Caractéristiques de l'approche de la conception et de l'exploitation des conduites de vapeur pour vapeur humide et surchauffée. Recommandations pour la conception et l'installation de systèmes vapeur-condensat

La formule de calcul est la suivante :

Où:
D - diamètre du pipeline, mm

Q - débit, m3/h

v - vitesse d'écoulement admissible en m/s

Le volume spécifique de vapeur saturée à une pression de 10 bar est de 0,194 m3/kg, ce qui signifie que le débit volumétrique de 1000 kg/h de vapeur saturée à 10 bar sera de 1000x0,194=194 m3/h. Le volume spécifique de vapeur surchauffée à 10 bars et à une température de 300°C est égal à 0,2579 m3/kg, et le débit volumétrique avec la même quantité de vapeur sera déjà de 258 m3/h. Ainsi, on peut affirmer qu’un même pipeline n’est pas adapté au transport de vapeur saturée et surchauffée.

Voici quelques exemples de calculs de pipeline pour différents environnements :

1. Milieu - eau. Faisons un calcul avec un débit volumétrique de 120 m3/h et une vitesse d'écoulement v=2 m/s.
D= =146mm.
Autrement dit, un pipeline d'un diamètre nominal de DN 150 est requis.

2. Vapeur moyennement saturée. Faisons un calcul pour les paramètres suivants : débit volumique - 2000 kg/h, pression - 10 bar à une vitesse d'écoulement - 15 m/s. Conformément au volume spécifique de vapeur saturée à une pression de 10 bars, il est de 0,194 m3/h.
D= = 96 mm.
Autrement dit, un pipeline d'un diamètre nominal de DN 100 est requis.

3. Vapeur moyennement surchauffée. Faisons un calcul pour les paramètres suivants : débit volumique - 2000 kg/h, pression - 10 bar à une vitesse d'écoulement de 15 m/s. Le volume spécifique de vapeur surchauffée à une pression et une température données, par exemple 250°C, est de 0,2326 m3/h.
D= =105mm.
Autrement dit, un pipeline d'un diamètre nominal de DN 125 est requis.

4. Milieu - condensat. DANS dans ce cas le calcul du diamètre d'une canalisation (canalisation de condensats) présente une particularité qui doit être prise en compte lors des calculs, à savoir : il est nécessaire de prendre en compte la part de vapeur issue du déchargement. Le condensat, passant par le siphon et entrant dans la canalisation de condensat, y est déchargé (c'est-à-dire condensé).
La part de vapeur issue du déchargement est déterminée par la formule suivante :
Part de vapeur issue du déchargement = , Où

h1 est l'enthalpie des condensats devant le purgeur ;
h2 est l'enthalpie des condensats dans le réseau de condensats à la pression correspondante ;
r est la chaleur de vaporisation à la pression correspondante dans le réseau de condensats.
À l'aide d'une formule simplifiée, la part de vapeur issue du déchargement est déterminée comme la différence de température avant et après le purgeur de condensats x 0,2.

La formule de calcul du diamètre du pipeline de condensats ressemblera à ceci :

D= , Où
DR - part des rejets de condensats
Q - quantité de condensat, kg/h
v” - volume spécifique, m3/kg
Calculons la conduite de condensats pour les valeurs initiales suivantes : débit de vapeur - 2000 kg/h avec pression - 12 bar (enthalpie h'=798 kJ/kg), déchargé à une pression de 6 bar (enthalpie h'=670 kJ/ kg, volume spécifique v" =0,316 m3/kg et chaleur de condensation r=2085 kJ/kg), vitesse d'écoulement 10 m/s.

Part de vapeur issue du déchargement = = 6,14 %
La quantité de vapeur déchargée sera égale à : 2000 x 0,0614 = 123 kg/h soit
123x0,316= 39 m3/heure

D= = 37mm.
Autrement dit, un pipeline d'un diamètre nominal de DN 40 est requis.

DÉBIT AUTORISÉ

L'indicateur de vitesse d'écoulement est un indicateur tout aussi important lors du calcul des canalisations. Lors de la détermination du débit, les facteurs suivants doivent être pris en compte :

Perte de pression. À des débits élevés, des diamètres de tuyaux plus petits peuvent être sélectionnés, mais cela entraînera une perte de pression importante.

Coûts des pipelines. De faibles débits entraîneront la sélection de diamètres de tuyauterie plus grands.

Bruit. Une vitesse d'écoulement élevée s'accompagne d'un effet sonore accru.

Porter. Des débits élevés (notamment dans le cas de condensats) entraînent une érosion des canalisations.

En règle générale, la principale cause des problèmes d'évacuation des condensats est précisément le diamètre sous-dimensionné des canalisations et le mauvais choix des évacuations des condensats.

Après l'évacuation des condensats, les particules de condensats, se déplaçant dans le pipeline à la vitesse de la vapeur issue du déchargement, atteignent le coude, heurtent la paroi de la sortie rotative et s'accumulent au niveau du coude. Ils sont ensuite poussés à grande vitesse le long des pipelines, ce qui entraîne leur érosion. L'expérience montre que 75 % des fuites dans les conduites de condensats se produisent dans les coudes des tuyaux.

Pour réduire le risque d'érosion et ses impact négatif, il est nécessaire pour les systèmes avec purgeurs à flotteur de calculer une vitesse d'écoulement d'environ 10 m/s, et pour les systèmes avec d'autres types de purgeurs de vapeur - 6-8 m/s. Lors du calcul des conduites de condensats dans lesquelles il n'y a pas de vapeur provenant du déchargement, il est très important d'effectuer les calculs comme pour les conduites d'eau avec un débit de 1,5 à 2 m/s, et pour le reste, de prendre en compte la part de vapeur provenant du déchargement.

Le tableau ci-dessous présente les débits de certains médias :

D'après la formule (6.2), il ressort clairement que les pertes de charge dans les canalisations sont directement proportionnelles à la densité du liquide de refroidissement. Plage de fluctuations de température dans les réseaux de chauffage à eau. Dans ces conditions, la densité de l'eau est de .

La densité de la vapeur saturée est de 2,45, soit environ 400 fois moins.

Par conséquent, la vitesse admissible de déplacement de la vapeur dans les canalisations est supposée être nettement supérieure à celle dans les réseaux de chauffage à eau (environ 10 à 20 fois).

Particularité calcul hydraulique la canalisation de vapeur est la nécessité de prendre en compte lors de la détermination des pertes hydrauliques changements dans la densité de vapeur.

Lors du calcul des conduites de vapeur, la densité de la vapeur est déterminée en fonction de la pression selon les tableaux. Étant donné que la pression de la vapeur dépend à son tour des pertes hydrauliques, les conduites de vapeur sont calculées selon la méthode des approximations successives. Tout d'abord, les pertes de charge dans la zone sont spécifiées, la densité de vapeur est déterminée à partir de la pression moyenne, puis les pertes de charge réelles sont calculées. Si l'erreur s'avère inacceptable, un recalcul est effectué.

Lors du calcul des réseaux de vapeur, les valeurs précisées sont le débit de vapeur, sa pression initiale et la pression requise avant les installations utilisant de la vapeur.

La perte de charge spécifique disponible dans les sections principales et individuelles de conception, , est déterminée par la perte de charge disponible :

, (6.13)

où est la longueur de la route principale de la colonie, m; la valeur pour les réseaux de vapeur ramifiés est prise à 0,5.

Les diamètres des canalisations de vapeur sont choisis selon le nomogramme (Fig. 6.3) avec une rugosité de canalisation équivalente mm et densité de vapeur kg/m3. De vraies valeurs R.D. et les vitesses de vapeur sont calculées à partir de la densité réelle moyenne de la vapeur :

où et valeurs R. et , trouvé à partir de la Fig. 6.3. En même temps, on vérifie que la vitesse réelle de la vapeur ne dépasse pas la vitesse maximale valeurs acceptables: pour la vapeur saturée MS; pour surchauffe MS(les valeurs au numérateur sont acceptées pour les conduites de vapeur d'un diamètre allant jusqu'à 200 mm, au dénominateur - plus de 200 mm, pour les virages ces valeurs peuvent être augmentées de 30%).

La valeur étant inconnue au début du calcul, elle est donnée avec précision ultérieure à l'aide de la formule :

, (6.16)

Où , densité spécifique couple au début et à la fin de la section.

Questions de contrôle

1. Quelles sont les tâches du calcul hydraulique des canalisations du réseau de chaleur ?

2. Quelle est la rugosité relative équivalente de la paroi du pipeline ?

3. Donner les principales dépendances de calcul pour le calcul hydraulique des canalisations d'un réseau de chauffage à eau. Quelle est la perte de charge linéaire spécifique dans une canalisation et quelle est sa dimension ?

4. Fournir les données initiales pour le calcul hydraulique d'un réseau de chauffage à eau ramifié. Quelle est la séquence des opérations de règlement individuelles ?

5. Comment s'effectue le calcul hydraulique d'un réseau de chaleur vapeur ?

La perte de charge dans la conduite dépend, entre autres, du débit et de la viscosité du fluide fluide. Comment plus de quantité la vapeur traversant un pipeline d'un certain diamètre nominal, plus le frottement contre les parois du pipeline est élevé. En d’autres termes, plus la vitesse de la vapeur est élevée, plus la résistance ou la perte de pression dans la canalisation est élevée.

L'ampleur de la perte de pression est déterminée par la destination de la vapeur. Si de la vapeur surchauffée est fournie par un pipeline vers turbine à vapeur, les pertes de pression doivent alors être aussi minimes que possible. De tels pipelines sont beaucoup plus chers que les pipelines conventionnels et un diamètre plus grand entraîne à son tour des coûts nettement plus élevés. Le calcul de l'investissement est basé sur le temps de retour (délai de récupération) du capital investi par rapport au bénéfice de l'exploitation de la turbine.

Ce calcul ne doit pas se baser sur la charge moyenne de la turbine, mais uniquement sur sa charge de pointe. Si, par exemple, une charge maximale de 1 000 kg de vapeur se produit dans les 15 minutes, le pipeline doit alors être débit 60/15x 1000 = 4000 kg/h.

Calcul

Le chapitre suivant - Travailler avec des condensats - explique la méthode de calcul du diamètre des canalisations de condensats. Dans les calculs des conduites vapeur-air et eau, à peu près les mêmes principes initiaux s'appliquent. Pour conclure ce sujet, cette section fournira des calculs pour déterminer le diamètre des conduites de vapeur, d'air et d'eau.

Lors du calcul des diamètres, la formule suivante est utilisée comme principale :

Q = débit de vapeur, d'air et d'eau en m 3 /s.

D = diamètre du pipeline en m.

v = vitesse d'écoulement admissible en m/s.

D = diamètre du tuyau de condensat en mm.

Q = débit en m 3 /h.

V = vitesse d'écoulement admissible en m/s.

Les calculs de pipeline sont toujours effectués par débit volumique (m 3 / h), et non par débit massique (kg / h). Si seul le débit massique est connu, alors pour convertir les kg/h en m 3 /h, il est nécessaire de prendre en compte le volume spécifique selon le tableau de vapeur.

Le volume spécifique de vapeur saturée à une pression de 11 bars est de 0,1747 m 3 /kg. Ainsi, le débit volumétrique de 1000 kg/h de vapeur saturée à 11 bar sera de 1000 * 0,1747 = 174,7 m 3 / h. Si nous parlons de la même quantité de vapeur surchauffée à une pression de 11 bars et 300 °C, alors le volume spécifique sera de 0,2337 m 3 /kg et le débit volumétrique sera de 233,7 m 3 /h. Cela signifie donc qu’une même conduite de vapeur ne peut pas être également adaptée au transport de la même quantité de vapeur saturée et surchauffée.

De même, dans le cas de l’air et d’autres gaz, le calcul doit être répété en tenant compte de la pression. Les fabricants d'équipements de compression indiquent la capacité du compresseur en m 3 /h, ce qui signifie le volume en m 3 à une température de 0 °C.

Si la capacité du compresseur est de 600 m3/h et la pression de l'air est de 6 bars, alors le débit volumique est de 600/6 = 100 m3/h. C'est également la base des calculs de pipeline.

Débit admissible

Le débit admissible dans un système de tuyauterie dépend de nombreux facteurs.

• coût d'installation : un faible débit conduit au choix d'un diamètre plus important.
• perte de charge : des débits élevés permettent de choisir un diamètre plus petit, mais entraînent une perte de charge plus importante.
• usure : notamment dans le cas des condensats, des débits élevés entraînent une érosion accrue.
• bruit : des débits élevés augmentent la charge sonore, par ex. Réducteur de pression de vapeur.

Le tableau ci-dessous fournit des données standard concernant les débits pour certains fluides.

Calcul du diamètre de la canalisation pour de l'eau à 100 m 3 / h et vitesse d'écoulement v = 2 m/s.

D = √ 354*100/2 = 133 mm. Diamètre nominal sélectionné DN 125 ou DN 150.

b) Air sous pression

calcul du diamètre de la canalisation pour de l'air à 600 m 3 /h, pression 5 bar et vitesse d'écoulement 8 m/s.

Recalcul du débit normal 600 m 3 / h au m 3 / h de travail 600/5 = 120 m 3 / h.

D = √ 354*120/8 = 72 mm. Diamètre nominal sélectionné DN 65 ou DN 80.

En fonction de la destination de l'eau ou de l'air, on choisit une canalisation DN 65 ou DN 80. Il faut garder à l'esprit que le calcul du diamètre de la canalisation est moyenné et ne prévoit pas l'apparition de charge de pointe.

c) Vapeur saturée

Calcul du diamètre de canalisation pour de la vapeur saturée à 1500 kg/h, pression 16 bar et vitesse d'écoulement 15 m/s.

D'après le tableau de vapeur, le volume spécifique de vapeur saturée à une pression de 16 bars est v = 0,1237 m 3 /kg.

D = √ 354*1500*0,1237/15 = 66 mm.

Et ici, la question du DN 65 ou du DN 80 doit être résolue, en fonction de l'éventuelle charge de pointe. Si nécessaire, il est également possible d'étendre l'installation à l'avenir.

d) Vapeur surchauffée

Si dans notre exemple la vapeur est surchauffée jusqu'à une température de 300 °C, alors son volume spécifique change de v = 0,1585 m 3 /kg.

D = √ 354*1500*0,1585/15 = 75 mm, DN 80 est sélectionné.

L'image 4.9 sous forme de nomogramme montre comment un pipeline peut être sélectionné sans effectuer de calcul. La figure 4-10 montre ce processus dans le cas de la vapeur saturée et surchauffée.

e) Condensat

Si nous parlons du calcul d'une canalisation pour condensats sans vapeur (du déchargement), alors le calcul est effectué comme pour l'eau.

Les condensats chauds après le piège à condensats, entrant dans la canalisation de condensats, y sont déchargés. Le chapitre 6.0 Manipulation des condensats explique comment déterminer la fraction de vapeur du rejet.

Règle de calcul :

Part de vapeur issue du déchargement = (température avant le purgeur moins température de la vapeur après le purgeur) x 0,2. Lors du calcul du pipeline de condensats, il est nécessaire de prendre en compte le volume de vapeur provenant du déchargement.

Le volume d'eau restant par rapport au volume de vapeur provenant du déchargement est si faible qu'il peut être négligé.

Calcul du diamètre de la conduite de condensats pour un débit de 1000 kg/h de vapeur condensée 11 bar (h1 = 781 kJ/kg) et déchargée à une pression de 4 bar (h" = 604 kJ/kg, v = 0,4622 m 3 /kg et r - 2133 kJ /kg).

La part de vapeur déchargée est : 781 - 604/ 100 % = 8,3 %

Quantité de vapeur déchargée : 1000 x 0,083 = 83 kg/h ou 83 x 0,4622 -38 m3/h. La fraction volumique de vapeur déchargée est d'environ 97 %.

Diamètre du tuyau pour le mélange à une vitesse d'écoulement de 8 m/s :

D = √ 354*1000*0,083*0,4622/8 = 40 mm.

Pour un réseau de condensats atmosphériques (v“ = 1,694 m 3 /kg), la part de vapeur déchargée est :

781 - 418/2258*100% = 16% ou 160 kg/h.

Dans ce cas, le diamètre du pipeline est :

D = √ 354*1000*0,16*1,694/8 = 110 mm.

Source: "Recommandations pour l'utilisation des équipements ARI. Guide pratique pour la vapeur et les condensats. Exigences et conditions fonctionnement sûr. Éd. ARI-Armaturen GmbH & Co. KG2010"

Pour plus le bon choix l'équipement peut être contacté par email. mail: info@site

Introduction

vapeur surchauffée d'une centrale thermique

Réduire le niveau de consommation de vapeur industrielle est fait connu et un problème sérieux pour les centrales thermiques, car cela rend problématique la charge complète des turbines conçues spécifiquement à cet effet (par exemple, les turbines des types PT-60 et PT-80). Également Problème sérieux Cela vaut également la peine pour les propriétaires de canalisations de vapeur du réseau, car le transport de faibles débits de vapeur humide à travers de grandes sections de débit des conduites de vapeur existantes est très peu rentable et entraîne des pertes importantes de vapeur et de condensat.

Actuellement, la documentation réglementaire ne comprend pas bien les caractéristiques et les critères de sécurité de ces modes de fonctionnement. Par conséquent, les propriétaires de conduites de vapeur, étant liés par des obligations légales, sont contraints de continuer à exploiter les conduites de vapeur existantes en mode faible débit.

Caractéristiques de l'approche de conception et d'exploitation des conduites de vapeur pour vapeur humide et surchauffée

La conception des conduites de vapeur destinées à fournir de la vapeur à l'échelle industrielle a généralement été réalisée en partant du principe que c'était de la vapeur surchauffée qui serait transportée. Depuis dans conditions actuelles la vapeur humide est transportée, il est conseillé de découvrir quelles sont les caractéristiques les plus importantes de l'approche de conception des conduites de vapeur pour la vapeur humide et surchauffée (voir tableau).

Ainsi, les principales différences dans les caractéristiques de conception des conduites de vapeur pour vapeur humide et surchauffée se concentrent autour des conditions d'évacuation des condensats, ainsi que dans les caractéristiques de réduction du bilan thermique.

Pour les conduites de vapeur humide, tous les problèmes de drainage sont pensés à l'avance, mais pour les conduites de vapeur conçues pour transporter de la vapeur surchauffée, mais utilisées pour le transport de vapeur humide, elles doivent être résolues « au fur et à mesure ». Dans ce dernier cas, une solution satisfaisante est très difficile et coûteuse, car les conduites de vapeur existantes sont déjà intégrées à l'infrastructure technique, ce qui rend les modifications très problématiques (par exemple, créer les conditions de retour des condensats). De plus, tous les consommateurs ne sont pas prêts à payer pour les pertes irrécupérables qui accompagnent le transport de vapeur humide, si cela n'était pas prévu dans la relation contractuelle initiale.

L'utilisation pratique de conduites de vapeur surchauffée pour le transport de vapeur humide est la suivante : pendant le fonctionnement, toutes les conduites de drainage de la conduite de vapeur sont partiellement ouvertes et les condensats résultants sont constamment évacués vers les égouts pluviaux ou les égouts industriels. Si une canalisation de vapeur traverse une zone ouverte, l'utilisation fiable de purgeurs de condensats (en particulier avec un programme de consommation quotidienne de vapeur inégal) devient problématique, car en hiver, ils gèlent et tombent facilement en panne, permettant une « fuite de vapeur » importante dans le atmosphère.

Le degré d'ouverture des conduites de drainage est vérifié et réglé manuellement par le personnel de maintenance une fois toutes les une semaine et demie à deux semaines. Le processus de réglage est effectué en modifiant la position des organes d'arrêt des conduites de drainage « à l'oreille » - en fonction des caractéristiques sonores spécifiques de l'écoulement. Pour cette raison, le processus de réglage est subjectif et dépend du débit de vapeur actuel vers les consommateurs et des qualifications du personnel effectuant l'inspection. Essentiellement, pour le personnel de maintenance, le réglage n'est qu'une modification de la zone d'écoulement de la vanne : un débit stable assure le degré d'ouverture auquel un mélange vapeur-eau s'écoule du drainage avec un débit pratiquement indépendant du position de l'organisme de contrôle dans une gamme assez large de ses mouvements. Avec une nouvelle augmentation de la surface d'écoulement de la vanne, un un grand nombre de couple, qui est considéré comme un mariage dans la réglementation.

Répartition des volumes de condensats évacués à travers nœuds individuels le drainage le long de la canalisation de vapeur est inégal et dépend essentiellement de la taille des zones où les condensats sont collectés, et ces dimensions, à leur tour, sont déterminées par la topographie de la zone le long de laquelle la canalisation de vapeur est posée.

Du fait que le condensat dans la conduite de vapeur se trouve sur la conduite de saturation, son évacuation par une conduite d'évacuation légèrement ouverte dans l'environnement entraîne une ébullition et une forte augmentation de la teneur en vapeur. C’est à son tour la raison du changement radical propriétés physiques débit de drainage. En particulier, la caractéristique qui détermine le taux d'évacuation des condensats de la canalisation de vapeur, la vitesse du son, change considérablement. La vitesse du son définit le débit maximum de condensat à travers le minimum zone d'écoulement ligne de drain. En figue. La figure 1 montre des données expérimentales connues sur la dépendance de la vitesse du son a sur la teneur volumétrique en vapeur d'un écoulement diphasique b. Ici, la vitesse du son a=1500 m/s correspond à l'eau sur la ligne de saturation, la vitesse du son a=330 m/s - à la vapeur saturée. Dans l'intervalle entre les valeurs de teneur en vapeur volumétrique = 0,2-0,8, la vitesse du son diminue fortement - jusqu'à environ 20 m/s. Cet indicateur n'est pas stable et dépend de la structure de l'écoulement diphasique. Dans certains cas, la vitesse du son peut diminuer jusqu’à 5 à 10 m/s.

La question selon laquelle les conduites de drainage fonctionnant dans le mode critique d'écoulement des condensats bouillants peuvent constituer un « goulot d'étranglement » lors du transport de vapeur humide dans des conduites de vapeur non destinées à cet usage n'a pas été soulevée auparavant, et normes généralement acceptées Il n'existe aucun facteur de ce type pour évaluer ce facteur. Mais, comme nous le verrons ci-dessous, cette caractéristique de drainage est importante si l’on considère la fiabilité opérationnelle et la sécurité des conduites de vapeur.

On sait que les conduites de vapeur humide ont Fonctionnalités suivantes fonctionnement affectant leur fiabilité et leur sécurité.

• 1. Lorsqu'un déséquilibre se produit entre l'entrée et la sortie du condensat, les sections des conduites de vapeur avec des altitudes géodésiques inférieures en sont d'abord remplies.
• 2. L'apparition de vagues à la surface d'un courant de condensat (s'il y en a suffisamment haut niveau) peut conduire à un blocage complet de la zone d'écoulement de la canalisation et à la formation d'un bouchon de condensat. Un tel bouchon d'eau, se déplaçant à la vitesse de la vapeur, possède une énorme énergie cinétique, qui est libérée lorsqu'il rencontre un obstacle (par exemple un virage ou une fermeture) ; en conséquence, le phénomène de coup de bélier se produit, ce qui peut entraîner des dommages ou la destruction de la canalisation de vapeur ou de ses éléments individuels.
• 3. Les phénomènes proches des chocs hydrauliques sont plus probables lorsque la vapeur et les condensats se déplacent en sens inverse, lorsque les vagues formées à la surface de l'écoulement sont captées par le contre-courant de vapeur.
• 4. Si le niveau de vapeur consommable dans la canalisation de vapeur diminue jusqu'à une valeur de 0,3, un écoulement de condensat peut se produire, ce qui, dans son effet sur la canalisation de vapeur, est similaire à une longue série de chocs hydrauliques.
• 5. L'apparition d'un régime d'écoulement de bouchons est également possible dans les conduites de drainage prolongées reliant les unités de drainage des condensats aux collecteurs d'eaux pluviales, ce qui peut endommager les raccords dans les zones où les conduites de drainage sont reliées à la conduite de vapeur principale.

Si les raccords des conduites d'évacuation, dans les conditions de fonctionnement, laissent passer des flux critiques de condensats, alors avec une consommation quotidienne inégale de vapeur, ainsi qu'avec des changements de température ambiante, des conditions peuvent survenir dans lesquelles le taux d'entrée de condensat et le taux de son évacuation sera sensiblement différente.

Un déséquilibre entre l'entrée et la sortie des condensats, compte tenu de la possibilité de leur accumulation, peut provoquer le remplissage total ou partiel de certaines sections de la canalisation de vapeur par des condensats et, par conséquent, l'apparition de coups de bélier.

Les conditions d'accumulation de condensats doivent être comprises comme un profil de pose de conduite de vapeur dans lequel il existe une section relativement courte du tracé dans laquelle le niveau de condensat peut bloquer complètement ou partiellement la zone d'écoulement du tuyau. Il peut s'agir d'un tronçon entre deux compensateurs situés verticalement, ou d'un tronçon avec une pente et une contre-pente, ou encore d'un tronçon avec une pente limitée par un compensateur vertical.

Considérons un exemple de canalisation de vapeur spécifique d'une longueur totale d'environ 5 km, sur laquelle la longueur d'un des tronçons de collecte des condensats de DN500 mm, limitée par une pente et une contre-pente, est d'environ 1 km.

La vapeur provenant de la centrale thermique a une pression initiale de 1,37 MPa et une température de 250 °C. La conduite de vapeur a été initialement conçue pour laisser passer environ 35 kg de vapeur par seconde. Ce débit assurait le maintien de la surchauffe sur toute la longueur de la canalisation de vapeur allant de la centrale thermique aux consommateurs. Actuellement, la consommation réelle de vapeur est de 7 à 10 kg/s, tandis que la vapeur humide est transportée sur une plus grande longueur de conduite de vapeur. Le schéma de conception du pipeline de vapeur considéré est présenté sur la Fig. 2.

Le problème spécifique du pipeline de vapeur considéré est formulé comme suit. Supposons que la position des vannes d'arrêt de la conduite d'évacuation dans les conditions initiales d'échange thermique avec environnement et une certaine consommation de vapeur spécifiée assure une évacuation complète des condensats résultants (bilan nul entre leur arrivée et leur évacuation). Il est nécessaire d'obtenir une réponse à la question : peut-il, dans des conditions modifiées d'échange thermique avec l'environnement ou des conditions de consommation de vapeur, pendant l'intervalle de temps entre les contrôles réguliers, une quantité suffisante de condensats s'accumuler dans la conduite de vapeur pour complètement ou partiellement (de 50 à 70 %) bloque-t-il sa zone d'écoulement ?

Des canalisations de vapeur sont installées sur les sites suivants :
1. entreprises utilisant de la vapeur pour l'approvisionnement en vapeur de traitement (systèmes de vapeur-condensat dans les usines de produits en béton armé, systèmes de vapeur-condensat dans les usines de transformation du poisson, systèmes de vapeur-condensat dans les laiteries, systèmes de vapeur-condensat dans les usines de transformation de viande, systèmes de vapeur-condensat dans les usines de l'industrie pharmaceutique, systèmes de vapeur à condensat dans les usines de cosmétiques, systèmes de vapeur à condensat dans les blanchisseries)
2. dans les systèmes chauffage à la vapeur usines et entreprises industrielles. Il était utilisé dans le passé mais est encore utilisé dans de nombreuses entreprises. En règle générale, les chaufferies des usines étaient construites selon des dessins standards en utilisant des chaudières DKVR pour l'alimentation en vapeur industrielle et le chauffage. Actuellement, même dans les entreprises et les usines où le besoin de vapeur de traitement est devenu absent, le chauffage est toujours effectué à la vapeur. Dans certains cas, il est inefficace sans retour des condensats.
3. dans les centrales thermiques pour fournir de la vapeur aux turbines à vapeur afin de produire de l'électricité.

Les conduites de vapeur servent à transférer la vapeur de la chaufferie (chaudières à vapeur et générateurs de vapeur) vers les consommateurs de vapeur.

Les principaux éléments du pipeline de vapeur sont :
1.tuyaux en acier
2. éléments de liaison (coudes, coudes, brides, compensateurs de dilatation thermique)
3. vannes d'arrêt et d'arrêt et de régulation (vannes, vannes, vannes)
4. raccords pour évacuer les condensats des conduites de vapeur - pièges à condensats, séparateurs,
5. Dispositifs pour réduire la pression de la vapeur à la valeur requise - régulateurs de pression
6. Filtres à impuretés mécaniques avec éléments filtrants remplaçables pour nettoyer la vapeur devant les réducteurs de pression.
7. éléments de fixation - supports coulissants et supports fixes, suspensions et fixations,
8. isolation thermique des conduites de vapeur - du basalte résistant à la température est utilisé laine minérale Rockwool ou Parok, du cordon pelucheux en amiante est également utilisé.
9.instruments de contrôle et de mesure (instrumentation) - manomètres et thermomètres.

Les exigences relatives à la conception, à la construction, aux matériaux, à la fabrication, à l'installation, à la réparation et à l'exploitation des conduites de vapeur sont réglementées par des documents réglementaires.
-Les canalisations transportant de la vapeur d'eau avec une pression de service supérieure à 0,07 MPa (0,7 kgf/cm2) sont soumises aux « Règles pour la construction et l'exploitation sûre des installations de vapeur et eau chaude" (PB 10-573-03).
-Les calculs de résistance de ces canalisations de vapeur sont effectués conformément aux « Normes pour les calculs de résistance des chaudières fixes et des canalisations de vapeur et d'eau chaude » (RD 10-249-98).

Les conduites de vapeur sont tracées en tenant compte faisabilité technique pose selon le chemin de pose le plus court pour minimiser les pertes de chaleur et d'énergie dues à la longueur de la pose et à la résistance aérodynamique du chemin de vapeur.
La connexion des éléments de canalisation de vapeur est réalisée par des joints soudés. L'installation de brides lors de l'installation de conduites de vapeur n'est autorisée que pour connecter les conduites de vapeur aux raccords.

Les supports et supports des conduites de vapeur peuvent être mobiles ou fixes. Des compensateurs en forme de lyre ou en U sont installés entre des supports fixes adjacents sur une section droite, qui réduisent les effets de déformation de la canalisation de vapeur sous l'influence de la chaleur (1 m de canalisation de vapeur s'allonge en moyenne de 1,2 mm lorsqu'il est chauffé par 100°).
Les conduites de vapeur sont installées avec une pente et des pièges à condensats sont installés aux points les plus bas pour éliminer les condensats formés dans les conduites. Les sections horizontales de la canalisation de vapeur doivent avoir une pente d'au moins 0,004. A l'entrée des canalisations de vapeur vers les ateliers, à la sortie des canalisations de vapeur des chaufferies, devant les équipements consommateurs de vapeur, des séparateurs de vapeur sont installés avec des purgeurs de condensats. .
Tous les éléments des conduites de vapeur doivent être recouverts d'une isolation thermique. Isolation thermique protège le personnel des brûlures. L'isolation thermique évite une condensation excessive.
Les conduites de vapeur sont dangereuses usine et doit être enregistré auprès des autorités d'enregistrement et de contrôle spécialisées (en Russie - le département territorial de Rostechnadzor). L'autorisation d'exploiter les conduites de vapeur nouvellement installées est délivrée après leur enregistrement et leur examen technique.

L'épaisseur de paroi de la canalisation de vapeur, en fonction des conditions de résistance, ne doit pas être inférieure à celle où
P - pression de vapeur de conception,
D - externe diamètre de la conduite de vapeur,
φ - coefficient de résistance de conception prenant en compte soudures et affaiblissement de la section,
σ - contrainte admissible dans le métal de la canalisation de vapeur à température de conception paire.

Le diamètre de la canalisation de vapeur est généralement déterminé sur la base du débit de vapeur horaire maximum et des pertes de pression et de température admissibles en utilisant la méthode de la vitesse ou la méthode de la perte de charge. Méthode rapide.
Après avoir réglé la vitesse d'écoulement de la vapeur dans le pipeline, déterminez son diamètre interne à partir de l'équation débit massique, par exemple, selon l'expression :
ré= 1000 √ , mm
Où Débit massique G vapeur, t/heure ;
Vitesse W-vapeur, m/s ;
ρ - densité de la vapeur, kg/m3.

Le choix de la vitesse de la vapeur dans les conduites de vapeur est important.
Selon le SNiP 2-35-76, les vitesses de vapeur recommandées ne dépassent pas :
- pour vapeur saturée 30 m/s (pour diamètres de canalisation jusqu'à 200 mm) et 60 m/s (pour diamètres de canalisation supérieur à 200 mm),
- pour vapeur surchauffée 40 m/s (pour des diamètres de tuyaux jusqu'à 200 mm) et 70 m/s (pour des diamètres de tuyaux supérieurs à 200 mm).

Les usines produisant des équipements à vapeur recommandent que lors du choix du diamètre d'une canalisation de vapeur, la vitesse de la vapeur soit comprise entre 15 et 40 m/s. Les fournisseurs d'échangeurs de chaleur mixtes vapeur-eau recommandent de prendre vitesse maximum paire 50 m/s.
Il existe également une méthode de perte de charge basée sur le calcul des pertes de charge provoquées par la résistance hydraulique de la canalisation de vapeur. Pour optimiser le choix du diamètre de la conduite de vapeur, il convient également d'évaluer la baisse de température de la vapeur dans la conduite de vapeur, en tenant compte de l'isolation thermique utilisée. Dans ce cas, il devient possible de choisir le diamètre optimal en fonction de la chute de pression de la vapeur et de la diminution de sa température par unité de longueur de la conduite de vapeur (il existe une opinion selon laquelle il est optimal si dP/dT = 0,8.. .1.2).
Bon choix chaudière à vapeur et la pression de vapeur qu'il fournit, le choix de la configuration et des diamètres des canalisations de vapeur, les équipements vapeur par classe et fabricant, tels sont les éléments du bon fonctionnement du système vapeur-condensat dans le futur.