蒸汽管道計(jì)算實(shí)例

1、、尸、 .刖言本設(shè)計(jì)目的是為一區(qū) VOD-40t鋼包精練爐提供蒸汽動力。設(shè)計(jì) 參數(shù)是由動力一車間和西安向陽噴射技術(shù)提供的。主要參數(shù)：蒸汽管道始端 溫度 250C，壓力 1.0MP;蒸汽管道終端溫度 240C，壓力 0.7MP 設(shè)定；VOD用戶端 溫度 180C，壓力 0.5MP;耗量 主泵 11.5t/h 輔泵 9.0t/h一、蒸汽管道的布置本管道依據(jù)一區(qū)總體平面布置圖所描述的地形進(jìn)行的設(shè)計(jì)，在布 置管道時本設(shè)計(jì)較周詳?shù)乜紤]到了多方面的內(nèi)容：1、蒸汽管道布置時力求短、直，主干線通過用戶密集區(qū)，并靠 近負(fù)荷大的主要用戶；2、蒸汽管線布置時盡量減少了與公路、鐵路的交叉。3、在布置蒸汽管線時盡量利用

2、了白然彎角作為白然補(bǔ)償。并在 白然補(bǔ)償達(dá)不到要求時使用方型補(bǔ)償器。4、在蒸汽管道相對位置最低處設(shè)置了輸水閥。5、蒸汽管道通過廠房內(nèi)部時盡量使用廠房柱作為支架布置固定、滑動支座。6、管道與其它建、構(gòu)筑物之間的間距滿足標(biāo)準(zhǔn)要求二、蒸汽管道的水力計(jì)算：蒸汽管道的管徑為 Dg200,長度為 505m蒸汽管道的始端壓力為 1.0MP,溫度為 250C查 動力管道設(shè)計(jì) 手冊?第一冊 熱力管道以下簡稱管道設(shè)計(jì)?1 3得蒸汽在該 狀態(tài)下的密度PI為 4.21kg/m3。假設(shè)：蒸汽管道的終端壓力為 0.7Mp,溫度為 240C查管道設(shè) 計(jì)?表 1 3得 蒸汽在該狀態(tài)下的密度 假為 2.98kg/m3。一管道壓力

3、損失:1、管道的局部阻力當(dāng)量長度表一名 稱阻力系數(shù)&數(shù)量管子公稱直徑毫米總阻力數(shù)止回閥旋啟式312003煨彎R=3D0.3102003方型伸縮煨彎5620030式中 p介質(zhì)沿管道內(nèi)流動的總阻力之和，Pa;Wp介質(zhì)的平均計(jì)算流速，m/s;查管道設(shè)計(jì)?表 5-2 取 Wp=40m/s ;g 一重力加速度，一般取 9.8m/s2；u p-介質(zhì)的平均比容，m3/kg;入擦系數(shù)，查動力管道手冊?以下簡稱管道?表 4 9 得 管道的摩擦阻力系數(shù) 入=0.0196 ;d 一管道直徑，d=200mm ;L一管道直徑段總長度， L=505m ;2 E局部阻力系數(shù)的總和，由表一得 Z E =36Hi、H2

4、管道起點(diǎn)和終點(diǎn)的標(biāo)高，m;1/Vp= p pS均密度，kg/m3;1.15平安系數(shù)。在蒸汽管道中，靜壓頭H2-H110/Vp很小，可以忽略不計(jì)所以式 2-1 變?yōu)?商施=L15-L+Z蜀-1一2- 2R=3D2、壓力損失A = L152 103乃d + # + %+珞皿2 1在上式中：5 Wp2/g u p=5 -2WlP /底示速度頭動壓頭入 13L/d為每根管子摩擦阻力系數(shù)。把上述數(shù)值代入 2 2 中得p=1.15 X 5X 402X 3.595 0.0196 X 103X 505/200+36/9.8=0.316 Mp計(jì)算出的壓力降為 0.447Mp,所以蒸汽管道的終端壓力P2=P1-A

5、 p=1.00.316=0.684 Mp。相對誤差為：0.7-0.684/0.7=2.3%。所以假設(shè)壓力合理二管道的溫度降：1、蒸汽在管道中輸送時，由于對周圍環(huán)境的散熱損失，過熱蒸 汽溫降按下式計(jì)算：t=Q -物G CP C式中 Q一所計(jì)算蒸汽管段對周圍環(huán)境的散熱損失千卡/時；G一管段計(jì)算蒸汽流量噸/時；Cp 一在管段平均蒸汽參數(shù)時，過熱蒸汽的定壓比熱千卡/千克 C?？偵釗p失：Q = 1.2qL = 1.2148.5 505=89991千卡/小時定壓比熱：Cp 查管道設(shè)計(jì)?圖 5 5 得 Cp= 0.515 千卡/千 克 C。 t=89.991/(20.50.515) =8.524 C2、蒸

6、汽管道的出口溫度為 t2=t1- 3=2508.524=241.48 C。3、相對誤差：8.524/250=3.4%。蒸汽管道終端的出口參數(shù)為：壓力0.684MP溫度 241.48C ,其計(jì)算結(jié)果和假設(shè)相一致。三、管道伸長量和補(bǔ)償計(jì)算(以管段 3-4 為例)(一)伸長量：公式： L= a - 2141) cm式中 L一計(jì)算管長，m, 3-4 管段的長度為 46.57m;道的線膨脹系數(shù)，cm/ (m C),查表 5-1得a=12.25cm/ (m-C);t2管內(nèi)介質(zhì)溫度，C,t2=220;%管道安裝溫度，C,t1=20。蒸汽流量：G =11.5+9.0=20.5 噸/小時所以，管段 3-4 的熱

7、膨脹量為 125.7mm小于補(bǔ)償器的補(bǔ)償量150mm,及本段管道在受熱時不會因線性膨脹而損壞。二補(bǔ)償器選型及校核計(jì)算：采用的補(bǔ)償方式為人工補(bǔ)償，選取的補(bǔ)償器為矩型補(bǔ)償器，其型號為：150-2型，其補(bǔ)償能力為 150mm,所以 3-4 管段的伸長125.7mm150mm 補(bǔ)償器能滿足要求。其它管段的伸長及補(bǔ)償情況見下表:表二管段號管長m線膨脹系數(shù)補(bǔ)償類型補(bǔ)償器類型熱伸長量 cm備注1-236.5212白然補(bǔ)償8.76滿足補(bǔ)償要求2-326.4012白然補(bǔ)償6.34滿足補(bǔ)償要求3-446.75712人工補(bǔ)償矩形補(bǔ)償器12.57滿足補(bǔ)償要求 L=12 46.57(24 20)=12.57 cm4-5

8、35.612人工補(bǔ)償矩形補(bǔ)償器8.54滿足補(bǔ)償要求5-648.3912人工補(bǔ)償矩形補(bǔ)償器11.63滿足補(bǔ)償要求6-761.4112人工補(bǔ)償矩形補(bǔ)償器14.74滿足補(bǔ)償要求7-872.8512白然補(bǔ)償17.48滿足補(bǔ)償要求8-931.512白然補(bǔ)償7.44滿足補(bǔ)償要求9-105412人工補(bǔ)償矩形補(bǔ)償器12.96滿足補(bǔ)償要求10-114812人工補(bǔ)償矩形補(bǔ)償器11.52滿足補(bǔ)償要求由上表可以看出整個 VOD管道能在等于或低于設(shè)計(jì)參數(shù)的工況 下正常運(yùn)行。四、管道的保溫防腐設(shè)計(jì)為了節(jié)約能源，提高經(jīng)濟(jì)效益，減少散熱損失，滿足工藝要求， 改善工作環(huán)境，防止?fàn)C傷，一般設(shè)備、管道，管件、閥門等以下對 管道、管

9、件、閥門等統(tǒng)稱為管道必須保溫。一保溫材料的選擇:由于超細(xì)玻璃棉的纖維細(xì)而柔，呈白色棉狀物，其單纖維直徑4微米，對人的皮膚無刺癢感。超細(xì)玻璃棉優(yōu)點(diǎn)很多，其容重小，導(dǎo)熱 系數(shù)底，燃點(diǎn)高、不腐蝕是良好的保溫、吸聲材料。同時有良好的吸 附過濾性能，用途十分廣泛。因此在本次設(shè)計(jì)中保溫我材料的是選擇 超細(xì)玻璃棉。保護(hù)層米用玻璃布。二 保溫層厚度確實(shí)定：根據(jù)國標(biāo)保溫層厚度表動力設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)圖集 R410-2超細(xì)玻璃 棉制品保溫層的厚度為 70mm。三 保溫層單位散熱量計(jì)算：t - tOa =-41 ,D1公式：2 如d%眼千卡/米時q管道單位長度熱損失千卡/米時；t 一介質(zhì)溫度C；t。一周圍環(huán)境溫度C;入 T

10、呆溫材料在平均溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)千卡/米時 C查?管道與設(shè)備保溫?表 2-45得入=0.028+0.000U tp 一保溫層平均溫度查管道與設(shè)備保溫?表 38 得 tp=145C入=0.057 千卡/米時 C ;以一保溫結(jié)構(gòu)外外表向周圍空氣的放熱系數(shù)千卡 /米2時療二%+6而=10 + 6 掘=56.476 千卡/米2時(250-20)-In - - +-2 114 0.052 0.219 0359 56 476 344所以，每米長管道在每小時的散熱量為 148千卡。(四)保溫結(jié)構(gòu)：保溫層用包扎保溫結(jié)構(gòu)，用一層超細(xì)玻璃棉氈包扎在管道上， 再 用鐵絲綁扎起來。保護(hù)層采用油氈玻璃布，第一層，用石油瀝

11、青氈(GB325 73)、粉氈 350號。在用 18#鋅鐵絲直接捆扎在超細(xì)玻璃棉氈層外面。油氈縱橫搭接 50 毫米，縱向接縫應(yīng)在管子側(cè)面，縫 口朝下。第二層，把供管道包扎用的玻璃布螺旋式地纏卷在石油瀝青 氈外面，連后用 18 瞬鋅鐵絲或?qū)?16毫米、厚 0.41毫米的鋼帶捆扎 住。五、管道及附件的設(shè)計(jì)和選擇千卡/米時，鍍鋅鐵絲或鋼帶色漆兩遍一管道選型:本設(shè)計(jì)所選擇的管道為 GB8163-874 219X6DN200C縫鋼管。其許用應(yīng)力:鋼號鋼管標(biāo)準(zhǔn)壁厚常溫強(qiáng)度指標(biāo)溫度C(mm)S b MPa8 s MPa20025010GB8163 103352051019220GB8163 10390245123110由于本設(shè)計(jì)蒸汽的最高壓力為 1.0MP遠(yuǎn)低于 92MP,所以所選管 道平安可行。二減壓閥選型：因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)蒸汽管道的出口壓力為 0.684MP而 VOD正常工作壓 力為0.5MP所以在蒸汽管道的出口處應(yīng)設(shè)一減壓閥。1、 減壓閥前壓力為 0.684MP,閥后壓力為 0.5MP根據(jù)管 道設(shè)計(jì)?圖6-75查得每平方厘米閥座面積的理論流量 q=300kg/m 2 h;三支架及方型補(bǔ)償器的選擇:為了保證管道在熱狀況下的穩(wěn)定和平安，減少管道受熱膨脹時所 產(chǎn)生的應(yīng)力，管道每隔一定距離應(yīng)該設(shè)固定支架及熱膨脹的補(bǔ)償器。支架的選擇根據(jù)動力設(shè)施