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8.1管道口径计算
发布时间:2016-11-10 16:39:17

一、管道材质

 蒸汽系统的管道通常采用无缝钢管,冷凝水管道也可使用相同材质的管道,常见的包括碳钢和不锈钢两种。个别行业也会使用铜管。对于高温的过热蒸汽主管,为了增强管道在高温下的应力和柔性强度,可能会选用一些合金管道,如增加铬和钼的含量。

二、管道口径计算

这里仅介绍流速法

 一般来说,饱和蒸汽在管道中的流速在15至40m/s。若超过40m/s,将发生严重的噪声和冲蚀情况,因为大多数情况都是湿蒸汽。若是非常干燥的蒸汽,且保温很好,输送距离较短,则水平的直管道,允许流量适当增大,但最大不应超过76m/s,这种情况蒸汽到达用汽点时能保证其所需的压力。

如果仅仅考虑压降,是允许更高的蒸汽流速的;但对于长距离的输送管道,为了避免产生较高的压降,通常把流速限制在15-20m/s以内。

已知蒸汽压力、流速和流量这些参数可选择相应的管道口径。也可通过算数计算选择管道口径。

体积流量 (Q m3/s)= 流速 (w)* 流道截面积(S), 流道截面积(S)= π* D 2/4

体积流量 (Q m3/h)= 质量流量(G)*比容(v)*1000 

因此,质量流量(G)*比容(v)*1000= 3600*流速 (w)* π* D 2/4

D =(4000*G* v /3.14*3600* w)1/2=0.5945(G* v/ w)1/2  (米)

我们把直径D转化为Dn管径,以mm为单位,对于蒸汽、给水、工业水等单相流体的管道,根据选定的介质允许流速,就得出如下简化公式:

式中:Dn——管道内径(mm)

G——介质质量流量(t/h)

Q——介质体积流量(m3/h)

v——介质比容(m3/kg)--根据蒸汽压力查蒸汽表可得

w——介质流速(m/s)

最终选定管道直径,一般应根据运行中介质最大流量和最大流速来计算,选最大流速则要考虑管道允许的最大压力损失。由于管径和管壁厚度的偏差,计算时应考虑10%的裕量,并圆整为标准的管径。

举例说明:

蒸汽流量2t/h,进口压力 = 5 barg,最大流速 =30m/s,计算应该选用多大的管道?

解:查蒸汽表,查出5 barg压力时,比容v=0.321345 m3/kg

Dn=594.5*(2*0.321345/30)1/2=87mm

放大10%余量并圆整,应该选用最接近的管径100mm,即我们常说的DN100。

利用以上公式,可以把经常用到的各种流速下不同管径对应的流量计算出来,并整理成表格,方便大家查阅,详见《8.2蒸汽管道选型表》


三、蒸汽管道选型错误的危害

1、蒸汽管道选型过大会造成:

A、管道、阀门、接头等费用增加。

B、安装费用更高,包括支撑工作、保温等。

C、由于散热快,热损失增加,蒸汽管道内形成的冷凝水量增加,降低了蒸汽品质,降低了热效率,还可能形成水锤破坏阀门管道和设备。

据经验,一般80mm口径蒸汽管道的安装费用比50mm口径蒸汽管道的安装费用高出44%,

由于更多的传热面积,80mm绝热管的热损失比50mm绝热管的损失多21%;80mm非绝热管的热损失比50mm非绝热管的热损失多50%。

2、蒸汽管道选型过小会造成:管道选型过小,会导致蒸汽流速增大。

A、高的蒸汽流速会产生高的蒸汽压力降,到达用汽点时压力过低,从而降低用汽设备的性能。

B、用汽点没有足够的蒸汽量。

C、蒸汽流速加快,容易产生冲蚀、水锤现象和噪声污染。

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