计算(管道选型)

计算(管道选型)一壁厚计算：设计压力：4.1MPa，设计温度：450℃材质：，钢管许用应力：《工业金属管道设计规范》20G61MPaP103腐蚀裕量：=0.06mm/a150.9mmPDD610最小壁厚Sm=02tPY4.1610=0.926114.10.4=20.9mmSc=Sm+C=Sm+ASm=20.9+0.11120.9=23.2mmm10钢管允许负偏差：－10%A===0.111100m10010Sm：直管最小壁厚，mmDo：管子外径，mm：许用应力修正系数，mm：考虑腐蚀等附加厚度，mmY：温度对计算管子壁厚公式的修正系数，铁素体钢482℃以下时Y=0.4Sc：直管的计算壁厚，mmC：直管壁厚负偏差的附加值，mmA：直管壁厚负偏差系数m：管子允许的壁厚负偏差∴管子壁厚取D610x25总长估算；最高运行温度450℃假设60米设一个方形补偿器Δl=L(t2-t2)x1000mm=13.685x10-6x60(450+5)x10001/15计算(管道选型)=373mm方型补偿器：HxB11mx15mH：外伸臂长，mB：外伸臂宽，m管路长L=2500m直线距离估算设置40个方型补偿器，估算弯头量共：60个GvDn=594.5mm《热力管道设计手册》Pw101Dn：管子的内径，mm560mmG：介质的重量流量，T/hv：介质的比容，m3/kgw：介质的流速，m/sGvw=D2n594.53.7MPa400℃v=0.080036m3/kg4.1MPa415℃v=0.073624m3/kg平均比容：0.07683m3/kgG为正常140T/h时w=12m/sG为最大200T/h时w=17.3m/s压降计算：2L直管的摩擦压力损失：ΔP=105•《工业金属管道工程设计规范》f2gDn2L局部的摩擦压力损失，当量长度法：ΔP=105•ef2gDn2局部的摩擦压力损失，阻力系数法：ΔP=105•KfR2gΔ：直管的摩擦压力损失，PfMPaΔ：局部的摩擦压力损失，PkMPaL：直管道长度，mLe：当量长度，m2/15计算(管道选型)g：重力加速度，m/s2Dn：管子的内径,mν：介质的平均流速，m/sρ：流体密度，kg/m3λ：流体摩擦系数：阻力系数KR1λ阻力平方区《热力管道设计手册》=P100D21.142lgnKd1=0.5621.142lg0.0002＝0.0155ρ=1/0.07683=13.016kg/m3按最大200T/h时ν=17.3m/s计算2LΔP=105•f2gDn0.015513.01617.322500=105•29.80.56＝0.1375MPa按正常140T/h时ν=12m/s计算2LΔP=105•f2gDn0.015513.0161222500=105•29.80.56＝0.0662MPa局部的摩擦压力损失，按当量长度法：当量长度：《集中供热设计手册》LeP2023/15计算(管道选型)方型补偿器按R=1.5D热压弯头计，DN600的管道，局部阻力当量长度110mR=1.5D热压弯头,DN600的管道，局部阻力当量长度20.3m按正常140T/h时ν=17.3m/s计算2LΔP=105•ef2gDn0.015513.01617.324806=105•29.80.56=0.26433Mpa按正常140T/h时ν=12m/s计算2LΔP=105•ef2gDn0.015513.0161224806=105•29.80.56=0.1273Mpa局部的摩擦压力损失，按阻力系数法：热压弯头局部阻力系数：《火力发电厂汽水管道设计技术规定》热压弯头局部阻力系数：0.25按60个计算按正常140T/h时ν=17.3m/s计算2ΔP=105•KfR2g13.01617.32＝105•1529.8＝0.03MPa按正常140T/h时ν=12m/s计算2ΔP=105•KfR2g13.016122＝105•1529.8＝0.0144MPa4/15计算(管道选型)按局部阻力系数法计算时，由方型补偿器外伸臂增加的管道长度：22x40=880m，此部分形成的沿程损失：按最大200T/h时ν=17.3m/s计算：0.0484MPa按正常140T/h时ν=12m/s计算：0.0233MPa所以热电工程至炼油工程的DN600中压蒸汽管网压降最大200T/h时压降按直管的摩擦压力损失＋当量长度法局部摩擦压力损失算；ΔP=0.1375+0.26433=0.40183MPa按直管的摩擦压力损失＋阻力系数法局部摩擦压力损失算：ΔP=0.1375+0.03+0.0484=0.2159MPa最大140T/h时压降按直管的摩擦压力损失＋当量长度法局部摩擦压力损失算；ΔP=0.0662+0.1273=0.1935MPa按直管的摩擦压力损失＋阻力系数法局部摩擦压力损失算：ΔP=0.0662+0.0144+0.0233=0.1039MPa二温降计算：《工业设备及管道绝热工程设计规范》GB50264-97界面温度的取值：P23采用双层保温结构，内层硅酸铝毡外层岩棉毡临界温度取外层保温安全使用温度的0.9倍以内，取360℃1假设双层绝热层外表面温度：16℃管道外表面温度：415℃计算绝热层外热量损失：5/15计算(管道选型)Q=（Ts－Ta）αs(式4.5.1)Q：以每平米绝热层外表面积表示的热损失，W/m2Ts：绝热层外表面温度，℃假设双层绝热层外表面温度：16℃Ta：环境温度，P23当常年运行时，环境温度取历年的年平均温度的平均值，附录C12.2℃αs：绝热层外表面向周围环境的放热系数，P24(4.8.4.1)W：年平均风速，m/s附录C3m/sαs＝1.163×(10+6W)=1.163×(10+63)=23.72w/(m2·℃)Q=（Ts－Ta）αs=(16-12.2)×23.72=90.12W/m2确定各保温层厚度，P12(式4.3.4.1)双层绝热层总厚度δ应使外层绝热层外径满足下式1)D2DTTTTD2ln221012122DQ0sQ：以每平米绝热层外表面积表示的热损失，W/m2αs：绝热层外表面向周围环境的放热系数，P24(4.8.4.1)：管道外径，D0m：外层绝热层外径，D2m：管道外表面温度，℃取℃T0415：内层绝热层外表面温度，℃取℃T1360：外层绝热层外表面温度，℃取℃T216λ：内层绝热材料导热系数，·℃1w/(m)λ＝10.042+0.00020Tm415360=0.042+0.000202=0.1195w/(m·℃)6/15计算(管道选型)λ：外层绝热材料导热系数，·℃2w/(m)λ＝20.036+0.00018Tm36016=0.036+0.000182=0.06984w/(m·℃)DTTTTDln2210121222DQ0s0.11954153600.06984360160.06984=290.1223.72=0.673D2=1.115m内层绝热层厚度δ应使内层绝热层外径满足下式2)1D1D2TTln1=1•01DDQ02D20.1195415360ln1=•0.611.11590.12D1=0.695m1δ=DD(式4.3.1-3)12101=0.6950.612=0.0425m1δ=DD(式4.3.1-4)22211=1.1150.6952=0.210mδ：内层绝热层厚度，1mδ2：外层绝热层厚度，m校核实际的热损失量：（式4.4.3-3）7/15计算(管道选型)TTQ=0aw/m2DDDD12ln12ln22D2D1021s41512.2=1.1150.6951.1151.1151lnln20.11950.6120.069840.69523.72=91.05w/m2与假设一致校核双层绝热结构层界面处温度：DDTln2Tln110D12sDT=01DDln2ln11D2D101.1150.6950.1195415ln0.0698416lnT=0.6950.6111.1150.6950.1195ln0.06984ln0.6950.61℃T1=359.6全程热损失：π···Q’=D2QL=3.14·1.115·91.05·L=318.77·（2500＋4806）=W最大200T/h时温降3.6Q'3.62328933ΔT===17.73℃GC2000002.365p正常140T/h时温降3.6Q'3.62328933ΔT===25.3℃GC1400002.365pΔT：管道温度降，℃Cp：过热蒸汽的定压比热，kJ/kg·℃G：介质流量，kg/hL：计算管段长度，（管长＋当量长度），m8/15计算(管道选型)2假设双层绝热层外表面温度：14℃管道外表面温度：415℃假设双层绝热层外表面温度：16℃计算绝热层外热量损失：Q=（Ts－Ta）αs(式4.5.1)Q：以每平米绝热层外表面积表示的热损失，W/m2Ts：绝热层外表面温度，℃假设双层绝热层外表面温度：14℃Ta：环境温度，P23当常年运行时，环境温度取历年的年平均温度的平均值，附录C12.2℃αs：绝热层外表面向周围环境的放热系数，P24(4.8.4.1)W：年平均风速，m/s附录C3m/sαs＝1.163×(10+6W)=1.163×(10+63)=23.72w/(m2·℃)Q=（Ts－Ta）αs=(14-12.2)×23.72=42.696W/m2确定各保温层厚度，P12(式4.3.4.1)双层绝热层总厚度δ应使外层绝热层外径满足下式3)D2DTTTTD2ln221012122DQ0sQ：以每平米绝热层外表面积表示的热损失，W/m2αs：绝热层外表面向周围环境的放热系数，P24(4.8.4.1)：管道外径，D0m：外层绝热层外径，D2m：管道外表面温度，℃取℃T0415：内层绝热层外表面温度，℃取℃T1360：外层绝热层外表面温度，℃取℃T214λ：内层绝热材料导热系数，·℃1w/(m)9/15计算(管道选型)λ＝10.042+0.00020Tm415360=0.042+0.000202=0.1195w/(m·℃)λ：外层绝热材料导热系数，·℃2w/(m)λ＝20.036+0.00018Tm36014=0.036+0.000182=0.06966w/(m·℃)DTTTTDln2210121222DQ0s0.11954153600.06966360140.06966=242.69623.72=1.431D2=1.54m内层绝热层厚度δ应使内层绝热层外径满足下式4)1D1D2TTln1=1•01DDQ02D20.1195415360ln1=•0.611.5442.696D1=0.745m1δ=DD(式4.3.1-3)12101=0.7450.612=0.0675m1δ=DD(式4.3.1-4)22211=1.540.7452=0.398m10/15计算(管道选型)δ：内层绝热层厚度，1mδ2：外层绝热层厚度，m校核实际的热损失量：（式4.4.3-3）TTQ=0aw/m2DDDD12ln12ln22D2D1021s41512.2=1.540.7451.541.541lnln20.11950.6120.069660.69523.72=43w/m2与假设一致校核双层绝热结构层界面处温度：DDTln2Tln110D12sDT=01DDln2ln11D2D101.540.7450.1195415ln0.0696614lnT=0.7450.6111.1150.7450.1195ln0.06966ln0.7450.61℃T1=358.7全程热损失：π···Q’=D2QL=3.14·1.54·43·L=W最大200T/h时温降3.6Q'3.61519142ΔT===11.56℃GC2000002.365p正常140T/h时温降3.6Q'3.61519142ΔT===16.5℃GC1400002.365pΔT：管道温度降，℃Cp：过热蒸汽的定压比热，kJ/kg·℃11/15计算(管道选型)G：介质流量，kg/hL：计算管段长度，（管长＋当量长度），m3假设双层绝热层外表面温度：14℃管道外表面温度：450℃假设双层绝热层外表面温度：14℃计算绝热层外热量损失：Q=（Ts－Ta）αs(式4.5.1)Q：以每平米绝热层外表面积表示的热损失，W/m2Ts：绝热层外表面温度，℃假设双层绝热层外表面温度：14℃Ta：环境温度，P23当常年运行时，环境温度取历年的年平均温度的平均值，附录C12.2℃αs：绝热层外表面向周围环境的放热系数，P24(4.8.4.1)W：年平均风速，m/s附录C3m/sαs＝1.163×(10+6W)=1.163×(10+63)=23.72w/(m2·℃)Q=（Ts－Ta）αs=(14-12.2)×23.72=42.696W/m2确定各保温层厚度，P12(式4.3.4.1)双层绝热层总厚度δ应使外层绝热层外径满足下式5)D2DTTTTD2ln221012122DQ0sQ：以每平米绝热层外表面积表示的热损失，W/m2αs：绝热层外表面向周围环境的放热系数，P24(4.8.4.1)：管道外径，D0m：外层绝热层外径，D2m：管道外表面温度，℃取℃T045012/15计算(管道选型)：内层绝热层外表面温度，℃取℃T1360：外层绝热层外表面温度，℃取℃T214λ：内层绝热材料导热系数，·℃1w/(m)λ＝10.042+0.00020Tm450360=0.042+0.000202=0.123w/(m·℃)λ：外层绝热材料导热系数，·℃2w/(m)λ＝20.036+0.00018Tm36014=0.036+0.000182=0.06966w/(m·℃)DTTTTDln2210121222DQ0s0.1234503600.06966360140.06966=242.69623.72=1.642D2=1.65m内层绝热层厚度δ应使内层绝热层外径满足下式6)1D1D2TTln1=1•01DDQ02D20.123450360ln1=•0.611.6542.696D1=0.835m1δ=DD(式4.3.1-3)12101=0.8350.612=0.113m13/15计算(管道选型)1δ=DD(式4.3.1-4)22211=1.650.8352=0.407mδ：内层绝热层厚度，1mδ2：外层绝热层厚度，m校核实际的热损失量：（式4.4.3-3）TTQ=0aw/m2DDDD12ln12ln22D2D1021s45012.2=1.650.8351.651.651lnln20.1230.6120.069660.83523.72=42.6w/m2与假设一致校核双层绝热结构层界面处温度：DDTln2Tln110D12sDT=01DDln2ln11D2D101.650.8350.123415ln0.0696614lnT=0.8350.6111.650.8350.123ln0.06966ln0.8350.61℃T1=332全程热损失：π···Q’=D2QL=3.14·1.65·42.6·（2500＋4806）=1612512W最大200T/h时温降3.6Q'3.61612512ΔT===12.3℃GC2000002.365p正常140T/h时温降14/15计算(管道选型)3.6Q'3.61612512ΔT===17.5℃GC1400002.365pΔT：管道温度降，℃Cp：过热蒸汽的定压比热，kJ/kg·℃《工程常用物质的热物理性质手册》G：介质流量，kg/hL：计算管段长度，（管长＋当量长度），m15/15