Подбор диаметра паропровода для калориферов

Структура паропровода

Проектирование и монтаж паропроводов осуществляется на заводах и комбинатах, использующих пар для производственных процессов и отопления. В комплексе пароконденсатной системы промышленного предприятия паропроводы относятся к оборудованию подвода и распределения теплоносителя. Инженерные расчеты включают анализ падения давления по длине магистрали, подбор оптимального диаметра труб, запорно-регулирующей арматуры и контрольно-измерительных приборов.

Калькулятор подбора диаметра Таблица подбора паропровода

К составным элементам паропровода относятся:

1. стальные трубы прямые и гнутые определенной марки, диаметра и толщины стенок;
2. опорно-подвесные конструкции и средства крепления – опоры, хомуты, скобы, трубные зажимы;
3. соединительные и сборочные детали – фланцы, отводы, компенсаторы, тройники, коллекторы, переходы;
4. теплоизоляционные материалы - минераловатные цилиндры и маты, термочехлы;
5. запорно-регулирующая арматура - задвижки, краны, вентили, заслонки;
6. предохранительная арматура - клапаны, фильтры;
7. фазоразделительная арматура - конденсатоотводчики, воздухоотводчики, прерыватели вакуума, сепараторы;
8. регулирующая аппаратура – редукционно-охладительные установки;
9. контрольно-измерительные приборы - промышленные манометры и термометры.

Одним из ключевых условий стабильного протекания технологического нагрева воздуха калориферами является обеспечение требуемых термодинамических параметров, заданного расхода и качества транспортируемого пара. Характеристики и свойства греющего теплоносителя в значительной мере определяются его давлением и температурой, а количество передаваемой энергии прямо пропорционально степени сухости насыщенного пара.

Во время транспортировки от источника генерации к воздухонагревательным установкам эксплуатационные параметры рабочей среды из-за существенных гидравлических и тепловых потерь могут существенно снижаться. Поэтому паровые трубопроводы проектируют и прокладывают по наикратчайшему маршруту. Такая трассировка снижает расход материалов, упрощает монтаж и уменьшает экономические затраты. Проектирование предусматривает преимущественно прямолинейные участки с учетом рельефа, строительных условий и выбранного способа прокладки.

Дренаж паропровода

Высокое содержание влаги в теплоносителе и последующее скопление конденсата приводит к снижению пропускной способности трубопровода, его ускоренному эрозионному и коррозионному износу, а также к возникновению гидроударов. Такие удары могут приводить к повреждению труб, арматуры и подключенного технологического оборудования.

Наиболее рациональным решением является применение конденсатоотводчиков, так как другие способы дренирования сопровождаются потерями пара и снижением энергоэффективности. Особое внимание следует уделять потенциально опасным зонам накопления конденсата: длинным прямым участкам, зонам перед подъемами и после спусков, перед арматурой и на тупиковых ответвлениях.

Горизонтальные участки магистрального трубопровода, по которому поступает пар к теплообменнику, прокладывается с уклоном по направлению в сторону движения греющей среды. Дополнительно безопасность системы повышается за счет правильной обвязки, включающей обратные клапаны, установки дренажных узлов и подбора размеров отстойников в зависимости от диаметра паропровода, особенностей трассы и установленных инженерных рекомендаций.

Дренирование необходимо осуществлять как в процессе запуска, так и при постоянной эксплуатации, чтобы не допускать накопления жидкости в системе. Установленные автоматические конденсатоотводчики удаляют уже образовавшийся конденсат, но сами по себе не обеспечивают получение сухого пара, так как капельная влага продолжает уноситься потоком. Установка паросепараторов перед теплообменным оборудованием обеспечивает дополнительное осушение, снижает влагосодержание рабочей среды, предотвращает образование отложений и повышает надежность всей пароконденсатной системы.

Калькулятор расчета диаметра паропровода

Расчет диаметра паропровода по давлению, скорости и расходу теплоносителя. В верхние поля калькулятора вносятся показатели массового расхода и заданной скорости пара. В выпадающем меню выбирается давление транспортируемого насыщенного пара, поступающего в калорифер. Программа выводит расчетное значение внутреннего диаметра, на основе которого, в зависимости от результата и технических условий, подбирают ближайшую большую или меньшую трубу стандартного сечения или условного прохода.

Расход пара, кг/часСкорость пара, м/сДавление насыщенного пара, МПа

Внутренний диаметр, мм

Показатели скорости пара задаются по известным или рекомендованным значениям. Расход теплоносителя принимается по результатам самостоятельного расчета, или берется из таблиц и калькуляторов подбора, выложенных на страницах сайта по каждой модели выпускаемых нашим предприятием паровых калориферов.

Скорость пара в трубопроводе

Диаметр паропровода из представленных в таблице размеров труб выбирают исходя из допустимой скорости движения пара, которая не должна превышать нормативных значений. Для насыщенного пара оптимальной считается скорость около 25–30 м/с, так как при ней достигается баланс между износом труб, уровнем конденсации и шумовыми характеристиками. Для перегретого пара допустимые скорости выше и могут достигать 30–40 м/с в зависимости от длины трубопровода и перепада давления.

Условный диаметр Ду, мм	Условный диаметр Ду, дюймы	Внешний диаметр мм	Толщина стенки мм	Внутренний диаметр мм
32	1¹/₄	42.4	2.6	37.2
40	1¹/₂	48.3	2.6	43.1
50	2	60.3	2.9	54.5
65	2¹/₂	76.1	2.9	70.3
80	3	88.9	3.2	82.5
100	4	114.3	3.6	107.1

Формула для расчета диаметра паропровода

Формула расчета диаметра трубопровода пара имеет вид: D = $\sqrt{\frac{354 • Gпар • Vпар}{v}}$

D – расчетное значение внутреннего диаметра, мм;
G _ПАР – массовый расход пара, кг/час;
V _ПАР – удельный объем пара при соответствующем давлении, м³/кг;
v — принимаемая скорость пара, м/с.

Давление, МПа	Удельный объем, м³/кг	Давление, МПа	Удельный объем, м³/кг
0.1	1.694	0.5	0.3747
0.15	1.159	0.6	0.3155
0.2	0.8854	0.7	0.2727
0.25	0.7184	0.8	0.2403
0.3	0.6056	0.9	0.2148
0.35	0.524	1	0.1943
0.4	0.4622	1.1	0.1774
0.45	0.4138	1.2	0.1632

Пример расчета 1

Рассчитать диаметр трубопровода для насыщенного пара давлением 0.1 МПа при массовом расходе теплоносителя 82 кг/час и скорости потока 25 м/сек.

D = $\sqrt{\frac{354 • 82 • 1.694}{25}}$ = 44.35

D – расчетное значение внутреннего диаметра, мм;
82 – массовый расход пара, кг/час;
1.694 – удельный объем пара при давлении 0.1 МПа, м³/кг;
25 — принимаемая скорость пара, м/с.

Полученное значение 44.35 мм наиболее соответствует трубе Ду 40 мм, внутренний диаметр которой составляет 43.1 мм. Ближайшая труба большего сечения Ду 50 мм имеет внутренний диаметр 54.5 мм.

Пример расчета 2

Рассчитать диаметр трубопровода для насыщенного пара давлением 0.8 МПа при массовом расходе теплоносителя 1530 кг/час и скорости потока 30 м/сек.

D = $\sqrt{\frac{354 • 1530 • 0.2403}{30}}$ = 65.87

D – расчетное значение внутреннего диаметра, мм;
1530 – массовый расход пара, кг/час;
0.2403 – удельный объем пара давлении 0.8 МПа, м³/кг;
30 — принимаемая скорость пара, м/с.

Расчетное значение 65.87 мм наиболее соответствует трубе Ду 65 мм, внутренний диаметр которой составляет 70.3 мм.

Расчет расхода пара Расчет паровых калориферов

Подбор размера паропровода

Определение оптимального типоразмера паропровода является обязательной частью инженерного расчета. Слишком малое сечение трубы приводит к росту скорости пара, значительным потерям давления, шуму и повышенному риску гидравлических ударов. К негативным последствиям можно отнести дефицит пара у потребителей и нестабильность технологических процессов. При чрезмерно большом диаметре перепады давления и шум уменьшаются, но возрастает площадь теплообмена с окружающей средой, что ведет к росту теплопотерь и образованию большего количества конденсата. Это потребует установки дополнительных конденсатоотводчиков, сепараторов и вспомогательного оборудования и повысит монтажные и эксплуатационные расходы.

Таблица подбора диаметра паропровода

Таблицы подбора размеров труб паропровода по давлению от 0.1 до 1.2 МПа и скорости от 10 до 40 м/сек теплоносителя. В таблицах представлены типовые трубы с диаметром условного прохода Ду 32 мм – Ду 100 мм и соответствующий массовый расход пара на искомые значения.

Давление, МПа	Скорость, м/сек	Расход пара, кг/час
		Диаметр паропровода, Ду (мм)
		32	40	50	65	80	100
0.1	10	44	57	94	154	215	363
	15	66	86	141	231	323	544
	20	88	115	188	308	431	725
	25	110	144	235	385	539	907
	30	132	172	282	462	646	1088
	40	176	230	376	615	862	1451
0.15	10	54	71	116	189	265	446
	15	81	106	174	284	398	670
	20	108	142	231	379	530	893
	25	135	177	289	473	663	1116
	30	162	212	347	568	796	1339
	40	217	283	463	757	1061	1785
0.2	10	64	84	137	224	314	529
	15	96	126	206	337	472	794
	20	128	168	274	449	629	1058
	25	160	210	343	561	786	1323
	30	192	252	412	673	943	1587
	40	257	335	549	898	1258	2166
0.25	10	74	97	158	259	363	611
	15	111	145	238	389	545	917
	20	148	194	317	518	726	1222
	25	185	242	396	648	908	1528
	30	222	291	475	778	1089	1833
	40	296	387	634	1037	1452	2444
0.3	10	84	110	180	294	411	692
	15	126	165	269	441	617	1039
	20	168	220	359	587	823	1385
	25	210	274	449	734	1029	1731
	30	252	329	539	881	1234	2077
	40	336	439	718	1175	1646	2770
0.35	10	94	123	200	328	459	773
	15	141	184	301	492	689	1160
	20	187	245	401	656	919	1547
	25	234	306	501	820	1149	1933
	30	281	368	601	984	1378	2320
	40	375	490	802	1312	1838	3093
0.4	10	104	135	221	362	507	854
	15	155	203	332	543	761	1281
	20	207	271	443	724	1015	1707
	25	259	338	553	905	1268	2134
	30	311	406	664	1086	1522	2561
	40	414	541	885	1449	2029	3415
0.45	10	113	148	242	396	555	934
	15	170	222	363	594	832	1401
	20	226	296	484	792	1110	1868
	25	283	370	605	990	1387	2334
	30	340	444	726	1188	1665	2801
	40	453	592	968	1584	2219	3735
0.5	10	123	161	263	430	602	1014
	15	184	241	394	645	903	1520
	20	246	321	526	860	1204	2027
	25	307	402	657	1075	1506	2534
	30	369	482	788	1290	1807	3041
	40	492	643	1051	1720	2409	4054

Правильно рассчитанный и подобранный диаметр трубы обеспечивает баланс между технической надежностью, энергетической эффективностью и экономической целесообразностью системы распределения пара.

Давление, МПа	Скорость, м/сек	Расход пара, кг/час
		Диаметр паропровода, Ду (мм)
		32	40	50	65	80	100
0.6	10	142	186	304	497	697	1172
	15	213	279	456	746	1045	1758
	20	284	372	608	995	1393	2345
	25	355	465	760	1243	1741	2931
	30	426	557	912	1492	2090	3517
	40	569	743	1216	1989	2786	4689
0.7	10	161	211	345	564	790	1330
	15	242	316	517	846	1186	1995
	20	323	422	690	1128	1581	2660
	25	403	527	862	1411	1976	3325
	30	484	632	1035	1693	2371	3991
	40	645	843	1379	2257	3161	5321
0.8	10	180	236	386	631	884	1487
	15	271	354	578	946	1326	2231
	20	361	472	771	1262	1768	2975
	25	451	589	964	1577	2210	3719
	30	541	707	1157	1893	2651	4462
	40	722	943	1543	2524	3535	5950
0.9	10	199	261	426	697	977	1644
	15	299	391	639	1046	1466	2466
	20	399	521	853	1395	1954	3289
	25	499	652	1066	1744	2443	4111
	30	598	782	1279	2092	2931	4933
	40	798	1042	1705	2790	3908	6577
1	10	218	285	467	764	1070	1801
	15	328	428	700	1146	1605	2701
	20	437	571	934	1528	2140	3602
	25	546	714	1167	1910	2675	4502
	30	655	856	1401	2292	3210	5403
	40	874	1142	1868	3056	4280	7203
1.1	10	237	310	507	830	1163	1957
	15	356	465	761	1245	1744	2936
	20	475	620	1015	1660	2326	3914
	25	593	776	1269	2075	2907	4892
	30	712	931	1522	2491	3489	5871
	40	949	1241	2030	3321	4652	7829
1.2	10	256	335	548	896	1256	2113
	15	384	502	822	1345	1884	3170
	20	513	670	1096	1793	2511	4227
	25	641	837	1370	2241	3139	5283
	30	769	1005	1644	2689	3767	6340
	40	1025	1340	2192	3586	5023	8453

В паровых воздухонагревательных установках пар к отдельным калориферам или секциям подводится одинаковыми по диаметру и длине трубопроводами. При снижении давления в системе объем пара возрастает, поэтому за редукционными клапанами требуется увеличивать диаметр труб, чтобы сохранить скорость в рекомендуемом диапазоне.

Паровые воздухонагреватели Производство калориферов