蒸汽管道计算实例

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1、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　　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

2、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。　　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ρ1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ρ2为

3、2.98kg/m3。（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（ξ）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5620030R=3D　　2、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9.8m/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=0.0196；　　　　d—管道直径，

4、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—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　　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=1.15×5×402×3.595(0.0196×103×505/200+36)/9.8　　=0.316M

5、p　　计算出的压力降为0.447Mp，所以蒸汽管道的终端压力　　P2=P1-Δp=1.0-0.316=0.684Mp。　　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：　　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·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：Ｑ＝1.2·q·Ｌ＝1.2·148.5·505=89991千卡／小时　　

6、蒸汽流量：Ｇ＝11.5+9.0=20.5吨／小时　　定压比热：Cp查《管道设计》图５－５得Cp＝0.515千卡/千克·℃。　　Δt=89.991/（20.5·0.515）=8.524℃　　2、蒸汽管道的出口温度为t2=t1-Δt=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（以管段3-4为例）（一）伸长量：　　公式：ΔL=а·L(t2-t1)㎝　　式中L—计算管长，m，3-4管段的长度为46.57m；　　　　а—管道的线膨胀系数，

7、㎝/（m·℃），查表5-1得α=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。　　ΔL=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：　　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，