蒸汽管路设计

蒸汽管路

蒸汽管路的設計

蒸汽的輸送

蒸汽的流動不需要藉由外來的動力。蒸汽會從系統內高壓處流到低壓處，就像水往低處流一般。

而這壓力差來自蒸汽的冷凝。我們都知道蒸汽的體積遠比水大，當蒸汽冷凝成水時，原先所佔的空間會形成真空而吸引系統內的蒸汽來填滿這空間，成為壓力差。蒸汽管路的設計

在設計蒸汽輸送管路時，重點在於以高壓輸送，低壓使用與管徑篩選，排水。由於蒸汽具可壓縮性質，將蒸汽以高壓壓縮後輸送可以縮小管徑節省管路材料費用。高壓輸送更能讓鍋爐以最有效率的壓力運轉，並讓系統儲存足夠蒸汽量來應付突然的蒸汽需求。

高壓蒸汽再經由減壓閥減壓後會有小幅度的乾度增加現象。蒸汽乾度的增加就是蒸汽品質的改善。（在提到蒸汽品質時，站長指的是蒸汽的乾溼度，而不是蒸汽的純淨度）。

蒸汽管徑的篩選

在設計蒸汽管徑時，有幾個必須考慮的因素是

1. 管路長度

2. 設備使用壓力

3. 鍋爐供應壓力

4. 蒸汽的流速

蒸汽管路的長度，蒸汽流量與蒸汽流速有絕對的相關性。蒸汽篩選公式是：蒸汽流量kg/hr ＝0.002827 x管直徑 2 (mm)x蒸汽流速(m/s)

蒸汽的比容積(m3/kg)

蒸汽的比容積可以從蒸汽圖表查到，蒸汽流量是已知（不知道，要如何算管徑呢！），蒸汽流速則須預設。計算機打ㄧ打，管徑就出來了。這就是流速篩選法。

從下表查到需要的管徑

註：以上流量為SCh80管

或以下面曲線圖也能算出需要的蒸汽管徑。這曲線圖將蒸汽過熱的溫度加了進去，如果蒸汽的過熱蒸汽，可以使用這圖輕鬆找出需要的管徑

蒸汽流速的決定

蒸汽的流速多以m/s為單位。流速越高，流量自然越大。但是管損，壓降與噪音也相對會越來越大。

建議蒸汽支管與30m以下短管路流速以25m/s最適合。較長的管路以15m/s以下最適合。

至於40m/s則應視為最高上限。因為超過40m/s的時候，管路噪音，侵蝕與壓降都會超過可容許的限制。建議在長管路最好以壓降法來篩選或複查以卻認所選流速是否會造成過大壓降。

管徑篩選-壓降法

壓降法也是常用的蒸汽管徑篩選方法之一。在長管路的管徑篩選時，建議使用壓降法，只有在管路短時，才採用流速法。

以下是個以壓降法篩選管徑的範例：

假設供應源壓力是7 bar。從“管徑篩選用壓力係數表”中可以查到相關的壓力係數(P1) 是56.38。管距離L 時的壓力是6.4 bar，壓力係數(P2)是48.48

長度造成的壓降

假設管長（算入彎管與接管）是263 m，那：

如果所需蒸汽量為800kg/hr。從管路流量與壓降係數表左欄找出0.030後，從0.03列右側欄中找出可輸送800kg/hr以上的管路。您會發現65mm可壓力係數0.03時可以輸送的蒸汽量為919kg/hr (x)，剛好比需要的蒸汽量再多一些。同時也可查出在此條件時的流速係數是80.64 m/s (y)。所列流速係數(y) 是依據蒸汽體積為1 m3/kg 時，可以容易將它轉換成實際體積時的真實流速：

因此如果流速係數（y）＝80.64m/s，蒸汽壓力為7bar，蒸汽體積為0.240 m3/kg （參考蒸汽圖表）。實際流速為80.64 x 0.24 = 19.35 m/s。

也就是說如果我們以管徑DN65來輸送7bar，800kg/hr的蒸汽到263m遠的管路時，實際蒸汽流速為19.35m/s。壓損為0.6 bar 。

Pipe Size (mm)

15 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 175 200 225 250 300 F

0.02 0 x 9.8 30.1

6

63.7

5

114.

7

189 411 760.

1

1226 269

7

4904 7993 1201

4

1716

3

2353

8

3138

4

5050

8

y 20.5

1 29.5

5

36.0

7

39.6

2

146.

4

158.

3

66.7 75.0

1

490

4

107.5 122.3 135.6 147.3 160.0 172.0 193.3

0.02 5 x 10.9

9

33.4

8

70.7

3

127.

3

209.

8

459.

7

834.

6

1367 297

5422 8817 1329

6

1933

2

2635

7

3475

5658

1

y 23.0 32.8 40.0

2 43.9

7

51.3

9

65.0

3

73.2 83.7 102 119 135 150 166 179 191 217

0.03 0 x 12.0 36.0 77.2 138 230 501 919 1480 362

4

5884 9792 1448

1

2091

7

2859

5

3796

7

6252

2

y 25.1 36.0 43.7 47.6 56.3 70.9 80.6 90.6 112 129 150 164 180 195 207 239