一、管道材質
蒸汽系統(tǒng)的管道通常采用無縫鋼管,冷凝水管道也可使用相同材質的管道,常見的包括碳鋼和不銹鋼兩種。個別行業(yè)也會使用銅管。對于高溫的過熱蒸汽主管,為了增強管道在高溫下的應力和柔性強度,可能會選用一些合金管道,如增加鉻和鉬的含量。
二、管道口徑計算
這里僅介紹流速法
一般來說,飽和蒸汽在管道中的流速在15至40m/s。若超過40m/s,將發(fā)生嚴重的噪聲和沖蝕情況,因為大多數(shù)情況都是濕蒸汽。若是非常干燥的蒸汽,且保溫很好,輸送距離較短,則水平的直管道,允許流量適當增大,但最大不應超過76m/s,這種情況蒸汽到達用汽點時能保證其所需的壓力。
如果僅僅考慮壓降,是允許更高的蒸汽流速的;但對于長距離的輸送管道,為了避免產(chǎn)生較高的壓降,通常把流速限制在15-20m/s以內(nèi)。
已知蒸汽壓力、流速和流量這些參數(shù)可選擇相應的管道口徑。也可通過算數(shù)計算選擇管道口徑。
體積流量 (Q m3/s)= 流速 (w)* 流道截面積(S), 流道截面積(S)= π* D 2/4
體積流量 (Q m3/h)= 質量流量(G)*比容(v)*1000
因此,質量流量(G)*比容(v)*1000= 3600*流速 (w)* π* D 2/4
D =(4000*G* v /3.14*3600* w)∧1/2=0.5945(G* v/ w)∧1/2 (米)
我們把直徑D轉化為Dn管徑,以mm為單位,對于蒸汽、給水、工業(yè)水等單相流體的管道,根據(jù)選定的介質允許流速,就得出如下簡化公式:
式中:Dn——管道內(nèi)徑(mm)
G——介質質量流量(t/h)
Q——介質體積流量(m3/h)
v——介質比容(m3/kg)--根據(jù)蒸汽壓力查蒸汽表可得
w——介質流速(m/s)
最終選定管道直徑,一般應根據(jù)運行中介質最大流量和最大流速來計算,選最大流速則要考慮管道允許的最大壓力損失。由于管徑和管壁厚度的偏差,計算時應考慮10%的裕量,并圓整為標準的管徑。
正常情況下,蒸汽減壓前我們一般按30m/s的流速計算,減壓閥出口按15-20m/s流速計算。
舉例說明:
蒸汽流量2t/h,進口壓力 = 5 barg,最大流速 =30m/s,計算應該選用多大的管道?
解:查蒸汽表,查出5 barg壓力時,比容v=0.321345 m3/kg
Dn=594.5*(2*0.321345/30)∧1/2=87mm
放大10%余量并圓整,應該選用最接近的管徑100mm,即我們常說的DN100。
利用以上公式,可以把經(jīng)常用到的各種流速下不同管徑對應的流量計算出來,并整理成表格,方便大家查閱,詳見《8.2蒸汽管道選型表》
三、蒸汽管道選型錯誤的危害
1、蒸汽管道選型過大會造成:
A、管道、閥門、接頭等費用增加。
B、安裝費用更高,包括支撐工作、保溫等。
C、由于散熱快,熱損失增加,蒸汽管道內(nèi)形成的冷凝水量增加,降低了蒸汽品質,降低了熱效率,還可能形成水錘破壞閥門管道和設備。
據(jù)經(jīng)驗,一般80mm口徑蒸汽管道的安裝費用比50mm口徑蒸汽管道的安裝費用高出44%,
由于更多的傳熱面積,80mm絕熱管的熱損失比50mm絕熱管的損失多21%;80mm非絕熱管的熱損失比50mm非絕熱管的熱損失多50%。
2、蒸汽管道選型過小會造成:管道選型過小,會導致蒸汽流速增大。
A、高的蒸汽流速會產(chǎn)生高的蒸汽壓力降,到達用汽點時壓力過低,從而降低用汽設備的性能。
B、用汽點沒有足夠的蒸汽量。
C、蒸汽流速加快,容易產(chǎn)生沖蝕、水錘現(xiàn)象和噪聲污染。