蒸汽网路系统一、蒸汽网路水力计算的基本公式计算蒸汽管道的沿程压力损失时，流量、管径与比摩阻三者的关系式如下R = 6.88×10-3×K0.25×(G t2/ρd5.25)， Pa/m （9-1）d = 0.387×[K0.0476G t0.381 / (ρR)0.19]， m （9-2）Gt = 12.06×[(ρR)0.5×d2.625 / K0.125]， t/h （9-3）式中 R —— 每米管长的沿程压力损失（比摩阻），Pa/m ；G t —— 管段的蒸汽质量流量，t/h；d —— 管道的内径，m；K —— 蒸汽管道的当量绝对粗糙度，m，取K=0.2mm=2×10-4 m；ρ —— 管段中蒸汽的密度，Kg/m3。

为了简化蒸汽管道水力计算过程，通常也是利用计算图或表格进行计算。

给出了蒸汽管道水力计算表。

二、蒸汽网路水力计算特点1、热媒参数沿途变化较大蒸汽供热过程中沿途蒸汽压力P下降，蒸汽温度T下降，导致蒸汽密度变化较大。

2、ρ值改变时，对V、R值进行的修正在蒸汽网路水力计算中，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ρ的变化予以修正计算。

如计算管段的蒸汽密度ρsh与计算采用的水力计算表中的密度ρbi不相同，则应按下式对附表中查出的流速和比摩阻进行修正。

v sh = ( ρbi / ρsh) · v bi m/s （9-4）R sh = ( ρbi / ρsh) · R bi Pa/m （9-5）式中符号代表的意义同热水网路的水力计算。

3、K值改变时，对R、L d值进行的修正（1）对比摩阻的修正、当蒸汽管道的当量绝对粗糙度K sh与计算采用的蒸汽水力计算表中的K bi=0.2mm不符时，同样按下式进行修正：R sh=(K sh / K bi)0.25 · R bi Pa/m （9-6）式中符号代表意义同热水网路的水力计算。

（2）对当量长度的修正蒸汽管道的局部阻力系数，通常用当量长度表示，同样按下式进行计算。

即L d = Σξ·d/λ= 9.1·(d1.25/K0.25)·Σξ（9-7）室外蒸汽管道局部阻力当量长度L d值，可按热水网路局部阻力当量长度表示。

但因K值不同，需按下式进行修正。

L sh.d = (K bi / K sh)0.25 ·L bi.d= (0.5/0.2)0.25 ·L bi.d=1.26· L bi.d m 式中符号代表意义同热水网路的水力计算。

当采用当量长度法进行水力计算，蒸汽网路中计算管段的总压降为ΔP = R(L + L d) = RL zh Pa （9-9）式中 L zh —— 管段的折算长度，m。

【例题9-1】蒸汽网路中某一管段，通过流量G t=4.0 t/h ，蒸汽平均密度ρ=4.0 kg/m3。

（1）如选用φ108×4的管子，试计算其比摩阻R值。

（2）如要求控制比摩阻R在200Pa/m以下，试选用合适的管径。

【解】（1）根据的蒸汽管道水力计算表（ρbi=1.0 kg/m3），查出当Gt=4.0t/h，公称直经DN100时，R bi = 2342.2 Pa/m ；v bi = 142 m/s管段流过蒸汽的实际密度ρsh=4.0 kg/m3。

需要进行修正，得出实际的比摩阻R sh和流速v sh值为v sh = ( ρbi / ρsh) · v bi = (1/4)×142 = 35.5 m/sR sh = ( ρbi / ρsh) · R bi = (1/4)×2342.2 = 585.6 Pa/m（2）根据上述计算可见，在相同的蒸汽质量流量G t和同一管径d条件下，流过的蒸汽密度越大，其比摩阻R及流速v值越小，呈反比关系。

因此，在蒸汽密度ρ=4.0kg/ m3，要求控制的比摩阻为200Pa/m以下，因表中蒸汽密度为ρ=1.0 kg/ m3，则表中控制的比摩阻值，相应为200×（4/1）= 800 Pa/m以下。

根据，设ρ=1.0 kg/ m3，控制比摩阻R在800Pa/m 以下，选择合适的管径，得出应选用的管道的公称直径为DN125mm，相应的R bi值及v bi值为R bi = 723.2 Pa/m ；v bi = 90.6 m/s最后，确定蒸汽密度ρ=4.0 kg/ m3时的实际比摩阻及流速值。

R sh = ( ρbi / ρsh) · R bi = (1/4)×723.2 = 180.8 Pa/m < 200 Pa/mv sh = ( ρbi / ρsh) · v bi = (1/4)×90.6 = 22.65 m/s三、蒸汽网路水力计算方法1、准确的计算方法——按管段取蒸汽的平均密度ρpj = (ρs + ρm) / 2， kg/m3（9-10）式中ρs、ρm ——分别为计算管段始端和末端的蒸汽密度，kg/m3。

逐段进行计算特点：该方法较准确的计算管段节点蒸汽参数（P s、T s）,计算较准确。

2、简略计算方法——对整个系统取蒸汽平均密度ρpj = (ρs + ρm) / 2， kg/m3(9-11)式中ρs、ρm ——分别为系统始端和末端的蒸汽密度，kg/m3。

特点：该方法计算误差比较大，但计算工作量小。

3、按一定管长取管段始端的密度具体取法：每隔50米管长取始端蒸汽的密度，逐段进行计算。

特点：该方法计算的准确性介于上述两者之间。

4、蒸汽网路水力计算的任务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用参数的要求四、计算步骤（准确的计算方法）主干线的平均比摩阻，按下式求得R pj = ΔP / ∑L(1+αj)， Pa/m （9-13）式中ΔP — 热网主干线始端与末端的蒸汽压力差，Pa；∑L — 主干线长度，m；αj — 局部阻力所占比例系数，可选用的数值。

3.进行主干线管段的水力计算a、假定管段末端的压力：计算每米管长的压力降ΔP / ∑L；Pa/m其中ΔP：主干线始、末端的压力差,Pa。

计算管段末端的压力P m = P s -（ΔP / ∑L）L1，Pa （9-14）通常从热源出口的总管段开始进行水力计算。

热源出口蒸汽的参数为已知，现需先假设该管段末端蒸汽压力，ρm=（ΔP / ∑L）L由此得出该管段蒸汽的平均密度ρpjρpj = (ρs + ρm) / 2， kg/m3 （9-15）式中ρs、ρm —— 计算管段始端和末端的蒸汽密度，kg/m3。

4.确定管径（通过水力计算表由G、R pj查出d、R值）a.根据该管段假设的蒸汽平均密度ρpj和按式9-13确定的平均比摩阻R pj值，将此R值换算为蒸汽管路水力计算表ρbi条件下的平均比摩阻R bi·pj值。

通常水力计算表采用ρbi = 1 kg/m3，得R bi·pj / R pj = ρpj/ ρbiR bi·pj = (ρpj/ ρbi)· R pjb.根据计算管段的计算流量和水力计算表ρbi条件下得出的R bi·pj值，按水力计算表，选择蒸汽管道直径d、比摩阻R bi和蒸汽在管道内的流速v bi。

c.根据该管段假设的平均密度ρpj，将从水力计算表中得出的比摩阻R bi和v bi值，换算为在ρpj条件下的实际比摩阻R sh和流速v sh。

R sh =R bi(ρbi\ρpj)，Pa/m ；v sh =vbi(ρbi\ρpj)，m/s。

蒸汽在管道内的最大允许流速，按《热网规范》，不得大于下列规定过热蒸汽：公称直径DN>200mm时，80m/s公称直径DN≤200mm时，50m/s饱和蒸汽：公称直径DN>200mm时，60m/s公称直径DN≤200mm时，35m/s5.计算管段的局部阻力当量长度及管段压力降a.按所选的管径，计算管段的局部阻力总当量长度L d.由局部阻力系数查，注意K值引起的修正。

b. 计算管段的实际压力降，ΔP sh = R sh·(L+L d) Pa。

6.较核管段的平均密度a.计算管段末端的压力值P mˊ= P s - ΔP sh，Pa （9-16）查得相应Pmˊ条件下的ρˊm值。

b.计算管段的平均密度ρˊpj = (ρs + ρˊm) / 2 ，kg / m3 （9-17）c.与开始假设平均密度ρpj进行比较,如两者相等或差别很小，则该管段的水力计算过程结束，进行下一管段的计算，如两者差别较大，则应重新假设ρpj，然后按同一计算步骤和方法进行计算，直到两者相等或差别很小为止，重新假设的ρpj= ρˊpj 。

由此蒸汽网路主干线所有管段逐次进行水力计算。

7.分支管路的水力计算（计算方法同上）由主干线计算结果而确定支线始端压力；由用户用汽压力确定支线末端压力，重复步骤（2)-（6）。

五、计算例题【例题9-2】某工厂区蒸汽供热管网，其平面布置图见下图。

锅炉出口的饱和蒸汽表压力为10bar。

各用户系统所要求的蒸汽表压力及流量列于图9-1上。

试进行蒸汽网路的水力计算。

主干线不考虑同时使用系数。

图 9-1 例题9-1附图【解】从锅炉出口到用户3 的管线为主干线则 R pj = ΔP/∑L(1+αj) = [(10 - 7)×105] / [(500+300+100)(1+0.8)] = 185.2 Pa/m式中αpj = 0.8，采用的估算数值。

1.已知锅炉出口的蒸汽压力，进行管段1的水力计算首先计算锅炉出口的管段。

预先假设管段1末端的蒸汽压力。

假设时，可按平均比摩阻，按比例给定末端蒸汽压力。

如 P m1 = P s1 – ΔP·L1/∑L = 10 – (10-7)×500 / 900 = 8.33 bar将此假设的管段末端压力P m值，列入表9-1，第8栏中。

2.根据管段始、末端的蒸汽压力，求出该管段假设的平均密度ρpj = (ρs + ρm) / 2 = (ρ11 + ρ9.8.33) / 2= (5.64 + 4.81) / 2= 5.225 kg/m33.将平均比摩阻换算为水力计算表ρbi = 1kg/m3条件下的等效值，即R bi·pj = ρpj · R pj = 5.225 × 185.2 = 968 Pa/m将R bi·pj值列入表内。

4.根据R bi·pj的大致控制值，利用，选择合适的管径对管段1：蒸汽流量G t = 8.0 t/h，选用管子的公称直径DN150mm，相应的比摩阻及流速值为：R bi = 1107.4 Pa/m ；v bi = 126 m/s将此值分别列入表9-1中11和12栏中。