蒸汽管道温度损失计算及分析

bw k p g f C
G t t k l t •-=∆)(
热水供热管道的温降
1。

计算基本公式 1.1温损计算公式为：
式中： g
k -管道单位长度传热系数
C m w ο
⋅/
p
t -管内热媒的平均温度C ︒
k
t -环境温度
C ︒
G -热媒质量流量
s Kg /
C —热水质量比热容
C Kg J ︒
⋅/
l ——管道长度
m 由于计算结果为每米温降,所以L 取1m
1。

2.管道传热系数为
∑=++
+=
n
i w w i i i n n g d a d d d a k 111
ln 2111
ππ
λπ
式中:
n
a ，w
a —分别为管道内外表面的换了系数C m w ο
⋅2/
n
d ，
w
d -分别为管道（含保温层）内外径
m
i λ—管道各层材料的导热系数
C m w ο
⋅/（金属的导热系数很高,自身热阻很小,可以忽略不计）.
i d
—管道各层材料到管道中心的距离m
2.1内表面换热系数的计算
根据H 。

Hansen 的研究结果,管内受迫流动的努谢尔特数可由下式计算:
42
.075.0Pr )180(Re 037.0-≈=
λ
n
n n d a N
Pr 为普朗特常数查表可得,本文主要针对供水网温度和回水网温度进行查找
得：
90摄氏度时Pr=1。

95；在75摄氏度时Pr=2。

38;
2。

2外表面换热系数的计算
由于采用为直埋方式,管道对土壤的换热系数有：
]1)2(2ln[22-+
=
w
t w
t
w
t
w d h d h d a λ
式中： t λ—管道埋设处的导热系数。

t
h —管道中心到地面的距离。

3。

假设条件：
A 。

管道材料为碳钢(%5.1≈w ）
B 。

查表得：碳钢在75和90摄氏度时的导热系数λ都趋近于
36.7
C m w ο
⋅/
C.土壤的导热系数t λ=0。

6
C m w ο⋅/
D 。

由于本文涉及到的最大管径为0。

6m ，所以取
t
h =1.8m
E 。

保温材料为：聚氨酯，取λ=0.03
C m w ο⋅/ F 。

保温层外包皮材料是：PVC ，取λ=0。

042
C m w ο⋅/ G 。

在75到90摄氏度之间水的比热容随温度的变化很小，可以忽略不计。

4.电厂实测数据为：
管径为300mm 时，保温层厚度为：50mm,保温外包皮厚度为：7mm; 管径为400mm 时，保温层厚度为：51mm,保温外包皮厚度为:7。

8mm; 管径为500mm 时，保温层厚度为：52mm,保温外包皮厚度为：9mm ； 管径为600mm 时,保温层厚度为：54mm,保温外包皮厚度为：12mm ；
蒸汽管道损失理论计算及分析
1、蒸汽管道热损失公式推导
稳态条件下,通过单位长度的蒸汽管道管壁的热流量是相同的。

根据稳态导热的原理，可得出蒸汽保温管道的导热热流量式为：
2、总传热系数及其影响因素分析 2.1总传热系数k
式中：—蒸汽对工作钢管内壁的换热系数 —蒸汽管道各层材料的导热系数 —蒸汽管道各层材料到管道中心的距离 ɑ—蒸汽管道对土壤的换热系数（直埋）
或蒸汽管道与空气间的对流换热系数(架空或管沟)
2.2传热系数k 的影响因素
2.2 1蒸汽与管道内壁的对流换热系数
1 1 1 1 1 1
ln
2 1 1 1
+ + = + + =
∑ n i
i n
i i d d d d h k απ πλ π
①计算公式：
式中：-努谢儿特准则数
—蒸汽的导热系数
—蒸汽管道工作钢管内径
②影响因素：蒸汽管道的管径大小及蒸汽温度
③文献数据分析结论：在蒸汽供热运行的温度范围内,蒸汽温度对对
流换热系数的影响相对较小，在计算时该系数
可近似地取平均值.
2。

2。

2管道与土壤的换热系数ɑ（直埋敷设)
①计算公式:
]
1
)
2
(
2
ln[
2
2-
+
=
ex
t
ex
t
ex
t
D
h
D
h
D
λ
α
式中：—蒸汽管道埋设土壤处的导热系数，W/（m.K)
—蒸汽管道外径,m
-蒸汽管道中心到地面的距离，m
②影响因素：管道埋设深度
土壤导热系数（主要受土壤土质及含水率影响）
③主要结论:土壤换热系数的确定,需根据电厂实际情况,主要考虑土壤土
质及含水率等因素。

2。

2。

3蒸汽管道与空气的对流换热系数ɑ
①计算公式：
式中:—努谢儿特准则数
—蒸汽的导热系数
—蒸汽管道工作钢管内径
② 影响因素：空气温度及管道外壁温度
③文献查阅主要结论：管壁在工程许可范围内对相同管径对流换热系
数影响较小，在工程许可范围内可忽略。

2。

2.4保温层导热系数的确定
查阅相关数据库
3蒸汽管道沿途温降计算
计算公式：
式中：-管段j 单位长度热损 —管段j 的长度
—管段j 内蒸汽的平均定压比热
—管段j 的流量
4热损失分析
4.1管道沿途散热损失 4。

2蒸汽管线沿途跑冒热损失 4。

3换热站内凝结水热损失
5工程实例分析
5。

1误差计算
η=
=
j
jp j jl j
G C L q t ⨯ + =
∆ 1000 ) 1 ( η
5。

2误差分析：
A。

工程测量中仪表精确度存在误差
B.理论计算中忽略各变量在各自影响因素下的变化，存在计算误差。

5。

3改进方案
A.多层保温材料，将导热系数λ较大的材料至于保温层外侧，增大热阻，减小导热热流量。

B。

大管径小流量
备注：
参考文献《蒸汽管网水力热力耦合计算理论及应用研究》
该文中得出主要结论，均在济南某实例电厂进行验证。

因此，所得主要结论具有可信性。