计算管道选型

1、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： = 0.06mm/ a 15 0.9mmD610 最小壁厚Sm=PD02 t PY4.1 6100.92 61 1 4.1 0.4=20.9mmSc=Sm+C=Sm+A Sm=20.9+0.111 20.9=23.2mm 钢管允许负偏差： 10% A= m = 10 =0.111100 m 100 10Sm：直管最小壁厚， mmDo：管子外径， mm： 许用应力修正系数， mm：考虑腐蚀等附加厚度， mmY ： 温度对计算管子壁厚公式的修正系数，铁素

2、体钢482以下时 Y=0.4Sc：直管的计算壁厚， mmC： 直管壁厚负偏差的附加值， mmA：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 D610x25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-6=13.685x10-6x60(450+5)x1000=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=594.5 Gv mm 热力管道设计手册 P101wDn：管子的内径， mm 560mm G：

3、介质的重量流量， T/h v： 介质的比容， m3/kg w：介质的流速， m/sGvw= 2Dn 2594.533.7MPa 400 v=0.080036 m3/kg34.1MPa 415 v=0.073624 m3/kg 平均比容： 0.07683 m3/kgG 为正常 140T/h 时 w=12m/sG 为最大 200T/h 时 w=17.3m/s压降计算：直管的摩擦压力损失：5Pf=10 52L工业金属管道工程设计规范2gDn局部的摩擦压力损失，当量长度法： Pf=10 52Le2gDn局部的摩擦压力损失，阻力系数法： Pf=10 5KR22g Pf：直管的摩擦压力损失， MPa Pk

4、：局部的摩擦压力损失， MPaL： 直管道长度，mLe： 当量长度， m2 g： 重力加速度， m/s0.56 21.14 2lg 0.00020.0155 Dn： 管子的内径 , m ： 介质的平均流速， m/s ： 流体密度， kg/m =1/0.07683 =13.016 kg/ m3 ： 流体摩擦系数 KR： 阻力系数1.14 2lg2DnKd阻力平方区 热力管道设计手册P1001 Pf=10 52g25 0.0155 13.016 17.32 2500 =10 按最大 200T/h 时 =17.3m/s 计算2 9.8 0.560.1375 MPa按正常 140T/h 时 =12m/

5、s 计算 Pf=10 52g=10 5 0.0155 13.016 122 25002 9.8 0.560.0662 MPa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 P202110m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=10 52Le2gDn25 0.0155 13.016 17.32 4806 =10 52 9.8 0.56=0.26433 Mpa按正常 140T/h 时 =12m/s 计算 Pf=1

6、0 52gLe=10 5 0.0155 13.016 122 48062 9.8 0.56=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=10 5KR2g10 51513.016 17.322 9.80.03MPa按正常 140T/h 时 =12m/s 计算 Pf=10 5KR2g10 51513.016 1222 9.80.0144MPa22x40=880m，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： 此

7、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

8、力损失阻力系数法局部摩擦压力损失算：P=0.0662+0.0144+0.0233MPa二 温降计算：工业设备及管道绝热工程设计规范 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GB 50264-97临界温度取外层保温材料安全使用温度的0.9 倍以内，取3601 假设双层绝热层外表面温度： 16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： 16Ta：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

9、 C 12.2s：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/ss 1.163(10+6 W )=1.163(10+6 3 )2=23.72 w/( m2 )Q=( Ts Ta) s= (16-12.2) 23.722=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 D2 2 1 T0 T12 T1 T 2 2D2ln D0 2 Q sQ：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.

10、8.4.1) D0：管道外径， mD2 ：外层绝热层外径 ，mT0：管道外表面温度， 取 415T1：内层绝热层外表面温度，取 360T2：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 ) 10.042+0.00020Tm415 360=0.042+0.000202=0.1195 w/( m ) 2：外层绝热材料导热系数， w/( m )20.036+0.00018Tm=0.036+0.00018360 162=0.06984 w/( m )D2ln DD01 21 T0 T1 2 T1 T 2 2 20.1195 415 360 0.06984 360 16 0.0

11、698490.12 23.72=0.673D2=1.115m2) 内层绝热层厚度 1 应使内层绝热层外径 D1 满足下式lnD1=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) 1 T0 T1 D0 D2Qln D1 =2 0.1195 415 3600.61 1.115 90.12D1=0.695m11= D1 D0(式 4.3.1-3)1= 0.695 0.612=0.0425m12= D2 D1(式 4.3.1-4)Q=w/m2T0 TaD2 ln D1D2 ln D2 T1=1 ln D22 ln D1 D12 D01.1

12、15 0.6950.1195 415ln 0.06984 16lnT1=0.695 0.612 1D00.1195 ln 1.115 0.06984 ln 0.6950.695 0.61T1=359.6 2D1s= 415 12.2= 1.115 0.695 1.115 1.115 1 ln ln2 0.1195 0.61 2 0.06984 0.695 23.722=91.05 w/m2 与假设一致 校核双层绝热结构层界面处温度：D2D11T0 ln 22Ts ln 11 0 D1 2 s D0全程热损失：Q=D2QL=3.141.11591.05L=318.77（25004806）=232

13、8933W最大 200T/h 时温降T=3.6 Q= 3.6 2328933 =17.73 G C p 200000 2.365正常 140T/h 时温降T=3.6 Q=3.6 2328933 =25.3G C p 140000 2.365T：管道温度降，Cp：过热蒸汽的定压比热， kJ/kgG：介质流量， kg/hL：计算管段长度，（管长当量长度），m2 假设双层绝热层外表面温度： 14 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)2 Q：以每平米绝热层外表面积表示的热损失， W/m2Ts：绝热层外表面温度，假设双

14、层绝热层外表面温度： 14Ta：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 12.2s：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/ss 1.163(10+6 W )=1.163(10+6 3 )=23.72 w/( m2 )Q=( Ts Ta) s= (14-12.2) 23.722=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 D2 2 1 T0 T12 T1 T 2 2D2ln D0 2 Q

15、sQ：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， mD2 ：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 )10.042+0.00020Tm415 360=0.042+0.000202=0.1195 w/( m ) 2：外层绝热材料导热系数， w/( m )20.036+0.00018Tm=0.036+0.00018360 14=0.06966 w/( m )D2ln

16、DD021 T0 T1 2 T1 T 22 1 0 1 2 1 20.1195 415 360 0.06966 360 14 0.0696642.696 23.72=1.431D2=1.54m4) 内层绝热层厚度 1 应使内层绝热层外径 D1 满足下式ln D1 =2 1 T0 T1D0 D2QD1 2 0.1195 415 360 ln 1 =0.61 1.54 42.696D1=0.745m11= D1 D0(式 4.3.1-3)2 1 01= 0.745 0.612=0.0675m12= D2 D1(式 4.3.1-4)1= 1.54 0.7452=0.398m 1：内层绝热层厚度， m

17、 2：外层绝热层厚度， m校核实际的热损失量： （式 4.4.3-3）Q=T0 TaD2 ln D1D2 ln D212 1D02 2D1sw/m2= 415 12.2= 1.54 0.745 1.54 1.54 1ln ln2 0.1195 0.61 2 0.06966 0.695 23.72=43w/m2 与假设一致校核双层绝热结构层界面处温度：T1=1T0 ln DD211 0 D12Ts lnD1D01ln D22ln D1D1D01.540.7450.1195 415 ln 0.06966 14 ln0.7450.611.1150.7450.1195 ln 0.06966 ln0.7

18、450.61T1=358.7全程热损失： Q=D2QL=3.141.5443L=1519142W最大 200T/h 时温降T=3.6 Q = 3.6 1519142G C p 200000 2.365=11.56正常 140T/h 时温降T=3.6 QG C p3.6 1519142140000 2.365=16.5T：管道温度降，Cp：过热蒸汽的定压比热， kJ/kgG：介质流量， kg/hL：计算管段长度，(管长当量长度)，m3 假设双层绝热层外表面温度： 14 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：

19、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： 14Ta：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 12.2s：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/ss 1.163(10+6 W )=1.163(10+6 3)2=23.72 w/( m2 )Q=( Ts Ta) s= (14-12.2) 23.722=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

20、D2 1 T0 T12 T1 T 22D2ln 2D0 Q s 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， mD2 ：外层绝热层外径 ，mT0：管道外表面温度， 取 450T1：内层绝热层外表面温度，取 360T2：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 )10.042+0.00020Tm=0.042+0.00020450 3602=0.123 w/( m ) 2：外层绝热材料导热系数， w/( m )20.036+0.00018Tm=0.036+0.00018360 142=0.06966w/( m )D 21 T0 T12 T1 T 22D2ln2D0 Q s=2 0.123 450 360 0.06966 360 14 0.06966 =2 42.696 23.72=1.642D2=1.65m6) 内层绝热层厚度 1 应使内层绝热层外径 D1 满足下式 D1 2 1 T0 T1ln =D0 D2Qln D1 =2