计算管道选型

一一壁厚计算：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：=0.06mm/a15 0.9mmD610最小壁厚Sm=2 PYtPD0=4.1610 0.92611 4.10.4=20.9mmSc=Sm+C=Sm+ASm=20.9+0.11120.9=23.2mm钢管允许负偏差：10%A=m10=0.111100m10010Sm：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 D610 x25总长估算；最高运行温度 450假设 60 米设一个方形补偿器l=L(t2-t2)x1000mm=13.685x10-6x60(450+5)x1000=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Dn=594.5Gvmm热力管道设计手册P101wDn：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/sw=Gv Dn594.523.7MPa400v=0.080036 m3/kg4.1MPa415v=0.073624 m3/kg平均比容：0.07683 m3/kgG 为正常 140T/h 时 w=12m/sG 为最大 200T/h 时 w=17.3m/s压降计算：直管的摩擦压力损失：Pf=10522gL工业金属管道工程设计规范Dn5局部的摩擦压力损失，当量长度法：Pf=1022gLeDn局部的摩擦压力损失，阻力系数法：Pf=10 Pf：直管的摩擦压力损失，MPa Pk：局部的摩擦压力损失，MPaL：直管道长度，mLe：当量长度，m5 KR22gg：重力加速度，m/s2Dn：管子的内径,m：介质的平均流速，m/s：流体密度，kg/m3：流体摩擦系数KR：阻力系数=1Dn1.14 2lgKd2阻力平方区 热力管道设计手册P100=10.56 1.14 2lg0.000220.0155=1/0.07683=13.016kg/m3按最大 200T/h 时=17.3m/s 计算 Pf=10522gLDn=1050.015513.01617.32250029.80.560.1375 MPa按正常 140T/h 时=12m/s计算 Pf=10522gLDn=1050.015513.016122250029.80.560.0662 MPa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 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=17.3m/s计算 Pf=10522gLeDn=1050.015513.01617.32480629.80.56=0.26433 Mpa按正常 140T/h 时=12m/s计算 Pf=10522gLeDn=1050.015513.016122480629.80.56=0.1273 Mpa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=17.3m/s计算 Pf=105 KR22g10513.01617.321529.80.03MPa按正常 140T/h 时=12m/s计算 Pf=105 KR22g10513.0161221529.80.0144MPa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=17.3m/s 计算：0.0484MPa按正常 140T/h 时=12 m/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；P=0.1375+0.26433=0.40183 MPa按直管的摩擦压力损失阻力系数法局部摩擦压力损失算：P=0.1375+0.03+0.0484=0.2159 MPa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；P=0.0662+0.1273=0.1935 MPa按直管的摩擦压力损失阻力系数法局部摩擦压力损失算：P=0.0662+0.0144+0.0233=0.1039 MPa二二 温降计算：温降计算：工业设备及管道绝热工程设计规范 GB 50264-97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 3601 1假设双层绝热层外表面温度：假设双层绝热层外表面温度：1616管道外表面温度：管道外表面温度：415415计算绝热层外热量损失：Q=（TsTa）s(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：16Ta：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 s：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 s1.163(10+6W)=1.163(10+63)=23.72w/(m2)Q=（TsTa）s=(16-12.2)23.72=90.12 W/m2确定各保温层厚度，P12(式 4.3.4.1)1)双层绝热层总厚度 应使外层绝热层外径 D2满足下式D2lnT T12T1T22D2 210D0QsQ：以每平米绝热层外表面积表示的热损失，W/m2 s：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，mD2：外层绝热层外径，mT0：管道外表面温度，取 415T1：内层绝热层外表面温度，取 360T2：外层绝热层外表面温度，取 161：内层绝热材料导热系数，w/(m)10.042+0.00020Tm 415360=0.042+0.000202=0.1195 w/(m)2：外层绝热材料导热系数，w/(m)20.036+0.00018Tm36016=0.036+0.000182=0.06984 w/(m)D2lnT T12T1T22D2 210D0Qs0.1195415360 0.06984360 160.06984=290.1223.72=0.673D2=1.115m2)内层绝热层厚度1应使内层绝热层外径 D1满足下式lnD121T0T1=D0D2QD120.1195415360ln=1.11590.120.61D1=0.695m1D1 D0(式 4.3.1-3)21=0.6950.6121=0.0425m1D2 D1(式 4.3.1-4)21=1.1150.69522=0.210m1：内层绝热层厚度，m 2：外层绝热层厚度，m校核实际的热损失量：（式 4.4.3-3）Q=T0Taw/m2D2DDD1ln12ln221D022D1s41512.21.1150.6951.1151.1151lnln20.11950.6120.069840.69523.72=91.05 w/m2与假设一致校核双层绝热结构层界面处温度：1T0lnT1=D2D2Tsln1D1D0D2D11ln2lnD1D01.1150.6950.0698416ln0.6950.611.1150.6950.1195ln 0.06984ln0.6950.610.1195415lnT1=T1=359.6全程热损失：Q=D2QL=3.141.11591.05L=318.77（25004806）=2328933W最大 200T/h 时温降 T=3.6Q3.62328933=17.73GCp2000002.365正常 140T/h 时温降 T=3.6Q3.62328933=25.3GCp1400002.365 T：管道温度降，Cp：过热蒸汽的定压比热，kJ/kgG：介质流量，kg/hL：计算管段长度，（管长当量长度），m2 2假设双层绝热层外表面温度：假设双层绝热层外表面温度：1414管道外表面温度：管道外表面温度：415415假设双层绝热层外表面温度：16计算绝热层外热量损失：Q=（TsTa）s(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：14Ta：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 s：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 s1.163(10+6W)=1.163(10+63)=23.72w/(m2)Q=（TsTa）s=(14-12.2)23.72=42.696 W/m2确定各保温层厚度，P12(式 4.3.4.1)3)双层绝热层总厚度 应使外层绝热层外径 D2满足下式D2lnT T12T1T22D2 210D0QsQ：以每平米绝热层外表面积表示的热损失，W/m2 s：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，mD2：外层绝热层外径，mT0：管道外表面温度，取 415T1：内层绝热层外表面温度，取 360T2：外层绝热层外表面温度，取 141：内层绝热材料导热系数，w/(m)10.042+0.00020Tm 415360=0.042+0.000202=0.1195 w/(m)2：外层绝热材料导热系数，w/(m)20.036+0.00018Tm36014=0.036+0.000182=0.06966 w/(m)D2lnT T12T1T22D2 210D0Qs0.1195415360 0.06966360 140.06966=242.69623.72=1.431D2=1.54m4)内层绝热层厚度1应使内层绝热层外径 D1满足下式lnD121T0T1=D0D2QD120.1195415360ln=1.5442.6960.61D1=0.745m1D1 D0(式 4.3.1-3)21=0.7450.6121=0.0675m1D2 D1(式 4.3.1-4)21=1.540.74522=0.398m1：内层绝热层厚度，m 2：外层绝热层厚度，m校核实际的热损失量：（式 4.4.3-3）Q=T0Taw/m2D2DDD1ln12ln221D022D1s41512.21.540.7451.541.541lnln20.11950.6120.069660.69523.72=43w/m2与假设一致校核双层绝热结构层界面处温度：1T0lnT1=D2D2Tsln1D1D0D2D11ln2lnD1D01.540.7450.0696614ln0.7450.611.1150.7450.1195ln 0.06966ln0.7450.610.1195415lnT1=T1=358.7全程热损失：Q=D2QL=3.141.5443L=1519142W最大 200T/h 时温降 T=3.6Q3.61519142=11.56GCp2000002.365正常 140T/h 时温降 T=3.6Q3.61519142=16.5GCp1400002.365 T：管道温度降，Cp：过热蒸汽的定压比热，kJ/kgG：介质流量，kg/hL：计算管段长度，（管长当量长度），m3 3假设双层绝热层外表面温度：假设双层绝热层外表面温度：1414管道外表面温度：管道外表面温度：450450假设双层绝热层外表面温度：14计算绝热层外热量损失：Q=（TsTa）s(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：14Ta：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 s：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 s1.163(10+6W)=1.163(10+63)=23.72w/(m2)Q=（TsTa）s=(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 应使外层绝热层外径 D2满足下式D2lnT T12T1T22D2 210D0QsQ：以每平米绝热层外表面积表示的热损失，W/m2 s：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，mD2：外层绝热层外径，mT0：管道外表面温度，取 450T1：内层绝热层外表面温度，取 360T2：外层绝热层外表面温度，取 141：内层绝热材料导热系数，w/(m)10.042+0.00020Tm 450360=0.042+0.000202=0.123 w/(m)2：外层绝热材料导热系数，w/(m)20.036+0.00018Tm36014=0.036+0.000182=0.06966w/(m)D2lnT T12T1T22D2 210D0Qs0.123450 360 0.06966360 140.06966=242.69623.72=1.642D2=1.65m6)内层绝热层厚度1应使内层绝热层外径 D1满足下式lnD121T0T1=D0D2QD120.123450360ln=1.6542.6960.61D1=0.835m1D1 D0(式 4.3.1-3)21=0.8350.6121=0.113m1D2 D1(式 4.3.1-4)21=1.650.83522=0.407m1：内层绝热层厚度，m 2：外层绝热层厚度，m校核实际的热损失量：（式 4.4.3-3）Q=T0Taw/m2D2DDD1ln12ln221D022D1s45012.21.650.8351.651.651lnln20.1230.6120.069660.83523.72=42.6 w/m2与假设一致校核双层绝热结构层界面处温度：1T0lnT1=D2D2Tsln1D1D0D2D11ln2lnD1D01.650.835 0.0696614ln0.8350.611.650.8350.123ln0.06966ln0.8350.610.123415lnT1=T1=332全程热损失：Q=D2QL=3.141.6542.6（25004806）=1612512W最大 200T/h 时温降 T=3.6Q3.61612512=12.3GCp2000002.365正常 140T/h 时温降 T=3.6Q3.61612512=17.5GCp1400002.365 T：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），m