蒸汽管道计算实例
蒸汽管道压降及温度复核计算实际应用
蒸汽管道压降及温度复核计算实际应用摘要在实际设计工作中,经常遇到需计算蒸汽管道压降和温度降的情况。
对此,运用复核计算方法,是蒸汽管道压降及温度复核计算的有效方法。
关键词蒸汽管道;压降;温度复核;应用在实际设计工作中,经常会遇到需计算蒸汽管道压降和温度降的情况。
计算方法可通过下面的计算实例进行说明。
某公司原有从热电站至生产车间的过热蒸汽管线运行参数如下:蒸汽流量:9.5t/h;管道材质:20无缝钢管(GB/T8163);管道规格:φ159×5.0;管道长度:1683m;管件当量长度:260m;蒸汽从电站出口参数:1.57Mpa(表压),365℃;蒸汽到生产车间分汽缸参数:1.20MPa(表压),230℃;现该公司欲将蒸汽电站出口参数提至1.80MPa,380℃。
需要解决的问题如下:1)继续使用此条管线,其材质、壁厚是否能满足要求;2)送至生产车间分汽缸的蒸汽压力是否能达到1.4MPa(表压)的生产需求;3)现有生产车间分汽缸设计温度为250℃,过热蒸汽改变参数后到达分汽缸时的温度是否在分汽缸设计温度范围内,分汽缸是否能满足此时生产需要;4)生产车间分汽缸处安全阀型号的选择。
具体核算步骤如下:1)经查资料得GB/T8163标准的20无缝钢管在380℃时的许用应力为88MPa理论壁厚=1.792mm管道壁厚负偏差取15%则C1=δ×15%=0.269mm管道壁厚腐蚀裕量C2取1mm管道设计壁厚为δs=δ+C1+C2=3.061mm现有管道壁厚为5mm,大于管道设计壁厚 3.061mm,故原管道材质和壁厚能够满足继续使用的要求。
2)现有蒸汽管道从电站出口参数为:P=1.57MPa,t=365℃,流量Q=9.5t/h。
查得过热蒸汽密度为5.835kg/m3,通过流量计算其流速为:25.59m/s压力降计算公式公式中相对于很小,可以忽略不计,所以公式可取公式中其他参数已知,只有λ是未知,而λ是根据钢管绝对粗糙度K值而确定的。
蒸汽管道计算实例之欧阳引擎创编
前言欧阳引擎（2021.01.01）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2.98kg/m3。
（一）管道压力损失：1、管道的局部阻力当量长度表（一）方型伸缩器煨弯R=3D5 6 200 302、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，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。
(蒸汽)管道管径计算公式与管径温度压力流量对照选型表
2、流量=流速×（管道内径×管道内径×π÷4），管道内径=sqrt(353.68X流量、流速)，sqrt：开平方。
3、流体在一定时间内通过某一横断面的容积或重量称为流量。用容积表示流量单位是L每s或（`m^3`每h），用重量表示流量单位是kg每s或t每h。
76534
五、饱和蒸汽管道流量选型表：
饱和蒸汽管道流量选型表（流速30米/秒）（流量：公斤/小时）
压力BAR
管道口径（mm）
15
20
25
32
40
50
65
80
100
125
150
200
250
300
0.35
14
31
55
85
123
219
342
492
875
1367
1969
3500
5468
7874
0.5
15
33
70455
101455
26
183
411
731
1142
1645
2924
4568
6578
11695
18273
26313
46778
73091
105251
27
189
426
757
1183
1704
3029
4733
6815
12116
18923
27262
48465
75727
109047
28
196
441
蒸汽管道水力计算
四 .中间计算结果
管道内径 d= 0.378 m 雷诺数 Re = 5.29E+06 计算得 λ = 0.00659814 管道局部阻力系数Σ ζ = 管道总阻力系数 ξ = 相对粗糙度 1.85 3.6479 1.06E-04
五 .计算结果
管道阻力 Δ P = 0.0554 MPa 管道阻力与蒸汽进口压力得比值： 2.22%
管道外径D 管道壁厚δ mm mm 406.4 14.2
二. 参数取值
大小头局部 管道粗糙 允许的管道 弯头局部阻 三通阻力系 保留小数点 阻力系数 度e 取值 压力损失比 力系数 ξ 1 数 ξ 2 位数 参数 mm ξ 3 例 0.25 0 0.05 0.04 4 3.50%
三 .使用的公式
管道阻力 Δ P = ξ × w × w ÷ ( 2 × v × 1000000 ) MPa 管道总阻力系数 ξ = λ ÷ d × L + Σ ζ 管道局部阻力系数 Σ ζ = n1 × ξ 1 + n2 × ξ 2 + n3 × ξ 3 雷诺数 Re = w × d ÷( η × v )
管道阻力满足要求！
注：1 计算方法来自《火力发电厂汽水管道计技术规定》（DL/T5054-1996） 2 摩擦系数的计算公式来自……
计算摩擦系数的公式选用
f=64/Re
f≈0.0056+0.5/Re^0.32
f≈0.3164/Re^0.25
蒸汽管道水力计算
蒸汽管道名称：
一. 已知条件
蒸汽 参数 蒸汽流量Q t/h 363.3 管道 参数 蒸汽进口压 蒸汽进口温 蒸汽工况 蒸汽工况下 蒸汽工况下 下的比容 动力粘度η 推荐流速w 力P 度t V MPa Pa.s m/s ℃ m3/kg 2.5 540 0.15 3.22E-05 67.48 弯头数 管道长度L 90° 大小头数量 三通数量n2 n3 m 量n1 103 7 0 2
蒸汽管道温度损失计算及分析【范本模板】
bw k p g f CG t t k l t •-=∆)(热水供热管道的温降1。
计算基本公式 1。
1温损计算公式为：式中： gk —管道单位长度传热系数C m w ο⋅/pt —管内热媒的平均温度C ︒k t -环境温度C ︒G —热媒质量流量s Kg /C -热水质量比热容C Kg J ︒⋅/l --管道长度m 由于计算结果为每米温降，所以L 取1m1.2。
管道传热系数为∑=+++=ni w w i i in n g d a d d d a k 111ln 2111ππλπ式中：n a ，w a —分别为管道内外表面的换了系数C m w ο⋅2/n d ,w d —分别为管道（含保温层）内外径mi λ—管道各层材料的导热系数C m w ο⋅/(金属的导热系数很高，自身热阻很小，可以忽略不计）.i d —管道各层材料到管道中心的距离m2.1内表面换热系数的计算根据H 。
Hansen 的研究结果,管内受迫流动的努谢尔特数可由下式计算：42.075.0Pr)180(Re037.0-≈=λnn n d a NPr 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；在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：]1)2(2ln[22-+=wt wtw tw d h d h d a λ式中： t λ—管道埋设处的导热系数。
t h —管道中心到地面的距离。
3.假设条件：A 。
管道材料为碳钢（%5.1≈w ）B 。
查表得：碳钢在75和90摄氏度时的导热系数λ都趋近于36.7C m w ο⋅/C.土壤的导热系数t λ=0。
6C m w ο⋅/ D. 由于本文涉及到的最大管径为0。
6m ，所以取t h =1。
8mE 。
保温材料为:聚氨酯，取λ=0。
03C m w ο⋅/ F 。
保温层外包皮材料是:PVC ，取λ=0。
蒸汽管道管损计算公式
蒸汽管道管损计算公式蒸汽管道在输送蒸汽的过程中，由于各种因素的影响，会存在能量的损失，这就涉及到蒸汽管道管损的计算。
那咱就来好好唠唠这蒸汽管道管损的计算公式。
先来说说为啥要搞清楚这管损的计算。
就拿我之前工作的一个工厂来说吧，那时候厂里新上了一套蒸汽供应系统，为了确保各个车间能稳定地用上足够压力和温度的蒸汽，就得精确算出管道中的能量损失。
不然的话，有的车间机器因为蒸汽不足开不了工，有的车间又蒸汽太多浪费了，这可就麻烦大啦！蒸汽管道管损的计算，主要考虑几个关键因素。
首先是管道的材质，不同的材质，它的导热性能可不一样。
比如说，不锈钢管和普通钢管，导热系数就有差别。
这就好像冬天你穿羽绒服和穿薄外套的保暖效果不同一样。
然后就是管道的长度。
这很好理解，管道越长，蒸汽在里面流动的路程就越长，损失的能量自然就越多。
想象一下，你跑长跑，跑的距离越远，是不是就越累？蒸汽在长长的管道里跑也是这个道理。
还有管道的直径。
直径大的管道，蒸汽流动阻力小，管损相对就小一些；直径小的管道，蒸汽挤在里面，阻力大，管损也就跟着上去了。
具体的计算公式呢，通常是这样的：管损 = 摩擦阻力损失 + 散热损失。
摩擦阻力损失可以用达西 - 韦斯巴赫公式来计算：$h_f =f\frac{L}{D}\frac{v^2}{2g}$ 。
这里的$f$ 是摩擦系数，$L$ 是管道长度，$D$ 是管道直径，$v$ 是蒸汽流速，$g$ 是重力加速度。
散热损失的计算就稍微复杂一点，要考虑管道周围的环境温度、保温材料的性能等等。
一般来说，可以用这样的公式估算：$Q = 2\pi k(T_s - T_a) \ln\frac{D_2}{D_1} / L$ ，其中$k$ 是保温材料的导热系数，$T_s$ 是蒸汽温度，$T_a$ 是环境温度，$D_2$ 是保温层外径，$D_1$ 是管道外径。
不过，在实际计算的时候，可不能生搬硬套公式，还得根据具体情况灵活调整。
比如说，如果管道的安装环境比较特殊，像在高温或者潮湿的地方，那可能就得对一些参数进行修正。
蒸汽管道损失理论计算及分析
bw k p g f CG t t k l t •-=∆)(热水供热管道的温降1.计算基本公式 温损计算公式为：式中：gk —管道单位长度传热系数C m w ο⋅/p t—管内热媒的平均温度C ︒kt —环境温度C ︒G —热媒质量流量s Kg /C —热水质量比热容C Kg J ︒⋅/l ——管道长度m 由于计算结果为每米温降，所以L 取1m.管道传热系数为∑=+++=ni w w i i i n n g d a d d d a k 111ln 2111ππλπ式中：na ，wa —分别为管道内外表面的换了系数C m w ο⋅2/nd ，wd —分别为管道（含保温层）内外径mi λ—管道各层材料的导热系数C m w ο⋅/（金属的导热系数很高，自身热阻很小，可以忽略不计）。
i d—管道各层材料到管道中心的距离m内表面换热系数的计算根据的研究结果，管内受迫流动的努谢尔特数可由下式计算：42.075.0Pr)180(Re037.0-≈=λnn n d a NPr 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=;在75摄氏度时Pr=;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：]1)2(2ln[22-+=wt wtwtw d h d h d a λ式中： t λ—管道埋设处的导热系数。
th —管道中心到地面的距离。
3.假设条件：A. 管道材料为碳钢（%5.1≈w ）B. 查表得：碳钢在75和90摄氏度时的导热系数λ都趋近于C m w ο⋅/C.土壤的导热系数t λ=C m w ο⋅/ D. 由于本文涉及到的最大管径为，所以取th =E.保温材料为：聚氨酯，取λ=C m w ο⋅/F. 保温层外包皮材料是：PVC，取λ=Cmwο⋅/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300mm时，保温层厚度为：50mm，保温外包皮厚度为：7mm；管径为400mm时，保温层厚度为：51mm，保温外包皮厚度为：；管径为500mm时，保温层厚度为：52mm，保温外包皮厚度为：9mm；管径为600mm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、蒸汽管道热损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是相同的。
蒸汽管道系统管道温度、流量及管径计算方法和选取表
蒸汽管道系统管道温度、流量及管径计算
方法和选取表
引言
蒸汽管道系统中的管道温度、流量和管径的计算对于设计和运行非常重要。
正确选择合适的管径能够保证系统的正常运行并能满足所需的流量要求。
本文将介绍蒸汽管道系统中的管道温度、流量及管径的计算方法和选取表。
管道温度的计算方法
管道温度的计算通常基于以下几个参数：
- 蒸汽温度
- 管道长度
- 管道材料的导热特性
- 管道周围环境的温度
通过考虑这些参数，并使用适当的热传导方程，可以计算蒸汽管道的温度分布。
根据所需的温度要求，可以确定合适的管道材料和绝热措施。
管道流量的计算方法
管道流量的计算通常基于以下几个参数：
- 蒸汽流速
- 管道截面积
- 管道压力
通过考虑这些参数，并使用流体力学方程，可以计算蒸汽管道
的流量。
流量计算是蒸汽管道系统设计中的重要步骤，以确保满足
系统所需的蒸汽供应。
管道管径的选取表
在选择合适的管径时，可以使用管径选取表来简化计算过程。
管径选取表基于蒸汽流量、蒸汽温度和所需的压降。
通过选择相应
的流量范围和温度范围，并考虑允许的压降，可以找到合适的管径。
以下是一个简化的管径选取表的示例：
根据所需的蒸汽流量、蒸汽温度和允许的压降，可以在表中找到最适合的管径。
结论
蒸汽管道系统中的管道温度、流量及管径的计算方法和选取表对于系统的正常运行和性能保证至关重要。
合理选择合适的管径能够满足所需的流量要求，并确保蒸汽的温度和压力在设计范围内。
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、八、、》
刖言
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
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：
1、管道的局部阻力当量长度表（一）
名称
阻力系数
（0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
方型伸缩煨弯5620030
器R=3D
2
、蒸汽管道的水力计算
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/s2;
u p—介质的平均比容，m3/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 =36
H1、出一管道起点和终点的标高，m ;
1/Vp= p p—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/g u p=5 • p /g表示速度头（动压头）
入1^/d为每根管子摩擦阻力系数。
把上述数值代入2—2中得
△p=1.15 X 5X 402X 3.595 （0.0196 X 103X 505/200+36）/9.8 =0.316 Mp
计算出的压力降为0.447Mp,所以蒸汽管道的终端压力
P2二P1-A p=1.00.316=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：
△ t=Q • 130 ( GC P)C
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C）
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；C。
△t=89.991/(20.5 0.515) =8.524 C
2、蒸汽管道的出口温度为t2=t1- △ t=2508.524=241.48 C
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241.48C , 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：△ L= a・J=(t) cm
式中L—计算管长，m, 3-4管段的长度为46.57m;
a—管道的线膨胀系数，cm / (m・C)，查表5-1得a =12.25 cm/
(m-°C);
t2—管内介质温度，C,已知t2=220;
t i—管道安装温度，C,已知t i=20。
△ L=12 - 46.57(2420)=12.57 cm
所以，管段3—4的热膨胀量为125.7mm小于补偿器的补偿量150m m,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,所以3-4管段的伸长125.7mm<150mm补偿器能满足要求。
其它管段的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的工况
下正常运行
四、管道的保温防腐设计
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）保温材料的选择：
由于超细玻璃棉的纤维细而柔，呈白色棉状物，其单纤维直径4
微米，对人的皮肤无刺痒感。
超细玻璃棉优点很多，其容重小，导热系数底，燃点高、不腐蚀是良好的保温、吸声材料。
同时有良好的吸附过滤性能，用途十分广泛。
因此在本次设计中保温我材料的是选择超细玻璃棉。
保护层米用玻璃布。
（二）保温层厚度的确定：
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的厚度为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（°C）;
t o—周围环境温度（C）;
入—呆温材料在平均温度下的导热系数（千卡/米时C）查《管
道与设备保温》表2-45得入=0.028+0.0002t（ t p—保温层平均温度查《管道与设备保温》表3—8得t p=145C）入=0.057千卡/米时C;
专业资料分享
—保温结构外表面向周围空气的放热系数（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的散热量为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，把供管道包扎用的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毫米的钢带捆扎住。
五、管道及附件的设计和选择
（一）管道选型:
本设计所选择的管道为GB8163-87© 219X6DN20无缝钢管。
其
许用应力：
由于本设计蒸汽的最高压力为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的出口压力为0.684MP而VOD正常工作压力为0.5MP所以在蒸汽管道的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的理论流量q=300kg/c m 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
cm厶
3、根据需减压阀阀座面积，查《管道》表9-11直径和减压阀的公称直径DN=200mm。
（三）支架及方型补偿器的选择：
为了保证管道在热状况下的稳定和安全，减少管道受热膨胀时所产生的应力，管道每隔一定距离应该设固定支架及热膨胀的补偿器。
支架的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》为依据进行的，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的热伸长量选择。