暖通管道流量校核计算与蒸汽管道附件选型
本工程含有多栋建筑单体,空调水管道及蒸汽管道体量较大,共有各式空调机组106台,蒸汽系统不仅服务于工艺设备,而且空调也采用蒸汽加热和加湿。在项目实施过程中,笔者初次接触了管道的流量校核计算以及蒸汽管道附件的选型,现将一些心得体会跟大家分享,错漏之处,还请指正。
1管道流量-管径校核
在暖通图纸中,由于设计院提供的空调系统原理图存在负荷相差较大的空调机对应管径却相同的情况;空调机组又是甲供设备,各功能段的管径厂家也是按设计院图纸生产,实际校核发现,大部分机组管径偏大,需要优化。
1.1冷冻水管道流量-管径校核计算
1.1.1经济流速的选择
《实用供热空调设计手册第二版(下册)》指出管道流速可以采用《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003的给水管道流速推荐值: 管径DN(mm) 15~20 25~40 ≤1.2m/s 50~70 ≤1.5m/s ≥80 ≤1.8m/s 流速v(m/s) ≤1.0m/s 实际计算时,为了考虑一部分余量,可以采取略小于上表限值的流速。 1.1.2根据流量校核管径
根据设计院提供的设计参数,空调机表冷段的负荷和供回水温差是已知的,根据公式
Q=c×m?T(这里的Q指空调机的负荷) 可以计算出流量,得出的m即为单位时间内流过的水质量。
然后,根据Q=v*A(这里的Q指管道流量,A指管道的内截面积),在限定流速的情况下,可以计算出管道的内截面积A,这样就可以确定管道的管径。 当然,实际计算时大可不必这么麻烦,可以借助一些小软件快速实现。比如鸿业水力计算器5.0(当然还有更高版本,实际使用5.0版本功能都能满足且操作简便),举例,表冷量为100KW时,选择DN80的管径在软件的逻辑中是合理的,而DN65和DN100的管径是偏小和偏大的。
图1 图2 图3
管径为DN80时对应的流速为0.939m/s,小于《GB50015-2003》中的流速推荐值,符合要求且有部分余量,若空调机后期负荷稍有增大也可满足。
1.2蒸汽管道流量-管径校核计算
本项目的空调机组采用0.3MPa饱和蒸汽加热和加湿,空调机组的加热负荷采用功率单位KW表示,加湿负荷采用流量单位kg/h表示,可以用加热功率除以蒸汽的蒸发焓来算出消耗的蒸汽量,计算结果乘以3600得到的就是每小时的蒸汽耗量kg/h。
1.2.1蒸汽管道流速的选择
《动力管道设计手册》第五章管道水力计算中给出的饱和蒸汽管道常用流速如下: 管径DN(mm) 流速v(m/s) <100 15~30 100~200 25~35 >200 40~60 本工程蒸汽阀组管径均在DN100以下,根据管径大小可在15~30m/s的区间内选取。
1.2.2根据流量校核管径
流量计算出来后,就可以校核管径,采用限定流速的方法,查阅相关图表就可以选择出合理的管径。
图4
同样,我们也可以通过软件计算,例如图5这个小软件就很方便
图5
软件中的密度为0.3MPa压力下饱和蒸汽的密度,计算结果与上表对比也是相符的。但考虑后期负荷及一部分余量,我们应该选用偏小的流速,选取稍大的管径。
2蒸汽管道附件的选型
本工程锅炉的供气压力为0.6MPa,通过管沟内的蒸汽主管供应至各个建筑,建筑内需要供应0.6MPa和0.3MPa两种压力的管道给使用点,因此蒸汽需要减压。管沟内的蒸汽管道管径较大且直管段较长,需要设置补偿装置。
本文主要介绍蒸汽减压阀、安全阀及疏水阀的选型方法。
2.1 减压阀选型
本工程所选用的减压阀为斯派莎克25P减压阀,25P为自作用导阀型减压阀。通过外部压力感应管感应下游压力,调节主阀开度并维持压力稳定。在下游无负荷时,阀可以关闭。 2.1.1 减压阀选型实例
如本工程原料药车间1的蒸汽用量约为7t/h,减压阀上游压力为0.6MPa,下游压力为0.3MPa,根据厂家提供的排量表(见图6),从下游压力
3bar g 作水平线与上游6bar g的曲线相交,由交点垂直向下,可以看到4”(DN100)的减压阀的流量为7931kg/h,是最小可满足要求的阀。且有一定的余量。
图6
对于关键应用,建议通过CV值计算选型,建议实际工况的计算CV值,介于阀门全CV值的20%-80%之间。
2.2 安全阀选型
本项目安全阀选用国产品牌, 形式为全启式弹簧安全阀,阀盖为开式阀盖。安全阀的开启压力气体一般取超过压力5%,液体一般取超过压力10%,本工程减压阀下游压力较小,为避免安全阀开启过于频繁,取超过蒸汽压力10%,即安全阀的开启压力为0.33MPa。
安全阀的型号可以根据厂家提供的饱和蒸汽排量表选择,保证排量大于最大蒸汽流量,实际选型可以看出,安全阀的进口直径基本同减压阀口径相同。
2.3疏水阀选型
本工程蒸汽凝结水部分回收,选用的疏水阀为斯派莎克品牌,蒸汽主管采用热动力型疏水阀,换热设备疏水采用浮球式疏水阀。 2.3.1疏水阀组形式选择
图集《热力设备与管道疏水装置》疏水阀组安装示意图(图8)可以看出,疏水阀组的形式有很多种,本工程设计疏水阀组形式如图7,考虑检修以及初次运行前吹扫的方便性,选择带旁通的疏水阀组(带旁通水平安装V),由于加热盘管前端蒸汽入口都设置了过滤器,故疏水阀组不再设置过滤器,而现场的疏水阀组只有底层的会向上提升5米左右进入回收主管,故止回阀只设置在各建筑一层凝结水需要回收的疏水阀组上设置。
图7
图8
2.3.2疏水阀类型选择
疏水阀在蒸汽加热系统中起到阻汽排水作用,选择合适的疏水阀,可使蒸汽加热设备达到最高工作效率。要想达到最理想的效果,就要对各种类型疏水阀的