蒸汽管道计算实例

前言前言 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 压力 1 0MP 蒸汽管 道终端 温度 240 压力 0 7MP 设定 VOD 用户端 温度 180 压力 0 5MP 耗量 主泵 11 5t h 辅泵 9 0t h 一 蒸汽管道的布置一 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 2 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 1 0MP 温度为 250 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 1为 4 21kg m3 假设 蒸汽管道的终端压力为 0 7Mp 温度为 240 查 管道设 计 表 1 3 得 蒸汽在该状态下的密度 2为 2 98kg m3 一 管道压力损失 一 管道压力损失 1 管道的局部阻力当量长度 表 一 名 称 阻力系数 数量 管子公称直径 毫米 总阻力 数 止回阀旋启式312003 煨 弯R 3D0 3102003 方型伸缩 器 煨弯 5620030 3 R 3D 2 压力损失 2 1 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 9 8m s2 p 介质的平均比容 m3 kg 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 0 0196 d 管道直径 已知 d 200mm L 管道直径段总长度 已知 L 505m 局部阻力系数的总和 由表 一 得 36 H1 H2 管道起点和终点的标高 m 1 Vp p 平均密度 kg m3 1 15 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 4 在上式中 5 Wp2 g p 5 Wp2 p g 表示速度头 动压头 103L d 为每根管子摩擦阻力系数 把上述数值代入 2 2 中得 p 1 15 5 402 3 595 0 0196 103 505 200 36 9 8 0 316 Mp 计算出的压力降为 0 447Mp 所以蒸汽管道的终端压力 P2 P1 p 1 0 0 316 0 684 Mp 相对误差为 0 7 0 684 0 7 2 3 所以假设压力合理 二 管道的温度降 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 3 G CP 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 总散热损失 1 2 q 1 2 148 5 505 89991 千卡 小时 5 蒸汽流量 11 5 9 0 20 5 吨 小时 定压比热 Cp 查 管道设计 图 得 Cp 0 515 千卡 千 克 t 89 991 20 5 0 515 8 524 2 蒸汽管道的出口温度为 t2 t1 t 250 8 524 241 48 3 相对误差 8 524 250 3 4 蒸汽管道终端的出口参数为 压力 0 684MP 温度 241 48 其计算结果和假设相一致 三 管道伸长量和补偿计算三 管道伸长量和补偿计算 以管段 3 4 为例 一 伸长量 一 伸长量 公式 L L t2 t1 式中 L 计算管长 m 3 4 管段的长度为 46 57m 管道的线膨胀系数 m 查表 5 1 得 12 25 m t2 管内介质温度 已知 t2 220 t1 管道安装温度 已知 t1 20 6 L 12 46 57 245 20 12 57 所以 管段 3 4 的热膨胀量为 125 7mm 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 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 125 7mm 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 管段号 管 长 m 线膨胀系 数 补偿类型 补偿器类型 热伸长 量 备注 1 236 5212自然补偿 8 76 满足补偿要 求 2 326 4012自然补偿 6 34 满足补偿要 求 3 446 75712人工补偿 矩形补偿器 12 57 满足补偿要 求 4 535 612人工补偿 矩形补偿器8 54满足补偿要 7 求 5 648 3912人工补偿 矩形补偿器 11 63 满足补偿要 求 6 761 4112人工补偿 矩形补偿器 14 74 满足补偿要 求 7 872 8512自然补偿 17 48 满足补偿要 求 8 931 512自然补偿 7 44 满足补偿要 求 9 105412人工补偿 矩形补偿器 12 96 满足补偿要 求 10 114812人工补偿 矩形补偿器 11 52 满足补偿要 求 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 一 保温材料的选择 8 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 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 R410 2 超细玻璃 棉制品保温层的厚度为 70mm 三 保温层单位散热量计算 三 保温层单位散热量计算 公式 千卡 米 时 q 管道单位长度热损失 千卡 米 时 t 介质温度 t0 周围环境温度 保温材料在平均温度下的导热系数 千卡 米 时 查 管 道与设备保温 表 2 45 得 0 028 0 0002tp tp 保温层平均温度 查 管道与设备保温 表 3 8 得 tp 145 0 057 千卡 米 时 保温结构外表面向周围空气的放热系数 千卡 米 2时 9 千卡 米 2时 千卡 米 时 所以 每米长管道在每小时的散热量为 148 千卡 四 保温结构 四 保温结构 保温层用包扎保温结构 用一层超细玻璃棉毡包扎在管道上 再用铁丝绑扎起来 保护层采用油毡玻璃布 第一层 用石油沥青 毡 GB325 73 粉毡 350 号 在用 18 镀锌铁丝直接捆扎在超细 玻璃棉毡层外面 油毡纵横搭接 50 毫米 纵向接缝应在管子侧面 缝口朝下 第二层 把供管道包扎用的玻璃布螺旋式地缠卷在石油 沥青毡外面 连后用 18 镀锌铁丝或宽 16 毫米 厚 0 41 毫米的钢带 捆扎住 10 五 管道及附件的设计和选择五 管道及附件的设计和选择 一 管道选型 一 管道选型 本设计所选择的管道为 GB8163 87 219 6DN200 无缝钢管 其 许用应力 常温强度指标温度 钢 号钢管标准 壁厚 mm b MPa s MPa200250 10GB8163 1033520510192 20GB8163 10390245123110 由于本设计蒸汽的最高压力为 1 0MP 远低于 92MP 所以所选 管道安全可行 二 减压阀选型 二 减压阀选型 因为本设计蒸汽管道的出口压力为 0 684MP 而 VOD 正常工作 压力为 0 5MP 所以在蒸汽管道的出口处应设一减压阀 1 已知减压阀前压力为 0 684MP 阀后压力为 0 5MP 根据 管 道设计 图 6 75 查得每平方厘米阀座面积的理论流量 q 300kg 2 h 2 已知蒸汽流量为 20 5t h 求得所需减压阀阀座面积为 2 11 3 根据需减压阀阀座面积 查 管道 表 9 11 直径和减压阀 的公称直径 DN 200mm 三 支架及方型补偿器的选择 三 支架及方型补偿器的选择 为了保证管道在热状况下的稳定和安全 减少管道受热膨胀时 所产生的应力 管道每隔一定距离应该设固定支架及热膨胀的补偿 器 支架的选择根据动力设施国家标准图籍 R402 室内热力管道支 吊架 和 R403 室外热力管网支吊架 为依据进行的 在两固定支 架之间设置一方型补偿器 其型号根据所在管段的热伸长量选择 我们对服务人员的配备以有经验 有知识 有技术 懂管理和具有高度的服务意识为准绳 在此基础上建立一支高素质的物业管理队伍 为销售中心的物业管理创出优质品牌 在物业人我们对服务人员的配备以有经验 有知识 有技术 懂管理和具有高度的服务意识为准绳 在此基础上建立一支高素质的物业管理队伍 为销售中心的物业管理创出优质品牌 在物业人 员配备中 我们遵循如下原则 员配备中 我们遵循如下原则 1 本着精简 高效原则根据项目实