比摩阻及流速值。R=%./Pp.=6664/2.761=2414Pa/mV=Vbi/P.=211/2.761=76.4m/s根據(jù)選用'的管徑DN80mm，按參考資料【1】附錄9-2,求出管段的當(dāng)量長度七值及其折算長度lz值。管段AB的局部阻力組成有：1個截止閥、90°彎頭4個、三通分流1個、分流直三通1個。查參考資料【1】附錄9-2ld=(10.2+7.9X4+5.1+2.55)X1.26=62m管段AB的折算長度l=116+62=178mz求管段AB在假設(shè)平均密度Ppj條件下的壓力損失△P=RXl=2414X178=4.30X105Pa管段AB末端的蒸汽壓力的計算Pm'=Ps-△P=7.4X105-4.30X105=3.1X105Pa驗算管段AB的平均密度Pp"與原先假定的平均密度Ppj是否相符。P.，=(P1+P")/2P「根據(jù)Pm'的值查參考資料【2】表17-47得P皿"=1.672kg/m3計算得： P'=(3.794+1.672)/2=2.733kg/m3，p.與原假定的蒸汽密度Pp.=2.761kg/m3相比，二者相差不是很大。相對誤差：(2.733-2.761)/2.733=-1%因此，上述計算符合規(guī)定。但根據(jù)參考資料【2】表17-49查得飽和蒸汽主干管最大允許流速為30?40m/s，根據(jù)參考資料【1】146頁蒸汽熱網(wǎng)供熱介質(zhì)得最大允許設(shè)計流速為公稱直徑=200mm,V=35m/s,所以上面計算中V=76.4m/s不能滿足最大設(shè)計流速要求，另選管道DN100，查參考資料【1】附錄9-3得Vbi=142m/s,=142/2.761=51.4m/sM35m/s不能最大設(shè)計流速滿足要求；再另選管道DN125,查參考資料【1】附錄9