蒸汽管道损失理论计算及分析

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： —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

1.2.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

i λ—管道各层材料的导热系数

（金属的导热系数很高，自身热阻很小，可以忽略不计）。

g

k C m w ο

⋅/p

t C ︒

k

t C ︒

G s Kg /C C Kg J ︒

⋅/l m ∑=++

+=

n

i w w i i i n n g d a d d d a k 111

ln 2111

ππ

λπn

a w

a C m w ο

⋅2/n

d w

d m C m w ο

⋅/

—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：

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：

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

36.7

i d

42

.075.0Pr )180(Re 037.0-≈=

λ

n

n n d a N ]1)2(2ln[22-+

=

w

t w

t

w

t

w d h d h d a λt

λt

h %5.1≈w λ

C m w ο

⋅/

C.土壤的导热系数=0.6

D. 由于本文涉及到的最大管径为0.6m ，所以取

=1.8m

E.保温材料为：聚氨酯，取=0.03

F. 保温层外包皮材料是：PVC ，取=0.042

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 ；

t λC m w ο⋅/t

h λC m w ο⋅/λC m w ο⋅/

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q 1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：h 1—蒸汽对工作钢管内壁的换热系数 λ1—蒸汽管道各层材料的导热系数 d i —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h 1 ①计算公式: h 1=Nμ∙λf /D ex 式中：Nμ—努谢儿特准则数

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

λf —蒸汽的导热系数 D ex —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：

式中：λf —蒸汽管道埋设土壤处的导热系数，W/(m.K) D ex —蒸汽管道外径，m

h i —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: ɑ=Nμ∙λ/D ex 式中：Nμ—努谢儿特准则数 λ—蒸汽的导热系数 D ex —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

]1)2(

2ln[

22

-+=

ex

t ex

t

ex t

D h D h D λα

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λ1

λ1查阅相关数据库

3蒸汽管道沿途温降计算

计算公式：

式中：q jl —管段j 单位长度热损 L j —管段j 的长度

C jp —管段j 内蒸汽的平均定压比热 G j —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=

工程测量热损失理论计算热损失

=

5.2误差分析:

A.工程测量中仪表精确度存在误差

j

jp j jl j

G C L q t ⨯ + =

∆ 1000 ) 1 ( η