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蒸汽流量计计量与蒸汽管网热损失计算经验公式

时间:2017/10/11来源:未知

  本文通过对目前国内蒸汽计量现状、原理的分析,提出了热网中形成的汽液两相流影响卡门流量计的准确度,是供热部门损失的一个重要原因;并提出了减少损失误差的三种方法。
    随着国内开发区、新的工业区、城市的发展,集中供热在我国已有了相当的规模。从供热的媒质看,集中供热分为热水供热系统与蒸汽供热系统。蒸汽供热系统中的计量问题,是关系到供热企业的管理效益与用户之间的利益问题,因此相当重要。
   1、蒸汽计t的原理:
  自从1969年日本横河电机株式会社与美国Easteen企业几乎同时推出世界上首批涡街流量计以来,日渐得到广泛的应用,是测量蒸汽流量的主要仪表。目前我国已有十几家生产厂。
图1涡街流量计量示意图
图1涡街流量计量示意图
    涡街流量计原理如图1所示。    当在流体中插入一个柱状物时,从柱状物两侧就交替地发生有规则的旋涡,这种旋涡列被称为卡门涡街。卡门涡街的释放频率与流体的流动速度及柱状物的宽度有关,频率与流速成正比。因此,通过测量卡门涡街的释放频率,辅以温度、压力仪表信号,便可算出瞬时流量与累计流量。
   2、实际应用中的分析:
  由以上原理可知,卡门涡街流量计在测蒸汽时,如果输送到厂家的是过热蒸汽,则由质量流量m=Q ' P,其中Q为体积,与卡门涡街频率有关;p为蒸汽密度。其中p与压力、温度有关,故将温度、压力参数输送到智能型仪表,由公式进行查表补偿可以求出瞬时质量流量与累积质量流量。但是.从目前供热情形看,很多时候,供热企业输送到用户的是汽、液两相共存的湿饱和蒸汽.此时密度·p不仅与温度(或者压力)有关,还与此种情形下蒸汽的干度有关.    湿蒸汽比容的测量公式为    V=X·Vg}(1一x)Vr式中,V;湿蒸汽的比容      X:干度    Vg:饱合蒸汽的比容    V,:水的比容      1一x:湿度则湿蒸汽的密度公式为   
计算公式
式中,Pa " Pr分别为饱和蒸汽与水的密度,故如果准确测量质量流量,应将湿蒸汽的干度值参与质量流量的计算。但由卡门涡街表的原理分析可知,在汽液两相共存的情况下,智能表仍按蒸汽的体积流量来计算质量,水与蒸汽的体积比相差悬殊,故使测量的质量流量下降。这是造成供热企业管网损失误差的***重要原因。
   3、减少损失误差的方法
   3. 1、蒸汽在输送过程中散失热量,是造成蒸汽中含水的重要的原因。
   减少管道的热损失,***重要的是选择导热系数小的保温材料,使热阻艺R增大。
   提倡使用近几年生产的聚氨醋保温直埋管,环境整洁,保温效果好。
   3. 2、对于实行热电联产供汽的地区,为防止蒸汽湿度过大,应适当提高蒸汽的过热度。虽然,过热度的提高会增大电厂的煤耗,但却提高了用户的蒸汽品质,减小蒸汽的含湿度。对于热网管线较长,分布范围较广的地区,实行热电联产,应适量考虑在管网的末端增大用汽量,如建造汽—水热交换站。由于大汽量的过热蒸汽在管线中不断流动,加热了支管及附近管线上的一部分饱和湿蒸汽,从而提高了蒸汽品质,减少了计量上的误差损失。
   3. 3、从计量仪表室管路设计上考虑    目前国内用户的计量仪表室管路比较繁乱,从用户与供热企业的角度考虑,比较合理的一种设计如图2

图2蒸汽计量管路原理图


蒸汽总管热损计算

管道外径377mm,管道长度400米,蒸汽出厂温度在280度左右。按大气温度15度计。
热损耗的理论计量
蒸汽热损计算依据及基础数据
过热蒸汽0.6MPa,温度为280℃,热焓值为3018KJ/kg。300℃,热焓值为3059KJ/kg
计算公式:  
Qt={[2π(TV-TA) ]/〔( InD0/D1)1/λ+2/( D0α)]}×1.3
式中:  
    Qt — 单位长度管道的热损失,W/m;  
    Qp — 单位平面的热损失,W/㎡;  
    TV — 系统要求的维持温度,℃;  
    TA —环境温度 ℃; 
    λ — 保温材料的导热系数,W/(m℃),  采用岩棉管保温,λ值为0.043 W/(m℃)
    D1 — 保温层内径,(管道外径) m;  
    D0 — 保温层外径,m; D0=D1+2δ;  
    δ — 保温层厚度,m;  计算时δ取0..05m
    Ln — 自然对数;  
    α — 保温层外表面向大气的散热系数,W/(㎡℃)与风速ω,(m/s)有关,α=1.163(6+ω1/2) W/( ㎡℃ )。ω值取1.5,α值为7.85 W/( ㎡℃ )。
蒸汽热损计算
φ377mm管道
Qt={[2π(280-15) ]/〔(In0.477/0.377)1/0.043+2/(0.477×7.85)]}×1.3=360.4 W/m
每小时损耗蒸汽量为:360.4*3600*400/3018/1000=172Kg/H
折0.6Mpa,300℃下蒸汽为360.4*3600*400/3059/1000=170 Kg/H
 

    蒸汽自供热管网来后,依靠自身的压力沿管道输送。蒸汽在沿管路流动时,因克服摩擦阻力和局部阻力,压力逐渐下降,因管壁散热,热焙逐渐降低。在经过阻力较大的阀门时,蒸汽被绝热节流,虽焙值不变,但压力下降,温度一般要降低,湿饱和蒸汽经过节流可成为节流后压力下的干饱和蒸汽或过热蒸汽。由于许多用户都是间歇用汽,当蒸汽停用时,易在阀门前形成湿蒸汽。

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