第十一章----蒸汽供热系统管网的.ppt

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第十一章蒸汽供热系统管网的水力计算与水力工况第一节蒸汽网路水力计算的基本公式蒸汽供热系统的管网由蒸汽网络和凝结水网路两部蒸汽供热系统的管网由蒸汽网络和凝结水网路两部分组成，用于热水网路水力计算的公式，对蒸汽网分组成，用于热水网路水力计算的公式，对蒸汽网路同样是适用的。

它的基本公式是：

路同样是适用的。

它的基本公式是：

（PPaa/m/m）（111）（111）（m）（112）（m）（112）（t/ht/h）（113）（113）（114）（114）同样在设计中，为了简化蒸汽管道水力计算过同样在设计中，为了简化蒸汽管道水力计算过程，通常也是利用计算图或者表格进行计算。

附程，通常也是利用计算图或者表格进行计算。

附录录111111给出蒸汽管道水力计算表（给出蒸汽管道水力计算表（p337p337），该），该表是按表是按k=0.2mmk=0.2mm，蒸汽密度，蒸汽密度编制编制的。

的。

在蒸汽网络水力计算中，由于网路长、蒸汽在在蒸汽网络水力计算中，由于网路长、蒸汽在管道流动过程中的密度变化大，因此必须对密度管道流动过程中的密度变化大，因此必须对密度的变化予以修正计算。

的变化予以修正计算。

如计算管段的蒸汽密度如计算管段的蒸汽密度与计算采用的水力与计算采用的水力计算表中的密度计算表中的密度不相同则应对工具表中查出不相同则应对工具表中查出的流速和比摩阻进行修正的流速和比摩阻进行修正（11-5）（11-5）又如当蒸汽管道的当量绝对粗糙度又如当蒸汽管道的当量绝对粗糙度kkshsh与计算采用的蒸汽与计算采用的蒸汽水力计算表中的水力计算表中的kkbibi=0.2=0.2mmmm不符合时，同样应对比摩阻不符合时，同样应对比摩阻进行修正进行修正（11-6）（11-6）蒸汽管道的局部阻力系数，通常用当量长度表示蒸汽管道的局部阻力系数，通常用当量长度表示（mm）（）（11-711-7）室外蒸汽管道局部阻力当量长度室外蒸汽管道局部阻力当量长度lldd值，可查附录（值，可查附录（9-29-2）热水网路局部阻力当量度表（热水网路局部阻力当量度表（p335p335），但是因），但是因KK值不同，值不同，需按下式进行修正需按下式进行修正（11-811-8）PPaa（119）第二节第二节蒸汽网路水力计算方法和例题蒸汽网路水力计算方法和例题蒸汽网路水力计算的任务，是要求选择蒸汽网蒸汽网路水力计算的任务，是要求选择蒸汽网路各管段的管径，以保证各热用户蒸汽流量的使路各管段的管径，以保证各热用户蒸汽流量的使用参数的要求，用参数的要求，2211计算步骤和方法如下：

计算步骤和方法如下：

1.1.根据各热用户的计算流量，确定蒸汽网路各管段根据各热用户的计算流量，确定蒸汽网路各管段的计算流量的计算流量方法：

各热用户的计算流量，应根据各热用户的方法：

各热用户的计算流量，应根据各热用户的蒸汽参数及其热负荷按下式计算确定蒸汽参数及其热负荷按下式计算确定（t/ht/h）（1110）（1110）PPaa/m（1111）/m（1111）式中r=用汽压力下汽化潜热kJ/kg或者Kcal/kgA不同单位的系数，见表111注意：

在计算蒸汽网路主干线时，应根据具体情况，乘以各热用户的同时使用系数。

2.确定蒸汽网路主干线和平均比摩阻主干线应是从热源到某一热用户的平均比摩阻最小的一条管线，它的平均比摩阻为：

Kg/mKg/m33（1112）（1112）式中式中局部阻力所占比例系数，可在第局部阻力所占比例系数，可在第337337页上页上的附录的附录9393中选用。

中选用。

3.3.进行主干线管路的水力计算（即对主干线各管段进行主干线管路的水力计算（即对主干线各管段逐段计算）逐段计算）方法：

一般是从热源出口的总管段开始进行水力计方法：

一般是从热源出口的总管段开始进行水力计算。

算。

此时热源出口蒸汽的参数为已知，但需先假设此时热源出口蒸汽的参数为已知，但需先假设该总管段末端的蒸汽压力，由此来得出该段蒸汽该总管段末端的蒸汽压力，由此来得出该段蒸汽的平均密度的平均密度4.4.根据该管段假设的蒸汽平均密度根据该管段假设的蒸汽平均密度pjpj和按式（和按式（11111111）确定的平均比摩阻确定的平均比摩阻RRpjpj值值，将此，将此RR值换值换算算为为蒸汽管路水力蒸汽管路水力计计算表算表bibi条件下的平均比摩阻条件下的平均比摩阻RRbi.pibi.pi值值。

方法：

一般水力方法：

一般水力计计算工具表采用算工具表采用bibi1Kg/m1Kg/m33，可得：

，可得：

（10-1310-13）5.5.根据根据计计算管路的算管路的计计算流量和水力算流量和水力计计算表算表bibi条件下得出的条件下得出的RRbi.pibi.pi计计算工具表算工具表选择选择蒸汽管道直径蒸汽管道直径dd，比摩阻，比摩阻RRbibi和蒸汽和蒸汽管道内流速管道内流速VVbibi.6.6.根据根据该该管段先假管段先假设设的平均密度的平均密度pjpj，将从水力，将从水力计计算表中得算表中得出的比摩阻出的比摩阻RRbibi和和VVbibi值值，换为换为在在pjpj条件下的条件下的实际实际比摩阻比摩阻RRshsh流速流速VVshsh。

如采用的工具表是如采用的工具表是pjpj1Kg/m1Kg/m33，则则可可应应用下式用下式换换算算PPaa/m/m（11111414）m/sm/s（11-1511-15）7.7.按所选的管径，计算管段的局部阻力总当量长度按所选的管径，计算管段的局部阻力总当量长度lldd（查（查附录附录9922）并按下式计算该管段的实际压力降）并按下式计算该管段的实际压力降papa（11-1611-16）8.8.根据该管段的始端压力和实际计算的末端压力根据该管段的始端压力和实际计算的末端压力确定该管道的蒸汽的实际平均密度确定该管道的蒸汽的实际平均密度pjpj（11-1711-17）9.9.验验算算该该管道的管道的实际实际平均密度平均密度pjpj原假原假设设的蒸汽平均密度的蒸汽平均密度pjpj相等相等吗吗如两者相等或相差很小，如两者相等或相差很小，则该则该管道的水力管道的水力计计算算结结束，可束，可进进行下一管段。

如两者相差行下一管段。

如两者相差较较大，大，则应则应重新假重新假设设pjpj（回到第（回到第33部），然后重新部），然后重新3399步的步的计计算，直到两算，直到两者相等或相差很小者相等或相差很小为为止。

止。

10.10.蒸汽管道分支蒸汽管道分支线线的水力的水力计计算算蒸汽网络主干线所有管道逐次进行水利计算结束后，蒸汽网络主干线所有管道逐次进行水利计算结束后，即可以分支线与主干线节点处的蒸汽压力作为分支线的即可以分支线与主干线节点处的蒸汽压力作为分支线的始端蒸汽压力，按主干线水力计算的步骤和方法进行，不始端蒸汽压力，按主干线水力计算的步骤和方法进行，不再赘述。

再赘述。

2222实际工程中常用的其他水力计算方法实际工程中常用的其他水力计算方法1.1.以经验流速作为选择主干线管径的依据方法；以经验流速作为选择主干线管径的依据方法；在蒸汽网路水力计算中，特别是在主干线始、末两端在蒸汽网路水力计算中，特别是在主干线始、末两端之间有较大的资用压差情况下使用该方法，其常借鉴的流之间有较大的资用压差情况下使用该方法，其常借鉴的流速有：

速有：

如饱和蒸汽、主干线如饱和蒸汽、主干线DN200mm30DN200mm3040m/s40m/sDN=100DN=100200mm25200mm2535m/s35m/sDN100mm15DN100mm1530m/s30m/s而分支线采用不超过最大允许流速进行水力计算；而分支线采用不超过最大允许流速进行水力计算；2.2.采用主干线全线使用同一个平均蒸汽密度的计算方法采用主干线全线使用同一个平均蒸汽密度的计算方法例题例题111122中介绍的是将主干线分段，以每端中对应中介绍的是将主干线分段，以每端中对应的蒸汽密度情况假设计算用的平均密度的蒸汽密度情况假设计算用的平均密度pjpj，然而迭代，然而迭代计计算，直至算，直至该该数吻合，再数吻合，再进进行下一管段行下一管段计计算，算，这样这样很繁很繁琐琐。

而工程上也有在主干而工程上也有在主干线线的全的全线线使用始、末端使用始、末端压压力参数，力参数，假假设设一个平均密度一个平均密度试试算，算，经过经过迭代直至主干迭代直至主干线线的的实际实际平平均蒸汽密度与先假均蒸汽密度与先假设设的平均密度基本符合即可。

的平均密度基本符合即可。

这样这样将将主干主干线视为线视为一个一个计计算管段，算管段，简简化化计计算。

算。

这这种方法，种方法，对对主干主干线线的前面管段来的前面管段来说说，因，因为计为计算采用算采用的蒸汽平均密度比的蒸汽平均密度比实际实际运行运行时该时该管段中的蒸汽平均密度管段中的蒸汽平均密度小，而使前端偏于安全。

而后方情况正相反，主干小，而使前端偏于安全。

而后方情况正相反，主干线线后段后段的安全性较差。

在主干线越长时越不利。

的安全性较差。

在主干线越长时越不利。

3.3.采用由主干线末端向始段推算的方法采用由主干线末端向始段推算的方法它是以主干线末端用户需求的压力为已知，假设该管它是以主干线末端用户需求的压力为已知，假设该管段前端压力，或热源压力的计算方法。

段前端压力，或热源压力的计算方法。

由于这种计算方法选择的蒸汽平均密度密度低些，所由于这种计算方法选择的蒸汽平均密度密度低些，所以选用的管径在采用同样流速条件下使用的管径要大些，以选用的管径在采用同样流速条件下使用的管径要大些，安全性好，经济性差些。

安全性好，经济性差些。

4.4.如计算管段内是过热蒸汽（而不是饱和蒸汽）时，如计算管段内是过热蒸汽（而不是饱和蒸汽）时，由于过热蒸汽在管段中流动时变化较大，因此要根据由于过热蒸汽在管段中流动时变化较大，因此要根据有关资料来确定管段的散热量对它的终参数的影响，然后有关资料来确定管段的散热量对它的终参数的影响，然后由终端的管段计算用的平均密度与假设的蒸汽平均密度比由终端的管段计算用的平均密度与假设的蒸汽平均密度比较，以此来判断是否结束水力计算。

而不仅是像饱和蒸汽较，以此来判断是否结束水力计算。

而不仅是像饱和蒸汽时，仅由压力降就可以确定了，因为饱和蒸汽状态仅与对时，仅由压力降就可以确定了，因为饱和蒸汽状态仅与对应饱和压力有关。

而过热蒸汽则有两个状态参数确定。

应饱和压力有关。

而过热蒸汽则有两个状态参数确定。

第三节凝结水管网的水力工况和水力计算1.1.室内室内“干凝水管干凝水管”的凝结水管段水力计算的凝结水管段水力计算如图如图111122中的中的ABAB段它是用热器出口至疏水器入口管道。

段它是用热器出口至疏水器入口管道。

流动方式一般为非满管流动。

流动方式一般为非满管流动。

计算方法：

根据凝水管段所担负的热负荷，采用附录计算方法：

根据凝水管段所担负的热负荷，采用附录5555确定水管口径（确定水管口径（p328p328）2.2.余压回水的凝结水系统水力计算（如管段余压回水的凝结水系统水力计算（如管段B-CB-C）采用余压回水方式由于沿途有流动损失和疏水器节流采用余压回水方式由于沿途有流动损失和疏水器节流所有一般都有二次流产生的情况。

所有一般都有二次流产生的情况。

管内流动方式是两相流（汽液）管内流动方式是两相流（汽液）计算方法：

计算方法：

A）A）目前国内确定这种两相流为乳状混合物的两相流态目前国内确定这种两相流为乳状混合物的两相流态B）B）求出乳状混合物的密度，以方便下一步的水力计算。

求出乳状混合物的密度，以方便下一步的水力计算。

Kg/mKg/m33（11111818）式中：

式中：

vvqq和和vvss是汽水比容，是汽水比容，xx是蒸汽所占的质量百分比是蒸汽所占的质量百分比其中：

其中：

xx由两部份组成：

即由两部份组成：

即xxxx11xx22式中：

式中：

xx11是疏水器的漏气率，一般由经验数据选是疏水器的漏气率，一般由经验数据选用（用（0.010.010.030.03）。

）。

xx22是凝水通过阀门管道，产生压降后而出是凝水通过阀门管道，产生压降后而出现的二次蒸汽量；现的二次蒸汽量；可由可由xx22（qq11-q-q33）/r/r33式中：

式中：

qq11是凝水管段始端压力下凝水焓值（疏水前是凝水管段始端压力下凝水焓值（疏水前压力压力pp11）rr33、qq33是凝水管取末端压力下的蒸汽汽化潜热和饱和是凝水管取末端压力下的蒸汽汽化潜热和饱和凝水焓（凝水箱，二次水箱）。

凝水焓（凝水箱，二次水箱）。

一般上述一般上述xx22的计算依赖工具表附录的计算依赖工具表附录111122（p338p338），），rr的的计计算依算依赖赖附附录录111133（p338p338）在余在余压压凝水系凝水系统统水力水力计计算中，使用的汽水混合物密度算中，使用的汽水混合物密度rr，也不一定，也不一定刚刚好与工具表中好与工具表中查查出的密度相同，因此出的密度相同，因此RRbibi和和流速流速VVbibi应应予以修正。

予以修正。

同同时对时对凝凝结结水管道的当量水管道的当量绝对绝对粗糙度，粗糙度，闭闭式凝水系式凝水系统统kk0.5mm0.5mm，开式的凝水系，开式的凝水系统统采用采用kk1.0mm1.0mm，同，同样须样须与工与工具表比具表比较较加以修正。

加以修正。

c）c）凝水管水力凝水管水力计计算算对对于室内蒸汽供于室内蒸汽供热热系系统统的余的余压压凝水管段采用附凝水管段采用附录录111144（p339p339）工具表工具表计计算；算；对于余压凝水管网（用户到热源，到凝水分站），常对于余压凝水管网（用户到热源，到凝水分站），常采用室外热水管道的水力计算工具表附录采用室外热水管道的水力计算工具表附录（9911）计算；计算；d）d）对凝水管网的局部阻力计算方面对凝水管网的局部阻力计算方面由于两相流的水管的凝水管比摩阻计算精确度很低。

由于两相流的水管的凝水管比摩阻计算精确度很低。

所以一般采用局部阻力所占的份额百分数进行估算的方法所以一般采用局部阻力所占的份额百分数进行估算的方法计算（由经验估算）计算（由经验估算）其中：

室内管段可按附录其中：

室内管段可按附录4488，即局部损失占压力损，即局部损失占压力损失失2020计算。

计算。

室外管段用附录室外管段用附录9933，（，（p337p337）数据选用。

）数据选用。

e）e）余压凝水管的资用压力余压凝水管的资用压力pp计算：

计算：

采用公式：

采用公式：

ppaa（11112020）式中：

式中：

pp22是疏水器出口压力，即凝水管段始段表压力；是疏水器出口压力，即凝水管段始段表压力；PP33是凝水管端末表压力；是凝水管端末表压力；HH是疏水器后凝结水在回水过程中需要被提升的位置是疏水器后凝结水在回水过程中需要被提升的位置高度；高度；nn疏水管内的凝疏水管内的凝结结水密度；水密度；33、闭闭式式满满管凝管凝结结水重力自流回收系水重力自流回收系统统水力水力计计算（管段算（管段cdcd）当二次蒸当二次蒸发发箱出口采用多箱出口采用多级级安全水封装置之后一般安全水封装置之后一般该该系系统统的凝的凝结结水回收管均水回收管均为满为满管凝管凝结结水状水状态态（如无多（如无多级级水封水封可能因两可能因两头压头压力波力波动动而使之而使之处处在非在非满满管流状管流状态态）计计算方法算方法（11）.该该管段的管段的资资用用压压力力ppaa（11112121）式中，式中，pp44凝水箱内表凝水箱内表压压力，力，hh二次蒸发箱液面至凝水箱回水箱顶部高差二次蒸发箱液面至凝水箱回水箱顶部高差nn是管内凝是管内凝结结水密度；水密度；（22）该节该节管段管段cdcd水力水力计计算算选择选择管径可按室外管径可按室外热热水网管的水水网管的水力力计计算表（附表算表（附表9911工具表）工具表）进进行。

行。

注意：

当管壁粗造度注意：

当管壁粗造度kk不同于工具表条件不同于工具表条件时应时应予修正。

予修正。

4.4.室外凝水网路加室外凝水网路加压压回收凝水系回收凝水系统统水力水力计计算（管段算（管段dede）输输送送时时由于采用凝由于采用凝结结水水泵泵将各用将各用户户凝水分站的回水加凝水分站的回水加压压向向总总凝水箱凝水箱输输送，所以一般送，所以一般为满为满管流管流动动状状态态水力水力计计算的方法：

算的方法：

（11）凝水干管的凝水干管的总总水流量等于各用水流量等于各用户户回水或者凝水分站回水或者凝水分站的凝的凝结结水箱的最大回水量之和水箱的最大回水量之和为计为计算流量。

算流量。

（22）一般根据一般根据经验经验的常用管内流速（的常用管内流速（1.01.02.0m/s）2.0m/s），来，来确定管径。

确定管径。

（33）摩擦阻力的计算可利用工具表附录摩擦阻力的计算可利用工具表附录9911热水网路水力热水网路水力计算表进行。

但须注意开式凝结水回收系统，应对管壁绝计算表进行。

但须注意开式凝结水回收系统，应对管壁绝对粗糙度对粗糙度kk予以修正。

予以修正。

确定凝结水泵扬程的设计方法确定凝结水泵扬程的设计方法（11）根据凝结水回收主干线各管段水力计算的结果，绘根据凝结水回收主干线各管段水力计算的结果，绘制凝水管网的动水压线（图制凝水管网的动水压线（图111166是一开式凝水管网的动是一开式凝水管网的动水压线）。

水压线）。

图中水平基准线（各管段的静水压线）取总凝水箱的图中水平基准线（各管段的静水压线）取总凝水箱的回形管的标高。

回形管的标高。

（22）根据绘出的动水压线，可求出各个凝水泵所需的扬程根据绘出的动水压线，可求出各个凝水泵所需的扬程HHBBmHmH22OO（11-23）（11-23）式中式中：

pp是凝水泵至总凝水箱之间的凝水管路的流动是凝水泵至总凝水箱之间的凝水管路的流动压力损失（pa）H是总凝水箱回形管顶与凝结水泵分站凝水箱最低水面的标高差。

第四节第四节凝结水管网的水力计算例题凝结水管网的水力计算例题具有多个疏水器并联工作的余压凝结水管网水力计算【111144】解题步骤：

（11）首先确定是主干线和允许的平均比摩阻主干线是用户a至热水开始总凝水回收箱它的平均比摩阻计算式式中：

式中：

ppa.2a.2是用户是用户aa疏水器后压力，即主干线始端压力，疏水器后压力，即主干线始端压力，为疏水管前压力的一半即为疏水管前压力的一半即0.5p0.5pa.1a.1；（22）对管段）对管段的水力计算的水力计算1.1.确定汇到管段确定汇到管段中的各路凝水的两次汽量，采用：

中的各路凝水的两次汽量，采用：

2.2.根据各用户疏水器疏水型式选一个疏水器漏汽率根据各用户疏水器疏水型式选一个疏水器漏汽率XX11=0.03kg/kg,=0.03kg/kg,得出管段得出管段的总汽量的总汽量XX=X=X.2.2+0.03=0.107+0.03=0.107（kg/kg（kg/kg）（3）（3）求管段求管段的汽水混合物密度的汽水混合物密度（4）（4）根据管段根据管段已知水流量已知水流量G=G=GGaa+G+Gbb=10t/h,=10t/h,和管壁粗糙度和管壁粗糙度kk1.0mm1.0mm，密度已计算出来，密度已计算出来rr=5.49kg/m=5.49kg/m33,由理论计算基本由理论计算基本公式（公式（111122）。

）。

可求出在计算的平均比摩阻可求出在计算的平均比摩阻120.9p120.9pa/a/mm下的理论管内径下的理论管内径需求值：

需求值：

（5）（5）由计算的理论管径向工程已有的管系列之中靠拢，选由计算的理论管径向工程已有的管系列之中靠拢，选择实用管径选用择实用管径选用2192196mm6mm管子。

管子。

选好管径后把先前计算的平均比摩阻，流速等换算到选好管径后把先前计算的平均比摩阻，流速等换算到实用管径状态下去。

实用管径状态下去。

（6）（6）确定管段确定管段的流动压力损失和节点的流动压力损失和节点处（管段处（管段和管和管段段的交接处）的压力。

的交接处）的压力。

先把管段先把管段的折算长度求出的折算长度求出再用换算成实用管径下的比摩阻求流动损失再用换算成实用管径下的比摩阻求流动损失节点节点（计算管段（计算管段的始端）表压力为的始端）表压力为管段管段干线段的水力计算。

干线段的水力计算。

节点节点压力求出后，管段压力求出后，管段的始末端压力差的已知的始末端压力差的已知了，此时可用管段了，此时可用管段求出的汽水混合密度求出的汽水混合密度rr5.495.49代入代入计算，（计算偏于安全），也可以和管段计算，（计算偏于安全），也可以和管段一样，采用一样，采用利用压差关系计算管段流动中的二次汽率利用压差关系计算管段流动中的二次汽率XX方法重新求出方法重新求出该管段的汽水混合密度来进行计算。

该管段的汽水混合密度来进行计算。

其余计算步骤方法与管径其余计算步骤方法与管径完全相同，不再赘述完全相同，不再赘述分支线分支线33的水力计算的水力计算首先根据节点首先根据节点和用户和用户bb之间的压力差，求出该管段平之间的压力差，求出该管段平均比摩阻；其次根据两端压降求出二汽率均比摩阻；其次根据两端压降求出二汽率XX22，计算出管段，计算出管段汽水混合密度；再者按理论公式求出理论管径，并向实用汽水混合密度；再者按理论公式求出理论管径，并向实用管径换算修正。

管径换算修正。

例题例题111144的计算结果参见第的计算结果参见第205205页上表页上表111133。