流體輸配管網(wǎng)第4章蒸汽管網(wǎng)

1、第4章 蒸汽管網(wǎng) 李孔清 流體輸配管網(wǎng) 4.1 室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)的基本形式與水力特征 蒸汽管路系統(tǒng)原理及水力特征 4.1.1 蒸汽管路系統(tǒng)的水力特征 李孔清 流體輸配管網(wǎng) 4.1 室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)的基本型式與水力特征 4.1.1 蒸汽管路系統(tǒng)的水力特征 凝水管路 空氣管 圖4-1 蒸汽管路系統(tǒng)原理圖 蒸汽管路 熱源 凝水管 凝水泵 分水器疏水器 凝水箱 散熱 設(shè)備 進入散熱設(shè)備的蒸汽量 rrr A qm 6 . 3 1000 3600 1000 為散熱設(shè)備熱負荷,W qm指所需蒸汽量，kg/h r 為蒸汽在凝結(jié)壓力下的汽 化潛熱，kJ/kg 蒸汽的汽化潛熱r值比起每1kg水在散 熱設(shè)備中靠溫降

2、放出的熱量要大得多。例 如采用高溫水130/70供暖，每1kg水 放出的熱量也只有 ctqm=4.1868(130-70)=251.2 kJ/kg。如 采用蒸汽表壓力200kPa供熱，相應(yīng)的汽化 潛熱r=2164.1 kJ/kg。兩者相差8.6倍，因 此，對同樣的熱負荷，蒸汽供熱時對同樣的熱負荷，蒸汽供熱時 所需的蒸汽質(zhì)量流量要比熱水流量所需的蒸汽質(zhì)量流量要比熱水流量 少得多。少得多。 李孔清 流體輸配管網(wǎng) 4.1.2 室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)形式 v分類標準（一）：供汽壓力分類標準（一）：供汽壓力 高壓蒸汽供暖(供汽表壓力70kPa) 低壓蒸汽供暖(供汽表壓力70kPa) 真空蒸汽供暖(供汽壓力低于

3、大氣壓) 1室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)分類 李孔清 流體輸配管網(wǎng) 4.1.2 室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)形式 v分類標準（二）：干管布置特點分類標準（二）：干管布置特點 上供式 中供式 下供式 v分類標準（三）：立管布置特點分類標準（三）：立管布置特點 單管式 雙管式 1室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)分類（續(xù)） 李孔清 流體輸配管網(wǎng) v分類標準（四）：回水動力分類標準（四）：回水動力 重力回水 機械回水 4.1.2 室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)形式 1室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)分類（續(xù)） 系統(tǒng)分類實例 李孔清 流體輸配管網(wǎng) 2 低壓蒸汽供暖系統(tǒng)基本型式 上供式 下供式 干式凝水管 濕式凝水管 干式凝水管 濕式凝水管 重力回水低壓蒸汽管路系統(tǒng)示意圖重

4、力回水低壓蒸汽管路系統(tǒng)示意圖 運行前 水位 運行后 水位 重力回水蒸汽管路系統(tǒng)中的蒸汽管道、散熱器及凝結(jié)水管構(gòu)成一 個循環(huán)回路。 4.1.2 室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)形式 李孔清 流體輸配管網(wǎng) 機械回水低壓蒸汽管路系統(tǒng)示意圖 疏水器 凝水箱 空氣管 凝水泵 斷開式 2 低壓蒸汽供暖系統(tǒng)基本型式（續(xù)） 4.1.2 室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)形式 李孔清 流體輸配管網(wǎng) 室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)示意圖 1室外蒸汽管；2室內(nèi)中壓蒸汽供熱管；3室內(nèi)中壓蒸汽供暖管； 4減壓裝置；5補償器；6疏水器；7開式凝水箱； 8空氣管；9凝水泵；10固定支點；11安全閥 3、中壓蒸汽供暖系統(tǒng)基本型式 4.1.2 室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)形式 李孔

5、清 流體輸配管網(wǎng) 4.2 室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的凝結(jié)水（自學） 4.2.1 室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的凝結(jié)水 4.2.2中蒸汽管路系統(tǒng)的凝結(jié)水 重點：水擊現(xiàn)象及防止措施 疏水器作用與原理 重點：二次蒸發(fā) 回水方式 李孔清 流體輸配管網(wǎng) 4.3 室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計算方法和例題 4.3.1 室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計算方法 在低壓蒸汽管路系統(tǒng)中，靠鍋爐出口處蒸汽本身 的壓力，使蒸汽沿管道流動，最后進人散熱器凝結(jié) 放熱。 y p j p 摩擦壓力損失 和局部阻力損失 阻力構(gòu)成 達西維斯巴赫公式 2 2 d R lRP y 2 2 v Pj 李孔清 流體輸配管網(wǎng) 4.3 室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的

6、水力計算方法和例題 4.3.1 室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計算方法（續(xù)） 在進行低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計算時，同樣先從最不利的管路開 始，亦即從鍋爐到最遠散熱器的管路開始計算。為保證系統(tǒng)均勻可靠 地供暖，盡可能使用較低的蒸汽壓力，進行最不利管路的水力計算時， 通常采用壓損平均法進行計算。 在已知鍋爐或室內(nèi)入口處蒸汽壓力條件下 l p R g pj )2000( 當鍋爐出口或室內(nèi)用戶入口處蒸汽壓力高時， 得出的平均比摩阻Rpj值會較大，此時仍建議控制 比壓降值按不超過100Pa/m設(shè)計 李孔清 流體輸配管網(wǎng) 4.3 室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計算方法和例題 4.3.1 室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力

7、計算方法（續(xù)） 最不利管路各管段的水力計算完成后，即可進行其它立 管的水力計算?？砂磯簱p平均法來選擇其它立管的管徑， 但管內(nèi)流速不得超過下列的規(guī)定最大允許流速： 當汽、水同向流時 30m/s 當汽、水逆向流時 20m/s 規(guī)定最大允許流速主要是為了避免水擊和噪聲，便 于排除蒸汽管路中的凝水；因此，對汽水逆向流動時，蒸 汽在管道中的流速限制得低一些，在實際工程設(shè)計中，常 采用比上述數(shù)值更低一些的流速，使運行更可靠些。 李孔清 流體輸配管網(wǎng) 下圖為重力回水的低壓蒸汽管路系統(tǒng)的一個支路。鍋爐房 設(shè)在車間一側(cè)。每個散熱器的熱負荷均為4000W。每根立管及 每個散熱器的蒸汽支管上均裝有截止閥。每個散熱器

8、凝水支管 上裝一個恒溫式疏水器?？傉羝⒐鼙亍?熱負荷(W) 管段長度 （m） 4.3 室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計算方法和例題 4.3.2 室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計算例題 李孔清 流體輸配管網(wǎng) 1、確定鍋爐壓力 12 3456 長度=12+13+12+12+12+17+2=80m 7 如按控制每米總壓力損失（比壓降） 為100Pa/m設(shè)計，并考慮散熱器前所 需的蒸汽剩余壓力為2000Pa，則鍋爐 的運行表壓力pb應(yīng)為 (80 1002000)10 b pPakPa 計算步驟 李孔清 流體輸配管網(wǎng) 2、最不利管路的水力計算 v采用壓損平均法進行最不利管路的水力計算 v低壓蒸汽管路系統(tǒng)摩擦

9、壓力損失約占總壓力損失的60%。因 此，根據(jù)預計的平均比摩阻：Rpj=1000.6=60Pa/m左右和 各管段的熱負荷，選擇各管段的管徑及計算其壓力損失 以1管段為例，其熱負荷為7100W,長度為12m 3600 3.6 1000 7100 3.6 m A q rrr 李孔清 流體輸配管網(wǎng) 局部阻力 名 稱 管 段 號 123,4,567 其它立管其它支管 截止閥7.09.09.010.2 鍋爐出口2.0 90煨彎 30.5 =1.5 20. 5 =1.0 21. 0 =2.0 1.01.5 乙字彎1.51.51.5 直流三通1.01.01.0 分流三通3.03.03.0 旁通三通1.51.5

10、 總局部 阻力系數(shù) 10 .52.01.012.04.511.513.04.54.5 李孔清 流體輸配管網(wǎng) 3、其它立管的水力計算 以立管為例 其可資用壓力為 p5-7 =1864Pa 按平均比摩阻計算出來 阻力損失為1265Pa 不平衡率為32% 李孔清 流體輸配管網(wǎng) 4、低壓蒸汽管路系統(tǒng)凝水管管徑選擇 排氣管后面的凝水管路，可以全部充 滿凝水，稱為濕凝水干管；其流動狀態(tài)為滿管 流。在相同熱負荷條件下，濕式凝水管選用的 管徑比干式的小。 低壓蒸汽管路系統(tǒng)干凝水管路和濕凝 水管路的管徑選擇可用有關(guān)供暖設(shè)計手冊中的 管徑選擇表來確定。 凝水管經(jīng)選擇表 李孔清 流體輸配管網(wǎng) 4.4 室內(nèi)中壓蒸汽管

11、路系統(tǒng)的水力計算方法和例題 4.4.1 室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計算方法 計算方法： 壓損平均法 流速法 限制平均比摩阻法 李孔清 流體輸配管網(wǎng) 4.4 室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計算方法和例題 4.4.1 室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計算方法 1）壓損平均法 當蒸汽系統(tǒng)的起始壓力已知時，最不利管路的壓力損失 為該管路到最遠用熱設(shè)備處各管段的壓力損失的總和。為使 疏水器能正常工作和留有必要的剩余壓力使凝水排入凝水管 網(wǎng)，最遠用熱設(shè)備處還應(yīng)有較高的蒸汽壓力。因此在工程設(shè) 計中，最不利管路的總壓力損失不宜超過起始壓力的1/4。 平均比摩阻可按下式確定： l p R b pj 0 25. 0 為摩擦

12、壓力損失占總壓力損失百分數(shù)，中壓蒸汽系統(tǒng)一般為0.8 李孔清 流體輸配管網(wǎng) 4.4 室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計算方法和例題 4.4.1 室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計算方法 2）流速法 室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的起始壓力較高，蒸 汽管路可以采用較高的流速，仍能保證在用熱設(shè)備 處有足夠的剩余壓力。中壓蒸汽管路系統(tǒng)的最大允 許流速不應(yīng)大于下列數(shù)值： 汽、水同向流動時 80m/s 汽、水逆向流動時 60m/s 通常推薦采用=1540m/s（小管徑取低值） 李孔清 流體輸配管網(wǎng) 4.4 室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計算方法和例題 4.4.1 室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計算方法 3）限制平均比摩阻法 由于蒸汽

13、干管壓降過大，末端散熱器有充水不 熱的可能，因而有些資料推薦，中壓蒸汽管路的干 管的總壓降不應(yīng)超過凝水干管總壓降的1.21.5倍。 選用管徑較粗，但工作正?？煽?。 李孔清 流體輸配管網(wǎng) 4.4 室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計算方法和例題 4.4.2 室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計算例題 圖4-13所示為室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的一 個支路。各散熱器的熱負荷與例題4-1相同，均 為4000W。用戶入口處設(shè)分汽缸，與室外蒸汽熱 網(wǎng)相接。在每一個凝水支路上設(shè)置疏水器。散熱 器的蒸汽工作表壓力要求為200kPa。試選擇中壓 蒸汽管路系統(tǒng)的管徑和用戶入口處的蒸汽管路起 始壓力。 李孔清 流體輸配管網(wǎng) 4.5 室

14、外高壓蒸汽管網(wǎng)的水力計算 由于管網(wǎng)系統(tǒng)的熱源（熱電廠高壓抽汽口或 供熱鍋爐等）所提供的蒸汽壓力通常在1.27MPa 左右，因此統(tǒng)稱為室外高壓蒸汽管網(wǎng)。 密度修正 粗糙度修正 當量長度修正 bi sh bi sh bi sh bi sh RR bi bi sh sh R K K R 25. 0 1.25 0.25 9.1 d dd lm K 0.25 0.25 , 0.5 1.26 0.2 bi sh dbi dbi dbi d sh K llllm K 李孔清 流體輸配管網(wǎng) 4.5 室外高壓蒸汽管網(wǎng)的水力計算 v（2）在室外高壓蒸汽網(wǎng)路水力計算中，特別是在 主干線始、末端有較大的資用壓差情況下，常采用 工程實踐中的常用流速，作為選擇主干線管徑的依 據(jù)。蒸汽管道常用的設(shè)計流速，可在一些設(shè)計手冊 中選用。如對飽和蒸汽，主干線的常用流速為： DN200mm時，取3040m/s；DN=100200mm 時，取2535m/s；DN100mm時，取15 30m/s。 李孔清 流體輸配管網(wǎng) 4.6 凝結(jié)水管網(wǎng)的水力計算方法 圖4-14 包括各種流動狀況的凝結(jié)水回收系統(tǒng)示意圖 1用汽設(shè)備；2疏水