蒸汽管與閥件為何常口徑不同?


“高壓輸送,低壓使用”是蒸汽系統設計的基本概念。源於鍋爐於高壓操作時,可維持鍋爐的高燃料使用效率與穩定的蒸汽供給。更高壓的蒸汽會減少蒸汽的體積,進而縮小蒸汽管線的口徑,減少配管成本與空間需求。減壓後,由於蒸汽體積會擴增,蒸汽管線亦須擴管,否則蒸汽流速會增快。在蒸汽工程計算中,蒸汽的主管的流速多設定為15m/s,支管 25m/s,進設備前 35m/s…速度越快,壓損越大,噪音跟對管線的磨損也大。當設計較長的管線50m以上時,應採用壓損法將管損與閥件造成的壓損計入以確認壓損是否在容許值內。


蒸汽閥件的口徑計算:

蒸汽閥件如汽水分離器,停止閥,過濾器,逆止閥這內管閥件的口徑多按照蒸汽管線口徑以免造成多餘的壓損。但減壓閥與控制閥這類藉由閥門的開關調節蒸汽流量的閥件由於蒸汽具可壓縮性,因此口徑會比蒸汽口徑小1-2個尺寸。

案例: 蒸汽需求量為800 kg/h,壓力從6 barg減到3barg。


以流速法計算,6barg時的支管的口徑為DN50或DN65。減壓到3barg時,口徑則須擴至DN65或DN80。



計算減壓閥,正確的口徑可以避免流量不足,壓力不穩,噪音,震度等。如前述,蒸汽減壓閥與控制閥的口徑多比蒸汽管徑小1-2個口徑。蒸汽控制閥的選型多以壓損20%為建議值,減壓閥則由於目的在於減壓,一般設計不會在乎壓損,而是減壓閥的流量。因此減壓閥喉口的蒸汽流速多在接近音速,倘若減壓閥後方的管徑未按建議的流速擴管,蒸汽流速會維持在較高值,形成噪音甚至震動造成閥件損壞。


若以減壓閥的算式計算


Kv=11.1




以Forbes Marshall PRV41 減壓閥為例,閥件口徑為DN40。


從以上的計算,蒸汽管的減壓前後口徑與減壓閥口徑均不一樣,因此蒸汽管與閥件的口徑需不同才是正確的設計方式。




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