蒸汽网路水力计算.docx

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1、蒸汽网路系统一、蒸汽网路水力计算的基本公式计算蒸汽管道的沿程压力损失时，流量、管径与比摩阻三者的关系式如下R = 6.88x10-3xK-25x(Gt2/pd5-25), Pa/m (9-1)d = 0.387xK00476Gt0-381 / (pR)019, m (9-2)Gt = 12.06x(pR)-5xd2-625 / K0125, t/h (9-3)式中r每米管长的沿程压力损失(比摩阻)，Pa/m ；Gt管段的蒸汽质量流量，t/h；d管道的内径，m；K 蒸汽管道的当量绝对粗糙度，m,取K=0.2mm=2xl0-4m；p管段中蒸汽的密度，Kg/m3o为了简化蒸汽管道水力计算过程，通常也

2、是利用计算图或表格进行计算。附录91给出了蒸汽管 道水力计算表。二、蒸汽网路水力计算特点1、热媒参数沿途变化较大蒸汽供热过程中沿途蒸汽压力P下降，蒸汽温度T下降，导致蒸汽密度变化较大。2、P值改变时，对V、R值进行的修正在蒸汽网路水力计算中，由于网路长，蒸汽在管道流动过程中的密度变化大，因此必须对密度 P的变化予以修正计算。m/s (9-4)Pa/m (9-5)如计算管段的蒸汽密度Psh与计算采用的水力计算表中的密度P9不相同，则应按下式对附 表中查出的流速和比摩阻进行修正。Vsh = ( P bi / P sh) VbiRsh = ( P bi / P sh) Rbi式中符号代表的意义同热水

3、网路的水力计算。3、K值改变时，对R、Ld值进行的修正(1)对比摩阻的修正、当蒸汽管道的当量绝对粗糙度电与计算采用的蒸汽水力计算表中的h尸0. 2mm不符时，同样 按下式进行修正：Rsh=(h / Kbl)0-25 Rbi Pa/m (9-6)式中符号代表意义同热水网路的水力计算。(2)对当量长度的修正蒸汽管道的局部阻力系数，通常用当量长度表示，同样按下式进行计算。即Ld= W 1 d/ X = 9. 1 (dL27K0-25) - S g (9-7)室外蒸汽管道局部阻力当量长度Ld值，可按附荥立2热水网路局部阻力当量长度表示。但因K值 不同，需按下式进行修正。【解】L计算最不利管路按推荐流速

4、法确定最不利管路的各管段的管径。附录8-6为蒸汽表压力200kPa时的水力计算 表，按此表选择管径。室内高压蒸汽管路局部压力损失，通常按当量长度法计算。局部阻力当量长度值见附录8-7。计 算过程和计算结果列于表8-4o室内高压蒸汽供暖系统水力计算表(例8-2)表8-4管段编 号热负荷 Q(W)管长 L(m)管径 d(mm)比摩阻 R(Pa/m)流速 v(m/s)当量长度 Ld (m)折算长度 Lh (m)压力损失 /P二R Lh(Pa)1234567891710004.03228219.810.514.5408924000013.02539019.62.415.4600633200012.02

5、525215.60.812.8322642400012.02049418.92. 114. 1696551600012.02022312.60.612.628106800017.020586.38.425.41473740002.015715. 71. 73.7263S 1=72. 0m2725 kPa其它立 管其它立 管800040004.52.0201558716.35. 77.91. 712.43.77192632 /P=982 Pa最不利管路的总压力损失为25kPa,考虑10%的安全裕度，则蒸汽入口处供暖蒸汽管路起始的 表压力不得低于：Pb=200+l. 1X25-227. 5kPa例

6、8-2局部阻力系数当量长度表m表8-5局部阻力名 称管段号1234567其它立管其它支管DN=32DN=25DN=25DN=20DN=20DN=20DN=15DN = 20DN 二 15分汽缸出口0. 60.80.80.60.66.41. 16.41. 1截止阀9.92X0. 8=1.61.50.60.60. 70.6直流三通90煨弯 方形补偿器 分流三通 乙字弯 旁流三通2X0. 7=1.40.8总计10.52.40.82. 10.68.41. 77.91. 72. 其它立管的水力计算由于室内高压蒸汽系统供汽干管各管段的压力损失较大，各分支立管的节点压力难以平衡, 通常就按流速法选用立管管径

7、。剩余过高压力，可通过关小散热器前的阀门方法来调节。3. 凝水管段管径的确定按附录8-5,根据凝水管段所负担的热负荷，确定各干凝水管段的管径，见表8-69.2凝结水E1收系统凝水管段管径的确定表8-6管段编号2 3 z4 5 6 7 其它立管的凝水 立管段热负荷（W） 管径 DN（mm）320002524000201600020800020400015800020一、概述蒸汽在用热设备内放热凝结后，凝结水流出用热设备，经疏水器、凝结水管道返回热源的管路系 统及其设备组成的整个系统，称为凝结水回收系统。凝结水水温较高（一般为80”CT000C）,同时又是良好的锅炉补水，应尽可能回收。凝结水回 收

8、率低，或回收的凝结水水质不符合要求，使锅炉的补给水量增大，增加水处理设备投资和运行费用, 增加燃料消耗。因此，正确的设计凝结水回收系统，运行中提高凝结水回收率，保证凝结水的质量， 是蒸汽供热系统设计与运行的关键性技术问题。二、凝结水回收系统分类1 .按其是否与大气相通，可分为开式凝结水回收系统和闭式凝结水回收系统。2 .按凝水的流动方式，可分为单相流凝结水回收系统和两相流凝结水回收系统。单相流又分为满管流和非满管流两种流动方式。满管流：指凝水靠水泵动力或位能差，充满整个管道截面呈有压流动的流动形式；非满管流：指凝水并不充满整个管道断面，靠管路坡度流动的流动方式。3 .按驱使凝水流动的动力，可分

9、为重力回水凝结水回收系统和机械回水凝结水回收系统。重力回水是利用凝水位能差或管路坡度，驱使凝水满管或非满管流动的方式；机械回水是利用水泵动力驱使凝水满管有压流动。三、几种凝结水回收系统1 .非满管流的凝结水回收系统（低压自流式凝水系统）1-车间用热设备；2-疏水器；3-室外自流凝结水管；4-凝结水箱；5-排汽管；6-凝结水泵（1）工作原理 低压蒸汽供暖的凝结水经疏水器2或不经疏水器，依靠重力，沿着坡向锅炉房凝结水箱 的凝结水管道3,自流返回凝结水箱4。应用范围低压自流式凝结水回收系统只适用于供热面积小，地形坡向凝结水箱的场合，锅炉房应位 于全厂的最低处，应用范围受到很大限制。2 .两相流的凝结

10、水回收系统(余压回水系统)前面介绍过的高压蒸汽室内供暖系统凝结水回收系统属于此种形式。厂用汽设备；2-疏水器；3-两向流凝水管道；4-凝结水箱；5-排汽管；6-凝结水泵(1)工作原理 高压蒸汽供热的凝结水，经疏水器2后直接接到室外凝结水管网3,依靠疏水器后的背 压将凝水送回锅炉房或凝结水分站的凝结水箱4O(2)特点由于饱和凝水通过疏水器及其后管道造成压降，产生二次蒸汽，以及不可避免的疏水器漏汽, 因而在疏水器后的管道流动属两相流的流动状态，凝结水管的管径较粗；余压回水系统设备简单，根 据疏水器的背压大小，系统作用半径可达5001000m,并对地势起伏有较好的适应性。(3)适用范围适用于全厂耗汽

11、量少、用汽点分散、用汽参数比较一致的蒸汽供热系统上。3 .重力式满管流凝结水回收系统广车间用热设备；2-疏水器；3-余压凝结水管道；4-高位水箱(或二次蒸发箱)；5-排汽管；6-室外凝水管道；7-凝结水箱；8-凝结水泵工作原理用汽设备排出的凝结水，首先集中到高位水箱4,在箱中排出二次蒸汽后，纯凝水直接流 入室外凝水管网6o靠高位水箱与锅炉房或凝结水分站的凝结水箱7顶部回形管之间的水位差，凝水充 满整个凝水管道流回凝结水箱。由于室外凝水管网不含二次蒸汽，选择的凝水管径可小些。适用范围适用于地势较平坦且坡向热源的蒸汽供热系统。上面介绍的均属于开式凝结水回收系统，系统中的凝结水箱或高位水箱与大气相通

12、。在系统运行期间, 二次蒸汽通过凝结水箱或高置水箱顶设置的排汽管排出。开式凝结水回收系统，在系统作业运行期间, 空气通过空气关进入系统，使凝水管道易腐蚀4 .余压凝结水回收系统1-车间用热设备；2-疏水器；3-余压凝水管；4-闭式凝结水箱；5-安全水封；6-凝结水泵；7-二次汽管道；8-利用二次汽的换热器；9-压力调节器系统的凝结水箱必须是承压水箱4和需设置一个安全水封5,安全水封的作用是使凝水系统与大气 隔断。当二次汽压力过高时，二次汽从安全水封排出；在系统停止运行时，安全水封可防止空气进入。室外凝水管道的凝水进入凝结水箱后，大量的二次汽和漏汽分离出来，可通过一个蒸汽一水加热器 8,以利用二

13、次汽和漏汽的热量。为使闭式凝结水箱保持一定压力，通过压力调节器9进行补汽，补气 压。5 .闭式满管流凝结水回收系统厂车间生产工艺用汽设备；2-疏水器；3-二次蒸发箱；4-安全阀；5-补汽的压力调节器；6-散热器；7-多级水封；8-室外凝水管道；9-闭式水箱；10-安全水封；11- 凝结水泵；12-压力调节器(1)工作原理用汽设备的凝结水集中送到二次蒸发箱3,二次蒸发箱内的凝结水经多级水封7引入室 外凝水管网，靠多级水封与凝结水箱顶的回形管的水位差，使凝水返回凝结水箱9,凝结水箱应设置安 全水封10,以保证凝水系统不与大气相通。(2)适用范围：适用于分散利用二次汽、厂区钿形起伏不大，地形坡向凝结

14、水箱的场合。(3)特点热能利用好，回收率高，外网管径较小；但各季节的二次汽供求不易平衡，设备增加。6 .加压回水系统1-车间用汽设备；2-疏水器；3-车间或凝结水泵分站内的凝结水箱；4-车间或凝结水泵分站内的凝结 水泵；5-室外凝水管道；6-热 源总凝结水箱；7-凝结水泵工作原理在用户处设置凝结水箱3,收集该用户或邻近几个用户流来的凝结水，然后用水泵4将凝 结水输送回热源的总凝结水箱6o特点这种利用水泵的机械功输送凝结水的系统称为加压回水。这种系统凝水流动工况呈满管流动， 可以是开式，也可以是闭式。加压回水系统增加了设备和运行费用，多用于较大的蒸汽供热系统。注意选择凝结水回收系统时，必须全面考

15、虑热源、外网和室内用户系统的情况；各用户的回水方式应相 互适应，不得各自为政，干扰整个系统的凝水回收，同时，要尽可能地利用凝水热量。四、凝结水箱凝结水箱有开式(无压)和闭式(有压)两种。通常用310mm钢板制成。热力站的凝结水 箱总储水量，根据热网规范，一般按1020min的最大小时回水量计算。凝结水箱一般应设两个, 对单纯供暖用的凝结水箱，其水量在10t/h以下时，可只设一个。在热源的总凝结水箱的储水量，根 据工业锅炉房设计规范，一般按2040min的最大小时回水量计算。1 .开式水箱开式水箱附件一般应有人孔盖、水位计、温度计、进回水管、空气管和泄水管等。当水箱高度大于L5m时，应设内、外扶

16、梯。2 .闭式水箱水箱应做成圆筒形。闭式水箱附件一般应有人孔盖，水位计，温度计，进、出水管，泄水管，压力表，取样装置和安全水封等。闭式水箱上应设置安全水封。它的作用有：(1) .防止水箱压力过高；(2) .防止空气进入箱内；(3) .兼作溢流管用。3 .安全水封构造和工作原理简述如下安全水封由水室A、B、C及连通管1、2、4组成，由管3与闭式凝水箱连通。系统运行前，由下部 充水管充水至I-F水面。在正常箱内压力下，管2中水面下降，管4及管1水面上升h高度。当箱内 的压高于大气压Hl (mh2o)以上时(h值小，忽略不计)，水封被突破，箱内蒸汽及不凝结气体从管2通 过4经A室排往大气。由此可见，

17、利用水封高度H4m),可以维持水箱内的蒸汽压力不大于10Hl(Kpa)o 当箱压力恢复后，A室中的水由管1自动返回管2和4,恢复原来的水位。当水箱无凝水进入，箱内 呈无压 而凝结水泵启动抽水时，密闭箱体内出现负压。此时，管1、4中水面下降，管2中水面上升。 只要箱内负压与大气压力之差不大于HKmHzO),管1中水面就不会降到I-I以下，管2中的水封就不 会被冲破，空气就不能进入水箱。水柱高度H2为水箱可能出现的最大真空度。当水箱内的真空度消失 后，B室中的存水由管2端的孔眼重新流回管2、4及管1中。当水箱内存水过多，水面上升超过H3高度后，水可经由水封管的通气口排出。与凝水箱连接的管3 应在水

18、箱的溢流水位高度处。安全水封的连通管d应根据排气量来确定。水室A、B的直径，可参阅有关供热设计手册计算确定。凝水泵应不少于两台，其中一台备用。选择凝水泵流量时，按可能达到的最大小时凝结水量来计算, 扬程应按凝结水管网的水压图(见后面章节)来确定，并留有30-50Pa的富裕压力。9.3凝结水管网的水力工况和水力计算一、两相流的儿种形式1 .乳状混合物当流速很高和凝水大量汽化时才会出现这种现象。在这种情况下，蒸汽和细滴状的水 充满管道截面，呈现为白色的乳状物。2 .水膜状在管道截面中部，有蒸汽携带少量水滴快速流动；在管壁表面上形成一层薄的水膜，此水膜 沿管壁作回转前进的流动。3 .汽水分层当凝水干

19、管的管径大而流速小时会出现这种现象。蒸汽速度较高时，凝水水面起波浪；蒸 汽流速较小时，汽水分界面很平静。4 .汽水充塞 在直径不大的凝水管中，由于积水或者疏水器间歇动作，可引起此种流态。5 .汽泡状 在汽水充塞流动中，如果管道中蒸汽量减少，便出现汽泡状流动。二、凝水管分类及其管径确定的基本方法1 .由凝水充满断面的满管流动凝水管路，可以根据水力计算的结果确定其管径。2 .对于由乳状混合物充满断面的满管流动凝水管路，可以根据水力计算的结果确定其管径。认为流体 在管中的流动规律和热水管路相同，不考虑由于蒸汽和凝水间的“滑动”所产生的摩擦及分子间碰撞 的能量损失，在计算流动的摩擦阻力损失和局部阻力损

20、失时，采用和热水相同的公式，只需将乳状混 合物的密度代入计算即可。3 .对于非满管流动的管路，使用根据经验和实验结果制成的管道输送能力表；有如低压的干式凝水管 那样，根据管道负荷查表确定管径，不在进行水力计算。三、凝水管压力状况的分析及确定管径的具体方法现以一个包括各种流动状况的凝结水回收系统为例，分析各种凝水管道的水力工况和相应的水力 计算方法。见图9-9。图9-9包括各种流动状况的凝结水回收系统示意图1-用汽设备；2-疏水器；3-二次蒸发箱；4-凝水箱；5-凝水泵；6-总凝水箱；7-压力调节器L管段AB由用热设备出口至疏水器入口的管段，该管段的凝水流动状态属非满管流。疏水器的布置应 低于用

21、热设备，凝水向下沿不小于i20.05的坡度流向疏水器。管段AB的水力计算，如第八章所述，可采用附录5-5,根据凝水管段所负担的热负荷，确定 这种干凝水管的管径。在一些大型的的换热器上，疏水器并不装在换热器的底部，而装在换热器本体 下部的某一水平面上，其目的是用以维持换热器出口具有一定过冷度。这种疏水器上部连着蒸汽平衡 管，利用浮球等附件，起着控制换热器水位的作用。在此情况下，该管段的凝水流态就属于满管流， 而不是非满管流动状态。4 .管段BC从疏水器出口到二次蒸发箱或凝水箱出口的管段。凝水在该管道流动，由于不可避免的通过 疏水器时形成的二次蒸汽和疏水器漏汽。这种余压回水方式的流态属于乳状混合物

22、的两相流态。在工程设计中，按蒸汽和凝水呈乳状 混合物充满管道截面流动，其乳状混合物的密度可用下式求得P r= 1 / vr= 1 / x （vq - vs） + Vskg/m3 （-18）式中P r 一汽水乳状混合物的密度，kg/m3；z -汽水乳状混合物的比容，m7kg；vs一凝水比容，可近似取Vs = 0. 001 m3/kg；vq -在凝水管段未端或凝水箱（或二次蒸发箱）压力下的饱和蒸汽比容，m3/kg；x - 1kg汽水混合物中所含蒸汽的质量百分数；x = X1+ X2kg/kgxi一疏水器的漏汽率（百分数）。根据疏水器类型、产品质量、工作条件和管理水平 而异,一般采用0.010.03

23、；X2 一凝水通过疏水器阀孔及凝水管道后，由于压力下降而产生的二次蒸汽量（百分数 量）。根据热平衡原理，可按下式计算X2 =（qi - q2）/r3（9-19）q1疏水器前Pl压力下饱和凝水的焰，kj/kg；q3 -在凝水管段末端，或凝水箱（或二次蒸发箱）P3压力下的饱和凝水的焰，kj/kg；r3-在凝水管段末端，或凝水箱（或二次蒸发箱）P3压力下蒸汽的汽化潜热，kj/kg；注意 a.以上计算是假定二次汽化集中在管道末端。实际上，二次汽是在疏水器处和沿管道压力不断下降而 逐渐产生的，管壁散热又会减少一些二次汽的生成量。以管道末端汽水混合物密度作为余压凝水系统计算管道的凝水密度，亦即以最小的密度

24、值作为管段的计算依据，水力计算选出的管径有一定的富裕 度。按式（9-19）,在不同的P和P3下，可计算出不同的X2值（见附录9-2）。在不同的凝水管末端压力 P3和X2值下，按式（9-18）计算得出的汽水乳状混合物的密度Pr值，可见附录9-3。c.在进行余压凝水系统管道水力计算中，由于凝水管道的汽水混合物密度Pr,不可能刚好与采用的水 力计算表中所规定的介质密度Pb和管壁的绝对粗糙度心相同，因此，应如同蒸汽网路水力计算一 样，对查表得出的比摩阻口和流速丫增予以修正。d.凝水管道的管壁当量绝对粗糙度，对闭式凝水系统，取K = 0.5mm,对开式凝水系统，采用K= 1.0mm。 e.对室内蒸汽供热

25、系统的余压凝水管段（如通向二次蒸汽箱的管段BC,见图9-9）常可采用附录9-4 的余压凝水管道水力计算表进行计算和修正计算。该表的编制条件为：Pbi=10kg/m3, K=0. 5mmo f,对余压凝水管网（如从用户系统的疏水器到热源或凝水分站的凝结水箱的管道），常可采用室外热 水管道的水力计算表（附录9-1）,或按理论计算公式进行计算，并进行修正计算。g.管网的局部阻力损失，对余压凝水管道，由于比摩阻计算的精确性就不很高，通常多采用局部阻力 所占的份额估算。对室内余压凝水管道，可按附录4-8采用，即局部压力损失约占总压力损失的20% 计算。对室外凝水管网，可采用附录9-3的数据。h.余压凝水

26、管道的资用压力，应按下式计算AP = （P2 - P3） - hPng Pa（9-20）式中P2-凝水管始端表压力，或疏水器出口凝水表压力，Pa；P3 -凝水管末端表压力，即凝水箱或二次蒸发箱内的表压力，Pa；h 疏水器后凝水提升高度，m；其高度不宜大于5m；g 一重力加速度,g = 9. 81m/s2；Pn 一凝水管的凝水密度，从安全角度出发，考虑重新开始运行时，管路充满冷凝水，取 P n=1000kg/m3oi.为了安全运行，凝水管末端的表压力P3,应取凝水箱或二次蒸发箱内可能出现的最高值。对开式凝 结水回收系统，表压力P3=0o3.管段CD从二次蒸发箱（或高位水箱）出口到凝水箱的管段。管

27、中流动的凝水是P3压力的饱和凝水。 如管中压降过大，凝水仍有可能汽化。管段CD中，凝水靠二次蒸发箱与凝水箱中的压力差及其水面标高差的总势能而满管流动。设计时，应考虑最不利工况。该管段的资用压力，对二次蒸发箱的表压力P3按高位开口水箱 考虑，即其表压力P3=0,而凝水箱的压力P4,应采用箱内可能出现的最高值。其资用压头按下式计 算AP = P ngh -P4 Pa（9-21）式中 h -二次蒸发箱（或高水位箱）中水面与凝水箱回形管顶的标高差，m；Pi -凝结水箱中的表压力，Pa。对开式凝水箱，表压力Pi=0,对闭式水箱，为安全 水封限制的表压力； P 一最大凝水量通过管段CD的压力损失，Pa；P

28、n -管段CD中的凝水密度，对不再汽化的过冷凝水，取P n =1000kg/m3；g 重力加速度，g = 9. 81 m/s2o根据上式绘制的水压图，如图9-10所示。图910管段CD的水压线1-凝水箱；2-安全水封；3-蒸汽补汽的压力调节器；4-外网凝水管线；5-二次蒸发箱;6-静水压线；7-动水压线（线C-O）现对此管段的水力工况进一步分析。a.运行期间，P3和巳压力经常波动，二次蒸发箱内水面随之上下升降。连接二次蒸发箱出口的凝水立 管会交替为汽水充满。因此，该凝水立管应按非满管流动状态设计，管径宜放粗些。采用闭式凝结水箱时，除必须在水箱处设置安全水封装置外，宜向凝水箱内放入蒸汽，形成蒸汽

29、垫层。压力宜在5kPa左右。c.在凝水管工作或停止运行时，为了避免在最不利情况下（凝水箱表压力PfO,二次蒸发箱P3达到最大 值），蒸汽逸入凝水外网，凝水箱的回形管与该用户和室外凝水管网干线的连接点（上图中的M点）间的 标高差应不小于10-4 X P3 mod.为了更好的保证蒸汽不窜入外网凝水管，可在二次蒸发箱出口处安装多级水封，形成所谓“闭式满 管流凝结水回收系统”（见图9-11）图安装多级水封的图式1-凝水箱；2-安全水封；3-压力调节器；4-凝水管网；5-静压力线O-O；6-动压力线OAB；7.安全水封；8-二次蒸发箱凝水流过多级水封后的表压力为零。多级水封的安装高度，应等于其入口处动水

30、压线高度，在加上 适当的安全裕度；同时，二次蒸发箱的高度应略高于水封高度。凝水箱回形管顶与外网凝水管敷设的 最高点之间应有一定的标高差，以避免当凝水泵抽水时凝水箱出现一定的真空度，产生虹吸现象，使 部分凝水管道倒吸而不充满整个管道截面。凝水箱可能达到的最大真空度PJ，一般为25 kPa的真 空度。注a.闭式满管流凝结水回收系统水力计算选择管径时，可按室外热水网路水力计算表附录9条进行计算。 当采用管壁的当量绝对粗糙度K值不同时，应注意修正。b.图9-12是多级水封结构示意图图912多级水封1-放汽阀；2-放水阀水封的高度应根据蒸汽压力P3确定。当水封后面的表压力为零时，水封高度可按下式计算 h

31、 = 1. 5 P / n m 9-22式中P -连接水封处的蒸汽表压力折算的水柱高度，m；n 水封级数；1.5 一考虑水在水封流过时，因压降产生小量二次汽，使水封中凝水平均密度比凝水 小，水封阻汽能力下降而；引起的附加系数。c.水封内管径通常可按凝水流速不大于0.5m/s设计，外套管直径取D = 2d。4.管段DE利用凝水泵输送凝水的管段。管中流过纯凝水，为满管流动状态。当有多个用户或凝水分站的凝水泵并联向管网输送凝水时，凝水管网的水力计算和水泵选择 的步骤和方法如下：a.以进入用户或凝水分站的凝水箱的最大回水量，作为计算流量，并根据常用的流速范围（1.02.0m/s）,确定各管段的管径。摩

32、擦阻力计算可利用附录9-1热水网路水力计算表,但注意对开式凝 结水回收系统，应对管壁绝对粗糙度K值予以修正。局部阻力通常折算为当量长度计算。b.根据主干线各管段的压力损失，绘制凝水管网的动水压线。图9T3所示为开式凝水管网的动水压线 示意图。水平基准线取总凝水箱的回形管的标高。图913管段DE的水压线c.根据绘制出的动水压线，可求出各个凝水泵所需的扬程，按下式计算Hb= 10 AP + h m H20式中Hb 凝水泵的扬程，m H2O；AP -自凝水泵至凝水箱之间凝水管路的压力损失，Pa；h -总凝水箱回形管顶与凝水泵分站凝水箱最低水面的标高差，m。当凝水泵分站比总凝水 箱的回形管高时，h为负

33、值。注a.在工程设计中，凝结水泵的选用扬程，应留有3050 kPa的富裕压力。b.如选择凝水泵型号后，水泵扬程大于需要值，则要在水泵出口处节流，消耗多余压力，以免影响其 它并联水泵的正常工作。9.4凝结水管网的水力计算例题【例题9-3图9-14所示为一闭式满管流凝水回收系统示意图。用热设备的凝结水计算流量Gi=2.0 t/h, 疏水器前凝水表压力Pi=2.0bar,疏水器后表压力P2= LObar。二次蒸发箱的蒸汽最高表压力P3=0.2bar。 管段的计算长度L尸120m。疏水器后凝水的提升高度=4.0m。二次蒸发箱下面减压水封出口与凝水箱的回形管标高差h2=2.5m。外网的管段长度L2=20

34、0m。闭式凝 水箱的蒸汽箱的蒸汽垫层压力P4=5kPa。试选择各管段的管径。图914例题92的例图1-用汽设备；2-疏水器；3-二次蒸发箱；4-多级水封；5-闭式凝水箱；6-安全水封【解】1 .从疏水器到二次蒸发箱的凝水管段的水力计算计算余压凝水管段的资用压力及允许平均比摩阻Rp.j值。该管段的资用压力APi为：Pl= (P2 - P3) - hL Png=(1.0 - 0. 2) X105 - 4X103X9.81 = 40760 Pa该管段的允许平均比摩阻Rp.j值为：RP.j = AP(1 a ) / Li = 40760(1-0. 2) / 120 = 271. 7Pa/m式中 a -

35、局部阻力与总阻力损失的比例，查附录4-8,取a = 0. 2O(2)求余压凝水管中汽水混合物的密度Pr值查附录9-2,得出由于压降产生的含汽量X2=0. 054。设疏水器漏汽量为x尸0. 03,则在该余 压凝水管的二次含汽量为x = Xi + x2= 0. 03+0. 054 =0. 084kg/kg根据下式，可求得汽水混合物的密度PrP r= 1 / x (vq - vs) + vs = 1 / 0. 084(1.4289-0. 001)+0. 001= 8. 27 kg/m3(3)确定凝水管的管径首先将平均比摩阻R值换算为与附录9-4的水力计算表(P1二10 kg/nf)相等效的允许比摩

36、阻值。Rbi.p.j = (Pr/ Pbi) Rp.j= (8.27/10.0)X271.7 = 224.7 Pa/m查附录9-4,凝水计算流量G尸2.0t/h,选用管径为89X3.5rnnb相应的R及v值为Rbi = 217. 5 Pa/m ；vbi= 10. 52 m/s(4)确定实际的比摩阻R,h和流速vsh值Rsh= (Pbi / p r) Rbi = (10 / 8.27) X217. 5 = 263 Pa/m 271. 7 Pa/mvsh = (P bi / P) Vbi =(10 / 8. 27) X 10. 52 = 12. 7 m/s计算即可结束。2.二次蒸发箱到凝水箱的外网

37、凝水管段的水力计算(1)该管段流过纯凝水，可利用的作用压头AP2和允许平均比摩阻Rp.j值，按下式计算AP2= Png仇-0.5) - P4 = 1000X9.81(2.5 - 0.5) - 5000 = 14620 Pa上式中的0. 5nb代表减压水封出口与设计动水压线的标高差。此段高度的凝水管非满管流，留一 富裕值后，可防止产生虹吸作用，使最后一级水封失效。RP.j= AP2/ L2(l+a j) = 14620 / 200(1+0.6) = 45. 7 Pa/m式中a一室外凝水管网局部压力损失与沿程压力损失的比值，取0 .6。按附录5-3。(2)确定该管段的管径按流水最大量过冷却凝水考虑

38、，G2=2. Ot/ho利用附录5-1,按Rp.j选择管径。选用管子的公称直径为DN = 50mmo相应的比摩阻及流速为R = 31. 9 Pa/m 45. 7 Pa/m ；v=0. 3 m/s计算即可结束。注具有多个疏水器并联工作的余压凝水管网，它的水力计算比较繁琐。如同蒸汽管网水力计算 一样，需要逐段求出该管段的汽水混合物的密度。在余压凝水管网水力计算中，从偏于设计安全起见, 通常以管段末端的密度作为管段的汽水混合物的平均密度。首先进行主干线的水力计算。通常从凝结水箱的总干管开始进行主干线的各管段的水力计算， 直到最不利用户。主干线各计算管段的二次汽量，可按下式计算X2 = SGi Xi

39、/ 2Gi kg/kg式中x2-计算管段由于凝水压降产和生的二次蒸发汽量，kg/kg ；Xi -计算管段所连接的用户，由于凝水压降产生的二次蒸发汽量，kg/kg ；Gi -计算管段所连接的用户的凝水计算流量，t/ho该计算管段的X2值，加上疏水器的漏汽量X1后，即为该管段的凝水含汽量，然后，算出该管 段的汽水混合物的密度。【例题9-41 某工厂区的余压凝水回收系统如图9-15所示。用户a的凝水计算流量Q = 7. 0 t/h, 疏水器前的凝水表压力P = 2.5bar。用户b的凝水计算流量区二3 t/h,疏水器前的凝水表压力P=3. 0 baro各管段管线长度标在图上。凝水借疏水器后的压力集中

40、输送回热源的开式凝结水箱。总凝水箱回 形管与疏水器之间的标高差为1.5川。试选择各管段的管径。图9-15例题93附图I 总凝水箱【解】1 .首先确定主干线和允许的平均比摩阻通过对比可知，从用户a到总凝水箱的管线的平均比摩阻最小，此主干线的允许平均比摩阻 Rp.j,可按下式计算Rp.j = 105(Pa,2 - Pi) - (Hi - Ha) Pn g/SL(l+Q j);=105(2.5X0.5 -o) - (27. 5 - 26. 0) X 1000X9. 81/(300+270) (1+0. 6);=120.9 Pa/m式中Pa、2用户疏水器后的凝水表压力，采用Pa、2 = 0. 5 X

41、Pa. 1 = 0. 5X2. 5 = 1. 25bar；Pi 开式凝水箱的表压力，Pr=0 ；Hi. Ha 总凝水箱回形管和用户疏水器出口处的位置标高，mo2.管段的水力计算(1)确定管段的凝水含汽量根据下式X、2 = (GaXa + GbXb) / (Ga + Gb)kg/kg从用户a疏水器前的表压力2. 5bar降到开式水箱的压力时,按附录9-2,查出之二0. 074kg/kg；同理,得 Xb = 0. 083kg/kg ox、2 二(7.0X0.074 + 3.0X0. 083)/(7+3) = 0. 077 kg/kg加上疏水器的漏汽率xi = 0. 03kg/kg,由此可得管段的凝

42、水含汽量x二 0. 077 + 0. 03 = 0. 107 kg/kg0(2)求该管段汽水混合物的密度Pr根据下式，在凝水箱表压力Pr=0条件下，汽水混合物的计算密度Pr为Pr= 1 / x3-vs) + vs= l/0. 107(1. 6946-0. 001)+0. 001 = 5.49 kg/m3(3)按已知管段流量GGOt/h,管壁粗糙度K=L0mm,密度P产5. 49kg/m：条件下，根据理论计算公式9-2,可求出相应Rp.j=120.9 Pa/m时的理论管子内径ch.n值。di” = 0. 387 K0-0476 G?381/ (p R)019二 0. 387 (0. 001)0

43、0476 X (IO)0,381 / (5. 49 X 120. 9)019 = 0. 196 m(4)确定选择的实际管径、比摩阳和流速由于管径规格与理论d值，不可能刚好相等，因止匕要选用接近理论di值的管径。现选用义5)sh=219.6X6 mm,管子实际内径d sh.n=207mm。下一步进行修正计算。根据流过相同的质量流量Gi和汽水混合物密度Pr,当管径&改变时, 比摩阻的变化规律，可按下面的比例关系确定。Rsh 二(dln / d shn)2 Rp.j二(0. 196 / 0. 207)5-25 X 120.9 = 90.8 Pa/m该管段的实际流速Vsh,可按下式计算Vsh = 10

44、00G / 900 nd2sh n P r二 1000X10 / 900 11 (0. 207)2 X 5.49= 15 m/s(5)确定管段的压力损失及节点H的压力管段的计算长度L=300m, a尸0. 6,则其折算长度Lzh=L(l+a )=300(1+0. 6)=480。该管段的压力损失为 P(D - Rsh Lzh = 90. 8X480 = 0. 436 bar节点n (计算管段的始端)的表压力为Ph = Pi + AP + 10-5(出-乩)Png= 0+0. 436+10-5 (27. 5-26. 0) X 1000X9. 81= 0. 583 bar3 .管段的水力计算首先需要

45、确定该管段的凝水含汽量x和相应的P值(从简化计算和更偏于安全，也可考虑 直接采用总凝水干管的x值计算)。管段疏水器前绝对压力P尸3. 5bar,节点II处的绝对压力Pn=L 583baro根据下式得出x2= (q3.5 - gi.583)/ r 1.583 = (584. 3 - 473. 9) / 2222. 3 = 0. 05 kg/kg设X1二0. 03,则管段的凝水含汽量x为x=0. 05 + 0. 03 = 0. 08 kg/kg相应的汽水混合物密度Pr为Pr=l / 0. 08(1. 1041 - 0. 001) + 0. 001 = 11.2 kg/m3按上述步骤和方法,可得出理论管子内径di、*0. 149%选用管径为(Dw X 5)sh=159 X 4.5mm, 实际管子内径&h、n=150mm。计算结果列于下表中。用户a疏水器的背压已2二1.25bar,稍大于表中计算得出的主干线 始端的表压力匕=1.09baro主干线水力计算即可结束。4 .分支线的水力计算分支线的平均比摩阻按下式计算R二105(Pb.2 - PQ - (Hu- Hb.2) P g / SL(l+a j)105 (3.0X0.5 - 0,583)/180(l+0.6)= 318.4 Pa/m按上述步骤和方法，可得出该管段的流水混合物的密度Pr=10.1 kg/m3,得出理论管