蒸汽网路水力计算

蒸汽网路系统

一、蒸汽网路水力计算的基本公式

计算蒸汽管道的沿程压力损失时，流量、管径与比摩阻三者的关系式如下

R = 6.88×10-3×K0.25×(G t2/ρd5.25)， Pa/m （9-1）

d = 0.387×[K0.0476G t0.381 / (ρR)0.19]， m （9-2）

Gt = 12.06×[(ρR)0.5×d2.625 / K0.125]， t/h （9-3）

式中 R —— 每米管长的沿程压力损失（比摩阻），Pa/m ；

G t —— 管段的蒸汽质量流量，t/h；

d —— 管道的内径，m；

K —— 蒸汽管道的当量绝对粗糙度，m，取K=0.2mm=2×10-4 m；

ρ —— 管段中蒸汽的密度，Kg/m3。

为了简化蒸汽管道水力计算过程，通常也是利用计算图或表格进行计算。给出了蒸汽管道水力计算表。

二、蒸汽网路水力计算特点

1、热媒参数沿途变化较大

蒸汽供热过程中沿途蒸汽压力P下降，蒸汽温度T下降，导致蒸汽密度变化较大。

2、ρ值改变时，对V、R值进行的修正

在蒸汽网路水力计算中，由于网路长，蒸汽在管道流动过程中的密度变化大，因此必须对密度ρ的变化予以修正计算。

如计算管段的蒸汽密度ρsh与计算采用的水力计算表中的密度ρbi不相同，则应按下式对附表中查出的流速和比摩阻进行修正。

v sh = ( ρbi / ρsh) · v bi m/s （9-4）

R sh = ( ρbi / ρsh) · R bi Pa/m （9-5）

式中符号代表的意义同热水网路的水力计算。

3、K值改变时，对R、L d值进行的修正

（1）对比摩阻的修正、

当蒸汽管道的当量绝对粗糙度K sh与计算采用的蒸汽水力计算表中的

K bi=0.2mm不符时，同样按下式进行修正：

R sh=(K sh / K bi)0.25 · R bi Pa/m （9-6）

式中符号代表意义同热水网路的水力计算。

（2）对当量长度的修正

蒸汽管道的局部阻力系数，通常用当量长度表示，同样按下式进行计算。即L d = Σξ·d/λ= 9.1·(d1.25/K0.25)·Σξ（9-7）

室外蒸汽管道局部阻力当量长度L d值，可按热水网路局部阻力当量长度表示。但因K值不同，需按下式进行修正。

L sh.d = (K bi / K sh)0.25 ·L bi.d= (0.5/0.2)0.25 ·L bi.d

=1.26· L bi.d m 式中符号代表意义同热水网路的水力计算。

当采用当量长度法进行水力计算，蒸汽网路中计算管段的总压降为ΔP = R(L + L d) = RL zh Pa （9-9）

式中 L zh —— 管段的折算长度，m。

【例题9-1】蒸汽网路中某一管段，通过流量G t=4.0 t/h ，蒸汽平均密度ρ=4.0 kg/m3。

（1）如选用φ108×4的管子，试计算其比摩阻R值。

（2）如要求控制比摩阻R在200Pa/m以下，试选用合适的管径。

【解】（1）根据的蒸汽管道水力计算表（ρbi=1.0 kg/m3），查出当Gt=4.0t/h，公称直经DN100时，

R bi = 2342.2 Pa/m ；v bi = 142 m/s

管段流过蒸汽的实际密度ρsh=4.0 kg/m3。需要进行修正，得出实际的比摩阻R sh和流速v sh值为

v sh = ( ρbi / ρsh) · v bi = (1/4)×142 = 35.5 m/s

R sh = ( ρbi / ρsh) · R bi = (1/4)×2342.2 = 585.6 Pa/m

（2）根据上述计算可见，在相同的蒸汽质量流量G t和同一管径d条件下，流过的蒸汽密度越大，其比摩阻R及流速v值越小，呈反比关系。因此，在蒸汽密度ρ=4.0kg/ m3，要求控制的比摩阻为200Pa/m以下，因表中蒸汽密度为ρ=1.0 kg/ m3，则表中控制的比摩阻值，相应为200×（4/1）= 800 Pa/m以下。

根据，设ρ=1.0 kg/ m3，控制比摩阻R在800Pa/m 以下，选择合适的管径，得出应选用的管道的公称直径为DN125mm，相应的R bi值及v bi值为

R bi = 723.2 Pa/m ；v bi = 90.6 m/s

最后，确定蒸汽密度ρ=4.0 kg/ m3时的实际比摩阻及流速值。

R sh = ( ρbi / ρsh) · R bi = (1/4)×723.2 = 180.8 Pa/m < 200 Pa/m

v sh = ( ρbi / ρsh) · v bi = (1/4)×90.6 = 22.65 m/s

三、蒸汽网路水力计算方法

1、准确的计算方法——按管段取蒸汽的平均密度

ρpj = (ρs + ρm) / 2， kg/m3（9-10）

式中ρs、ρm ——分别为计算管段始端和末端的蒸汽密度，kg/m3。逐段进行计算

特点：该方法较准确的计算管段节点蒸汽参数（P s、T s）,计算较准确。

2、简略计算方法——对整个系统取蒸汽平均密度

ρpj = (ρs + ρm) / 2， kg/m3(9-11)

式中ρs、ρm ——分别为系统始端和末端的蒸汽密度，kg/m3。

特点：该方法计算误差比较大，但计算工作量小。

3、按一定管长取管段始端的密度

具体取法：每隔50米管长取始端蒸汽的密度，逐段进行计算。

特点：该方法计算的准确性介于上述两者之间。

4、蒸汽网路水力计算的任务

要求选择蒸汽网路各管段的管径，以保证各热用户蒸汽流量的使用参数的要求

四、计算步骤（准确的计算方法）