蒸汽管道管径计算
蒸汽及冷凝液管道设计要求
蒸汽及冷凝液管道设计要求目录1. 蒸汽管道管径、壁厚设计 (2)1.1管径 (2)1.2管道壁厚 (4)2. 蒸汽配管设计要求 (4)3. 疏水阀设置要求 (7)4 避免水锤现象产生 (8)5 冷凝液管道配置设计要求 (9)5.1 疏水管管径 (9)5.2 蒸汽凝结水管道布置 (10)6. 参考资料 (11)1. 蒸汽管道管径、壁厚设计1.1管径1.1.1 计算法—按预定介质流速来确定管径时，采用下式以初选管径：d=18.81√V/ u式中：d——管道内径，mm；V——管内介质的体积流量，m3/h；u ——介质在管内的平均流速，m /s。
1.1.2 计算法—按每100m管长的压力降，可采用下式：d=11.4ρ0.207μ0.033V0.38P100-0.207式中：d——管道内径，mm；V——管内介质的体积流量，mm3/h；μ——介质的运动粘度，mm2/s；每100米管长允许压力降，kPa。
P100————1.1.3 作图选择管道直径—压降法图1方法：在饱和蒸汽曲线上选择蒸汽压力，并标记为点A。
从点A，画一条水平线，交于输送的蒸汽流量线，并标记为点B。
从点B，画一条垂直线，到图的最顶端（标记为点C）。
在压力损失刻度上选择压力降，画一条水平线（线DE）。
线DE和线BC的交点将显示所需要的管道口径。
没有相交在管径线上的选择临近管径较大的。
1.1.4作图选择管道直径—流速法根据压降要求，蒸汽流速一般在25~40m/s。
方法：选择蒸汽压力（A）—选择流量（B）—选择流速（C）—确定管径（D）。
图21.2管道壁厚管道壁厚选择见公司编制的相关标准。
2. 蒸汽配管设计要求2.1 蒸汽管道宜沿蒸汽流动方向向下布置，尽可能保持不小于1：100的坡度。
2.2 设计蒸汽系统时，蒸汽支管应自蒸汽主管的顶部接出，支管上的切断阀应安装在靠近主管的水平管段上。
2.3 蒸汽主管的末端应设分液包，见表1和图3；进各装置的蒸汽次主管在靠近装置前安装分液包。
蒸汽管径流量对照表
温度：蒸汽管径流量对照表在低温和高温下可能存在误差 压力：蒸汽管径流量对照表在低压和高压下可能存在误差 流量：蒸汽管径流量对照表在低流量和高流量下可能存在误差 管径：蒸汽管径流量对照表在不同管径下可能存在误差 材质：蒸汽管径流量对照表在不同材质的管道下可能存在误差 环境：蒸汽管径流量对照表在不同环境下可能存在误差
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01 蒸 汽 管 径 与 流 量 的 关 系 02 蒸 汽 管 径 的 选 择 依 据 03 蒸 汽 管 径 流 量 对 照 表 的 使 用 04 蒸 汽 管 径 流 量 对 照 表 的 局 限 性
管径越大，流量 越大
管径越小，流量 越小
管径与流量的关 系是非线性的
管径的选择需要 考虑到蒸汽的流 量和压力要求
管径越大，蒸汽流速越快
管径与蒸汽流速成正比
添加标题
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管径越小，蒸汽流速越慢
添加标题
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管径与蒸汽流速的平方成正比
流量与管径成正比：流量越大，管径越大 压力与管径成反比：压力越高，管径越小 温度与管径成正比：温度越高，管径越大 流速与管径成反比：流速越快，管径越小
确定蒸汽管径： 根据实际需求 选择合适的管
径
查找流量：在 表中找到对应 的管径和流量
值
计算流量：根 据流量值计算
实际流量
调整参数：根 据实际需求调 整流量和管径
参数
记录数据：记 录使用过程中 的流量和管径 数据，以便后 续查询和参考
工业生产：用于控制蒸汽流量，保证生产效率和产品质量 建筑蒸煮、杀菌等工艺，保证食品安全 医疗设备：用于医疗设备的蒸汽消毒和灭菌，保证医疗安全
添加标题
蒸汽管径流量对照表
纯蒸汽管道：纯蒸汽管道，具有良好的机械性能和绝热性能，通常情况下可耐高温120℃通过改性或与其它隔热材料组合可耐高温180℃，适用于各种冷、热水高低温管道的保温工程。
蒸汽管道管件的选择首先, 蒸汽管路上不宜采用套筒补偿器, 此补偿器需不断更换填料, 维护量太大。
第二, 不宜采用轴向型波纹补偿器。
轴向型波纹补偿器安装在蒸汽管路上, 虽然外形美观, 维护量小, 但内压产生的推力太大, 造成土建工程造价增高, 只是在管径较粗, 建设空间狭窄的情况下才采用此类补偿器。
第三, 在大多数情况下宜采用方型补偿器, 此类补偿器有以下优点:补偿量大、推力小, 无维护。
管道的防腐保温管道防腐必须彻底除锈, 使管道露出金属光泽方可刷漆。
刷漆表面应干燥, 禁止一面刷漆一面除锈, 油漆必须符合管道的环境, 防止因管道表面温度造成新刷漆脱落。
关于保温材料的选择应遵循下列原则:(1) 材料的导热系数低;(2) 具有较高的耐热性, 不致由于温度急剧变化而丧失其原来的特性;(3) 材料密度小并具有一定的孔隙率;(4) 具有一定的机械强度。
蒸汽胶管:蒸汽软管和普通工业软管一样，都有内胶、外胶和中间层组成。
常用内外胶材料为耐热、耐蒸气、耐臭氧紫外线和化学品性能卓越的EPDM材料制成，外胶水包带包裹。
组成：蒸汽胶管是由内胶层，多层夹布缠绕层和外胶层组成。
夹布吸引胶管是由内胶层，多层夹布缠绕层，螺旋钢丝增强层和外胶层组成。
主要由耐液体的内胶层、中胶层、2或4或6层钢丝缠绕增强层、外胶层组成，内胶层具有使输送介质承受压力，保护钢丝不受侵蚀的作用，外胶层保护钢丝不受损伤，钢丝（φ0.3--2.0增强钢丝）层是骨架材料起增强作用。
蒸汽管径流量对照表:可以按照《动力管道设计手册》中的方式计算。
计算公式是d（内径mm）=18.8*（Q/V）^0.5这里面Q是体积流量M3/h，V是流速m/s。
蒸汽管道管径计算Dn=594.5Dn--------管道内径mm；G---------介质质量流量t/h；-------介质比容m3/kg；（查蒸汽表）ω-------介质流速m/s，常规30m/s饱和蒸汽流速低压蒸汽<10kgf/cm2是15~20 m/s中压蒸汽10~40kgf/cm2是20~40 m/s高压蒸汽40~120kgf/cm2是40~60 m/s。
蒸汽流量管径对照
1.0mpa蒸汽流速40-50m/s
DN15、 DN25、 DN50管 径的截 面积分 别为：
DN15： 15² *3.14/4 =176.62 5平方毫 米，合 0.0177 平方分 米。
DN25： 25² *3.14/4 =490.62 5平方毫 米，合 0.0491 平方分 米。
DN50： 50² *3.14/4 =1962.5 平方毫 米，合 0.1963 平方分 米。
300
350
400
0.5-0.6 0.6-0.7 0.7-0.9 0.8-1 0.9-1.2 1.1-1.4 1.2-1.6 1.3-1.8 1.5-2.0 1.6-2.2 1.8-2.5 1.8-2.6 1.9-2.9 1.6-2.5 1.8-2.6
0.4-0.5 0.5-0.6 0.6-0.8 0.7-0.9 0.8-1.0 0.9-1.2 1.1-1.4 1.2-1.6 1.4-1.8 1.5-2.0 1.6-2.3 1.7-2.4 1.7-2.4 1.6-2.1 1.8-2.3
合7.07 立方米/ 小时。
DN50管 道：流 量 Q=0.19 63*40= 7.852升 /秒，
合28.27 立方米/ 小时。
注：必 须给定 流速才 能计算 流量， 上述是 按照4米 /秒计算 的。
题目分 析：流 量为1小 时10 吨，这 是质量 流量， 应先计 算出体 积流 量，再 由体积 流量计 算出管 径，再 根据管 径的大 小选用 合适的 管材， 并确定 管子规 格。
25.4 38.2 50.9 63.6 76.3 89.1 101.8 114.5 127.2 140.0 152.7 165.4 178.1 190.9
45.2 67.9 90.5 113.1 135.7 158.3 181.0 203.6 226.2 248.8 271.4 294.1 316.7 339.3
蒸汽计算
蒸汽作为热媒主要用于工厂的生产工艺用热上。
热用户主要是工厂的各生产设备，比较集中且数量不多，因此单根蒸气管和凝结水管的热网系统形式是最普遍采用的方式。
关键词：定压比热局部阻力系数散热损失线膨胀系数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）阻力系数数量管子公称直径（毫米）总阻力数名称（ξ）止回阀旋启式 3 1 200 3煨弯R=3D 0.3 10 200 3煨弯5 6 200 30方型伸缩器R=3D2、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。
管径与流量计算表
5156.46 流量（Nm3/min） 85.94
5.66
流量（Nm3/min）
0.09
18
管径(mm)
361.81
10
管径(mm)
81.41
7.880355322
172℃
管径(mm)
500
流速(m/s)
30 压力（表MPa） 0.9MPa
176℃
管径(mm)
500
流速(m/s)
35 压力（表MPa） 0.10MPa
179℃
2、蒸汽管径计算(饱和蒸汽主管30-40m/s,支管20-30m/s)
流量（t/h） 300.00 流速(m/s)
30 压力（表MPa）
流量（t/h） 300.00 流速(m/s)
145℃
管径(mm)
500
流速(m/s)
30 压力（表MPa） 0.5MPa
155℃
管径(mm)
100
流速(m/s)
30 压力（表MPa） 0.6MPa
165℃
管径(mm)
250
流速(m/s)
30 压力（表MPa） 0.7MPa
169℃
管径(mm)
50
流速(m/s)
30 压力（表MPa） 0.8MPa
密度(Kg/m3) 密度(Kg/m3) 密度(Kg/m3) 密度(Kg/m3) 密度(Kg/m3) 密度(Kg/m3) 密度(Kg/m3) 密度(Kg/m3)
2.2 2.7 3 3.5 4 4.5 4.8 5.29
0.826 2.7 3 3.5 4 4.5 4.8 5.29
流量（t/h） 流量（t/h） 流量（t/h） 流量（t/h） 流量（t/h） 流量（t/h） 流量（t/h） 流量（t/h）
纯蒸汽系统设计选型-给排水
1、纯蒸汽系统概述
纯蒸汽参考法规
中国药品生产质量管理规范（2010 版）（ 正文及附录）； 美国 cGMP，21CFR210&211； 欧盟 GMP 及附录； GAMP 5 GEP，GDP，EHS 等规范 参考 ISPE 制药工程指南及附录等规范、指 南；
1、纯蒸汽系统概述
纯蒸汽质量标准
1、纯蒸汽系统概述
2、材料选型及设计要点
疏水阀设计安装位置
➢ 每个末端和分支管路 ➢ 直管段每隔30-50m ➢ 垂直上行管的底部 ➢ 热膨胀弯处 ➢ 减压阀和切断阀上游 ➢ 每个使用点或取样点 ➢ 其他产生冷凝水不能排掉的地方
2、材料选型及设计要点
压力表选择
主要考虑工艺要求：量程，精度，介质温度，安装环境（酸碱，高温），表盘尺寸，等
3、练习题和答案解析
2、材料选型及设计要点
纯蒸汽质量要求
✓ 过热度根据 HTM 2010 第 3 部分的规定,过热度不超过 25°C;
✓ 干燥度是检测蒸汽中携带液相水的总量。例如,一个干燥度为 95%的蒸汽,其释放的潜热量约为饱和蒸汽的 95%。换言之, 除了引起载体过湿现象之外,当蒸汽干燥度小于 1 时,其潜热 也明显小于饱和蒸汽。干燥度可以通过检测加以确定,所得的 数值多为近似值。根据 HTM 2010 第 3 部分的规定,干燥值 不低于 0.9 (对金属载体进行灭菌时,不低于 0.95)。
纯蒸汽质量要求
在 HTM2010 和 欧洲标准EN285 中专门对灭菌用蒸汽的 质量要求、测试方法等进行了规定。
✓ 不凝气体(如空气、氮气)可以在纯蒸汽发生器出口夹 带在蒸汽中,将原本纯净的蒸汽变成了蒸汽和气体的 混合物。根据 HTM 2010 第 3 部分的规定,每 100 毫升饱和蒸汽中不凝气体体积不超过 3.5 毫升
管径当量换算表(空气、蒸汽、气体)
管径当量换算表（空气、蒸汽、气体）管径1/2'3/4'1' 1 1/2'2' 2 1/2'3'4'5'6'7'8'9'10'1/2'15 2.27 4.8815.831.752.996.9205377620918129217672488 3/4'20 2.6 2.05 6.971423.342.590.41662734055697791096 1'257.55 2.9 3.45 6.8211.420.944.181.1133198278380536 1 1/4'3211/2'4024.29.3 3.22 3.34 6.131323.839.258.181.7112157 2'5054.8217.25 2.26 1.67 3.06 6.4711.919.62940.855.878.5 2 1/2'6510239.413.6 4.23 1.87 1.83 3.877.1211.717.424.433.447 3'8017065.422.67.03 3.11 1.66 2.12 3.89 6.399.4813.320.923.7 4'10037614449.815.5 6.87 3.67 2.21 1.84 3.02 4.48 6.38.6112.1 5'12568626390.928.312.5 6.7 4.03 1.83 1.65 2.44 3.43 4.69 6.6 6'15011164291484620.410.9 6.56 2.97 1.63 1.48 2.09 2.85 4.02 7'175170765622670.531.216.610 4.54 2.49 1.51 1.41 1.93 2.71 8'200243593632210144.523.814.3 6.48 3.54 2.18 1.43 1.35 1.93 9'2253335128144013760.832.519.58.85 4.85 2.98 1.95 1.37 1.41 10'2504393168858218180.442.925.811.7 6.4 3.93 2.57 1.8 1.32例：一根3/4’管径管子相当于2.27根1/2’的管子。
浅谈蒸汽凝结水管径计算
浅谈蒸汽凝结水管径计算摘要：本文根据蒸汽凝结水管道中流体流动的不同状态，将工程中凝结水回收系统的管路分为不同的阶段，结合其常见的工程算法，分别对不同类型的蒸汽凝结水管道，介绍了不同的管径确定方法，并总结和提出了在设计及计算过程中需要注意的一些常见问题。
关键词：蒸汽凝结水管径计算引言蒸汽作为集中供热系统的热媒,可以同时解决采暖、洗浴、医院、工业等不同用户的用热问题，应用极为普遍[1]。
蒸汽在供热系统内流动过程中由于传热、压降发生相态变化，变成凝结水[2]。
在现有的工业、民用甚至市政项目中，蒸汽在用汽设备中被使用的实际上仅仅是其潜热，蒸汽的显热—蒸汽凝结水所具有的热量价值及未被污染的蒸汽凝结水本身所具有的洁净软水的价值被全部排入下水道，导致环境热污染和能源浪费。
在蒸汽作为热媒被利用的过程中，未被污染的蒸汽凝结水可以直接作为锅炉给水。
一般来说，饱和凝结水平均含有蒸汽热能的20%～50%左右[3、4]，如不回收，不但损失热能，也将增加锅炉给水处理费用，增加锅炉排污量及由此带走的热损失。
因此，蒸汽凝结水回收系统的设计无疑将带来可观的经济效益、环境效益及社会效益。
而在蒸汽凝结水回收系统的设计过程中，蒸汽凝结水管道的管径计算是其中一个必要又有难度的环节。
一、常用管径确定方法蒸汽凝结水通常情况下为汽水混合物，其管径计算方法比较复杂，详细而精确的算法并不适合工程设计。
因此，在工程设计时，设计人员通常采取将蒸汽凝结水管道的水力计算条件作出不同的简化，进而衍生出不同的确定凝结水管径的方法。
其一是根据多年的工作经验，采取将凝结水管径确定为比相应的蒸汽管道管径小1~2号；或者将蒸汽凝结水管道视为纯高温热水，忽略其含汽部分，近而采用计算高温热水管径的方法来计算凝结水管道；还有将查表与水力计算相结合的方法，这种方法在相关书籍中有一定的介绍，但有些介绍并不完善，这种方法在本文第三部分余压凝结水管径计算方法的介绍中将加以完善。
二、管径分类计算方法其实，上文介绍的这几种蒸汽凝结水管径确定方法都有失片面。
纯蒸汽用量
纯蒸汽用量计算
纯蒸汽用于设备、工服以及相关器具的灭菌，主要用于配液罐、储罐及相关管路、冻干机的SIP ，以及洗瓶机、胶塞清洗机、铝盖清洗机的灭菌，并供给所选择的双菲脉动真空蒸汽灭菌柜对衣物器具等的灭菌。
根据业主所提供的最大纯蒸汽供给量为550kg/h ，估算出各用点大致的用量如下表。
最大的瞬时用量并未超过最大供给量。
根据各蒸汽用点的工作条件为121℃，以经验值为基准估算的流速为20m/s ，由此计算出各蒸汽管道的管径，公式为：
G=
其中，G 为质量流量，单位kg/s,为流体在特定条件下的密度，v 为流速，D 为管道直径。
详细的估算及计算结果如下表。
每小时纯蒸汽产量为600kg/h ，纯化水用量720kg/h ，以满足最大的供给量。
管径选择。