管道和蒸汽加热器的蒸汽耗量计算

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1、第2章蒸汽工程和传热管道和空气加热器的蒸汽耗量计算章节2.12蒸汽和冷凝水系统手册2.12.1121第2章蒸汽工程和传热管道和空气加热器的蒸汽耗量计算章节2.12管道和空气加热器的蒸汽耗量计算蒸汽会在任何暴露在大气中的管道表面冷凝并释放出蒸发焓。某些情况下，如蒸汽主管上采用保温措施以减少热传递。在另外一些情况下，如在空气加热器机组内，通常在管子外边采用鳍片来加强换热。但是要非常精确地计算出蒸汽耗量通常是不可能的，同时也没有必要。本节例子中的计算对大部分工程应用都具有一定的指导意义。蒸汽主管在任何系统中，蒸汽管道本身散热导致的

2、蒸汽冷凝必须进行考虑。这种冷凝量一般在系统启动暖管时达到最大，这个量通常用来选择合适的疏水阀来进行管道疏水。当管道正常运行时，同样会有一小部分稳定的管道散热损失。这两部分可以分别参考“暖管负荷”和“运行负荷”。暖管负荷在启动阶段，需要一部分热量先把冷的管道加热到工作温度，为安全起见，暖管应缓慢进行，同时这样做可以减少热应力和机械应力。这样有很多优点，如管道不容易泄漏、维护费用少，使用寿命长等。可以使用如图2.12.1所示的布置，在主截断阀旁边并联一个小的阀门来进行暖管，这个阀门根据暖管时间长短来选择不同的口径。大管道上选用自

3、动的慢开阀可以提高安全性。使用单个主截断阀也可以，但是，主截断阀可以通过管道的设计流量，这个流量对暖管负荷来说过大，因此，启动时阀门开度很小。在主截断阀前安装汽水分离器可以保证通过的蒸汽更干燥，从而保护阀门内件不被过早磨损。蒸汽主管的暖管时间应尽可能长，这样可以尽可能减少管道机械应力，提高安全性，并减少启动负荷。控制器控制器汽水分离器和疏水阀组蒸汽与管道口径相同的截止阀冷凝水图2.12.1旁路的自动暖管阀如果暖管时间可以用10min而不是5min，那么初始的暖管蒸汽流量就可以减半，用20min暖管会进一步减少暖管负荷。把管网

4、系统加热到工作温度需要的蒸汽流量是管道的质量、比热、温升、蒸汽的蒸发焓和暖管时间的函数，可以用公式2.12.1来表示：2.12.2蒸汽和冷凝水系统手册122第2章蒸汽工程和传热管道和空气加热器的蒸汽耗量计算章节2.1260W(Ts-Tamb)cpms=kg/h公式2.12.1hfgt式中:ms=蒸汽的平均冷凝率(kg/h)；W=管道与法兰以及接头的总重量(kg)；Ts=蒸汽温度(℃)；Tamb=环境温度(℃)；cp=管道材质的比热(kJ/(kg·℃))；hfg=工作压力下的蒸发焓(kJ/kg)；t=暖管时间(min)。注:公

5、式中常数60，并且时间用分钟得到的蒸汽流量为kg/h。表2.12.1典型金属管道的比热管道材质300℃时的比热(kJ/(kg·℃))铜0.385碳钢0.490铬钢0.443AISI302不锈钢0.480AISI304不锈钢0.477AISI316不锈钢0.468AISI347不锈钢0.480例2.12.1蒸汽管道的热损失100m的口径为100mm的碳钢蒸汽主管，有9对PN40的法兰接头和一个隔断阀。钢的比热cp=0.49kJ/(kg·℃)启动时的环境温度为20℃，蒸汽压力14.0barg，查蒸汽表得出温度为198℃(见表2.

6、12.2)。表2.12.2节选自蒸汽表饱和焓（能量）(kJ/kg)压力温度水蒸发蒸汽比容(barg)(℃)h3fhfghg(m/kg)14198845194727920.132计算:第1部分暖管时间为30min的暧管蒸汽负荷。第2部分保温层厚度为75mm的运行负荷。第1部分计算暖管负荷60W(Ts-Tamb)cpms=kg/h公式2.12.1hfgt为了得到W，从表2.12.3中找到不同的蒸汽主管材料的质量100mm主管=16.1kg/m100mm的PN40的法兰=16.0kg/对100mm截止阀=44.0kg因此：W=(1

7、00x16.1)+(9x16)+(1x44)=1798kg所以，平均暖管负荷：60×1789kg×(198℃-20℃)×0.49kJ/(kg·℃)ms=kg/h1947kJ/kg×30min=161kg/h蒸汽和冷凝水系统手册2.12.3123第2章蒸汽工程和传热管道和空气加热器的蒸汽耗量计算章节2.12注:冷凝水量用于选择适当的暖管控制阀当选择蒸汽疏水阀时，考虑到暖管结束前蒸汽压力较低，此冷凝水量应再乘以2，然后再除以疏水阀的数量得到每个疏水阀的需要排放量。表2.12.3典型的钢管、法兰、螺栓以及截止阀的重量管道口径Sch

8、.40管道每对法兰重量PN40法兰(mm)(kg/m)PN40ANSI150ANSI300截止阀151.31.71.824201.72.32.235252.52.62.446323.44.03.068404.15.04.0811505.46.06.0914658.69.08.0121980