蒸汽管道损失理论计算及分析

1.计算基本公式

温损计算公式为：

式中：—管道单位长度传热系数

—管内热媒的平均温度

—环境温度

—热媒质量流量

—热水质量比热容

——管道长度由于计算结果为每米温降，所以L取1m .管道传热系数为

式中：

，—分别为管道内外表面的换了系数

，—分别为管道（含保温层）内外径

—管道各层材料的导热系数（金属的导热系数很高，自身热阻很

i

小，可以忽略不计）。

—管道各层材料到管道中心的距离m

内表面换热系数的计算

根据的研究结果，管内受迫流动的努谢尔特数可由下式计算：

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=;在75摄氏度时Pr=;

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：

式中：

—管道埋设处的导热系数。

—管道中心到地面的距离。

3.假设条件：

A. 管道材料为碳钢（）

B. 查表得：碳钢在75和90摄氏度时的导热系数都趋近于

C.土壤的导热系数=

D. 由于本文涉及到的最大管径为，所以取=

E.保温材料为：聚氨酯，取=

F. 保温层外包皮材料是：PVC，取=

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：；

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

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）

传热系数k 的影响因素

1蒸汽与管道内壁的对流换热系数 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。

1

1 1

1

1

1

ln 2

1

1

1

n

i i n

i i

d d d d h k

管道与土壤的换热系数ɑ（直埋敷设）

①计算公式：

式中：—蒸汽管道埋设土壤处的导热系数，W/

—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。

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。

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 管道沿途散热损失 蒸汽管线沿途跑冒热损失 换热站内凝结水热损失

5工程实例分析

误差计算

η=

=

误差分析:

j

jp

j jl j

G

C

L q t

1000 )

1

(

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。

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。