计算(管道选型).doc
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一壁厚计算：
设计压力：
4.1MPa，设计温度：
450℃
材质：
20G，钢管许用应力：
61MPa《工业金属管道设计规范》P103
腐蚀裕量：
=0.9mm
D610最小壁厚Sm=
=
=20.9mm
Sc=Sm+C
=Sm+ASm
=20.9+0.11120.9
=23.2mm
钢管允许负偏差：
－10%A===0.111
Sm：
直管最小壁厚，mm
Do：
管子外径，mm
：
许用应力修正系数，mm
：
考虑腐蚀等附加厚度，mm
Y：
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=0.4
Sc：
直管的计算壁厚，mm
C：
直管壁厚负偏差的附加值，mm
A：
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）x1000
=373mm
方型补偿器：
HxB11mx15m
H：
外伸臂长，m
B：
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
Dn=594.5mm《热力管道设计手册》P101
Dn：
管子的内径，mm560mm
G：
介质的重量流量，T/h
v：
介质的比容，m3/kg
w：
介质的流速，m/s
w=
3.7MPa400℃v=0.080036m3/kg
4.1MPa415℃v=0.073624m3/kg
平均比容：
0.07683m3/kg
G为正常140T/h时w=12m/s
G为最大200T/h时w=17.3m/s
压降计算：
直管的摩擦压力损失：
ΔPf=《工业金属管道工程设计规范》
局部的摩擦压力损失，当量长度法：
ΔPf=
局部的摩擦压力损失，阻力系数法：
ΔPf=
ΔPf：
直管的摩擦压力损失，MPa
ΔPk：
局部的摩擦压力损失，MPa
L：
直管道长度，m
Le：
当量长度，m
g：
重力加速度，m/s2
Dn：
管子的内径,m
ν：
介质的平均流速，m/s
ρ：
流体密度，kg/m3
λ：
流体摩擦系数
KR：
阻力系数
λ=阻力平方区《热力管道设计手册》P100
=
＝0.0155
ρ=1/0.07683=13.016kg/m3
按最大200T/h时ν=17.3m/s计算
ΔPf=
=
＝0.1375MPa
按正常140T/h时ν=12m/s计算
ΔPf=
=
＝0.0662MPa
局部的摩擦压力损失，按当量长度法：
当量长度Le：
《集中供热设计手册》P202
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110m
R=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
ΔPf=
=
=0.26433Mpa
按正常140T/h时ν=12m/s计算
ΔPf=
=
=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
ΔPf=
＝
＝0.03MPa
按正常140T/h时ν=12m/s计算
ΔPf=
＝
＝0.0144MPa
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材料安全使用温度的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：
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/m2
Ts：
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/s
αs＝1.163×（10+6）
=1.163×（10+6）
=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）
1）双层绝热层总厚度δ应使外层绝热层外径D2满足下式
D2ln
Q：
以每平米绝热层外表面积表示的热损失，W/m2
αs：
绝热层外表面向周围环境的放热系数，P24（4.8.4.1）
D0：
管道外径，m
D2：
外层绝热层外径，m
T0：
管道外表面温度，℃取415℃
T1：
内层绝热层外表面温度，℃取360℃
T2：
外层绝热层外表面温度，℃取16℃
λ1：
内层绝热材料导热系数，w/（m·℃）
λ1＝0.042+0.00020Tm
=0.042+0.00020
=0.1195w/（m·℃）
λ2：
外层绝热材料导热系数，w/（m·℃）
λ2＝0.036+0.00018Tm
=0.036+0.00018
=0.06984w/（m·℃）
D2ln
=
=0.673
D2=1.115m
2）内层绝热层厚度δ1应使内层绝热层外径D1满足下式
ln=
ln=
D1=0.695m
δ1=（式4.3.1-3）
=
=0.0425m
δ2=（式4.3.1-4）
=
=0.210m
δ1：
内层绝热层厚度，m
δ2：
外层绝热层厚度，m
校核实际的热损失量：
（式4.4.3-3）
Q=w/m2
=
=91.05w/m2与假设一致
校核双层绝热结构层界面处温度：
T1=
T1=
T1=359.6℃
全程热损失：
Q’=π·D2·Q·L
=3.14·1.115·91.05·L
=318.77·（2500＋4806）
=2328933W
最大200T/h时温降
ΔT===17.73℃
正常140T/h时温降
ΔT===25.3℃
ΔT：
管道温度降，℃
Cp：
过热蒸汽的定压比热，kJ/kg·℃
G：
介质流量，kg/h
L：
计算管段长度，（管长＋当量长度），m
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/m2
Ts：
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/s
αs＝1.163×（10+6）
=1.163×（10+6）
=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）
3）双层绝热层总厚度δ应使外层绝热层外径D2满足下式
D2ln
Q：
以每平米绝热层外表面积表示的热损失，W/m2
αs：
绝热层外表面向周围环境的放热系数，P24（4.8.4.1）
D0：
管道外径，m
D2：
外层绝热层外径，m
T0：
管道外表面温度，℃取415℃
T1：
内层绝热层外表面温度，℃取360℃
T2：
外层绝热层外表面温度，℃取14℃
λ1：
内层绝热材料导热系数，w/（m·℃）
λ1＝0.042+0.00020Tm
=0.042+0.00020
=0.1195w/（m·℃）
λ2：
外层绝热材料导热系数，w/（m·℃）
λ2＝0.036+0.00018Tm
=0.036+0.00018
=0.06966w/（m·℃）
D2ln
=
=1.431
D2=1.54m
4）内层绝热层厚度δ1应使内层绝热层外径D1满足下式
ln=
ln=
D1=0.745m
δ1=（式4.3.1-3）
=
=0.0675m
δ2=（式4.3.1-4）
=
=0.398m
δ1：
内层绝热层厚度，m
δ2：
外层绝热层厚度，m
校核实际的热损失量：
（式4.4.3-3）
Q=w/m2
=
=43w/m2与假设一致
校核双层绝热结构层界面处温度：
T1=
T1=
T1=358.7℃
全程热损失：
Q’=π·D2·Q·L
=3.14·1.54·43·L
=1519142W
最大200T/h时温降
ΔT===11.56℃
正常140T/h时温降
ΔT===16.5℃
ΔT：
管道温度降，℃
Cp：
过热蒸汽的定压比热，kJ/kg·℃
G：
介质流量，kg/h
L：
计算管段长度，（管长＋当量长度），m
3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/m2
Ts：
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/s
αs＝1.163×（10+6）
=1.163×（10+6）
=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）
5）双层绝热层总厚度δ应使外层绝热层外径D2满足下式
D2ln
Q：
以每平米绝热层外表面积表示的热损失，W/m2
αs：
绝热层外表面向周围环境的放热系数，P24（4.8.4.1）
D0：
管道外径，m
D2：
外层绝热层外径，m
T0：
管道外表面温度，℃取450℃
T1：
内层绝热层外表面温度，℃取360℃
T2：
外层绝热层外表面温度，℃取14℃
λ1：
内层绝热材料导热系数，w/（m·℃）
λ1＝0.042+0.00020Tm
=0.042+0.00020
=0.123w/（m·℃）
λ2：
外层绝热材料导热系数，w/（m·℃）
λ2＝0.036+0.00018Tm
=0.036+0.00018
=0.06966w/（m·℃）
D2ln
=
=1.642
D2=1.65m
6）内层绝热层厚度δ1应使内层绝热层外径D1满足下式
ln=
ln=
D1=0.835m
δ1=（式4.3.1-3）
=
=0.113m
δ2=（式4.3.1-4）
=
=0.407m
δ1：
内层绝热层厚度，m
δ2：
外层绝热层厚度，m
校核实际的热损失量：
（式4.4.3-3）
Q=w/m2
=
=42.6w/m2与假设一致
校核双层绝热结构层界面处温度：
T1=
T1=
T1=332℃
全程热损失：
Q’=π·D2·Q·L
=3.14·1.65·42.6·（2500＋4806）
=1612512W
最大200T/h时温降
ΔT===12.3℃
正常140T/h时温降
ΔT===17.5℃
ΔT：
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/h
L：
计算管段长度，（管长＋当量长度），m
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