第8章?lián)Q熱站

1、第8章 換熱站 換熱站l換熱站是指連接于一次網(wǎng)和二次網(wǎng)并裝有用戶連接的有關(guān)設(shè)備、儀表和控制設(shè)備的機(jī)房，是熱量交換、熱量分配以及系統(tǒng)監(jiān)控和調(diào)節(jié)的樞紐。 l一次網(wǎng)是指連接于熱電廠換熱首站（或大型區(qū)域鍋爐房）與換熱站之間的管網(wǎng) l二次網(wǎng)是指連接于換熱站與熱用戶之間的管網(wǎng) l換熱站內(nèi)的設(shè)備主要包括水-水（或汽-水）換熱器、循環(huán)水泵、補(bǔ)水定壓裝置、計量檢測等 8.1 換熱站的作用及類型l根據(jù)熱網(wǎng)輸送的熱媒不同，換熱站可分為熱水供熱換熱站和蒸汽供熱換熱站；l根據(jù)服務(wù)對象不同，可分為工業(yè)換熱站和民用換熱站 l根據(jù)換熱站的位置和功能不同，可分為：用戶換熱站（點(diǎn)）也稱為用戶引入口; 小區(qū)換熱站 ; 區(qū)域性換熱站

2、 8.1.1 民用換熱站圖8-2 民用換熱站示意圖（一）1壓力表；2溫度計；3熱網(wǎng)流量計；4水水換熱器；5溫度調(diào)節(jié)器；6熱水供應(yīng)循環(huán)水泵；7手動調(diào)節(jié)閥；8上水流量計；9供暖系統(tǒng)混合水泵；10除污器；11旁通管；12熱水供應(yīng)循環(huán)管路8.1.1 民用換熱站 民用換熱站示意圖（二）1壓力表；2溫度計；3調(diào)節(jié)閥；4熱網(wǎng)流量計； 5供暖用水水換熱器；6循環(huán)水泵；7分、集水器；8補(bǔ)水定壓裝置；9水處理設(shè)備；10除污器 8.1.2 工業(yè)換熱站工業(yè)換熱站工業(yè)蒸汽換熱站示意圖1分汽缸；2汽水換熱器；3減壓閥；4壓力表； 5溫度計；6蒸汽流量計；7疏水器；8凝水箱；9凝水泵；10調(diào)節(jié)閥；11安全閥；12循環(huán)水泵；

3、13凝水流量計 8.1.2 工業(yè)換熱站工業(yè)換熱站l凝結(jié)水箱有開式（無壓）和閉式（有壓）兩種,換熱站的凝結(jié)水箱總儲水量,一般按1020min的最大小時回水量計算。在熱源的總凝水箱的儲水量，一般按2040min的最大小時回水量計算。l閉式水箱上應(yīng)設(shè)置安全水封。它的作用有：（1）防止水箱壓力過高；（2）防止空氣進(jìn)入箱內(nèi)；（3）兼作溢流管用。 開式凝結(jié)水箱1空氣管；2人孔蓋；3凝水進(jìn)入管；4水位計；5凝水出水管；6泄水管；7溢流管 閉式凝結(jié)水箱1凝水進(jìn)入管；2凝水出水管；3泄水管；4安全水封；5水位計 8.1.2 工業(yè)換熱站工業(yè)換熱站安全水封示意圖A壓力罐；B真空儲水罐8.2 換熱站的連接方式換熱站的

4、連接方式l換熱站的連接方式主要有兩種：直接和間接連接方式 l熱水供暖用戶與熱水管網(wǎng)的連接方式 熱水供應(yīng)熱用戶與熱水管網(wǎng)連接方式熱用戶與蒸汽管網(wǎng)熱用戶與蒸汽管網(wǎng)的連接方式的連接方式用戶蒸汽引入口8.3 換熱器的基本類型與構(gòu)造換熱器的基本類型與構(gòu)造l8.4.1換熱器的工作原理及分類換熱器的工作原理及分類l間壁式換熱器間壁式換熱器l混合式換熱器混合式換熱器 回?zé)崾綋Q熱器回?zé)崾綋Q熱器 l8.4.2常用換熱器的構(gòu)造常用換熱器的構(gòu)造 l管殼式換熱器 容積式8.3 換熱器的基本類型與構(gòu)造換熱器的基本類型與構(gòu)造l殼程式換熱器又稱快速加熱器l肋片管式換熱器 板翅式換熱器 8.3 換熱器的基本類型與構(gòu)造換熱器的基

5、本類型與構(gòu)造l螺旋板換熱器l板式換熱器 8.3 換熱器的基本類型與構(gòu)造換熱器的基本類型與構(gòu)造l浮動盤管式換熱器 l螺紋管換熱器 8.4 換熱器的計算換熱器的計算l8.4.1平均溫差法（平均溫差法（LMTD法）法）l換熱器設(shè)計計算步驟如下：換熱器設(shè)計計算步驟如下：初步布置換熱面，并計算出相應(yīng)的傳熱系數(shù)。初步布置換熱面，并計算出相應(yīng)的傳熱系數(shù)。根據(jù)給定條件，由熱平衡式（根據(jù)給定條件，由熱平衡式（8-9）求出進(jìn)、出口溫度中的那）求出進(jìn)、出口溫度中的那個待定的溫度。個待定的溫度。由冷、熱流體的由冷、熱流體的4個進(jìn)、出口溫度確定平均溫差。個進(jìn)、出口溫度確定平均溫差。傳熱方程式（傳熱方程式（8-8）求出所

6、需的換熱面積，并核算換熱面兩側(cè)）求出所需的換熱面積，并核算換熱面兩側(cè)的流動的阻力。的流動的阻力。若流動阻力過大，則改變設(shè)計方案，重新設(shè)計。若流動阻力過大，則改變設(shè)計方案，重新設(shè)計。mtkF)()(22221111ttcMttcM 8.4 換熱器的計算換熱器的計算l換熱器的校核計算步驟如下：l（1）假定一個出口溫度初值，如，用熱平衡式（8-9）求出另一個出口溫度，并求取這種假定下的冷熱流體平均溫差；l（2）用傳熱方程式（8-8）求出；l（3）在用熱平衡方程式求出與比較，若兩者相差較大，則重新假定出口溫度初值，并重復(fù)以上步驟，直到假設(shè)的出口溫度與計算的出口溫度偏差滿足規(guī)定的工程允許偏差（一般4%）

7、為止 8.4 換熱器的計算換熱器的計算l8.5.2 平均溫差平均溫差tttttm ln查圖修正查圖修正8.4 換熱器的計算換熱器的計算l【例8.1】在一板式換熱器中，熱水進(jìn)口溫度80 ，流量為0.7kg/s，冷水進(jìn)口溫度16，流量為0.9kg/s。如果要求將冷水加熱到36，試求順流和逆流時的平均溫差。8.4.3 傳熱單元數(shù)法（法）傳熱單元數(shù)法（法）l換熱器的效能l效能表示換熱器的實(shí)際換熱效果與最大可能的換熱效果之比。 21maxtttt maxminminMcMcMcKFf，minMcKF是個無量綱量，用表示，稱其為傳熱單元數(shù)，反映換熱器綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能的指標(biāo) 8.4.3 傳熱單元數(shù)法（法）傳

8、熱單元數(shù)法（法）l（1）進(jìn)行換熱器校核計算的步驟l1）根據(jù)給定的換熱器進(jìn)口溫度和假定的出口溫度算出傳熱系數(shù)K；l2）計算和熱容量之比 ；l3）根據(jù)所給的換熱器流動方式，在相應(yīng) 的關(guān)系圖上查出NTU與 及相對應(yīng)的值；l4）根據(jù)公式 求取換熱器的傳熱量；l5）由熱平衡式（8-9）求出冷、熱流體的出口溫度 、 ；l6）與假定的出口溫度比較，若相差較大（4%），則重復(fù)上述步驟，直到滿主要求為止。maxmin)/()(McMcNTUmaxmin)/()(McMcmaxQQ1t2t8.4.3 傳熱單元數(shù)法（法）傳熱單元數(shù)法（法）l（2）進(jìn)行換熱器設(shè)計計算的步驟l1）熱器熱平衡式（8-9）計算冷、熱流體中未

9、知的出口溫度，然后按公式（8-27）求取 ；l2）的換熱器流動方式及和 ，查相應(yīng) 的關(guān)系圖，求取NTU；l3）布置的換熱器換熱表面，算出其相應(yīng)的傳熱系數(shù)K；l4）換熱面積 ；l5）熱器冷、熱流體的流動阻力。如果偏大，則應(yīng)改變方案，重復(fù)上述有關(guān)步驟。maxmin)/()(McMcNTUNTUKMcFmin8.4.3 傳熱單元數(shù)法（法）傳熱單元數(shù)法（法）l【例8.3】設(shè)計一臥式管殼式蒸汽水加熱器。要求換熱器把流量3.5kg/s的水從60加熱到90，加熱器進(jìn)口熱流體為0.16MPa的飽和蒸汽，出口時凝結(jié)水為飽和水。換熱器管采用管徑為19/17mm的黃銅管，并考慮水側(cè)污垢熱阻 /W，求換熱器的換熱面積

10、及管長、管程數(shù)、每管程管數(shù)等結(jié)構(gòu)尺寸。.00017. 02mRf8.5 水泵的選型計算水泵的選型計算l8.5.1循環(huán)水泵的選擇循環(huán)水泵的選擇33113.60.8610104.187ghghQQGKKtttt水泵的總流量G：水泵的揚(yáng)程H：3212HHHKH8.5 水泵的選型計算水泵的選型計算l8.5.2補(bǔ)給水泵的選擇l補(bǔ)給水泵的流量，一般熱水供暖系統(tǒng)，按循環(huán)水量的3%5%計算（大型系統(tǒng)按2%4%） l補(bǔ)給水泵的揚(yáng)程 :l臺數(shù)？l8.5.3凝結(jié)水泵的選擇凝結(jié)水泵的選擇凝結(jié)水泵的設(shè)置應(yīng)符合下列要求：凝結(jié)水泵的設(shè)置應(yīng)符合下列要求：多臺凝結(jié)水泵時，應(yīng)設(shè)備用泵，當(dāng)任何一臺泵停止運(yùn)行時，其余水多臺凝結(jié)水泵時

11、，應(yīng)設(shè)備用泵，當(dāng)任何一臺泵停止運(yùn)行時，其余水泵的總?cè)萘坎粦?yīng)小于凝結(jié)水回收總量的泵的總?cè)萘坎粦?yīng)小于凝結(jié)水回收總量的120%。換熱站或凝結(jié)水泵站的凝結(jié)水泵，通常宜采用間歇工作制。故水泵換熱站或凝結(jié)水泵站的凝結(jié)水泵，通常宜采用間歇工作制。故水泵的容量應(yīng)根據(jù)小時綜合最大凝結(jié)水回收總量和水箱水位上下限之間的容量應(yīng)根據(jù)小時綜合最大凝結(jié)水回收總量和水箱水位上下限之間的有效容積進(jìn)行計算。的有效容積進(jìn)行計算。凝結(jié)水泵的臺數(shù)和容量，可參照表凝結(jié)水泵的臺數(shù)和容量，可參照表8-2確定。確定。 hHHHHcxb3108 . 915. 18.5 水泵的選型計算水泵的選型計算l凝結(jié)水泵的揚(yáng)程H：l8.6 分汽缸、分水器及分

12、汽缸、分水器及集水器集水器當(dāng)需要從供暖總?cè)肟诜謩e當(dāng)需要從供暖總?cè)肟诜謩e接出接出3個及個及3個以上分支環(huán)個以上分支環(huán)路，或雖是兩個環(huán)路，但路，或雖是兩個環(huán)路，但平衡有困難時，在入口處平衡有困難時，在入口處應(yīng)設(shè)分汽缸或分水器、集應(yīng)設(shè)分汽缸或分水器、集水器。水器。321HHHPH表8-4 筒體長度（mm） L1d1+120L2d1+d2+120L3d2+d3+120Lndn-1+1208.6 分汽缸、分水器及集水器l筒體直徑比汽、水連接總直徑大2#以上；一般可按筒體內(nèi)流體流速確定，蒸汽流速按812m/s計算，熱水流速按0.1m/s計算 l若按經(jīng)驗(yàn)估算，則D=1.53dmax ,也可以按照表選用8.7

13、 換熱站的設(shè)計換熱站的設(shè)計l8.7.1 換熱站設(shè)計基礎(chǔ)資料換熱站設(shè)計基礎(chǔ)資料（1）熱負(fù)荷資料：）熱負(fù)荷資料：（2）站址情況：）站址情況：（3）水文氣象資料）水文氣象資料（4）供水情況）供水情況（5）設(shè)備材料資料）設(shè)備材料資料8.7 換熱站的設(shè)計換熱站的設(shè)計l8.7.2 換熱站設(shè)計一般原則及注意事項(xiàng)換熱站設(shè)計一般原則及注意事項(xiàng)l8.7.2.1 布置及設(shè)計要求布置及設(shè)計要求（1）換熱站的布置要求）換熱站的布置要求（2）換熱站內(nèi)設(shè)備布置要求）換熱站內(nèi)設(shè)備布置要求l8.7.2.2 換熱站工藝設(shè)計中的一般原則換熱站工藝設(shè)計中的一般原則l8.7.3 換熱站設(shè)計其他專業(yè)要求換熱站設(shè)計其他專業(yè)要求 l8.7.

14、3.1土建專業(yè)（1） 要求配合承擔(dān)的內(nèi)容（2） 提交資料8.7 換熱站的設(shè)計換熱站的設(shè)計l8.7.3.2給水排水專業(yè)l8.7.3.3暖通專業(yè)l8.7.3.4電氣專業(yè)l8.7.3.5總圖專業(yè)l8.7.3.6技術(shù)經(jīng)濟(jì)專業(yè)l8.7.4 換熱站設(shè)計示例換熱站設(shè)計示例8.8 熱網(wǎng)計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)簡介熱網(wǎng)計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)簡介l8.8.1 熱網(wǎng)計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能和優(yōu)點(diǎn)熱網(wǎng)計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能和優(yōu)點(diǎn)熱網(wǎng)計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能熱網(wǎng)計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能 及時檢測參數(shù)，了解系統(tǒng)工況 均勻調(diào)節(jié)流量消除冷熱不均 合理匹配工況，保證按需供熱 及時診斷故障，確保安全運(yùn)行 健全運(yùn)行檔案，實(shí)現(xiàn)量化管理 8.8 熱網(wǎng)計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)簡介熱網(wǎng)計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)簡介l計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 軟件程序代替常規(guī)模擬調(diào)節(jié)器 參數(shù)的調(diào)節(jié)范圍較寬，各參數(shù)可分別單獨(dú)給定 性能價格比占優(yōu) l8.