蒸汽管道温度损失计算及分析

热水供热管道的温降

1 ?计算基本公式

式中：管道单位长度传热系数w∕'m ?°C

tp —管内热媒的平均温度°C

tk —环境温度。C

G —躺质量流量1? / S

O

C —热水质量比热容J / Kg. O

1 ——管道长度ni

由于计算统果为每米温降，所以L 取Im 1?2?管道传热系数为

k = ____________________ 1 __________________

g 1 壬 1 ] d i4,1 1

------------ F > ----------- In E H -------------------- H n ^Zd n ι=ι 1 "w w

式中：

J , %—分别为管道内外表面的换了系数w∕m 2?o

C dn , 分别为管道（含保温层）内外径m

&—管道各层材料的导热系数 w∕m ?°C （仝属的导热系数很高，自 身热阻很小，可以忽略不计）。

1 —管道各层材料到管道中心的距离m

1?1温损计算公式为: At=kg(tp-tQ 1 G ?C

J

2.1内表面换热系数的计算

根据H.Hansen的硏究结果”管内受迫流动的努谢尔特数可由下式计算:

Pr为普朗特常数查表可得，本文主要针对供水网温度和回水网温度进行查找得：

90摄氏度时Pr=1.95;S 75摄氏度时Pr=2.38;

2?2外表面换热系数的计算

由于采用为直埋方式，管道对土壤的换热系数有：

式中：

人一管道埋设处的导热系数。

Ilt—管道中心到地面的距离。

3 ?假设条件：

A. 管道材料为碳钢（w"5% ）

B. 查表得：碳钢在75和90摄氏度时的昙热系数A都趋近于

36.7 w∕m?°C

C ?土壤的导楼数入=0.6 w/m^C

h

t

D.由于本文涉及到的最大管径为0.6m ,所以取π =1.8m

E保温材料为：聚氨3旨,取2 =0.03 w∕m?°C

F?保温层外包皮材料是：PVC ,取2 =0.042 w/ m?°c

G?在75到90摄氏度之间水的比热容随温度的变化很小，可以忽略不计。4?电厂实测数据为：

管径为30Omm时，保温层厚度为：50mm ,保温外包皮厚度为：7mm ;

管径为40Omm时，保温层厚度为：51mm ,保温外包皮厚度为：7.8mm ;

保温外包皮厚度为：9mm ;

管径为50Omm时,保温层厚度为：52mm

#

管径为60Omm时，保温层厚度为：54mm ,保温外包皮厚度为：12mm ;

蒸汽管道损失理论计算及分析

1、蒸汽管道騒失公式推导

稳态条件下，通过单位长度的蒸汽管道管壁的热流量qι是相同的。

根据稳态导热的原理，可得出蒸汽保温管道的导热热流量式为:

2、总传热系数及其影响因素分析

2丄总传热系数k

式中：加一蒸汽对工作钢管内壁的换热系数

入1—蒸汽管道各层材料的导热系数

d i-≡汽管道各层材料到管道中心的距离

a—蒸汽管道对土壤的换热系数（直埋）

豪汽管道与空气间的对流换热系数（架空或管沟）

2.2传热系数k的影响因素

2.2 1蒸汽与管道内壁的对流换热系数hi

① 计算公式:II l = Nμ ? λf ∕D ex

式中：NP-^谢儿特准则数

入厂_蒸汽的导热系数

%—蒸汽管道工作钢管内径

② 影响因素：蒸汽管道的管径大小及蒸汽温度

③ 文献数据分析结论：在蒸汽供热运行的温度范围内，蒸汽温度对对

流换热系数的影响相对较小，在计算时该系数

可近似地取平均值。

2.2.2管道与土壤的换热系数a （直埋敷设）

式中：入L 蒸汽管道埋设土填处的导热系数，W∕（m,K ）

D eX —蒸汽管道外径，m

II i — 蒸汽管道中心到地面的距离，m

②彭响因素：管道埋设深度

土壤导热系数（主要受土壤土质及含水率影响）

③主要结论：土壤换热系数的确定，需欄居电厂实际情况，主要考虑

土壤土质及含水率等因素。

2.23蒸汽管道与空气的对流换热系数α

① 计算公式:α = N 卩?入/D ex

式中：NPT 谢儿特准则数

入一蒸汽的导热系数

OC = ①计算公式:

24

D eX—蒸汽管道工作钢管内径

②影响因素:空气温度及管道外壁温度

③文献查阅主要结论：管壁在工程许可范围内对相同管径对流换热系

数影响较小，在工程许可范围内可忽略。

2.2.4保温层导热系数的确定入1

入1查阅相关数据库

3蒸汽管道沿途温0甜算

, IOOO XC 和Gj 计算公式：

At = q2j(i + ")

式中：qji—管段j单位长度热损

L j—管段j的长度

C j P-管段j内蒸汽的平均定压比热

Gj—管段j的流量

4菇损失分析

4.1管道沿途散热损失

4.2蒸汽管线沿途跑冒魁员失

43换热站内凝结水嗣员失5工程实例分析

5.1误差计算

工程测量热损失

理论计算热损失

5.2误％析:

A. 工程测量中仪表精确度存在误差

B. 理论计算中忽路各变量在各自影响因素下的变化，存在计算误差。

5.3改进方案

A多层保温材料I将导热系数入较大的材料至于保温层外侧，增大热阻,减/」得热热流量。

B.

大管径小流量

备注：

参考文献《蒸汽管网水力热力耦合计算理论及应用硏究》

该文中得出主要结论，均在济南某实例电厂进行验证。因此，所得主要结论具有可信性。