Как рассчитать скорость пара в трубе
Обновлено: 07.07.2024
Типичные скорости (практические скорости) потока воздуха, газов и водяного пара в трубопроводах и вентиляционных газоходах (трубах) в различных технологичеcких и коммунальных сетях.
Типичные скорости (практические скорости) потока воздуха, газов и водяного пара в трубопроводах и вентиляционных газоходах (трубах) в различных технологичеcких и коммунальных сетях.
Комфортной (не вызывающей излишней коррозии / эрозии или шума в трубопроводах) считается скорость до 7 м/с для газопроводов низкого давления, 15 м/с для газопроводов среднего давления, 25 м/с для газопроводов высокого давления (для простоты - "без серьезного приборного давления", "с приборным порядка единиц атмосфер", "с приборным давлением выше 3 бар"). Приемлемой на практике (уже будет шумно)- до 50-100 м/с. А практически встречающиеся скорости см. в таблице ниже:
Система
Диапазон практических скоростей (м/с)
Дополнительная информация: ". Скорость потока учитывается только для определения диаметра трубопровода. При неправильном выборе диаметра (скорость потока для: жидкой среды от 3 до 10 м/с; газообразной - свыше 20 м/с) будет наблюдаться повышенная вибрация трубопровода и образование статического электричества. Кавитация от скорости не зависит, а только от перепада давления и давления насыщенных паров перекачиваемой жидкости." ТПА номер 5(86) 2016 г - Якименко В.К. ЗАО "ТюменьВНИПИнефть"
Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Дополнительная информация от Инженерного cправочника DPVA, а именно - другие подразделы данного раздела:
Расчет диаметра трубопровода пара
Хотите, чтобы пароконденсатная система работала максимально эффективно, а при ее эксплуатации не было непредвиденных ситуаций? Правильно спроектируйте паропровод. Не зря промышленники уделяют столько внимания этой части системы — именно здесь часто возникают основные проблемы, приводящие к нарушению производственных процессов. Это могут быть гидроудары, образование излишков конденсата, значительные теплопотери и т.д.
Важно! Чтобы минимизировать потери тепла и снизить гидравлическое сопротивление паровой магистрали, паропроводы прокладывают по наиболее короткому пути от котельной или парогенератора к потребителю.
Предупредить большинство возможных неприятностей можно, если правильно рассчитать диаметр паропровода. Как это сделать, расскажет Андрей Шахтарин, руководитель компании «КВиП».
Зачем нужен расчет паропровода
Правильный выбор диаметра трубопровода пара обеспечивает корректную и эффективную работу пароконденсатной системы в целом. Если подбирать его размеры «на глазок», можно столкнуться со следующими проблемами:
Трубопровод пара с малым диаметром спровоцирует значительные потери давления, гораздо ниже расчетных. Повысится скорость пара, что может привести к шумам в паропроводе. Возможно увеличение количества гидроударов, которые также надо компенсировать, а значит придется дополнительно устанавливать предохранительные клапаны.
Если сделать паропровод слишком большого диаметра, в первую очередь это приведет к повышению общей стоимости трубопровода. Кроме того, это чревато увеличенными потерями тепла в окружающую среду и образованием значительного количества конденсата, а значит потребуется больше конденсатоотводчиков, вентилей, паровых сепараторов и т.д.
Есть два способа расчета диаметра паропровода — метод падения давления и более простой метод скоростей.
Метод скоростей
Этот способ подходит, если известен объемный (м³/ч) или массовый расход пара (кг/ч). Основная формула для расчета любых трубопроводов:
Q — объемный расход пара, воздуха или воды, м³/ч;
D — диаметр трубопровода, м;
v — допустимая скорость потока, м/с.
На практике расчет всегда ведется по расходу в м³/ч и по диаметру трубопровода в мм. Если известен только массовый расход, то для пересчета кг/ч в м³/ч необходимо учитывать удельный объем по таблице пара.
При этом уделяйте особое внимание подставляемым значениям — объемный расход насыщенного и перегретого пара при пересчете будет разным (при его одинаковом количестве и давлении). Соответственно, и диаметры трубопроводов будут различаться.
После всех преобразований для расчета диаметра трубопровода пара будет справедлива следующая формула:
Q – объемный расход пара, м³/ч;
D – искомый диаметр паропровода, мм;
v — рекомендуемая скорость потока, м/с.
В пароконденсатных системах производители парового оборудования рекомендуют поддерживать скорость потока в пределах 25-40 м/с — при ней достигается наибольший эффект сепарирования (осушения) пара. О том же говорит и СНиП II-35-76*, регламентирующий скорость:
для насыщенного пара — 30 м/с при диаметре трубопровода до 200 мм и 60 м/с при диаметре свыше 200 мм;
для перегретого — 40 м/с и 70 м/с соответственно.
Поэтому при расчете паропровода берем рекомендуемые значения 30 или 40 м/с.
Пример расчета
Предположим, что нужно рассчитать диаметр паропровода для насыщенного пара при 2000 кг/ч, давлении 10 бар и скорости потока 40 м/с.
По таблице удельный объем насыщенного пара при давлении 10 бар составляет v = 0,194 м³/кг. В этом случае Q будет равен 2000х0,194= 388 м³/ч. Подставляем в формулу
Получилось нестандартное значение. При определении диаметра всегда выбирают больший размер, в нашем случае DN 65, чтобы учесть риск возникновения пиковой нагрузки. Также стоит подумать о возможном расширении установки в будущем.
Метод падения давления
Этот метод основан на расчете потерь давления, вызванный гидравлическими сопротивлениями паропровода. Чтобы перепроверить правильность выбора диаметра трубопровода целесообразно также провести и этот расчет. Основная формула:
P— перепад давления на участке трубопровода;
λ — коэффициент трения (для стальных труб он составляет от 0,02 мм для новых до 0,20 мм для старых изделий);
l — длина участка трубы;
d — диаметр трубы;
p — плотность перекачиваемой среды;
W — скорость потока.
Формула справедлива и в обратном порядке — если известно начальное и задано конечное давление перед потребителем, можно вычислить необходимый диаметр паропровода:
стоимость монтажа и материалов изготовления, включая теплоизоляцию паропровода;
риск возникновения гидроударов;
уровень вероятной эрозии и и износа труб.
Как правило, основной причиной возникновения многих проблем в работе пароконденсатной системы является неправильно выбранный диаметр трубопровода. Поэтому доверить расчет лучше специалистам. Обращайтесь к инженерам компании «КВиП» — мы не только определим параметры паропровода, но и подберем его компоненты. Связаться с нами можно любым удобным для вас способом.
Как рассчитать скорость пара в трубе
По жизни скорость 30 м/с более оптимальная, 20 маловато будет.
Добавлено - 16:55
В нормах я тоже этого не встречал, такие цифры есть только в книжках по теплотехническим расчетам, на них можно и сослаться. Если Заказчик не верит - пусть запустит и все сам увидит. Вам даже не понадобится объяснять.
Я считаю только уровни шума на клапанах, где это действительно актуально, т.к. скорости действительно бывают высокими.
Если этот вопрос связан с предыдущим и Вы хотите знать как будет шуметь паропровод, то учтите, что кроме шума, на высоких скоростях в нем более вероятны (и сильны) гидроудары и срок службы. Скорость пара в паропроводе выше 40 м/с недопустима, я даже не видел таблиц, которые вообще оценивают пропускную способность паропровода на более высоких скоростях.
А верит ли заказчик теплотехническим расчетам и здравому смыслу ? Если нет, то о чем с ним можно разговаривать - пусть упражняется сам сколько хочет. Часто такие заказчики подбивают нас нести за это ответственность, а самому сэкономить. Что он думает насчет того, что 15 кВт можно запитать по проводу сечением скажем 2 мм2 ? Можно так сделать, но что будет дальше. Далеко не все прописано в правилах.
Да, забыл вот еще что - дренаж паропровода осуществляется конденсатоотводчиками через колена-отстойники, которые должны иметь определенную длину и диаметр, в противном случае, если длина менее рекомендованной, дренажа не будет - паропровод будет работать как "флейта", наоборот высасывая конденсат из отстойника. Но длина и диаметр колена вычислена исходя из скорости пара 30 м/с. Если скорость будет выше, какой длины должно быть колено-отстойник ? Где эти расчеты ? Какими правилами они описываются ? Что будет делать заказчик со своими дренажами паропровода, если они конечно у него есть ? Первый же гидроудар обычно прочищает мозги быстро.
По жизни скорость 30 м/с более оптимальная, 20 маловато будет.
Только-что встал вопрос по поводу 30-20 м/с.
Почему 20 "маловато будет"?
30 м/с это оптимальная скорость при которой соотношение износа паропровода, конденсации и шумовых характеристик является удовлетворительным. Это можно считать частью общепринятых правил построения пароконденсатных систем.
Если скорость низкая, паропровод может обводняться больше обычного и работать как радиатор.
Пример.
Паропровод Ду 100, длина 100 м, давление 10 бар, изоляция хорошая, скорость ветра 10 км/ч, температура наружного воздуха 0 гр.С.
Образование конденсата 96 кг/ч.
Теперь примем, при прочих равных условиях Ду 200. Скорость образования конденсата 184 кг/ч.
Этот пример характеризует только скорость обводнения, соотношений, о которых написано выше не отражает, цифры по шуму и износу к сожалению не видел, приходится верить этим таблицам, которым сто лет в обед.
Впрочем за сто лет свойства пара вряд-ли сильно изменились 22.2.2007, 10:35 Есть СНиП 2.04.05-86 (п.3.27.). В нём приведены скорости движения пара в системах отопления и теплоснабжения. По этому СНиПу для труб Ду125 и Ду 250 предельные скорости движения пара принимаются равными 80м/с.
Действует ли этот СНиП ? Вообще есть еще один 2.04.05-91, там такого нет.
А во-вторых Вы правильно подметили предельная скорость, а это означает, что элементами трубопровода являются еще сужения, расширения, переходы то есть, и скорости там естественно выше или ниже нормальной, предел обозначен - 80 м/с. Например на паровых клапанах тоже бывают высокие скорости через седло 90 м/с например. Пар также бывает еще и перегретым, это совсем другая история.
Вообще к примеру в СП 41-101-95 "Проектирование тепловых пунктов" написано:
4.57 При выборе конденсатоотводчиков следует принимать:
расход конденсата после пароводяных водо-подогревателей — равным максимальному расходу пара с коэффициентом 1,2.
Это не правильно, общепринятый опыт говорит, что если подача пара регулируемая, то к.о. выбирается с коэффициентом не менее, чем 3:1, если клапана на вводе нет, то 2:1. Если запас меньше. то приходится на пусках прибегать к продувкам и многие считают это нормальным. Тогда какой же извините это автоматический теплопункт ? Да, можно вообще без запаса взять, но ждите тогда когда же наконец разогреется Ваш теплообменник ?
15.5.2007, 22:42 Наши немецкие партнеры рекомендуют скорости для насыщенного пара 25-40м/сек, а в случае с перегретым паром 60м/сек. Естественно при прохождении пара, например, через седло регулирующего клапана скорости могут быть и выше сотни.Что касается низких скоростей пара (дополню Павла), то, например, в случае использования паросепаратора качество осушения будет снижаться с уменьшением скорости.
Добрый день.
А в Идельчика заглядывать не пытались?
Для нас скорость пара это потери полного давления исходя из этого и стоятся системы. Ясно что для пара на линии насыщения большие потери небопустимы из-за конденсации.
ing
Что касается низких скоростей пара (дополню Павла), то, например, в случае использования паросепаратора качество осушения будет снижаться с уменьшением скорости.
1. Наши датские партнеры (Shell) рекомендуют 15-30 м/с.
2. Кто Вам это сказал. Наоборот, чем меньше скорость пара в сепараторе, тем эфективнее влагоотделение, поскольку меньше конденсата "захватывается" со струей пара.
Действует ли этот СНиП ? Вообще есть еще один 2.04.05-91, там такого нет.
А во-вторых Вы правильно подметили предельная скорость, а это означает, что элементами трубопровода являются еще сужения, расширения, переходы то есть, и скорости там естественно выше или ниже нормальной, предел обозначен - 80 м/с. Например на паровых клапанах тоже бывают высокие скорости через седло 90 м/с например. Пар также бывает еще и перегретым, это совсем другая история.
Вообще к примеру в СП 41-101-95 "Проектирование тепловых пунктов" написано:
4.57 При выборе конденсатоотводчиков следует принимать:
расход конденсата после пароводяных водо-подогревателей — равным максимальному расходу пара с коэффициентом 1,2.
Это не правильно, общепринятый опыт говорит, что если подача пара регулируемая, то к.о. выбирается с коэффициентом не менее, чем 3:1, если клапана на вводе нет, то 2:1. Если запас меньше. то приходится на пусках прибегать к продувкам и многие считают это нормальным. Тогда какой же извините это автоматический теплопункт ? Да, можно вообще без запаса взять, но ждите тогда когда же наконец разогреется Ваш теплообменник ?
Похоже на перевод рекомендаций небезизвесной английской фирмы SpiraxSarco. Естественно, производителю конденсатоотводчиков выгодно продать большие агрегаты из расчета 3:1. И потом, какое соотношение прикажете принимать мне, проектирующему пароснабжение исключительно на технологические нужды?
Это не перевод, а мой опыт, который к Спиракс-Сарко не имеет отношения. Если хотите, чтобы теплообменный агрегат разогревался быстро и без ручной продувки, то следует помнить о коэффициента запаса (который кстати например на сушильных барабанах доходит до 5. 8:1).
К слову для технологии это обстоятельство имеет бОльшее значение, чем скажем для систем отопления, для которых скорость разогрева при первоначальном пуске имеет не особенно важна. Если хотите принимать участие в каждом пуске теплообменника из холодного состояния - можете выбирать к.о исходя из соотношения 1:1. Моих заказчиков не заботит сколько заработает та или иная компания, производящая конденсатоотводчики - т.к. технологический процесс важнее.
Это не перевод, а мой опыт, который к Спиракс-Сарко не имеет отношения. Если хотите, чтобы теплообменный агрегат разогревался быстро и без ручной продувки, то следует помнить о коэффициента запаса (который кстати например на сушильных барабанах доходит до 5. 8:1).
К слову для технологии это обстоятельство имеет бОльшее значение, чем скажем для систем отопления, для которых скорость разогрева при первоначальном пуске имеет не особенно важна. Если хотите принимать участие в каждом пуске теплообменника из холодного состояния - можете выбирать к.о исходя из соотношения 1:1. Моих заказчиков не заботит сколько заработает та или иная компания, производящая конденсатоотводчики - т.к. технологический процесс важнее.
При чем тут теплообменник? У меня на технологию пар расходуется на все что угодно, от барботажа до ошпаривания банок, кроме теплообмена. При этом весь конденсат, образующийся в потребляющих агрегатах отводится ихними штатными системами. "Мои" же конденсатоотводчики служат исключительно для исключения гидроударов при транспортировке. Вот и скажите, с каким запасом и от чего мне их подбирать?
Теплообменник при том, что выше я говорил про запас 3:1 для конденсатоотводчиков на теплообменниках, а Вы не говорили для каких приложений Вы сомневаетесь учитывать запас, просто усомнившись в необходимости этого условия, так можно раскритиковать что угодно.
Слово "технология" действительно имеет широкое значение и единого коэффициента запаса для конденсатоотводчиков всех установок нет и не может быть. Всякому условию есть свое техническое решение.
Если Ваш вопрос про дренаж паропровода, то запас здесь не нужен - к.о. подбирается на 5..10% от расхода на трубе. Ошибиться здесь сложно.
Бражная полунепрерывная колонна. Эксплуатация в домашних условиях. (Практическая ветка)
правильней будет считать не % от внутренней площади колонны , а по скорости пара. m16, 22 Сент. 14, 12:50расскажи как считаешь и почему 4,0-4,5м/сек считаешь оптимальной скоростью? ark 11 Специалист Петербург 131 16 Отв.2142 22 Сент. 14, 16:00, через 20 мин Кто нибудь пользовался для браги мембранными насосами? mak Научный сотрудник Екатеринбург 6063 1744 Отв.2143 22 Сент. 14, 16:03, через 3 мин забивается махом
я и поршневые делал, все одно не то
расскажи как считаешь и почему 4,0-4,5м/сек считаешь оптимальной скоростью? GaLin, 22 Сент. 14, 15:41GaLin Бакалавр Chernovtsy 97 72 Отв.2145 23 Сент. 14, 03:26
Сделал расчет скорости потока пара в НБК колонне.
При этом принял, что 14мм.рт.ст. это то максимально допустимое
значение при котором НБК работает устойчиво.
(хотя можно легко пересчитать для других показаний тонометра).
Расчеты провел применительно к моей НБК при подводимой к ней мощности 2,5кВт*час.
В результате получил, что для колонны Ф=65мм,
скорость потока пара будет равна 0,56м/сек.
Расчеты прикрепил в виде картинки, чтобы формулы и пояснения были максимально наглядными.
Если считать, что площадь отверстий в колонне составляет 20% от ее сечения, то получим
Скорость потока пара в колонне Ф=65мм с пропускной способностью 20%=2,79м/сек.
Посл. ред. 23 Сент. 14, 03:55 от GaLin
GaLin Бакалавр Chernovtsy 97 72 Отв.2146 23 Сент. 14, 03:34, через 8 минПосл. ред. 23 Сент. 14, 04:33 от GaLin
GaLin Бакалавр Chernovtsy 97 72 Отв.2147 23 Сент. 14, 04:21, через 47 минправильней будет считать не % от внутренней площади колонны , а по скорости пара. m16, 22 Сент. 14, 12:50Это не верно, т.к. именно площадь сечения отверстий в тарелках определяет скорость прохождения пара через колонну.
В результате получил, что для колонны Ф=65мм,
скорость потока пара будет равна 0,56м/сек. GaLin, 23 Сент. 14, 03:26
В каждой тарелке просверлено по 18 отверстий Ф=6мм.в колонне неважно какого диаметра скорость пара с такими тарелками будет 3,73 м/с при 2,5квт
GaLin, 17 Сент. 14, 18:02
Прикольно читать ваши посты.
в колонне неважно какого диаметра скорость пара с такими тарелками будет 3,73 м/с при 2,5квт m16, 23 Сент. 14, 08:29Нет, НЕ В КОЛОННЕ.
А при прохождении отверстий НА ТАРЕЛКЕ,
в самой колонне как было 0,57 так и будет.
Что ДОВОЛЬНО МАЛО - колонна работает в недонапряженном режиме
Я понял.))) потому и говорю, что прикольно - один пишет про трубу, второй возражает и пишет тоже самое.
На тарелках до 5 м/сек, в трубе до 1.5 м/сек госорят буквари
GaLin Бакалавр Chernovtsy 97 72 Отв.2152 23 Сент. 14, 13:44 Если мы что-то обсуждаем, то давайте обмениваться мнениями конструктивно.А эмоции в духе:
счетовод блин m16, 23 Сент. 14, 08:29
не принимаются.
Ты так и ответил, каким образом ты рассчитываешь скорость пара в трубе?
Если в предложенном мной способе видишь ошибку, укажи на нее.
А лучше выложи свой способ, если таковой имеется.
Я понял.))) потому и говорю, что прикольно - один пишет про трубу, второй возражает и пишет тоже самое. игорь223, 23 Сент. 14, 10:26
Хотелось бы до конца разобраться и больше к этому не возвращаться:
Еще раз вернемся к скоростям потока пара в НБК.
В моем случае в "голой трубе" Ф=65мм, при 2,5кВт*ч,
скорость потока пара составляет 0,56м/сек.
Теперь если площадь отверстий равна 20% пл. сечения Ф=65мм, то
скорость потока пара составит: 2,79м/сек.
Теперь, у меня по факту S отверстий (18шт Ф=6,5мм), S = отверстий равна 0,00060кв.м.,
скорость потока пара составит: 3,10м/сек.
Разница в скорости не большая.
На тарелках до 5 м/сек, в трубе до 1.5 м/сек госорят буквари игорь223, 23 Сент. 14, 10:26
Возникает вопрос, какая должна быть скорость потока пара в трубе?
Какая максимально допустимое давление в НБК в мм.рт.ст.?
Это означает, что для работы моей колонны необходимо:
Для Ф=65мм подвести мощность 4,5 кВт*ч,
скорость потока пара "голой трубе" составляет 1,0 м/сек.
Если площадь отверстий равна 20% пл. сечения Ф=65мм,
скорость потока пара составит: 5,02 м/сек.
Это для меня практически не выполнимо при имеющемся у меня НПГ с мощность тена 3,5кВт.
Не выпаолнимо - не делай. Все верно.
В НБК две скорости пара - в трубе одна, а на заужениях - другая.
Представь, что у тебя три трубы - толстая, тонкая (в два раза по диаметру меньше) и опять толстая.
Пусть в толстой первой скорость пара 5м/сек.
Тогда в тонкой, через которую должно проходить столько же пара по обьема сколько через толстую, скорость пара будет в четыре раза (в кввадрате от диаметра) выше, то есть 20м/сек.
Попадая обратно в толстую, пару уже некуда торопиться, и скорость пара падает до первоначальных 5м/сек.
Вот тоже самое и на тарелках - как токо заужение, скорость выросла, заужение кончилось - опять вернулась в зад.
П.С. То, что вы считаете, не полная ерунда, но и не полная картина. Потому что в теже дырки льется брага сверх, заужая сечение (повышая скорость пара)
Причем степень "кривизны" по отношению к вашему доблестному расчету в экселе зависит как минимум от
а) густоты браги
б) диаметра отверстий, точнее говоря от величины периметра отверстий.
И тут математика становится уже дивуравнениями и всякими полиномами непервой степени ни разу.
плюс зазоры тарелка-труба, плюс некруглость и шовность трубы этого диаметра, плюс неперпендикулярность тарелок относительно трубы.
У тебя есть труба, есть тарелки, есть дрель
Включаешь, и начинаешь МЕ-е-е-дленно анализировать работу НБК, досверливая по одной-две дырки и СРАВНИВАЯ вдумчиво режимы работы.
Сначала видишь улучшение (в смысле уровень подачи растет, отжатие нормальное)
Потом наступает момент, когда отжатие уже не полноценное.
Тогда откатываешь назад, и, вуаля - готово.
Определение диаметров трубопроводов и конденсатопроводов
Диаметр трубопровода рекомендуется вести по объемному расходу в м3/ч. Если известен только массовый расход, то для пересчета в объемный расход необходимо учитывать удельный объем среды.
Формула расчета выглядит следующим образом:
где:
D – диаметр трубопровода, мм
v - допустимая скорость потока в м/с
Удельный объем насыщенного пара при давлении 10 бар равен 0,194 м3/кг, это означает, что объемный расход 1000 кг/ч насыщенного пара при 10 бар будет составлять 1000х0,194=194 м3/ч. Удельный объем перегретого пара при 10 бар и температуре 300°С равен 0,2579 м3/кг, а объемный расход при том же количестве пара уже будет составлять 258 м3/ч. Таким образом можно утверждать, что один и тот же трубопровод не подойдет для транспортировки и насыщенного, и перегретого пара.
Приведем несколько примеров расчетов трубопроводов для разных сред:
1. Среда – вода. Сделаем расчет при объемном расходе - 120 м3/ч и скорости потока v=2 м/с.
D= =146 мм.
То есть необходим трубопровод с номинальным диаметром DN 150.
2. Среда - насыщенный пар. Сделаем расчет для следующих параметров: объемный расход - 2000 кг/ч, давление - 10 бар при скорости потока - 15 м/с. В соответствии с Таблицей насыщенного пара удельный объем насыщенного пара при давлении 10 бар равен 0,194 м3/ч.
D= = 96 мм.
То есть необходим трубопровод с номинальным диаметром DN 100.
3. Среда - перегретый пар. Сделаем расчет для следующих параметров: объемный расход - 2000 кг/ч, давление - 10 бар при скорости потока 15 м/с. Удельный объем перегретого пара при заданном давлении и температуре, например, 250°С, равен 0,2326 м3/ч.
D= =105 мм.
То есть необходим трубопровод с номинальным диаметром DN 125.
4. Среда – конденсат. В данном случае расчет диаметра трубопровода (конденсатопровода) имеет особенность, которую необходимо учитывать при расчетах, а именно: необходимо принимать во внимание долю пара от разгрузки. Конденсат, проходя через конденсатоотводчик, и попадая в конденсатопровод, разгружается (то есть конденсируется) в нем.
Доля пара от разгрузки определяется по следующей формуле:
Доля пара от разгрузки =, где
h1 – энтальпия конденсата перед конденсатоотводчиком;
h2 – энтальпия конденсата в конденсатной сети при соответствующем давлении;
r – теплота парообразования при соответствующем давлении в конденсатной сети.
По упрощенной формуле доля пара от разгрузки определяется, как разность температур до и после конденсатоотводчика х 0,2.
Формула расчета диаметра коденсатопровода будет выглядеть так:
D= , где
ДР – доля от разгрузки конденсата
Q – количество конденсата, кг/ч
v” – удельный объем, м3/кг
Проведем расчет конденсатопровода для следующих исходных значений: расход пара - 2000 кг/ч с давлением - 12 бар (энтальпия h’=798 кДж/кг), разгруженного до давления 6 бар (энтальпия h’=670 кДж/кг, удельный объем v”=0.316 м3/кг и теплота конденсирования r=2085 кДж/кг), скорость потока 10 м/с.
Доля пара от разгрузки = = 6,14 %
Количество разгруженного пара будет равно: 2000 х 0,0614=123 кг/ч или
123х0,316= 39 м3/ч
D= = 37 мм.
То есть необходим трубопровод с номинальным диаметром DN 40.
ДОПУСТИМАЯ СКОРОСТЬ ПОТОКА
Показатель скорости потока - не менее важный показатель при расчете трубопроводов. При определении скорости потока необходимо учитывать следующие факторы:
- Потери давления. При высокой скорости потока можно выбрать меньший диаметр трубопроводов, однако при этом происходит значительная потеря давления.
- Стоимость трубопроводов. Низкая скорость потока приведет к выбору большего диаметра трубопроводов.
- Шум. Высокая скорость потока сопровождается увеличенным шумовым эффектом.
- Износ. Высокая скорость потока (особенно в случае конденсата) приводит к эрозии трубопроводов.
Как правило, основной причиной возникновения проблем с отведением конденсата является именно заниженный диаметр трубопроводов и неверный подбор конденсатоотводчиков.
После конденсатоотводчика частички конденсата, двигаясь по трубопроводу со скоростью пара от разгрузки, достигают поворота, ударяются о стенку поворотного отвода, и скапливаются в месте поворота. После этого с высокой скоростью выталкиваются вдоль трубопроводов, приводя к их эрозии. Опыт показывает, что 75% протечек в конденсатопроводах происходит в трубных коленах.
Чтобы снизить вероятное возникновение эрозии и ее негативное воздействие, необходимо для систем с поплавковыми конденсатоотводчиками для расчета принимать скорость потока около 10 м/с, а для систем с другими типами конденсатоотводчиков - 6 -8 м/с. При расчетах конденсатопроводов, в которых отсутствует пар от разгрузки, очень важно делать расчеты, как для водопроводов со скоростью потока 1,5 – 2 м/с, а в остальных учитывать долю пара от разгрузки.
Определение диаметра трубопровода
Потеря давления в трубопроводе, кроме прочего, зависит от расхода скорости потока и вязкости среды протекания. Чем больше количество пара, проходящего через трубопровод определённого номинального диаметра, тем выше трение о стенки трубопровода. Иными словами, чем выше скорость пара, тем выше сопротивление или потери давления в трубопроводе.
На сколько высоки могут быть потери давления определяется назначением пара. Если перегретый пар подается через трубопровод к паровой турбине, то потери давления должны быть по возможности минимальными. Такие трубопроводы значительно дороже обычных, причём больший диаметр, в свою очередь, приводит к значительно большим затратам. Инвестиционный расчёт основывается на времени возврата (срок окупаемости) инвестиционного капитала в сравнении с прибылью от работы турбины.
Этот расчёт должен основываться не на средней нагрузке турбины, а исключительно на ее пиковой нагрузке. Если, например, в течении 15 минут набрасывается пиковая нагрузка в 1000 кг пара, то трубопровод должен иметь пропускную способность 60/15x 1000 = 4000 кг/ч.
Расчёт
В главе далее - Работа с конденсатом, поясняется методика расчёт диаметра конденсатопроводов. В расчётах паро- воздухо- и водопроводов действуют примерно те же исходные принципы. В завершении этой темы в этом разделе будут приведены расчеты для определения диаметра паро- воздухо- и водопроводов.
В расчётах диаметров в качестве основной применяется формула:
Q = расход пара, воздуха и воды в м 3 /с.
D = диаметр трубопровода в м.
v = допустимая скорость потока в м/с.
В практике рекомендуется вести расчет по расходу в м 3 /ч и по диаметру трубопровода в мм. в этом случае выше приведённая формула расчёта диаметра трубопровода изменяется следующим образом:
D = диаметр конденсатопровода в мм.
Q = расход в м 3 /ч.
V = допустимая скорость потока в м/с.
Расчет трубопроводов всегда ведется по объёмному расходу (м 3 /ч), а не по массовому (кг/ч). Если известен только массовый расход, то для пересчёта кг/ч в м 3 /ч необходимо учитывать удельный объём по таблице пара.
Удельный объем насыщенного пара при давлении 11 бар составляет 0,1747 м 3 /кг. Таким образом, объемный расход от 1000 кг/ч насыщенного пара при 11 бар будет составлять 1000 * 0,1747 = 174,7 м 3 /ч. Если речь будет идти о таком же количестве перегретого пара при давлении 11 бар и 300 °С, то удельный объём составит 0,2337 м 3 /кг, а объемный расход 233,7 м 3 /ч. Таким образом это означает, что один и тот же паропровод не может одинаково подходить для транспорта одного количества насыщенного и перегретого пара.
Также для случая воздуха и других газов расчет необходимо повторить с учетом давления. Производители компрессорного оборудования указывают производительность компрессоров в м 3 /ч, под которым понимается объем в м 3 при температуре 0 °С.
Если производительность компрессора 600 мп 3 /ч и давление воздуха 6 бар, то объемный расход составляет 600/6 = 100 м 3 /ч. в этом также заключается основа расчета трубопроводов.
Допустимая скорость потока
Допустимая скорость потока в системе трубопроводов зависит от многих факторов.
- стоимость установки: низкая скорость потока приводит к выбору большего диаметра.
- потеря давления: высокая скорость потока позволяет выбрать меньший диаметр, однако вызывает большую потерю давления.
- износ: особенно в случае конденсата высокая скорость потока приводит к повышенной эрозии.
- шум: высокая скорость потока увеличивает шумовую нагрузку, напр. Паровой редукционный клапан.
В ниже приведенной таблице представлены данные норм относительно скорости потока для некоторых сред протекания.
Гидравлический расчет паропроводов
Формулы, используемые для определения гидравлических потерь, как для жидкости, так и для пара являются одинаковыми.
Отличительная особенность паропровода – учет изменения плотности пара.
1. Определяем ориентировочное значение удельных потерь на трение на участках от источника тепла до наиболее удалённого потребителя IV, Па/м:
Окончание табл. 16
2. Определяем плотность пара:
3. По номограммам находим диаметр паропровода (прил. 6).
4. Действительные потери давления, Па/м:
5. Действительная скорость пара:
(118)
Сверяем с табл. 17.
Таблица 17
Максимальная скорость движения пара в паропроводах
7. Суммарная эквивалентная длина на участках:
где – сумма коэффициентов местных сопротивлений (см. табл. 8).
8. Приведенная длина участка:
9. Потери давления на трение и в местных сопротивлениях на участке:
10. Давление пара в конце участка:
Данные расчетов свести в табл. 18 по схеме.
Гидравлический расчет паровой сети
По формуле находим диаметр трубы:
где – потери тепла на единицу длины при заданной разности температур пара и окружающей среды с учетом потерь тепла на опорах, задвижках и т.п.
Если определено без учета потерь, тепла на опорах, задвижках и т. п., то
где tср – средняя температура пара на участке, 0 С, t0 – температура окружающей среды, зависящая от способа прокладки, 0 С. При наземной прокладке t0= = tН0, при подземной бесканальной прокладке t0 = tгр (температура грунта на глубине укладки). При прокладке в проходных и полупроходных каналах t0 = =40–50°С.
При прокладке в переходных каналах t0 = 5°С. По найденным потерям тепла определяют изменение энтальпии пара на участке и значение энтальпии пара в конце участка:
По найденным значениям давления и энтальпии пара в начале и конце участка определяется новое значение средней плотности пара (форм. 128).
Если новое значение плотности отличается от ранее заданного более чем на 3 %, то проверочный расчет повторяется с уточнением одновременно и RЛ:
Читайте также: