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

36.7C m w ο

⋅

/

C.土壤的导热系数t λ=0.6C 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

wο⋅

/

F. 保温层外包皮材料是：PVC，取λ

=0.042

C

m

wο⋅

/

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

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(

2ln[

22

-+=

ex

t ex

t

ex t

D h D h D λα

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：

j

jp

j jl j G

C

L q t

1000 )

1

(