蒸汽管道计算实例7267

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；蒸汽管道终端温度240℃，压力（设定）；VOD用户端温度180℃，压力；耗量主泵h辅泵h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补型偿器。4、在蒸汽管道相对位置最低处设置了输水阀。

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，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ρ为m3。1假设：蒸汽管道的终端压力为，温度为240℃查《管道设计》表1—3得蒸汽在该状态下的密度ρ为m3。2（一）管道压力损失：1、管道的局部阻力当量长度表（一）阻力系数管子公称直径总阻力数量（毫米）数名称（ξ）止回阀旋启式3120033煨弯R=3D10200煨弯方型伸缩5620030器R=3D2、压力损失2—1式中Δp—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s2；υp—介质的平均比容，m3/kg；λ—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λ=；d—管道直径，已知d=200mm；L—管道直径段总长度，已知L=505m；Σξ—局部阻力系数的总和，由表（一）得Σξ=36；H、H—管道起点和终点的标高，m；121/Vp=ρp—平均密度，kg/m3；—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在上式中：5·Wp2/gυp=5·Wp2ρp/g表示速度头（动压头）λ103L/d为每根管子摩擦阻力系数。把上述数值代入2—2中得Δp=×5×402××103×505/200+36)/=Mp计算出的压力降为，所以蒸汽管道的终端压力P2=P1-Δp=Mp。相对误差为：（）/=%。所以假设压力合理（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：Δt=Q·10-3/（G·C）℃P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：Ｑ＝·q·Ｌ＝··505=89991千卡／小时

蒸汽流量：Ｇ＝+=吨／小时定压比热：Cp查《管道设计》图５－５得Cp＝千卡/千克·℃。Δt=（·）=℃2、蒸汽管道的出口温度为t2=t1-Δt==℃。3、相对误差：250=%。蒸汽管道终端的出口参数为：压力温度℃，其计算结果和假设相一致。三、管道伸长量和补偿计算（以管段3-4为例）（一）伸长量：公式：ΔL=а·L(t-t)㎝21式中L—计算管长，m，3-4管段的长度为；а—管道的线膨胀系数，㎝/（m·℃），查表5-1得α=㎝/（m·℃）；t—管内介质温度，℃，已知t=220；22t—管道安装温度，℃，已知t=20。11ΔL=12·(245-20)=㎝

所以，管段3—4的热膨胀量为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：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<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）管长线膨胀系热伸长管段号（m）数补偿类型补偿器类型自然补偿———备注量（㎝）满足补偿要求1-22-33-412满足补偿要求12自然补偿———满足补偿要求1212人工补偿矩形补偿器人工补偿矩形补偿器满足补偿要求4-55-612人工补偿矩形补偿器满足补偿要求满足补偿要求6-7121212人工补偿矩形补偿器自然补偿———满足补偿要求7-8满足补偿要求8-9自然补偿———满足补偿要12人工补偿矩形补偿器求9-1054满足补偿要人工补偿矩形补偿器求10-114812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：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：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：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（℃）；t—周围环境温度（℃）；0λ—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λ=+（t—保温层平均温度查《管道p与设备保温》表3—8得t=145℃）λ=千卡/米·时·℃；p—保温结构外表面向周围空气的放热系数（千卡/米时）2千卡/米时2千卡/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：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、厚毫米的钢带捆扎住。五、管道及附件的设计和选择（一）管道选型：本设计所选择的管道为GB8163-87φ219×6DN200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）δbMPaδsMPa20025010GB8163≤103352051019220GB8163≤10390245123110由于本设计蒸汽的最高压力为远低于92MP，所以所选管道安全可行。（二）减压阀选型：因为本设计蒸汽管道的出口压力为而VOD正常工作压力为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，阀后压力为根据《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h，求得所需减压阀阀座面积为㎝23、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=20