蒸汽管道水力计算算例

9.1蒸汽网路系统一、蒸汽网路水力计算的基本公式计算蒸汽管道的沿程压力损失时，流量、管径与比摩阻三者的关系式如下R = 6.88×10-3×K0.25×(G t2/ρd5.25)，Pa/m （9-1）d = 0.387×[K0.0476G t0.381/ (ρR)0.19]，m （9-2）Gt = 12.06×[(ρR)0.5×d2.625 / K0.125]，t/h （9-3）式中 R ——每米管长的沿程压力损失（比摩阻），Pa/m ；G t ——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度，m，取K=0.2mm=2×10-4 m；ρ ——管段中蒸汽的密度，Kg/m3。

为了简化蒸汽管道水力计算过程，通常也是利用计算图或表格进行计算。

附录9-1给出了蒸汽管道水力计算表。

二、蒸汽网路水力计算特点1、热媒参数沿途变化较大蒸汽供热过程中沿途蒸汽压力P下降，蒸汽温度T下降，导致蒸汽密度变化较大。

2、ρ值改变时，对V、R值进行的修正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ρ的变化予以修正计算。

如计算管段的蒸汽密度ρsh与计算采用的水力计算表中的密度ρbi 不相同，则应按下式对附表中查出的流速和比摩阻进行修正。

v sh = ( ρbi / ρsh) · v bi m/s （9-4）R sh= ( ρbi / ρsh) · R bi Pa/m （9-5）式中符号代表的意义同热水网路的水力计算。

3、K值改变时，对R、L d值进行的修正（1）对比摩阻的修正、当蒸汽管道的当量绝对粗糙度K sh与计算采用的蒸汽水力计算表中的K bi=0.2mm不符时，同样按下式进行修正：R sh=(K sh / K bi)0.25 · R bi Pa/m （9-6）式中符号代表意义同热水网路的水力计算。

、尸■、亠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250C，压力1.0MP;蒸汽管道终端温度240C，压力0.7MP （设定）；VOD用户端温度180C，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250C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p为4.21kg/m3。

假设：蒸汽管道的终端压力为0.7Mp，温度为240C查《管道设计》表1 —3得蒸汽在该状态下的密度p为2.98kg/m3。

（一）管道压力损失：2、压力损失式中△ p —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/s ";u p —介质的平均比容，m 3/kg ;入—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 入=0.0196 ;d —管道直径，已知d=200mm ; L —管道直径段总长度，已知 L=505m ;艺E —局部阻力系数的总和，由表（一）得 艺E =36H 1、战一管道起点和终点的标高，m ; 1/Vp= p p —平均密度，kg/m 3 ; 1.15—安全系数。

此文档下载后即可编辑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得为4.21kg/m3。

蒸汽在该状态下的密度ρ1假设：蒸汽管道的终端压力为0.7Mp，温度为240℃查《管为2.98kg/m3。

道设计》表1—3得蒸汽在该状态下的密度ρ2（一）管道压力损失：1、管道的局部阻力当量长度表（一）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/s 2； υp—介质的平均比容，m 3/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，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 1、H 2—管道起点和终点的标高，m ； 1/Vp=ρp—平均密度，kg/m 3； 1.15—安全系数。

蒸汽管道计算实例介绍蒸汽管道通常用于工业领域中，用来传输蒸汽。

为保证蒸汽管道系统的正常运行，需要进行合理的管径和流量计算，以确保适当的压力和流量。

本文将介绍蒸汽管道计算的基本知识，并提供一个实际的计算实例。

基本理论蒸汽管道流量计算公式蒸汽管道的流量计算公式如下：Q = 3600 x D² x C x √P其中，Q表示流量（kg/h），D表示管径（mm），C表示流量系数，P表示差压（MPa）。

蒸汽管道流量系数流量系数C与管道阻力有关，通常可以参考表格获得具体数值。

蒸汽管道阻力蒸汽管道阻力由以下几个因素组成：•管道摩阻：蒸汽在管道内流动时会与管道内壁发生摩擦，产生摩阻力。

•管道弯头：管道中弯头对蒸汽产生阻力。

•管道机件：如减压阀、流量计等都会对蒸汽产生阻力。

计算实例假设我们需要计算一个长度为200m、DN100的蒸汽管道的流量和压力。

已知管道的起点处蒸汽压力为1.6MPa，终点处需要维持1.2MPa的使用压力。

我们可以采用以下步骤来进行计算：1.计算蒸汽在管道中的速度首先，我们需要计算蒸汽在管道中的速度，以确保蒸汽不会在管道内过度加速或减速。

我们可以使用以下公式来计算蒸汽速度：V = Q / (π x D² / 4) / 3600其中，V表示蒸汽的速度（m/s），Q表示流量（kg/h），D表示管径（mm）。

本实例中，管道的流量为2000kg/h，管径为DN100（约为114mm），因此可得到蒸汽速度为11.4m/s。

2.计算流量系数接下来，我们需要计算流量系数C。

由于我们的管道是直线管道，因此流量系数为1。

3.计算差压我们需要计算蒸汽在管道中的压力损失，并最终计算出需要的使用压力。

使用以下公式可以计算蒸汽在管道中的压力损失：ΔP = λ x L / D x (V² / 2g)其中，ΔP表示压力损失（MPa），λ表示管道的摩阻系数，L表示管道长度（m），D表示管径（mm），V表示蒸汽速度（m/s），g表示重力加速度。

9.1蒸汽网路系统一、蒸汽网路水力计算的基本公式计算蒸汽管道的沿程压力损失时，流量、管径与比摩阻三者的关系式如下R = 6.88×10-3×K0.25×(G t2/ρd5.25)，Pa/m （9-1）d = 0.387×[K0.0476G t0.381/ (ρR)0.19]，m （9-2）Gt = 12.06×[(ρR)0.5×d2.625 / K0.125]，t/h （9-3）式中 R ——每米管长的沿程压力损失（比摩阻），Pa/m ；G t ——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度，m，取K=0.2mm=2×10-4 m；ρ ——管段中蒸汽的密度，Kg/m3。

为了简化蒸汽管道水力计算过程，通常也是利用计算图或表格进行计算。

附录9-1给出了蒸汽管道水力计算表。

二、蒸汽网路水力计算特点1、热媒参数沿途变化较大蒸汽供热过程中沿途蒸汽压力P下降，蒸汽温度T下降，导致蒸汽密度变化较大。

2、ρ值改变时，对V、R值进行的修正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ρ的变化予以修正计算。

如计算管段的蒸汽密度ρsh与计算采用的水力计算表中的密度ρbi 不相同，则应按下式对附表中查出的流速和比摩阻进行修正。

v sh = ( ρbi / ρsh) · v bi m/s （9-4）R sh= ( ρbi / ρsh) · R bi Pa/m （9-5）式中符号代表的意义同热水网路的水力计算。

3、K值改变时，对R、L d值进行的修正（1）对比摩阻的修正、当蒸汽管道的当量绝对粗糙度K sh与计算采用的蒸汽水力计算表中的K bi=0.2mm不符时，同样按下式进行修正：R sh=(K sh / K bi)0.25 · R bi Pa/m （9-6）式中符号代表意义同热水网路的水力计算。

蒸汽网路系统一、蒸汽网路水力计算的基本公式计算蒸汽管道的沿程压力损失时，流量、管径与比摩阻三者的关系式如下R = 6.88×10-3×K0.25×(G t2/ρd5.25)，Pa/m （9-1）d = 0.387×[K0.0476G t0.381/ (ρR)0.19]，m （9-2）Gt = 12.06×[(ρR)0.5×d2.625 / K0.125]，t/h （9-3）式中 R ——每米管长的沿程压力损失（比摩阻），Pa/m ；G t ——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度，m，取K=0.2mm=2×10-4 m；ρ ——管段中蒸汽的密度，Kg/m3。

为了简化蒸汽管道水力计算过程，通常也是利用计算图或表格进行计算。

附录9-1给出了蒸汽管道水力计算表。

二、蒸汽网路水力计算特点1、热媒参数沿途变化较大蒸汽供热过程中沿途蒸汽压力P下降，蒸汽温度T下降，导致蒸汽密度变化较大。

2、ρ值改变时，对V、R值进行的修正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ρ的变化予以修正计算。

如计算管段的蒸汽密度ρsh与计算采用的水力计算表中的密度ρbi不相同，则应按下式对附表中查出的流速和比摩阻进行修正。

vsh = ( ρbi/ ρsh) · vbim/s （9-4）R sh = ( ρbi/ ρsh) · RbiPa/m （9-5）式中符号代表的意义同热水网路的水力计算。

3、K值改变时，对R、L d值进行的修正（1）对比摩阻的修正、当蒸汽管道的当量绝对粗糙度K sh与计算采用的蒸汽水力计算表中的K bi=0.2mm不符时，同样按下式进行修正：Rsh =(Ksh/ Kbi)0.25 · RbiPa/m （9-6）式中符号代表意义同热水网路的水力计算。

前言本设计目(de)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(de).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(de)布置本管道依据一区总体平面布置图所描述(de)地形进行(de)设计,在布置管道时本设计较周详地考虑到了多方面(de)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(de)主要用户；2、蒸汽管线布置时尽量减少了与公路、铁路(de)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(de)间距满足规范要求.二、蒸汽管道(de)水力计算已知：蒸汽管道(de)管径为Dg200,长度为505m.蒸汽管道(de)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(de)密度ρ1为4.21kg/m3.假设：蒸汽管道(de)终端压力为0.7Mp,温度为240℃查管道设计表为2.98kg/m3.1—3得蒸汽在该状态下(de)密度ρ2（一）管道压力损失：1、管道(de)局部阻力当量长度表（一）器 R=3D2、压力损失2—1式中Δp—介质沿管道内流动(de)总阻力之和,Pa ； Wp —介质(de)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/s 2； υp—介质(de)平均比容,m 3/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(de)摩擦阻力系数λ=0.0196 ； 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(de)总和,由表（一）得Σξ=36； H 1、H 2—管道起点和终点(de)标高,m ； 1/Vp=ρp—平均密度,kg/m 3； 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=0.316 Mp计算出(de)压力降为0.447Mp,所以蒸汽管道(de)终端压力P2=P1-Δp=1.0-0.316=0.684 Mp.相对误差为：（0.7-0.684）/0.7=2.3% .所以假设压力合理（二）管道(de)温度降：1、蒸汽在管道中输送时,由于对周围环境(de)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(de)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(de)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 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(de)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(de)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(t 2-t 1) ㎝式中L —计算管长,m,3-4管段(de)长度为46.57m ；а—管道(de)线膨胀系数,㎝/（m·℃）,查表5-1得α=12.25㎝/（m·℃）；t 2—管内介质温度,℃,已知t 2=220； t 1—管道安装温度,℃,已知t 1=20. ΔL=12·46.57(245-20)=12.57㎝所以,管段3—4(de)热膨胀量为125.7mm 小于补偿器(de)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(de)补偿方式为人工补偿,选取(de)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(de)伸长125.7mm<150mm 补偿器能满足要求. 其它管段(de)伸长及补偿情况见下表：表（二）由上表可以看出整个VOD管道能在等于或低于设计参数(de)工况下正常运行.四、管道(de)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(de)选择：由于超细玻璃棉(de)纤维细而柔,呈白色棉状物,其单纤维直径4微米,对人(de)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(de)保温、吸声材料.同时有良好(de)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(de)是选择超细玻璃棉.保护层采用玻璃布.（二）保温层厚度(de)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(de)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 0—周围环境温度（℃）；λ—保温材料在平均温度下(de)导热系数（千卡/米·时·℃）查管道与设备保温表2-45得λ=0.028+0.0002t p （ t p —保温层平均温度查管道与设备保温表3—8得t p =145℃）λ=0.057 千卡/米·时·℃；—保温结构外表面向周围空气(de)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(de)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(de)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0.41毫米(de)钢带捆扎住.五、管道及附件(de)设计和选择（一）管道选型：本设计所选择(de)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）δb MPaδs MPa200250 10GB8163≤103352051019220GB8163≤10390245123110由于本设计蒸汽(de)最高压力为1.0MP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(de)出口压力为0.684MP而VOD正常工作压力为0.5MP所以在蒸汽管道(de)出口处应设一减压阀.1、已知减压阀前压力为0.684MP,阀后压力为0.5MP根据管道设计图6-75查得每平方厘米阀座面积(de)理论流量q=300kg/㎝2·h；2、已知蒸汽流量为20.5t/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(de)公称直径DN=200mm.（三）支架及方型补偿器(de)选择：为了保证管道在热状况下(de)稳定和安全,减少管道受热膨胀时所产生(de)应力,管道每隔一定距离应该设固定支架及热膨胀(de)补偿器.支架(de)选择根据动力设施国家标准图籍R402室内热力管道支吊架和R403室外热力管网支吊架为依据进行(de),在两固定支架之间设置一方型补偿器,其型号根据所在管段(de)热伸长量选择.。

蒸汽管道计算书1. 蒸汽管道管径选择：①管径按质量流量计算d = 式中m q 表示工作状态下的质量流量（t/h ），已经条件0.5MPa 下m q =10t/h ； w 表示工作状态下的流速（m/s ），取w=35m/s ；ρ表示工作状态下的密度（kg/m ³），0.5MPa 下饱和蒸汽压密度为2.679kg/m ³；d ==197.0mm ，取DN200管径满足要求。

②按管径DN150计算蒸汽流速22(594.5)m q w dρ==58.6m/s （超出饱和蒸汽安全流速30～40m/s ） ③综上所述选择DN200管径较为合适。

2. 压力降计算：2321101.15[()]10()2w p L H H d ρλξρ∆=++-∑式中1.15为安全裕度；ρ表示介质的平均密度（kg/m ³），起点0.5MPa 下饱和蒸汽压密度为 2.679kg/m ³，终点0.3MPa 下饱和蒸汽压密度为1.672kg/m ³，平均密度 ρ=2.176kg/m ³；w 表示介质平均流速（m/s ），取平均值35m/s ；λ表示摩擦阻力系数，DN200常用钢管摩擦阻力系数取值0.0379； d 表示管道内径，已知值200mm ；L 表示管道直线段总长度，已知值230m ；对于气体，10 ρ（H2-H1）忽略；ξ∑局部阻力系数的总和，包括8个R=4d 光滑弯头1ξ=8×3.2=25.6m ，5个DN200闸阀2ξ=5×3.2=16m ，1个DN100闸阀3ξ=1.3m ，1个焊接 异径管4ξ=3.2m ，5个DN200光滑矩形补偿器5ξ=5×12=60m ，进出设备扩大与缩小6ξ=2m ，ξ∑= 1ξ+2ξ+3ξ+4ξ+5ξ+6ξ=108.1m2321101.15[()]10()2w p L H H d ρλξρ∆=++-∑=232.4KPa 。