凝結水回水管管徑計算(二次閃蒸汽)
輸入疏水閥前蒸氣壓力、凝結水量和回水管壓力,即可求出閃蒸率和閃蒸汽量,並按閃蒸汽流速推薦疏水閥後回水管的公稱直徑。計算前提、出處和公開例題核算都列在下方。
驗證:與公開資料比較
將 Spirax Sarco、Armstrong 公開例題與本計算器在相同輸入下的結果並列。公開值四捨五入到一位小數。每次建置都會重新計算,超出允許誤差則不發布。
| 項目 | 公開資料值 | 計算器值 | 依據 |
|---|---|---|---|
| F1 | |||
| 閃蒸率 | 13.4 % | 13.40 % | Spirax Sarco《Flash Steam》例題:7 bar g → 0 bar g,凝結水 250 kg/h |
| 閃蒸汽量 | 33.5 kg/h | 33.49 kg/h | Spirax Sarco《Flash Steam》例題:7 bar g → 0 bar g,凝結水 250 kg/h |
| F2 | |||
| 閃蒸汽量 | 24.5 kg/h | 24.51 kg/h | Spirax Sarco《Flash Steam》例題:7 bar g → 1 bar g,凝結水 250 kg/h |
| F3 | |||
| 閃蒸率 | 10.6 % | 10.63 % | Armstrong Flash Recovery Vessel 型錄應用例:100 psig → 10 psig |
計算依據
假定疏水閥前飽和水絕熱膨脹到回水管壓力,由能量守恆求閃蒸率。飽和物性按與蒸氣管道計算相同的 IAPWS-IF97 蒸氣表插值。
| 項目 | 公式 | 備註 |
|---|---|---|
| 絕對壓力 | p_abs = p_g + 101.325 kPa | 加上標準大氣壓 101.325 kPa |
| 飽和物性 | h_f, h_fg, v_g, v_f = f(p_abs) | IAPWS-IF97 表按 ln(p) 四點插值(與蒸氣管道計算同表) |
| 閃蒸率 | x = (h_f1 − h_f2) / h_fg2 | 顯熱差按回水管壓力下的汽化潛熱生成蒸氣(能量守恆) |
| 閃蒸汽量與剩餘液體 | ṁ_f = x · ṁ, ṁ_l = (1 − x) · ṁ | 把凝結水量分成蒸氣和液體 |
| 閃蒸汽體積流量 | Q_f = ṁ_f · v_g2 | 回水管壓力下飽和蒸氣比體積 v_g2 |
| 所需內徑 | D = √(4 Q_f / (π V)) | 按閃蒸汽設計流速求出,推薦不小於該值的最小公稱直徑 |
設計流速:以閃蒸汽為準
疏水閥後的回水管中,凝結水與閃蒸汽一起流動。按體積閃蒸汽佔絕大部分(從 7 bar g 排到大氣壓時,蒸氣體積超過液體的 200 倍),所以按閃蒸汽流速確定管徑。
Spirax Sarco《Sizing Condensate Return Lines》把疏水閥排出管視為輸送很濕蒸氣的蒸氣管,應按同樣低的流速選取,並給出濕蒸氣管流速 15~20 m/s。本計算器預設取下限 15 m/s 作為實務基準值,輸入超過 20 m/s 時給出警告。
管徑過小會使閃蒸汽流速和背壓升高,可能引起水錘、疏水閥能力下降以及設備側積水。泵送凝結水(僅液體)、疏水閥選型和水錘分析不在本計算器範圍內。
管規格表
選擇管種後依口徑顯示外徑、肉厚與內徑。
STPG Sch40 (KS D 3562 / JIS G3454)
KS D 3562 / JIS G 3454 壓力用碳鋼管 Sch40。本計算器預設值。
| 口徑 | 外徑 mm | 厚度 mm | 內徑 mm |
|---|---|---|---|
| 15A | 21.7 | 2.8 | 16.1 |
| 20A | 27.2 | 2.9 | 21.4 |
| 25A | 34.0 | 3.4 | 27.2 |
| 32A | 42.7 | 3.6 | 35.5 |
| 40A | 48.6 | 3.7 | 41.2 |
| 50A | 60.5 | 3.9 | 52.7 |
| 65A | 76.3 | 5.2 | 65.9 |
| 80A | 89.1 | 5.5 | 78.1 |
| 100A | 114.3 | 6.0 | 102.3 |
| 125A | 139.8 | 6.6 | 126.6 |
| 150A | 165.2 | 7.1 | 151.0 |
| 200A | 216.3 | 8.2 | 199.9 |
| 250A | 267.4 | 9.3 | 248.8 |
| 300A | 318.5 | 10.3 | 297.9 |
SGP (KS D 3507 / JIS G3452)
KS D 3507 / JIS G 3452 配管用碳鋼管 (SPP/SGP)。僅用於使用壓力低於 1 MPa (KDS 31 25 25:2021)。
| 口徑 | 外徑 mm | 厚度 mm | 內徑 mm |
|---|---|---|---|
| 15A | 21.7 | 2.8 | 16.1 |
| 20A | 27.2 | 2.8 | 21.6 |
| 25A | 34.0 | 3.2 | 27.6 |
| 32A | 42.7 | 3.5 | 35.7 |
| 40A | 48.6 | 3.5 | 41.6 |
| 50A | 60.5 | 3.8 | 52.9 |
| 65A | 76.3 | 4.2 | 67.9 |
| 80A | 89.1 | 4.2 | 80.7 |
| 100A | 114.3 | 4.5 | 105.3 |
| 125A | 139.8 | 4.5 | 130.8 |
| 150A | 165.2 | 5.0 | 155.2 |
| 200A | 216.3 | 5.8 | 204.7 |
| 250A | 267.4 | 6.6 | 254.2 |
| 300A | 318.5 | 6.9 | 304.7 |
ASME B36.10M Sch40
ASME B36.10M Sch40(英吋規格)。
| 口徑 | 外徑 mm | 厚度 mm | 內徑 mm |
|---|---|---|---|
| 15A (1/2) | 21.34 | 2.77 | 15.8 |
| 20A (3/4) | 26.67 | 2.87 | 20.93 |
| 25A (1) | 33.4 | 3.38 | 26.65 |
| 32A (1-1/4) | 42.16 | 3.56 | 35.05 |
| 40A (1-1/2) | 48.26 | 3.68 | 40.89 |
| 50A (2) | 60.33 | 3.91 | 52.5 |
| 65A (2-1/2) | 73.03 | 5.16 | 62.71 |
| 80A (3) | 88.9 | 5.49 | 77.93 |
| 100A (4) | 114.3 | 6.02 | 102.26 |
| 125A (5) | 141.3 | 6.55 | 128.19 |
| 150A (6) | 168.28 | 7.11 | 154.05 |
| 200A (8) | 219.08 | 8.18 | 202.72 |
| 250A (10) | 273.05 | 9.27 | 254.51 |
| 300A (12) | 323.85 | 10.31 | 303.23 |
出處
- Spirax Sarco, Steam Engineering Tutorials, "Flash Steam"
- Spirax Sarco, Steam Engineering Tutorials, "Sizing Condensate Return Lines"
- Armstrong International, Flash Recovery Vessel (catalog)
- IAPWS-IF97(國際水和水蒸氣性質協會),與蒸氣管道計算相同的飽和蒸氣表
常見問題
閃蒸率怎麼計算?
認為疏水閥前飽和水焓 h_f1 與回水管壓力下飽和水焓 h_f2 之差,按回水管壓力的汽化潛熱 h_fg2 生成蒸氣,即 x = (h_f1 − h_f2) / h_fg2。從 7 bar g 排到大氣壓約為 13.4 %,與 Spirax Sarco 例題相同。
回水管壓力填多少?
通往通大氣的回收水箱時填 0。若回水管受到凝結水箱、閃蒸罐壓力或上行管段造成的背壓,請填該表壓。回水管壓力越高,閃蒸越少。
泵送凝結水管也用這個計算器嗎?
不用。泵後管道只有液體、沒有閃蒸汽,應像水管一樣用管道尺寸計算器(按流速或摩擦損失)確定。疏水閥選型和水錘校核也不在本計算器範圍內。
最後更新 2026-11-01。