哈工大供熱工程第十一章

供熱工程第十一章

蒸汽供熱系統(tǒng)管網(wǎng)水力計(jì)算及水力工況

11-1蒸汽網(wǎng)路水力計(jì)算基本公式組成

蒸汽供熱系統(tǒng)的管網(wǎng)由蒸汽網(wǎng)路和凝結(jié)水網(wǎng)路兩部分組成。第九章熱水網(wǎng)路水力計(jì)算的基本公式，對(duì)蒸汽網(wǎng)路同樣是適用的。在計(jì)算蒸汽管道的沿程壓力損失時(shí)，流量G、管徑d與比摩阻R三者的關(guān)系式，與熱水網(wǎng)路水力計(jì)算的基本公式(9-2)、(9-3)和(9-4)完全相同。

m(11-2)

t/h(11-3)Pa/m(11-1)式中R-每米管長(zhǎng)的沿程壓力損失(比摩阻)，Pa/m;G-管段的蒸汽質(zhì)量流量，t/h;D-管道的內(nèi)徑，m;K-蒸汽管道的當(dāng)量絕對(duì)粗糙,m。取K=0.2mm=2x10-4m

ρ-管段中蒸汽的密度，kg/m3。同樣在設(shè)計(jì)中，為了簡(jiǎn)化蒸汽管道水力計(jì)算過(guò)程，也可利用計(jì)算圖或表進(jìn)行計(jì)算。附錄11-1給出蒸汽管道水力計(jì)算表。該表是K=0.2mm，蒸汽密度ρ=lkg/m3編制的。在蒸汽網(wǎng)路水力計(jì)算中，由于網(wǎng)路長(zhǎng)，蒸汽在管道流動(dòng)過(guò)程中的密度變化大，因此必須對(duì)密度的變化予以修正計(jì)算。關(guān)于附表11-1的使用說(shuō)明制表?xiàng)l件:K=0.2mm，ρ=lkg/m3修正:(1)對(duì)R的修正

R與ρ成反比：已知平均比摩阻RP時(shí),以

R′=RPxρS查表,得到表中數(shù)據(jù)Rb,實(shí)際的比摩阻

Rs=(ρb/ρS)

Rb;RS=Rbx1/ρS=Rb/ρS(2)對(duì)流速的修正實(shí)際的流速υs=(ρb/ρS)υb=υb/ρS(3)對(duì)當(dāng)量長(zhǎng)Ld的修正

Ld與K0.25成反比：從表（9-1）查得數(shù)據(jù)應(yīng)休正

Lds=(Kb/KS)0.25Ldb=(0.5/0.2)0.25LdbLds=1.26Ldb

查表計(jì)算太過(guò)于復(fù)雜,實(shí)際工程中仍以利用公式(11-1)、

(11-2)、(11-3)為宜。蒸汽管線水力計(jì)算方法采用當(dāng)量長(zhǎng)度法；各不同管段取平均蒸汽的密度：始端末端蒸汽密度的算術(shù)平均；管線限定流速：過(guò)熱蒸汽D>200mm時(shí)80m/sD≤200mm50m/s飽和蒸汽D>200mm時(shí)60m/sD≤200mm35m/s11-2室外蒸汽管網(wǎng)水力計(jì)算方法和例題一、計(jì)算步驟1.確定各管段流量

t/h

式中Q’-熱負(fù)荷，KW；

-汽化潛熱

kj/kg。2.確定熱網(wǎng)主干線及其平均比摩阻RP=(PS-Pm)/(1+αJ)L。3.從熱源開(kāi)始，確定第①管段末端壓力Pm=PS-RP(1+αJ)L

依PSPm確定該管段平均密度ρ。4.應(yīng)用公式（11-2），代入已知條件G、R、ρ、K計(jì)算得出d。5.按計(jì)算的d取整為標(biāo)準(zhǔn)管徑（內(nèi)徑m）代入公式（11-1）得出R。6.利用表（9-2）查出該管段的局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度并修正。7.利用公式?P=RLZh計(jì)算阻力損失或用RL(1+αJ)估算。8.流速校核:利用公式υ=0.354G/ρd29.依第①管段末端壓力作為第②管段始端壓力，重復(fù)上述步驟計(jì)算管段②,依此類推計(jì)算其他管段。10.計(jì)算分支管線分支管線始端壓力為已知,計(jì)算方法同前。如果分支線只有一個(gè)管段，則計(jì)算可以大為簡(jiǎn)化。解：選擇主干線ⅠⅡⅢ31.主干線平均比摩阻RP=（10-7）x105/900（1+0.8）

=185.2Pa/m2.管段①末端壓力PⅡ=10x105-185.2x500(1+0.8)=8.33x1053.計(jì)算管段①蒸汽密度ρ1=ρ11+ρ9.33=(5.64+4.81)/2=5.2254.利用公式(11-2)代入已知的G、ρR、K計(jì)算得出d=0.154m

取整d=0.15m=150mm（159x4.5）

5.利用公式(11-1)代入已知的G、ρd、K得出R=212.06Pa/m。

6.利用附表9-2查出在d=150mm時(shí)的局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度：截止閥Ld=24.6,7個(gè)方形補(bǔ)償器7x15.4=107.8,合計(jì)132.4修正到K=0.2mm條件下的Lds=132.4x1.26=166.8m。7.計(jì)算管段①的阻力損失?P=RLZh=212.06x(500+166.8)?P=141402Pa=1.41bar8.管段①末端的實(shí)際壓力P1m=10-1.41=8.59bar9.管段①的實(shí)際密度ρ=ρ11+ρ9.59=(5.64+4.93)/2=5.28510.重復(fù)步驟5以實(shí)際密度計(jì)算得出R=209.65Pa/m,阻力損失?P=139795Pa=1.4bar，管段①末端的實(shí)際壓力為10-1.4=8.6bar,實(shí)際密度為ρ=ρ11+ρ9.6=(5.64+4.94)/2=5.2911.計(jì)算管段②,始端壓力為8.6bar,重復(fù)步驟1-10，以次類推計(jì)算管段③，詳細(xì)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表12.分支管線計(jì)算管段④

◆始端壓力PⅡ=8.6,用戶壓力7.0bar,平均比摩阻RP=(8.6-7)x105/120(1+0.8)=740.7Pa/m;◆始端壓力為8.6bar,末端壓力7bar,熱媒平均密度ρ2=

ρ9.6+ρ8=(4.94+4.16)/2=4.55kg/m3;◆利用公式(11-2)代入已知的G、ρR、K計(jì)算得出d=0.083m

取整d=80mm（89x3.5）,內(nèi)徑82mm.◆利用公式(11-1)代入已知的G、ρ、d、K得出

R=815.74Pa/m。

◆利用附表9-2查出在d=80mm時(shí)的局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度:

截止閥Ld=10.2,2個(gè)方形補(bǔ)償器2x7.9=15.8,分流三通分支管3.82,合計(jì)29.82修正到K=0.2mm條件下的Lds=29.82x1.26=37.6m。◆計(jì)算管段④的阻力損失?P=RLZh=815.4x(120+37.6)?P=128561Pa=1.29bar◆管段④末端的實(shí)際壓力P1m=8.6-1.29=7.31bar◆管段④的實(shí)際密度ρ=ρ9.6+ρ8.31=(4.94+4.3)/2=4.62◆重復(fù)步驟5以實(shí)際密度計(jì)算得出R=803.38Pa/m,

阻力損失?P=126613Pa=1.27bar，管段④末端的實(shí)際壓力為8.6-1.27=7.33bar,實(shí)際密度為ρ=ρ8.6+ρ8.3=(4.94+4.31)/2=4.625管段⑤計(jì)算過(guò)程同管段④

詳細(xì)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表管段號(hào)GLRPPSPmρdRLdLZhΔHPmρst/hmPa/mbarbarkg/m3mmPa/mmmPabarkg/m3123主干線8500185.2108.335.225150212.06166.8666.81414025.285209.651397955300185.28.67.334.625125243.7284.8384.8937834.705239.58921903100185.27.687.04.32100303.1146.3146.3443454.375299.30437868.595.2858.605.2907.664.7057.684.717.244.3757.244.37545分支線43120740.78.67.04.5580815.7437.6157.61285614.62803.381266132100377.87.6874.3280381.8637.6137.6525444.355378.79521227.314.627.324.6257.154.3557.154.355

11-3凝結(jié)水管網(wǎng)的水力工況及水力計(jì)算原則

P3

PP1

CABP4P5

P2DE一、管段AB（設(shè)備出口-疏水器）凝水流態(tài)為汽-水兩相非滿管流。疏水器應(yīng)布置在設(shè)備之下，凝水管段應(yīng)有不小于0.005的坡度。凝水管管徑確定應(yīng)參照附表5-5，根據(jù)管段承擔(dān)的熱負(fù)荷確定管徑。

二、管段BC（疏水器出口-二次蒸發(fā)箱）該管段認(rèn)為是汽水乳狀混合物兩相滿管流1.流體密度ρsρr=1/υr=1/[x(υq-υs)+υs]kg/m3(11-4)式中υr-汽水乳狀混合物比容m3/kg

υq-凝結(jié)水管末端或二次蒸發(fā)箱壓力下飽和汽比容m3/kg;

υs-凝結(jié)水比容m3/kg,近似取0.001m3/kg;

x-蒸汽干度,凝結(jié)水混合物中含蒸汽質(zhì)量百分比,%;x=x1+x2;x1-疏水器漏汽量,一般采用0.001-0.003;x2-凝水通過(guò)疏水器閥孔及管道產(chǎn)生的二次汽量,%

x2=(q1-q3)/γ%(11-5);q1-疏水器前壓力P1下凝結(jié)水的焓,kj/kg;

q3-凝水管末端壓力P3下飽和水的焓,kj/kg;

γ-P3壓力下蒸汽的汽化潛熱,kj/kg。X2以及ρr可查附錄11-2以及11-32.管段作用壓頭

?PBC=P2-P3-hρgPa(11-6)P2-疏水器出口、凝結(jié)水管始端表壓力,Pa;P3-二次蒸發(fā)箱、凝結(jié)水管末端表壓力，Pa;h–疏水器后凝結(jié)水提升高度，m;ρ-凝結(jié)水密度，從安全角度取ρ=1000kg/m3g-重力加速度，g=9.81m/s2。附錄11-4給出了K=0.5mm、ρ=10kg/m3室內(nèi)余壓凝水計(jì)算表；室外凝結(jié)水管計(jì)算按附錄9-1查表計(jì)算并修正之。開(kāi)式凝結(jié)水管K=1mm；閉式凝結(jié)水管K=0.5mm三、管段CD（二次蒸發(fā)箱至凝結(jié)水箱）1.流態(tài)

飽和凝結(jié)水，單項(xiàng)滿管流（壓降較大時(shí)可能有二次汽）2.作用壓頭

?PCD=hρg-P4Pa(11-7)

式中h–二次蒸發(fā)箱3與凝水箱4回形管頂高差，m;