Расчет диаметра трубопровода пара
Трубопровод
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:
где:
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:
где: 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:
где:
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.
Подбор оборудования для инженерных узлов
Узел отвода конденсата
Редукционный узел в сборе
Наши специалисты произведут расчеты и подберут Вам оптимальное паровое и пароконденсатное оборудование, исходя из Ваших индивидуальных параметров.
