蒸汽管道计算实例(2)

、尸■、■

前言

本设计目的是为一区VOD-40t 钢包精练炉提供蒸汽动力。设计参数是由动力一车间和西安向阳喷射技术有限公司提供的。

主要参数：蒸汽管道始端温度250 C，压力；蒸汽管道终端温

度240 C，压力（设定）；

VOD用户端温度180C，压力；

耗量主泵h 辅泵h

一、蒸汽管道的布置

本管道依据一区总体平面布置图所描述的地形进行的设计，在布置管道时本设计较周详地考虑到了多方面的内容：

1、蒸汽管道布置时力求短、直，主干线通过用户密集区，并靠

近负荷大的主要用户；

2、蒸汽管线布置时尽量减少了与公路、铁路的交叉。

3、在布置蒸汽管线时尽量利用了自然弯角作为自然补偿。并在自然补偿达不到要求时使用方型补偿器。

4、在蒸汽管道相对位置最低处设置了输水阀。

5、蒸汽管道通过厂房内部时尽量使用厂房柱作为支架布置固定、滑动支

座。

6、管道与其它建、构筑物之间的间距满足规范要求。

二、蒸汽管道的水力计算

已知：蒸汽管道的管径为Dg200,长度为505m。

蒸汽管道的始端压力为，温度为250C查《动力管道设计手册》第一册热力管道（以下简称《管道设计》）1—3得蒸汽在该状态下的密度p为m3。

假设：蒸汽管道的终端压力为，温度为240 C查《管道设计》表1 —3得蒸汽在该状态下的密度p为m3。

（一）管道压力损失：

1、管道的局部阻力当量长度表（一）

2、压力损失

式中△ p—介质沿管道内流动的总阻力之和，Pa;

Wp—介质的平均计算流速，m/s;查《管道设计》表5-2 取

Wp=40m/s ;

g —重力加速度，一般取s2;

u p—介质的平均比容，m3/kg;

入—摩擦系数，查《动力管道手册》（以下简称《管道》）

表4—9得管道的摩擦阻力系数入二；

d—管道直径，已知d=200mm ;

L —管道直径段总长度，已知L=505m ；艺E—局部阻力系数的总

和，由表（一）得艺E =36

H i、战一管道起点和终点的标高，m;

1/Vp= p p-平均密度，kg/m3;

—安全系数。

在蒸汽管道中，静压头（H2-H1）10/Vp 很小，可以忽略不计所以式2- 1 变为

2- 2

在上式中： 5 Wp2/g u p=5 - 2WPP /g表示速度头（动压入i3L/d为每根管子摩擦阻力系数。

把上述数值代入2- 2 中得

△p=5X402X >103X505/200+36)/

= Mp

计算出的压力降为，所以蒸汽管道的终端压力

P2=P1-^ p= Mpt

相对误差为：（）/=% 。所以假设压力合理

（二）管道的温度降：

1 、蒸汽在管道中输送时，由于对周围环境的散热损失，过热蒸汽温降按下式计算：

△ t=Q • 10 （GC P）C

式中Q—所计算蒸汽管段对周围环境的散热损失（千卡/时）；

G—管段计算蒸汽流量（吨/时）；

Cp—在管段平均蒸汽参数时，过热蒸汽的定压比热（千卡

/千克c）o

总散热损失：Q= q・L= • 505=89991千卡/小时

蒸汽流量：G= +=吨/小时

定压比热：Cp查《管道设计》图5-5得Cp=千卡/千克；C

△t=(• = c

2、蒸汽管道的出口温度为t2=t1- △ t== C。

3、相对误差：250=% 。

蒸汽管道终端的出口参数为：压力温度c ，其计算结果和假设相一致。

三、管道伸长量和补偿计算

(以管段3-4 为例)

(一)伸长量：

公式：△ L=a- 2-(t) cm

式中L—计算管长，m, 3-4管段的长度为；

a—管道的线膨胀系数，cm/(m-°C)，查表5-1得a=i/(m・C)；

t2—管内介质温度，C,已知t2=220;

t i—管道安装温度，C,已知t i=20。

△ L=12 - (2420)=cm

所以，管段3—4的热膨胀量为小于补偿器的补偿量150mm,及本段管道在受热时不会因线性膨胀而损坏。

（二）补偿器选型及校核计算:

采用的补偿方式为人工补偿，选取的补偿器为矩型补偿器，其型

号为：150-2型，其补偿能力为150mm,所以3-4管段的伸长＜150mm 补偿器能满足要求。

其它管段的伸长及补偿情况见下表:

表（二）

由上表可以看出整个VOD管道能在等于或低于设计参数的工况下正常运行。

四、管道的保温防腐设计

为了节约能源，提高经济效益，减少散热损失，满足工艺要求，改善工作环境，防止烫伤，一般设备、管道，管件、阀门等（以下对管道、管件、阀门等统称为管道）必须保温。

（一）保温材料的选择：

由于超细玻璃棉的纤维细而柔，呈白色棉状物，其单纤维直径4

微米，对人的皮肤无刺痒感。超细玻璃棉优点很多，其容重小，导热系数底，燃点高、不腐蚀是良好的保温、吸声材料。同时有良好的吸

附过滤性能，用途十分广泛。 因此在本次设计中保温我材料的是选择 超细玻璃棉。保护层采用玻璃布。

（二）保温层厚度的确定：

根据国标保温层厚度表（动力设施标准图集 棉制品保温层的厚度为 70mm 。 （三）保温层单位散热量计算：

公式：

q —管道单位长度热损失（千卡/米时）； t —介质温度（°C ）; t o —周围环境温度（C ）;

入—呆温材料在平均温度下的导热系数（千卡/米时I ）查《管 道与设备保温》表2-45得入=+（ t p —保温层平均温度查《管道与设

R410-2 ）超细玻璃

千卡/米时