计算(管道选型)概要

1 一一 壁厚计算 壁厚计算 设计压力 4 1MPa 设计温度 450 材质 20G 钢管许用应力 61MPa 工业金属管道设计规范 P103 腐蚀裕量 0 9mm 15 06 0 amm D610 最小壁厚 Sm PY PD t 2 0 9 0 4 01 41612 6101 4 20 9mm Sc Sm C Sm A Sm 20 9 0 11120 9 23 2mm 钢管允许负偏差 10 A 0 111 m m 10010100 10 Sm 直管最小壁厚 mm Do 管子外径 mm 许用应力修正系数 mm 考虑腐蚀等附加厚度 mm Y 温度对计算管子壁厚公式的修正系数 铁素体钢 482 以下时 Y 0 4 Sc 直管的计算壁厚 mm C 直管壁厚负偏差的附加值 mm A 直管壁厚负偏差系数 m 管子允许的壁厚负偏差 管子壁厚 取 D610 x25 总长估算 最高运行温度 450 假设 60 米设一个方形补偿器 l L t2 t2 x1000mm 13 685x10 6x60 450 5 x1000 2 373mm 方型补偿器 HxB 11mx15m H 外伸臂长 m B 外伸臂宽 m 管路长 L 2500m 直线距离 估算设置 40 个方型补偿器 估算弯头量共 60 个 Dn 594 5mm 热力管道设计手册 P101 w Gv Dn 管子的内径 mm 560mm G 介质的重量流量 T h v 介质的比容 m3 kg w 介质的流速 m s w 2 5 594 n D Gv 3 7MPa 400 v 0 m3 kg 4 1MPa 415 v 0 m3 kg 平均比容 0 07683 m3 kg G 为正常 140T h 时 w 12m s G 为最大 200T h 时 w 17 3m s 压降计算 压降计算 直管的摩擦压力损失 Pf 工业金属管道工程设计规范 n D L g 2 10 2 5 局部的摩擦压力损失 当量长度法 Pf n e D L g 2 10 2 5 局部的摩擦压力损失 阻力系数法 Pf g KR 2 10 2 5 Pf 直管的摩擦压力损失 MPa Pk 局部的摩擦压力损失 MPa 3 L 直管道长度 m Le 当量长度 m g 重力加速度 m s2 Dn 管子的内径 m 介质的平均流速 m s 流体密度 kg m3 流体摩擦系数 KR 阻力系数 阻力平方区 热力管道设计手册 P100 2 lg214 1 1 d n K D 2 0002 0 56 0 lg214 1 1 0 0155 1 0 07683 13 016 kg m3 按最大 200T h 时 17 3m s 计算 Pf n D L g 2 10 2 5 56 0 2500 8 92 3 17016 130155 0 10 2 5 0 1375 MPa 按正常 140T h 时 12m s 计算 Pf n D L g 2 10 2 5 56 0 2500 8 92 12016 130155 0 10 2 5 0 0662 MPa 4 局部的摩擦压力损失 按当量长度法 当量长度 Le 集中供热设计手册 P202 方型补偿器按 R 1 5D 热压弯头计 DN600 的管道 局部阻力当量长度 110m R 1 5D 热压弯头 DN600 的管道 局部阻力当量长度 20 3m 按正常 140T h 时 17 3m s 计算 Pf n e D L g 2 10 2 5 56 0 4806 8 92 3 17016 130155 0 10 2 5 0 26433 Mpa 按正常 140T h 时 12m s 计算 Pf n e D L g 2 10 2 5 56 0 4806 8 92 12016 130155 0 10 2 5 0 1273 Mpa 局部的摩擦压力损失 按阻力系数法 热压弯头局部阻力系数 火力发电厂汽水管道设计技术规定 热压弯头局部阻力系数 0 25 按 60 个计算 按正常 140T h 时 17 3m s 计算 Pf g KR 2 10 2 5 8 92 3 17016 13 1510 2 5 0 03MPa 按正常 140T h 时 12m s 计算 Pf g KR 2 10 2 5 8 92 12016 13 1510 2 5 5 0 0144MPa 按局部阻力系数法计算时 由方型补偿器外伸臂增加的管道长度 22x40 880m 此部分形成的沿程损失 按最大 200T h 时 17 3m s 计算 0 0484MPa 按正常 140T h 时 12 m s 计算 0 0233MPa 所以热电工程至炼油工程的 DN600 中压蒸汽管网压降 最大 200T h 时压降 按直管的摩擦压力损失 当量长度法局部摩擦压力损失算 P 0 1375 0 26433 0 40183 MPa 按直管的摩擦压力损失 阻力系数法局部摩擦压力损失算 P 0 1375 0 03 0 0484 0 2159 MPa 最大 140T h 时压降 按直管的摩擦压力损失 当量长度法局部摩擦压力损失算 P 0 0662 0 1273 0 1935 MPa 按直管的摩擦压力损失 阻力系数法局部摩擦压力损失算 P 0 0662 0 0144 0 0233 0 1039 MPa 二二 温降计算 温降计算 工业设备及管道绝热工程设计规范 GB 50264 97 界面温度的取值 P23 采用双层保温结构 内层 硅酸铝毡 外层 岩棉毡 临界温度取外层保温材料安全使用温度的 0 9 倍以内 取 360 6 1 假设双层绝热层外表面温度 假设双层绝热层外表面温度 16 管道外表面温度 管道外表面温度 415 计算绝热层外热量损失 Q Ts Ta s 式 4 5 1 Q 以每平米绝热层外表面积表示的热损失 W m2 Ts 绝热层外表面温度 假设双层绝热层外表面温度 16 Ta 环境温度 P23 当常年运行时 环境温度取历年的年平均温度的平均值 附录 C 12 2 s 绝热层外表面向周围环境的放热系数 P24 4 8 4 1 W 年平均风速 m s 附录 C 3m s s 1 163 10 6 W 1 163 10 6 3 23 72 w m2 Q Ts Ta s 16 12 2 23 72 90 12 W m2 确定各保温层厚度 P12 式 4 3 4 1 1 双层绝热层总厚度 应使外层绝热层外径 D2满足下式 D2ln s Q TTTT D D 2212101 0 2 2 Q 以每平米绝热层外表面积表示的热损失 W m2 s 绝热层外表面向周围环境的放热系数 P24 4 8 4 1 D0 管道外径 m D2 外层绝热层外径 m T0 管道外表面温度 取 415 T1 内层绝热层外表面温度 取 360 T2 外层绝热层外表面温度 取 16 1 内层绝热材料导热系数 w m 7 1 0 042 0 00020Tm 0 042 0 00020 2 360415 0 1195 w m 2 外层绝热材料导热系数 w m 2 0 036 0 00018Tm 0 036 0 00018 2 16360 0 06984 w m D2ln s Q TTTT D D 2212101 0 2 2 72 23 06984 0 12 90 1636006984 0 3604151195 0 2 0 673 D2 1 115m 2 内层绝热层厚度 1应使内层绝热层外径 D1满足下式 ln 0 1 D D Q TT D 10 2 1 2 ln 61 0 1 D 12 90 360415 115 1 1195 0 2 D1 0 695m 1 式 4 3 1 3 01 2 1 DD 61 0 695 0 2 1 0 0425m 2 式 4 3 1 4 12 2 1 DD 8 695 0 115 1 2 1 0 210m 1 内层绝热层厚度 m 2 外层绝热层厚度 m 校核实际的热损失量 式 4 4 3 3 Q w m2 s a D DD D DD TT 1 ln 2 ln 2 1 2 2 2 0 1 1 2 0 72 23 1 695 0 115 1 ln 06984 02 115 1 61 0 695 0 ln 1195 0 2 115 1 2 12415 91 05 w m2 与假设一致 校核双层绝热结构层界面处温度 T1 0 1 2 1 2 1 0 1 2 2 01 lnln ln 1 ln D D D D D D T D D T s T1 61 0 695 0 ln06984 0 695 0 115 1 ln1195 0 61 0 695 0 ln1606984 0 695 0 115 1 ln4151195 0 T1 359 6 全程热损失 Q D2 Q L 3 14 1 115 91 05 L 318 77 2500 4806 W 最大 200T h 时温降 T 17 73 p CG Q 6 3 365 2 200000 23289336 3 9 正常 140T h 时温降 T 25 3 p CG Q 6 3 365 2 140000 23289336 3 T 管道温度降 Cp 过热蒸汽的定压比热 kJ kg G 介质流量 kg h L 计算管段长度 管长 当量长度 m 2 假设双层绝热层外表面温度 假设双层绝热层外表面温度 14 管道外表面温度 管道外表面温度 415 假设双层绝热层外表面温度 16 计算绝热层外热量损失 Q Ts Ta s 式 4 5 1 Q 以每平米绝热层外表面积表示的热损失 W m2 Ts 绝热层外表面温度 假设双层绝热层外表面温度 14 Ta 环境温度 P23 当常年运行时 环境温度取历年的年平均温度的平均值 附录 C 12 2 s 绝热层外表面向周围环境的放热系数 P24 4 8 4 1 W 年平均风速 m s 附录 C 3m s s 1 163 10 6 W 1 163 10 6 3 23 72 w m2 Q Ts Ta s 14 12 2 23 72 42 696 W m2 确定各保温层厚度 P12 式 4 3 4 1 3 双层绝热层总厚度 应使外层绝热层外径 D2满足下式 D2ln s Q TTTT D D 2212101 0 2 2 10 Q 以每平米绝热层外表面积表示的热损失 W m2 s 绝热层外表面向周围环境的放热系数 P24 4 8 4 1 D0 管道外径 m D2 外层绝热层外径 m T0 管道外表面温度 取 415 T1 内层绝热层外表面温度 取 360 T2 外层绝热层外表面温度 取 14 1 内层绝热材料导热系数 w m 1 0 042 0 00020Tm 0 042 0 00020 2 360415 0 1195 w m 2 外层绝热材料导热系数 w m 2 0 036 0 00018Tm 0 036 0 00018 2 14360 0 06966 w m D2ln s Q TTTT D D 2212101 0 2 2 72 23 06966 0 696 42 1436006966 0 3604151195 0 2 1 431 D2 1 54m 4 内层绝热层厚度 1应使内层绝热层外径 D1满足下式 ln 0 1 D D Q TT D 10 2 1 2 11 ln 61 0 1 D 696 42 360415 54 1 1195 0 2 D1 0 745m 1 式 4 3 1 3 01 2 1 DD 61 0 745 0 2 1 0 0675m 2 式 4 3 1 4 12 2 1 DD 745 0 54 1 2 1 0 398m 1 内层绝热层厚度 m 2 外层绝热层厚度 m 校核实际的热损失量 式 4 4 3 3 Q w m2 s a D DD D DD TT 1 ln 2 ln 2 1 2 2 2 0 1 1 2 0 72 23 1 695 0 54 1 ln 06966 02 54 1 61 0 745 0 ln 1195 0 2 54 1 2 12415 43w m2 与假设一致 校核双层绝热结构层界面处温度 T1 0 1 2 1 2 1 0 1 2 2 01 lnln ln 1 ln D D D D D D T D D T s T1 61 0 745 0 ln06966 0 745 0 115 1 ln1195 0 61 0 745 0 ln1406966 0 745 0 54 1 ln4151195 0 T1 358 7 12 全程热损失 Q D2 Q L 3 14 1 54 43 L W 最大 200T h 时温降 T 11 56 p CG Q 6 3 365 2 200000 15191426 3 正常 140T h 时温降 T 16 5 p CG Q 6 3 365 2 140000 15191426 3 T 管道温度降 Cp 过热蒸汽的定压比热 kJ kg G 介质流量 kg h L 计算管段长度 管长 当量长度 m 3 假设双层绝热层外表面温度 假设双层绝热层外表面温度 14 管道外表面温度 管道外表面温度 450 假设双层绝热层外表面温度 14 计算绝热层外热量损失 Q Ts Ta s 式 4 5 1 Q 以每平米绝热层外表面积表示的热损失 W m2 Ts 绝热层外表面温度 假设双层绝热层外表面温度 14 Ta 环境温度 P23 当常年运行时 环境温度取历年的年平均温度的平均值 附录 C 12 2 s 绝热层外表面向周围环境的放热系数 P24 4 8 4 1 W 年平均风速 m s 附录 C 3m s s 1 163 10 6 W 1 163 10 6 3 23 72 w m2 13 Q Ts Ta s 14 12 2 23 72 42 696 W m2 确定各保温层厚度 P12 式 4 3 4 1 5 双层绝热层总厚度 应使外层绝热层外径 D2满足下式 D2ln s Q TTTT D D 2212101 0 2 2 Q 以每平米绝热层外表面积表示的热损失 W m2 s 绝热层外表面向周围环境的放热系数 P24 4 8 4 1 D0 管道外径 m D2 外层绝热层外径 m T0 管道外表面温度 取 450 T1 内层绝热层外表面温度 取 360 T2 外层绝热层外表面温度 取 14 1 内层绝热材料导热系数 w m 1 0 042 0 00020Tm 0 042 0 00020 2 360450 0 123 w m 2 外层绝热材料导热系数 w m 2 0 036 0 00018Tm 0 036 0 00018 2 14360 0 06966w m D2ln s Q TTTT D D 2212101 0 2 2 14 72 23 06966 0 696 42 1436006966 0 360450123 0 2 1 642 D2 1 65m 6 内层绝热层厚度 1应使内层绝热层外径 D1满足下式 ln 0 1 D D Q TT D 10 2 1 2 ln 61 0 1 D 696 42 360450