哈工大供热工程第十一章

供热工程第十一章

蒸汽供热系统管网水力计算及水力工况

11-1蒸汽网路水力计算基本公式组成

蒸汽供热系统的管网由蒸汽网路和凝结水网路两部分组成。第九章热水网路水力计算的基本公式，对蒸汽网路同样是适用的。在计算蒸汽管道的沿程压力损失时，流量G、管径d与比摩阻R三者的关系式，与热水网路水力计算的基本公式(9-2)、(9-3)和(9-4)完全相同。

m(11-2)

t/h(11-3)Pa/m(11-1)式中R-每米管长的沿程压力损失(比摩阻)，Pa/m;G-管段的蒸汽质量流量，t/h;D-管道的内径，m;K-蒸汽管道的当量绝对粗糙,m。取K=0.2mm=2x10-4m

ρ-管段中蒸汽的密度，kg/m3。同样在设计中，为了简化蒸汽管道水力计算过程，也可利用计算图或表进行计算。附录11-1给出蒸汽管道水力计算表。该表是K=0.2mm，蒸汽密度ρ=lkg/m3编制的。在蒸汽网路水力计算中，由于网路长，蒸汽在管道流动过程中的密度变化大，因此必须对密度的变化予以修正计算。关于附表11-1的使用说明制表条件:K=0.2mm，ρ=lkg/m3修正:(1)对R的修正

R与ρ成反比：已知平均比摩阻RP时,以

R′=RPxρS查表,得到表中数据Rb,实际的比摩阻

Rs=(ρb/ρS)

Rb;RS=Rbx1/ρS=Rb/ρS(2)对流速的修正实际的流速υs=(ρb/ρS)υb=υb/ρS(3)对当量长Ld的修正

Ld与K0.25成反比：从表（9-1）查得数据应休正

Lds=(Kb/KS)0.25Ldb=(0.5/0.2)0.25LdbLds=1.26Ldb

查表计算太过于复杂,实际工程中仍以利用公式(11-1)、

(11-2)、(11-3)为宜。蒸汽管线水力计算方法采用当量长度法；各不同管段取平均蒸汽的密度：始端末端蒸汽密度的算术平均；管线限定流速：过热蒸汽D>200mm时80m/sD≤200mm50m/s饱和蒸汽D>200mm时60m/sD≤200mm35m/s11-2室外蒸汽管网水力计算方法和例题一、计算步骤1.确定各管段流量

t/h

式中Q’-热负荷，KW；

-汽化潜热

kj/kg。2.确定热网主干线及其平均比摩阻RP=(PS-Pm)/(1+αJ)L。3.从热源开始，确定第①管段末端压力Pm=PS-RP(1+αJ)L

依PSPm确定该管段平均密度ρ。4.应用公式（11-2），代入已知条件G、R、ρ、K计算得出d。5.按计算的d取整为标准管径（内径m）代入公式（11-1）得出R。6.利用表（9-2）查出该管段的局部阻力当量长度并修正。7.利用公式∆P=RLZh计算阻力损失或用RL(1+αJ)估算。8.流速校核:利用公式υ=0.354G/ρd29.依第①管段末端压力作为第②管段始端压力，重复上述步骤计算管段②,依此类推计算其他管段。10.计算分支管线分支管线始端压力为已知,计算方法同前。如果分支线只有一个管段，则计算可以大为简化。解：选择主干线ⅠⅡⅢ31.主干线平均比摩阻RP=（10-7）x105/900（1+0.8）

=185.2Pa/m2.管段①末端压力PⅡ=10x105-185.2x500(1+0.8)=8.33x1053.计算管段①蒸汽密度ρ1=ρ11+ρ9.33=(5.64+4.81)/2=5.2254.利用公式(11-2)代入已知的G、ρR、K计算得出d=0.154m

取整d=0.15m=150mm（159x4.5）

5.利用公式(11-1)代入已知的G、ρd、K得出R=212.06Pa/m。

6.利用附表9-2查出在d=150mm时的局部阻力当量长度：截止阀Ld=24.6,7个方形补偿器7x15.4=107.8,合计132.4修正到K=0.2mm条件下的Lds=132.4x1.26=166.8m。7.计算管段①的阻力损失∆P=RLZh=212.06x(500+166.8)∆P=141402Pa=1.41bar8.管段①末端的实际压力P1m=10-1.41=8.59bar9.管段①的实际密度ρ=ρ11+ρ9.59=(5.64+4.93)/2=5.28510.重复步骤5以实际密度计算得出R=209.65Pa/m,阻力损失∆P=139795Pa=1.4bar，管段①末端的实际压力为10-1.4=8.6bar,实际密度为ρ=ρ11+ρ9.6=(5.64+4.94)/2=5.2911.计算管段②,始端压力为8.6bar,重复步骤1-10，以次类推计算管段③，详细计算结果见下表12.分支管线计算管段④

◆始端压力PⅡ=8.6,用户压力7.0bar,平均比摩阻RP=(8.6-7)x105/120(1+0.8)=740.7Pa/m;◆始端压力为8.6bar,末端压力7bar,热媒平均密度ρ2=

ρ9.6+ρ8=(4.94+4.16)/2=4.55kg/m3;◆利用公式(11-2)代入已知的G、ρR、K计算得出d=0.083m

取整d=80mm（89x3.5）,内径82mm.◆利用公式(11-1)代入已知的G、ρ、d、K得出

R=815.74Pa/m。

◆利用附表9-2查出在d=80mm时的局部阻力当量长度:

截止阀Ld=10.2,2个方形补偿器2x7.9=15.8,分流三通分支管3.82,合计29.82修正到K=0.2mm条件下的Lds=29.82x1.26=37.6m。◆计算管段④的阻力损失∆P=RLZh=815.4x(120+37.6)∆P=128561Pa=1.29bar◆管段④末端的实际压力P1m=8.6-1.29=7.31bar◆管段④的实际密度ρ=ρ9.6+ρ8.31=(4.94+4.3)/2=4.62◆重复步骤5以实际密度计算得出R=803.38Pa/m,

阻力损失∆P=126613Pa=1.27bar，管段④末端的实际压力为8.6-1.27=7.33bar,实际密度为ρ=ρ8.6+ρ8.3=(4.94+4.31)/2=4.625管段⑤计算过程同管段④

详细计算结果见下表管段号GLRPPSPmρdRLdLZhΔHPmρst/hmPa/mbarbarkg/m3mmPa/mmmPabarkg/m3123主干线8500185.2108.335.225150212.06166.8666.81414025.285209.651397955300185.28.67.334.625125243.7284.8384.8937834.705239.58921903100185.27.687.04.32100303.1146.3146.3443454.375299.30437868.595.2858.605.2907.664.7057.684.717.244.3757.244.37545分支线43120740.78.67.04.5580815.7437.6157.61285614.62803.381266132100377.87.6874.3280381.8637.6137.6525444.355378.79521227.314.627.324.6257.154.3557.154.355

11-3凝结水管网的水力工况及水力计算原则

P3

PP1

CABP4P5

P2DE一、管段AB（设备出口-疏水器）凝水流态为汽-水两相非满管流。疏水器应布置在设备之下，凝水管段应有不小于0.005的坡度。凝水管管径确定应参照附表5-5，根据管段承担的热负荷确定管径。

二、管段BC（疏水器出口-二次蒸发箱）该管段认为是汽水乳状混合物两相满管流1.流体密度ρsρr=1/υr=1/[x(υq-υs)+υs]kg/m3(11-4)式中υr-汽水乳状混合物比容m3/kg

υq-凝结水管末端或二次蒸发箱压力下饱和汽比容m3/kg;

υs-凝结水比容m3/kg,近似取0.001m3/kg;

x-蒸汽干度,凝结水混合物中含蒸汽质量百分比,%;x=x1+x2;x1-疏水器漏汽量,一般采用0.001-0.003;x2-凝水通过疏水器阀孔及管道产生的二次汽量,%

x2=(q1-q3)/γ%(11-5);q1-疏水器前压力P1下凝结水的焓,kj/kg;

q3-凝水管末端压力P3下饱和水的焓,kj/kg;

γ-P3压力下蒸汽的汽化潜热,kj/kg。X2以及ρr可查附录11-2以及11-32.管段作用压头

∆PBC=P2-P3-hρgPa(11-6)P2-疏水器出口、凝结水管始端表压力,Pa;P3-二次蒸发箱、凝结水管末端表压力，Pa;h–疏水器后凝结水提升高度，m;ρ-凝结水密度，从安全角度取ρ=1000kg/m3g-重力加速度，g=9.81m/s2。附录11-4给出了K=0.5mm、ρ=10kg/m3室内余压凝水计算表；室外凝结水管计算按附录9-1查表计算并修正之。开式凝结水管K=1mm；闭式凝结水管K=0.5mm三、管段CD（二次蒸发箱至凝结水箱）1.流态

饱和凝结水，单项满管流（压降较大时可能有二次汽）2.作用压头

∆PCD=hρg-P4Pa(11-7)

式中h–二次蒸发箱3与凝水箱4回形管顶高差，m;