前言本設計目的是為一區(qū)VOD-40t鋼包精練爐提供蒸汽動力。設計參數是由動力一車間和西安向陽噴射技術有限公司提供的。主要參數：蒸汽管道始端溫度250℃，壓力；蒸汽管道終端溫度240℃，壓力（設定）；VOD用戶端溫度180℃，壓力；耗量主泵h輔泵h一、蒸汽管道的布置本管道依據一區(qū)總體平面布置圖所描述的地形進行的設計，在布置管道時本設計較周詳地考慮到了多方面的內容：1、蒸汽管道布置時力求短、直，主干線通過用戶密集區(qū)，并靠近負荷大的主要用戶；2、蒸汽管線布置時盡量減少了與公路、鐵路的交叉。3、在布置蒸汽管線時盡量利用了自然彎角作為自然補償。并在自然補償達不到要求時使用方補型償器。4、在蒸汽管道相對位置最低處設置了輸水閥。

5、蒸汽管道通過廠房內部時盡量使用廠房柱作為支架布置固定、滑動支座。6、管道與其它建、構筑物之間的間距滿足規(guī)范要求。二、蒸汽管道的水力計算已知：蒸汽管道的管徑為Dg200，長度為505m。蒸汽管道的始端壓力為，溫度為250℃查《動力管道設計手冊》第一冊熱力管道（以下簡稱《管道設計》）1—3得蒸汽在該狀態(tài)下的密度ρ為m3。1假設：蒸汽管道的終端壓力為，溫度為240℃查《管道設計》表1—3得蒸汽在該狀態(tài)下的密度ρ為m3。2（一）管道壓力損失：1、管道的局部阻力當量長度表（一）阻力系數管子公稱直徑總阻力數量（毫米）數名稱（ξ）止回閥旋啟式3120033煨彎R=3D10200煨彎方型伸縮5620030器R=3D2、壓力損失2—1式中Δp—介質沿管道內流動的總阻力之和，Pa；Wp—介質的平均計算流速，m/s；查《管道設計》表5-2取Wp=40m/s；g—重力加速度，一般取s2；υp—介質的平均比容，m3/kg；λ—摩擦系數，查《動力管道手冊》（以下簡稱《管道》）表4—9得管道的摩擦阻力系數λ=；d—管道直徑，已知d=200mm；L—管道直徑段總長度，已知L=505m；Σξ—局部阻力系數的總和，由表（一）得Σξ=36；H、H—管道起點和終點的標高，m；121/Vp=ρp—平均密度，kg/m3；—安全系數。在蒸汽管道中，靜壓頭(H2-H1)10/Vp很小，可以忽略不計所以式2—1變?yōu)?—2在上式中：5·Wp2/gυp=5·Wp2ρp/g表示速度頭（動壓頭）λ103L/d為每根管子摩擦阻力系數。把上述數值代入2—2中得Δp=×5×402××103×505/200+36)/=Mp計算出的壓力降為，所以蒸汽管道的終端壓力P2=P1-Δp=Mp。相對誤差為：（）/=%。所以假設壓力合理（二）管道的溫度降：1、蒸汽在管道中輸送時，由于對周圍環(huán)境的散熱損失，過熱蒸汽溫降按下式計算：Δt=Q·10-3/（G·C）℃P式中Q—所計算蒸汽管段對周圍環(huán)境的散熱損失（千卡/時）；G—管段計算蒸汽流量（噸/時）；Cp—在管段平均蒸汽參數時，過熱蒸汽的定壓比熱（千卡/千克·℃）。總散熱損失：Ｑ＝·q·Ｌ＝··505=89991千卡／小時

蒸汽流量：Ｇ＝+=噸／小時定壓比熱：Cp查《管道設計》圖５－５得Cp＝千卡/千克·℃。Δt=（·）=℃2、蒸汽管道的出口溫度為t2=t1-Δt==℃。3、相對誤差：250=%。蒸汽管道終端的出口參數為：壓力溫度℃，其計算結果和假設相一致。三、管道伸長量和補償計算（以管段3-4為例）（一）伸長量：公式：ΔL=а·L(t-t)㎝21式中L—計算管長，m，3-4管段的長度為；а—管道的線膨脹系數，㎝/（m·℃），查表5-1得α=㎝/（m·℃）；t—管內介質溫度，℃，已知t=220；22t—管道安裝溫度，℃，已知t=20。11ΔL=12·(245-20)=㎝

所以，管段3—4的熱膨脹量為小于補償器的補償量150mm，及本段管道在受熱時不會因線性膨脹而損壞。（二）補償器選型及校核計算：采用的補償方式為人工補償，選取的補償器為矩型補償器，其型號為：150-2型，其補償能力為150mm，所以3-4管段的伸長<150mm補償器能滿足要求。其它管段的伸長及補償情況見下表：表（二）管長線膨脹系熱伸長管段號（m）數補償類型補償器類型自然補償———備注量（㎝）滿足補償要求1-22-33-412滿足補償要求12自然補償———滿足補償要求1212人工補償矩形補償器人工補償矩形補償器滿足補償要求4-55-612人工補償矩形補償器滿足補償要求滿足補償要求6-7121212人工補償矩形補償器自然補償———滿足補償要求7-8滿足補償要求8-9自然補償———滿足補償要12人工補償矩形補償器求9-1054滿足補償要人工補償矩形補償器求10-114812由上表可以看出整個VOD管道能在等于或低于設計參數的工況下正常運行。四、管道的保溫防腐設計為了節(jié)約能源，提高經濟效益，減少散熱損失，滿足工藝要求，改善工作環(huán)境，防止燙傷，一般設備、管道，管件、閥門等（以下對管道、管件、閥門等統稱為管道）必須保溫。（一）保溫材料的選擇：由于超細玻璃棉的纖維細而柔，呈白色棉狀物，其單纖維直徑4微米，對人的皮膚無刺癢感。超細玻璃棉優(yōu)點很多，其容重小，導熱系數底，燃點高、不腐蝕是良好的保溫、吸聲材料。同時有良好的吸附過濾性能，用途十分廣泛。因此在本次設計中保溫我材料的是選擇超細玻璃棉。保護層采用玻璃布。（二）保溫層厚度的確定：根據國標保溫層厚度表（動力設施標準圖集R410-2）超細玻璃棉制品保溫層的厚度為70mm。（三）保溫層單位散熱量計算：公式：千卡/米·時q—管道單位長度熱損失（千卡/米·時）；t—介質溫度（℃）；t—周圍環(huán)境溫度（℃）；0λ—保溫材料在平均溫度下的導熱系數（千卡/米·時·℃）查《管道與設備保溫》表2-45得λ=+（t—保溫層平均溫度查《管道p與設備保溫》表3—8得t=145℃）λ=千卡/米·時·℃；p—保溫結構外表面向周圍空氣的放熱系數（千卡/米時）2千卡/米時2千卡/米·時

所以，每米長管道在每小時的散熱量為148千卡。（四）保溫結構：保溫層用包扎保溫結構，用一層超細玻璃棉氈包扎在管道上，再用鐵絲綁扎起來。保護層采用油氈玻璃布，第一層，用石油瀝青氈（GB325—73）、粉氈350號。在用18#鍍鋅鐵絲直接捆扎在超細玻璃棉氈層外面。油氈縱橫搭接50毫米，縱向接縫應在管子側面，縫口朝下。第二層，把供管道包扎用的玻璃布螺旋式地纏卷在石油瀝青氈外面，連后用18#鍍鋅鐵絲或寬16毫米、厚毫米的鋼帶捆扎住。五、管道及附件的設計和選擇（一）管道選型：本設計所選擇的管道為GB8163-87φ219×6DN200無縫鋼管。其許用應力：常溫強度指標溫度（℃）鋼號鋼管標準壁厚（mm）δbMPaδsMPa20025010GB8163≤103352051019220GB8163≤10390245123110由于本設計蒸汽的最高壓力為遠低于92MP，所以所選管道安全可行。（二）減壓閥選型：因為本設計蒸汽管道的出口壓力為而VOD正常工作壓力為所以在蒸汽管道的出口處應設一減壓閥。1、已知減壓閥前壓力為，閥后壓力為根據《管道設計》圖6-75查得每平方厘米閥座面積的理論流量q=300kg/㎝2·h；2、已知蒸汽流量為h，求得所需減壓閥閥座面積為㎝23、根據需減壓閥閥座面積，查《管道》表9-11直徑和減壓閥的公稱直徑DN=20