7.4　介質比容變化大的蒸汽管道壓力損失

7.4.1　本節適用于蒸汽管道終端和始端的介質比容比大于1.6或壓降大于初壓40％的蒸汽管道的管道壓降計算。

7.4.2　管道的壓降應按下式計算：

式中：k——絕熱指數，對于過熱蒸汽k取1.3，對于飽和溫度為225℃的干飽和蒸汽k可取1.135，對于飽和溫度為310℃的干飽和蒸汽k可取1.08，其他溫度下飽和蒸汽的k值可查圖取值（圖7.4.2）：

7.4.3　計算時首先應按臨界壓力或臨界比容比判別管道內蒸汽的流動特性是亞臨界流動還是臨界流動，計算應符合下列規定：

1　臨界壓力應按下列公式計算：

式中：Pc——臨界壓力（Pa）；

P0——始端滯止壓力（Pa）；

ν0——始端滯止比容（m3/kg）。

滯止參數p0、ν0根據管道始端介質流速，在焓熵圖中求取，也可按式7.4.3-2計算，當計算鍋爐安全閥排汽管道時，始端滯止參數可取安全閥入口處參數。

2　臨界比容比應按下列公式計算：

式中：βc——介質的臨界比容與始端比容之比，也可查圖取值（圖7.4.3）。

3　蒸汽臨界流速應按下列公式計算：

或

式中：ωc——臨界流速（m/s）。

7.4.4　介質比容變化大的管道應根據不同的已知條件進行水力計算，水力計算可采用以下方法：

1　當已知始端滯止參數p0、ν0、質量流速、管道總阻力系數ξt和末端空間壓力p′時，應按下列方法計算：

1）按式7.4.3-1計算臨界壓力pc并與p′，比較；

2）當pc小于p′，則為亞臨界流動，管道終端蒸汽壓力P2取p′，管道終端蒸汽比容應按下列公式計算：

介質比容比β應按下式計算：

管道始端參數應按下列公式計算：

3）如pc大于或等于p′，則為臨界流動，管道終端蒸汽壓力P2取Pc，管道終端蒸汽比容按下列公式計算：

介質臨界比容比βc應按式7.4.3-3計算或查圖取值（圖7.4.3）。

介質臨界壓力比αc應按下式計算，或查圖取值（圖7.4.3）。

管道始端參數應按下列公式計算：

式中：αc——臨界壓力比；

βc——介質臨界比容比。

2　當已知始端參數p1、ν1、質量流速、管道總阻力系數ξt時，終端參數p2、ν2應按下列方法計算：

1）按式7.4.4-10計算管道終端與始端介質比容比β，計算出β后與按式7.4.3-3計算βc值比較；

2）如β小于βc，則為亞臨界流動，管道的終端參數可按下列公式計算：

3）當β等于βc，則為臨界流動，按式7.4.4-6計算臨界壓力比αc，管道終端參數可按下列公式計算：

4）如β大于βc，表示給定的條件不成立，即在給定的始端參數和總阻力系數達不到給定的質量流速值。

3　當已知始端參數P1、ν1、管道總阻力系數ξt和末端空間壓力p′時，質量流速應按下列方法計算：

1）按式7.4.4-15計算比值α′并與按式7.4.4-6計算出的αc比較；

2）當α′小于αc，則為亞臨界流動，管內介質質量流速的近似值可按式7.4.4-17計算，其中近似的β值可按式7.4.4-18或7.4.4-19計算，按式7.4.4-1求出管道終端介質比容ν2，再按式7.4.4-16計算出較準確的β值后，代入式7.4.4-17修正值。

式中：α′——管道始端壓力與末端壓力空間壓力比。

3）當α′大于或等于αc，則為臨界流動，管內介質質量流速應按下式計算。

7.4.5　對于終端為亞臨界流動的蒸汽管道可采用虛擬法計算（圖7.4.5），假設將管道按等截面延長到點“3”，該點在流量不變的條件下為臨界狀態，相關計算宜符合下列規定：

1　“3”點處參數P3、ν3（圖7.4.5）可按式7.4.3-1和式7.4.4-5計算；

2　1段～3段的阻力系數ξ13（圖7.4.5）可按下式計算：

3　2段～3段的阻力系數ξ23（圖7.4.5）可按下列公式計算：

或

4　計算出以上的參數后，根據不同的已知條件采用本規范第7.4.5條第2款～5款中的方法，可求出“2”點或“1”點處的介質參數。

7.4.6　本規范第7.4.1條至第7.4.5條的規定僅適用于介質質量流速不變的情況。當質量流速不同時，可按不同的質量流速分段順序計算，每個局部變換后管道的始端壓力應計入異徑管或三通等局部變換處動壓力的改變，相關參數計算可按下列規定：

1　當a等于且小于1，c等于pdI/pd且小于0.05時，或α大于1，c小于0.03時，蒸汽管道局部變換后的始端壓力可按下式計算：

局部變換后管道始端靜壓力可按下式計算：

局部變換后始端蒸汽比容可按下式計算：

式中：νⅡ——局部變換后管道始端的蒸汽比容（m3/kg）；

——局部變換后管道始端的質量流速［kg/（cm2·s）］。

2　當a小于1、c大于或等于0.05或a大于1、c大于或等于0.03時，可按式7.4.6-4計算局部變換后管道始端與局部變換前管道始端的介質比容比，或查圖取β值（圖7.4.6-1）。

β值求出后局部變換后管道始端參數可按下列公式計算：

7.4.7　蒸汽在通過異徑管向大直徑管道流動時，也有達到臨界流速的可能。異徑管變換后始端的全壓應大于或等于后段管子阻力和管子末端背壓所形成的壓頭加上相應于大端的異徑管的阻力所形成的壓頭之和，其相對關系可按下式計算：

式中：P″——后段管子阻力和管子末端背壓所形成的壓頭（Pa）；

——相應于大端的異徑管的阻力系數；

ξⅡ——可由本規范附錄D查取；

di——異徑管的小端內徑（mm）。