蒸汽管道計(jì)算實(shí)例7267

前言本設(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)有限公司提供的。主要參數(shù)：蒸汽管道始端溫度250℃，壓力；蒸汽管道終端溫度240℃，壓力（設(shè)定）；VOD用戶端溫度180℃，壓力；耗量主泵h輔泵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了自然彎角作為自然補(bǔ)償。并在自然補(bǔ)償達(dá)不到要求時使用方補(bǔ)型償器。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規(guī)范要求。二、蒸汽管道的水力計(jì)算已知：蒸汽管道的管徑為Dg200，長度為505m。蒸汽管道的始端壓力為，溫度為250℃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ρ為m3。1假設(shè)：蒸汽管道的終端壓力為，溫度為240℃查《管道設(shè)計(jì)》表1—3得蒸汽在該狀態(tài)下的密度ρ為m3。2（一）管道壓力損失：1、管道的局部阻力當(dāng)量長度表（一）阻力系數(shù)管子公稱直徑總阻力數(shù)量（毫米）數(shù)名稱（ξ）止回閥旋啟式3120033煨彎R=3D10200煨彎方型伸縮5620030器R=3D2、壓力損失2—1式中Δp—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—重力加速度，一般取s2；υp—介質(zhì)的平均比容，m3/kg；λ—摩擦系數(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)λ=；d—管道直徑，已知d=200mm；L—管道直徑段總長度，已知L=505m；Σξ—局部阻力系數(shù)的總和，由表（一）得Σξ=36；H、H—管道起點(diǎn)和終點(diǎn)的標(biāo)高，m；121/Vp=ρp—平均密度，kg/m3；—安全系數(shù)。在蒸汽管道中，靜壓頭(H2-H1)10/Vp很小，可以忽略不計(jì)所以式2—1變?yōu)?—2在上式中：5·Wp2/gυp=5·Wp2ρp/g表示速度頭（動壓頭）λ103L/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Δp=×5×402××103×505/200+36)/=Mp計(jì)算出的壓力降為，所以蒸汽管道的終端壓力P2=P1-Δp=Mp。相對誤差為：（）/=%。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：Δt=Q·10-3/（G·C）℃P式中Q—所計(jì)算蒸汽管段對周圍環(huán)境的散熱損失（千卡/時）；G—管段計(jì)算蒸汽流量（噸/時）；Cp—在管段平均蒸汽參數(shù)時，過熱蒸汽的定壓比熱（千卡/千克·℃）?？偵釗p失：Ｑ＝·q·Ｌ＝··505=89991千卡／小時

蒸汽流量：Ｇ＝+=噸／小時定壓比熱：Cp查《管道設(shè)計(jì)》圖５－５得Cp＝千卡/千克·℃。Δt=（·）=℃2、蒸汽管道的出口溫度為t2=t1-Δt==℃。3、相對誤差：250=%。蒸汽管道終端的出口參數(shù)為：壓力溫度℃，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：ΔL=а·L(t-t)㎝21式中L—計(jì)算管長，m，3-4管段的長度為；а—管道的線膨脹系數(shù)，㎝/（m·℃），查表5-1得α=㎝/（m·℃）；t—管內(nèi)介質(zhì)溫度，℃，已知t=220；22t—管道安裝溫度，℃，已知t=20。11ΔL=12·(245-20)=㎝

所以，管段3—4的熱膨脹量為小于補(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<150mm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）管長線膨脹系熱伸長管段號（m）數(shù)補(bǔ)償類型補(bǔ)償器類型自然補(bǔ)償———備注量（㎝）滿足補(bǔ)償要求1-22-33-412滿足補(bǔ)償要求12自然補(bǔ)償———滿足補(bǔ)償要求1212人工補(bǔ)償矩形補(bǔ)償器人工補(bǔ)償矩形補(bǔ)償器滿足補(bǔ)償要求4-55-612人工補(bǔ)償矩形補(bǔ)償器滿足補(bǔ)償要求滿足補(bǔ)償要求6-7121212人工補(bǔ)償矩形補(bǔ)償器自然補(bǔ)償———滿足補(bǔ)償要求7-8滿足補(bǔ)償要求8-9自然補(bǔ)償———滿足補(bǔ)償要12人工補(bǔ)償矩形補(bǔ)償器求9-1054滿足補(bǔ)償要人工補(bǔ)償矩形補(bǔ)償器求10-114812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)層采用玻璃布。（二）保溫層厚度的確定：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：公式：千卡/米·時q—管道單位長度熱損失（千卡/米·時）；t—介質(zhì)溫度（℃）；t—周圍環(huán)境溫度（℃）；0λ—保溫材料在平均溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)（千卡/米·時·℃）查《管道與設(shè)備保溫》表2-45得λ=+（t—保溫層平均溫度查《管道p與設(shè)備保溫》表3—8得t=145℃）λ=千卡/米·時·℃；p—保溫結(jié)構(gòu)外表面向周圍空氣的放熱系數(shù)（千卡/米時）2千卡/米時2千卡/米·時

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，用石油瀝青氈（GB325—73）、粉氈350號。在用18#鍍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#鍍鋅鐵絲或?qū)?6毫米、厚毫米的鋼帶捆扎住。五、管道及附件的設(shè)計(jì)和選擇（一）管道選型：本設(shè)計(jì)所選擇的管道為GB8163-87φ219×6DN200無縫鋼管。其許用應(yīng)力：常溫強(qiáng)度指標(biāo)溫度（℃）鋼號鋼管標(biāo)準(zhǔn)壁厚（mm）δbMPaδsMPa20025010GB8163≤103352051019220GB8163≤10390245123110由于本設(shè)計(jì)蒸汽的最高壓力為遠(yuǎn)低于92MP，所以所選管道安全可行。（二）減壓閥選型：因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)蒸汽管道的出口壓力為而VOD正常工作壓力為所以在蒸汽管道的出口處應(yīng)設(shè)一減壓閥。1、已知減壓閥前壓力為，閥后壓力為根據(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/㎝2·h；2、已知蒸汽流量為h，求得所需減壓閥閥座面積為㎝23、根據(jù)需減壓閥閥座面積，查《管道》表9-11直徑和減壓閥的公稱直徑DN=20