蒸汽管道计算实例

序言本设计目的是为一区VOD-40t钢包精练炉供给蒸汽动力。设计参数是由动力一车间和西安朝阳发射技术有限企业供给的。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、蒸汽管道的部署本管道依照一区整体平面部署图所描绘的地形进行的设计，在部署管道时本设计较周详地考虑到了多方面的内容：1、蒸汽管道部署时力争短、直，骨干线经过用户密集区，并靠近负荷大的主要用户；2、蒸汽管线部署时尽量减少了与公路、铁路的交错。3、在部署蒸汽管线时尽量利用了自然弯角作为自然赔偿。并在自然赔偿达不到要求时使用方型赔偿器。4、在蒸汽管道相对地点最低处设置了输水阀。5、蒸汽管道经过厂房内部时尽量使用厂房柱作为支架部署固定、滑动支座。6、管道与其余建、修建物之间的间距知足规范要求。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假定：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ρ2为m3。（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名称数目（ξ）（毫米）数止回阀旋启式312003煨弯R=3D102003方型伸缩煨弯5620030器R=3D2、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—介质的均匀计算流速，m/s；查《管道设计》表5-2取Wp=40m/s；g—重力加快度，一般取s2；υp—介质的均匀比容，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；H1、H2—管道起点和终点的标高，m；1/Vp=ρp—均匀密度，kg/m3；—安全系数。在蒸汽管道中，静压头(H2-H1)10/Vp很小，能够忽视不计所以式2—1变成2—2在上式中：5·Wp2/gυp=5·2Wpρp/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p=×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-p=Mp。相对偏差为：（）/=%。所以假定压力合理（二）管道的温度降：1、蒸汽在管道中输送时，因为对四周环境的散热损失，过热蒸汽温降按下式计算：t=Q·10-3/（G·CP）℃式中Q—所计算蒸汽管段对四周环境的散热损失（千卡/时）；G—管段计算蒸汽流量（吨/时）；Cp—在管段均匀蒸汽参数时，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·℃。t=（·）=℃2、蒸汽管道的出口温度为t2=t1-t==℃。3、相对偏差：250=%。蒸汽管道终端的出口参数为：压力温度℃，其计算结果和假定相一致。三、管道伸长量和赔偿计算（以管段3-4为例）（一）伸长量：公式：L=а·2L(t-1)㎝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·℃）；t2—管内介质温度，℃，已知t2=220；t1—管道安装温度，℃，已知t1=20。L=12·(245-20)=㎝所以，管段3—4的热膨胀量为小于赔偿器的赔偿量150mm，及本段管道在受热时不会因线性膨胀而破坏。（二）赔偿器选型及校核计算：采纳的赔偿方式为人工赔偿，选用的赔偿器为矩型赔偿器，其型号为：150-2型，其赔偿能力为150mm，所以3-4管段的伸长<150mm赔偿器能知足要求。其余管段的伸长及赔偿状况见下表：表（二）管长线膨胀系热伸长管段号赔偿种类赔偿器种类备注（m）数量（㎝）1-212知足赔偿要自然赔偿———求2-312知足赔偿要自然赔偿———求3-412知足赔偿要人工赔偿矩形赔偿器求4-512知足赔偿要人工赔偿矩形赔偿器求5-612知足赔偿要人工赔偿矩形赔偿器求6-712知足赔偿要人工赔偿矩形赔偿器求7-812知足赔偿要自然赔偿———求8-912知足赔偿要自然赔偿———求9-105412知足赔偿要人工赔偿矩形赔偿器求10-114812知足赔偿要人工赔偿矩形赔偿器求由上表能够看出整个VOD管道能在等于或低于设计参数的工况下正常运转。四、管道的保温防腐设计为了节俭能源，提升经济效益，减少散热损失，知足工艺要求，改良工作环境，防备烫伤，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）一定保温。（一）保温资料的选择：因为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。超细玻璃棉长处好多，其容重小，导热系数底，燃点高、不腐化是优秀的保温、吸声资料。同时有优秀的吸附过滤性能，用途十分宽泛。所以在本次设计中保温我资料的是选择超细玻璃棉。保护层采纳玻璃布。（二）保温层厚度确实定：依据国标保温层厚度表（动力设备标准图集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（℃）；t0—四周环境温度（℃）；λ—保温资料在均匀温度下的导热系数（千卡/米·时·℃）查《管道与设备保温》表2-45得λ=+（tp—保温层均匀温度查《管道与设备保温》表3—8得tp=145℃）λ=千卡/米·时·℃；—保温构造表面面向四周空气的放热系数（千卡/米2时）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）保温构造：保温层用包扎保温构造，用一层超细玻璃棉毡包扎在管道上，再用铁丝绑扎起来。保护层采纳油毡玻璃布，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：壁厚常温强度指标温度（℃）钢号钢管标准（mm）δbMPaδsMPa20025010GB8163≤103352051019220GB8163≤10390245123110因为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，阀后压力为依据《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、依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