蒸気配管の伸縮量の計算方法
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蒸気配管の伸縮量の計算方法を説明
今回蒸気配管の伸縮量の計算方法を説明します。大まかな計算方法ですが、頭の片隅に入れておくと便利だと思います
使用する配管材は、蒸気往管には配管用炭素鋼鋼管(SGP)黒ガス管を使用し蒸気還管にはステンレス鋼管を使用する方が良いです。
理由としては２点あります
- 蒸気往き管は蒸気そのもので水分が少ないため黒ガスでも腐食しにくい
- 蒸気還り管は役割を終えた蒸気が水に変わるため水分量多くなり配管の腐食が進む
蒸気往管には水分量が少ないですが蒸気還管は水分量が多いため、黒ガス管だと腐食しやすくなるのです。
管1mあたりの伸縮量
SGP(黒ガス管)とステンレス管を比較してどちらが伸縮量が多いのかというとステンレス管の方が伸縮量が多いです。
・温度差100℃の時に鋼管は1.27㎜伸縮する
・温度差100℃の時はステンレス管は1.7㎜伸縮する
ここでいう温度差とは蒸気が流れる前の配管の温度が0℃の時と蒸気が流れた際の配管の温度が100℃の時の温度差を意味します。
つまり配管の温度が冷たい状態から熱い状態になった時に伸縮量はどのくらいになるかを調べるのに温度差を理解する必要があります
こちら資料を参考ください
参考資料 株式会社ベン総合カタログより
計算例
・配管長さ 30m
・蒸気最高使用温度(t1) 120℃ (最高使用温度はボイラー業者等に確認しますが120℃から180℃くらいです)
・最低気温(t2) -10℃ (最低温度は-10℃を基準としても良いです)
・取付時の気温(t3) 20℃ (取り付け時気温も20℃を基準として良いです)
・伸縮継手の伸び側の伸縮量50㎜(50㎜の伸びの吸収が可能)
・伸縮継手の縮み側の伸縮量20㎜(20㎜の縮みの吸収が可能)
このとき伸縮継手が何本必要か計算してきます
管の伸び側の温度差 △t1=t1-t3=120-20=100℃
管の縮み側の温度差 △t2=t3-t2=20-(-10)=30℃
先ほどの表の数値から読み取ると温度差100℃の時は1.27㎜伸縮する。温度差30℃の時は0.381㎜伸縮することが示されています。
100℃の温度差の時に30ｍの配管長だと管の伸び側は30ｍ×1.27㎜で44.45㎜伸びる。
30℃の温度差の時に30mの配管長だと管の縮みは30m×0.381㎜で13.34㎜縮む
伸縮継手の伸び側50㎜であるため44.45÷50=0.889本
伸縮継手の縮み側20㎜であるため13.34÷20=0.667本
管の伸び側、縮み側の大きい方の数値を採用しますので「伸縮継手1本は必要」になります
まとめ
今回は蒸気配管の伸縮量の計算を説明しました。
ポイントは以下になります
・蒸気の最高使用温度を確認する
・最低温度、取付温度を確認する。こちらに関しては-10℃と20℃を基準採用でよいと判断します
今回株式会社ベンの資料を参考に説明させていただきました。
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