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第四章蒸汽系統(tǒng)§4.1概述§4.2蒸汽采暖系統(tǒng)§4.3蒸汽在通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用§4.4蒸汽采暖系統(tǒng)專用設(shè)備§4.1概述一蒸汽系統(tǒng)示意圖

圖4-1表示以蒸汽為熱媒的各類用戶供應(yīng)

蒸汽供應(yīng)分為有凝回收和無凝回收。圖中給出的是有結(jié)水回收。用戶設(shè)疏水器，凝水箱，凝結(jié)水泵凝結(jié)水盡管回收，節(jié)省熱能，水資源當(dāng)可就地利用，或凝水污染，不宜回收，且經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，才可能回收。直接、間接、減壓二蒸汽作為熱媒的特點(diǎn)特點(diǎn)：與熱水相比，有如下特點(diǎn)：（1）可同時(shí)滿足不同用戶對(duì)不同壓力，程度，動(dòng)力要求；（2）相變放熱，單位質(zhì)量攜能多，流量小，管徑?。唬?）平均溫度高，在相同負(fù)荷下，節(jié)省散熱設(shè)備面積；（4）狀態(tài)變化大，有相變?cè)O(shè)計(jì)和運(yùn)行管理復(fù)雜，易出現(xiàn)“跑，冒，滴，漏”，（5）密度大，無水靜壓?jiǎn)栴}，適用于高層建筑高壓；（6）熱惰性?。唬?）壓力變化時(shí)，溫度變化不大，不能質(zhì)調(diào)，只能間歇調(diào)節(jié)；造成室溫波動(dòng)大，供暖質(zhì)量收影響，（8）易造成管道和設(shè)備表面有機(jī)灰塵的分解與升華；（9）間歇工作管道易腐蝕；（10）管道溫度高，無效熱損失大。綜上所述，蒸汽供熱比熱水供熱耗能多，管理麻煩，運(yùn)行費(fèi)用高，供暖效果差，主要用于工業(yè)建筑及輔助建筑，商服，特高層等?！?.2蒸汽采暖系統(tǒng)

一蒸汽采暖系統(tǒng)的類型（1）根據(jù)供氣壓力分為：高壓蒸汽采暖系統(tǒng)（P（表壓）>0.07MPa）低壓蒸汽采暖系統(tǒng)（P（表壓）<=0.07MPa）真空蒸汽采暖系統(tǒng)（P（絕對(duì)壓力）<0.1MPa）（2）根據(jù)立管根數(shù)分壓：?jiǎn)喂芟到y(tǒng)：易產(chǎn)生水擊和汽水沖擊噪聲雙管系統(tǒng)：多采用垂直式（3）根據(jù)蒸汽干管的位置分：上供式中供式下供式蒸汽干管位于散熱器上，中，下即為保證汽，水同向流動(dòng)，防止水擊和噪聲，上供式用的最多。（4）根據(jù)凝結(jié)水回收動(dòng)力分：重力回水機(jī)械回水（5）根據(jù)凝結(jié)水系統(tǒng)是否通大氣分為：開式閉式（6）根據(jù)凝結(jié)水充滿管道斷面的程度分為：干式回水濕式回水一般采用開式，分為重力和機(jī)械，可上，中，下供，用于有蒸汽源的工業(yè)輔助建筑和廠企辦公樓1.低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式（1）重力回水低壓蒸汽采暖系統(tǒng)特點(diǎn)：供汽壓力<0.07MPa，凝結(jié)水在有坡度管道中靠重力流回?zé)嵩垂ぷ髟恚簣D4-2（a）為上供式（b）為下供式干式凝水管：水平凝結(jié)水干管的最低點(diǎn)比水位還高200-250mm保證不被水充滿。工作時(shí)該管道上部充滿空氣，下部凝結(jié)水。系統(tǒng)停止工作時(shí)，該管內(nèi)充滿空氣，稱為干式凝水管?；厮绞椒Q干式回水濕式凝水管：管道4的整個(gè)斷面始終充滿凝結(jié)水，稱為濕式凝水管，回水方式稱為濕式回水水封：圖（b）中水封8（詳見圖4-17）排除蒸汽管沿途凝水，防止主管中汽水沖擊，阻止蒸汽竄入凝水管，水平蒸汽干管坡向水封，水封低部設(shè)放水絲堵排污，上設(shè)放空。優(yōu)缺點(diǎn)：系統(tǒng)簡(jiǎn)單，不設(shè)凝水箱，凝結(jié)水泵，少占地，不耗電能，調(diào)節(jié)好可不設(shè)疏水器。但鍋爐要低于孔高，當(dāng)作用半徑大時(shí)，需高壓力，圖4-2中h加大，否則，水平蒸汽干管內(nèi)甚至底層散熱蒸汽水，空氣不能排出，蒸汽不能正常進(jìn)入系統(tǒng)，影響運(yùn)行，適用于小型系統(tǒng)（2）機(jī)械回水低壓蒸汽采暖系統(tǒng)特點(diǎn)：凝結(jié)水靠水泵動(dòng)力送回?zé)嵩垂ぷ髟恚簣D4-3中供式機(jī)械回水優(yōu)缺點(diǎn)：消耗電能，但熱源可不低設(shè)，系統(tǒng)作用半徑大，適用于較大型系統(tǒng)２.低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)與其水采暖水力計(jì)算有類似和不同，壓力低，密度變化不大，不考慮密度變化與熱水相同，但蒸汽管與凝結(jié)水管水力計(jì)算分開進(jìn)行，與熱水不同。注意：（1）蒸汽在散熱器內(nèi)冷凝放出汽化潛熱蒸汽流量式中各項(xiàng)見教材P79工程中蒸汽流量常用單位為KG/H，因此式（4-1）變?yōu)椋?）為熱媒時(shí)所需散熱器面積的計(jì)算方法和方式基本相同注意試驗(yàn)測(cè)的的散熱器傳熱系數(shù)公式，平均溫度為對(duì)應(yīng)壓力下的飽和溫度（3）熱水采暖空氣聚集在散熱器上部，蒸汽系統(tǒng)在中部或中部偏下，見圖4-4（a）.（b）.(c).三種情況，自動(dòng)排氣閥應(yīng)設(shè)于底部向上1/3處。（4）為簡(jiǎn)化計(jì)算，低壓系統(tǒng)不考慮沿途蒸汽密度的變化和沿途凝水對(duì)蒸汽流量的影響。蒸汽壓力用于克服蒸汽管路的阻力損失，從鍋爐出口到最遠(yuǎn)散熱器的管路為最不利支路。平均比摩阻阻用下述公公式計(jì)算：：式中各項(xiàng)見見教材P79散熱器入口口預(yù)留壓力力2000Pa，用用于克服蒸蒸汽流入散散熱器阻力力損失，并并疏散空氣氣。水利計(jì)算表表按蒸汽密密度（（對(duì)對(duì)應(yīng)飽和壓壓力P=5KPa））管道當(dāng)量量粗糙度K=0.2mm編制制，在P=5-20KPa內(nèi)內(nèi)使用，誤誤差不大若不只鍋爐爐出口或用用戶入口壓壓力，可取取推薦值R=60Pa/m計(jì)計(jì)算。（5）散熱熱器凝水支支管可不設(shè)設(shè)疏水器，，可在每支支路。每立立管上設(shè)。。（6）為防防止凝結(jié)水水泵汽蝕，，要求正水水頭，圖4-3。H值見表4-1（7）蒸汽汽或凝結(jié)水水過門時(shí)，，按圖4-5安裝（8）飽和和蒸汽易產(chǎn)產(chǎn)生沿途凝凝水，出現(xiàn)現(xiàn)“水害””，“水擊”，要使使水平供汽汽管道有足足夠坡度，，使汽水同同向流動(dòng)，干干管坡度≮≮0.002，支管管坡度≥0.01-0.02。蒸汽干干管向上拐拐彎處。須須設(shè)疏水器器圖4-3中的11或水封圖圖4-2（（b）中的的8。如水水封連接點(diǎn)點(diǎn)蒸汽壓力力為P（kPa）。。水封密度度.0.2m是是考慮氣壓壓波動(dòng)安全全值。（9）干式式和濕式重重力回水凝凝結(jié)水管管管徑的確定定。凝結(jié)水管坡坡度i≥0.005,管徑可可查表4-3數(shù)值。。三高壓蒸蒸汽采暖系系統(tǒng)多用于對(duì)衛(wèi)衛(wèi)生條件和和室內(nèi)溫度度均勻性要要求不高，，不要求調(diào)調(diào)節(jié)每組散散熱器熱量量的廠房。。P>0.07MPa.一般般不超過0.39MPa。1.高壓蒸蒸汽采暖系系統(tǒng)的型式式減壓上供供圖4-6為為開式上供供高壓蒸汽汽采暖系統(tǒng)統(tǒng)示意圖。。工作原理理：閥們，，熱脹，二二次蒸汽，，閉式系統(tǒng)統(tǒng)采用圖4-7閉式式凝結(jié)水箱箱有補(bǔ)償，，水封，防防止箱內(nèi)壓壓力升高。。二次汽逸逸散和隔絕絕空氣，減減輕系統(tǒng)腐腐蝕，節(jié)熱熱能。當(dāng)二次氣量量較大。設(shè)設(shè)二次蒸發(fā)發(fā)箱。圖4-8２.汽采暖暖系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)（１）與低低壓系統(tǒng)類類似（設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算），，因供汽壓壓力差別較較大，應(yīng)根根據(jù)散熱器器內(nèi)壓力造造成不同水水力計(jì)算表表。室內(nèi)系統(tǒng)作作用半徑不不大，仍可可認(rèn)為密度度為常數(shù)。。計(jì)算可用用平均比摩摩阻法和推推薦流速法法。主干線線平均比摩摩阻按下式式：（4-4））式中各各項(xiàng)見教材材P83最不利阻力力占啟始點(diǎn)點(diǎn)壓力的1/4，剩剩余壓力用用于克服疏疏水器及凝凝結(jié)水管路路的阻力損損失，保證證排除凝水水，有利于于遠(yuǎn)近支路路的阻力平平衡。如入口供汽汽壓力P未未知，可采采用推薦流流速法，取取蒸汽推薦薦流速U=（50%-60%），，為為最大允許許流速，查查表4-3系統(tǒng)入口所所要求壓力力由下式計(jì)計(jì)算：式中各項(xiàng)見見教材P83（２）高壓壓系統(tǒng)并聯(lián)聯(lián)管路平衡衡較困難，，一般不進(jìn)進(jìn)行并阻計(jì)計(jì)算。盡可可能采用上上供式和同同程式，圖圖4-9示示異程式，，使各散熱熱設(shè)備回水水壓力，，遠(yuǎn)遠(yuǎn)處設(shè)備凝凝結(jié)水匯流流有阻礙。。（３）須經(jīng)經(jīng)常維修拆拆卸處用法法蘭外，盡盡管用焊接接，不用絲絲接，非滿滿管凝結(jié)水水管管徑可可根據(jù)管段段負(fù)荷查表表4-4§⒋３蒸汽汽在通風(fēng)與與空調(diào)系統(tǒng)統(tǒng)中的應(yīng)用用在通風(fēng)空調(diào)調(diào)系統(tǒng)中加加熱，加強(qiáng)強(qiáng)空氣，制制備熱水及及制冷等一.用蒸汽汽加熱空氣氣通風(fēng)系統(tǒng)，，全氣空調(diào)調(diào)系統(tǒng)或空空氣-水空空調(diào)系統(tǒng)在在冬季運(yùn)行行時(shí)，空氣氣可用蒸汽汽-空氣換換熱器在空空調(diào)機(jī)組，，新風(fēng)機(jī)組組中進(jìn)行加加熱。注意：①肋電管管垂直②多臺(tái)換熱熱器蒸汽管管路并聯(lián)③蒸汽入口口裝壓力表表，調(diào)節(jié)閥閥，出口裝裝疏水器；；④被加熱空空氣溫升大大時(shí)，空氣氣行程串聯(lián)聯(lián)，空氣量量大時(shí)，并聯(lián)。。圖4-10暖風(fēng)機(jī)應(yīng)用用：車間中采采暖常用蒸蒸汽，壓力力大于0.39Mpa，供熱熱能力大，，相同暖風(fēng)風(fēng)機(jī)比熱水水多一倍。。熱空氣幕：寒冷地帶帶為阻擋室室外冷風(fēng)侵侵入，設(shè)熱熱空氣幕（（詳見8.7）二.用蒸汽汽加熱空調(diào)調(diào)系統(tǒng)用熱熱水全水空調(diào)，，空氣-水水或全空氣氣中所用熱熱水可用汽汽-水換熱熱器加熱，，圖4-1三.用蒸汽汽等溫加濕濕空氣用于蒸汽對(duì)對(duì)空調(diào)空氣氣加濕是常常用方法之之一。加濕濕速度，均均勻，穩(wěn)定定，效率高高，不帶水水滴和細(xì)菌菌，若電能能，運(yùn)行費(fèi)費(fèi)用低，布布置方便。。但須有汽源源和輸汽管管道，初投投資高，有有現(xiàn)成汽源源時(shí)，應(yīng)優(yōu)優(yōu)先采用。。供汽管應(yīng)應(yīng)用鍍鋅管管，從供汽汽管道頂部部引出，接接管越短越越好，防凝凝結(jié)水，減減壓閥，調(diào)調(diào)節(jié)閥前后后安閥門，，出口裝疏疏水器。四.溴化鋰鋰吸收式制制冷用蒸汽汽熱力制冷，，分為單效效與雙效單效：?jiǎn)我还├浠蚧驘?，使用用蒸汽或熱熱水作熱媒媒，熱力系?shù)=除有廢熱作作熱源外，，一般不提提倡使用。。雙效：同時(shí)供冷熱熱，熱力系系數(shù)比單效效高約60%-70%，但一一次能源效效率不如電電制冷。§４.４蒸蒸汽采暖系系統(tǒng)專用設(shè)設(shè)備正確選用意意義與熱水水相比，因因熱媒特點(diǎn)點(diǎn)，有專用用設(shè)備，正正確選擇，，計(jì)算這些些設(shè)備關(guān)系系到系統(tǒng)的的正常運(yùn)行行和節(jié)能。。一.排除凝凝結(jié)水的設(shè)設(shè)備散熱器，換換熱器，蒸蒸汽管沿途途凝水，需需及時(shí)排除除，防止水水擊，種類：疏水器水封孔板式疏水水閥。1.疏水器器（１）疏水水器的種類類及工作原原理根據(jù)作用原理不同，可分分為三種類類型機(jī)械型：利用疏水水器內(nèi)凝結(jié)結(jié)水液位變變化動(dòng)作的的。浮筒式，吊桶桶式、浮球球式。熱動(dòng)力型：靠蒸汽和和凝水流動(dòng)動(dòng)時(shí)熱動(dòng)力力特性不同同來工作熱動(dòng)力力方式、脈脈沖式。熱靜力型：：靠凝結(jié)水溫溫度變化：：波紋管式式，雙金屬屬電式、介紹常用的的（a）浮筒筒式疏水器器構(gòu)造如圖4-12，，工作原理理4-13優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單單，制造方方便只能水水平安裝，，漏氣量小小，凝水表表壓力P1在500Kpa或或更小能疏疏水，排水水孔阻力小小。缺點(diǎn)：體積大，，排量小，，活動(dòng)部件件多，筒內(nèi)內(nèi)易沉渣結(jié)結(jié)垢，閥孔孔易磨損，，維修量大大。（b）熱動(dòng)動(dòng)力式疏水水器圖4-14工作原理理優(yōu)點(diǎn)：體積小，重重量輕，結(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，，安裝維修修方便缺點(diǎn)：周期性漏漏汽，只能能水平安裝裝。（c）恒溫溫式圖4-15，波紋盒盒內(nèi)裝易蒸蒸發(fā)液體。。（２）疏水器器的選擇計(jì)計(jì)算①使其排水水能力大于于用熱設(shè)備備的理論排排水量。即即各項(xiàng)意義見見教材P88引出選擇倍倍率K的原原因：K是考慮慮實(shí)際條件件與理論計(jì)計(jì)算情況不不可能完全全一致而引引出的系數(shù)數(shù)實(shí)際條件：：用汽壓力下下降，背壓壓升高導(dǎo)致致疏水器排排水能力下下降；用汽汽量增加時(shí)時(shí)，凝結(jié)水水量會(huì)增加加；用熱設(shè)設(shè)備情況可可能變化，，在低壓力力大負(fù)荷下下啟動(dòng)時(shí)，，排水量要要大于設(shè)備備正常排水水量。K的選擇：不是越大大越好，浮浮筒式，K值大，體體積大，造造價(jià)高，熱熱動(dòng)力式K值大，易易漏氣，不不同K值，，可查表4-5②疏水器的的排水量計(jì)計(jì)算按下式式中各項(xiàng)意意義見教材材P88當(dāng)通過冷水水時(shí)At=32，當(dāng)當(dāng)通過飽和和凝結(jié)水時(shí)時(shí)，按手冊(cè)冊(cè)或廠家樣樣本選用，，由于二次次汽影響At<32,在d相相同情況下下,越大,二次次汽占的比比例越大,At和減減小的越多多。手冊(cè)中中排水量是是按背壓為為零（P2為大氣壓壓）給出，，在相同情情況，背壓壓增高，二二次汽化量量減小，排排水能力大大于手冊(cè)給給出數(shù)值。。較安全。。③疏水器前前后壓力的的確定原則則器前表壓力力P1取決決于疏水器器在系統(tǒng)中中位置，當(dāng)當(dāng)用于排除除蒸汽管路路的凝水時(shí)時(shí)P1=疏疏水點(diǎn)點(diǎn)處蒸汽表表壓力；在用熱設(shè)備備出口時(shí)，，P1=0.95Peq用熱熱設(shè)備前的的蒸汽表壓壓；在凝結(jié)結(jié)水干管末末端時(shí)，P1=0.7Ps-供熱系統(tǒng)統(tǒng)入口表壓壓。凝結(jié)水通過過疏水器及及其排水閥閥孔時(shí)，有有能量損失失，P2比比P1低。。為保證疏疏水器正常常工作，必必須有一個(gè)個(gè)最小壓差差。。如P1給定值值，P2不不得超過最最大允許值值（4-8））值取決于類類型和規(guī)格格，通常由由廠家提供供數(shù)據(jù)。多多數(shù)左左右右。（3）疏水水器與管路路的連接方方式見圖4-16，多為為水平安裝裝2.水封和和孔板式疏疏水閥水封圖（4-17））和孔板式式疏水閥圖圖（4-18）都起起阻汽疏水水作用。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單，無活動(dòng)動(dòng)部件，維維修率低。。水封：積存凝結(jié)結(jié)水阻止了了蒸汽的通通過，水封封高度H應(yīng)應(yīng)等于水封封安裝處前前后壓差相相當(dāng)?shù)乃叨?，有?0%的的富裕值。。用于蒸汽汽壓力小于于0.05Mpa處處孔板式：凝結(jié)水密密度大，能能通過，蒸蒸汽密度小小，受阻。。二.減壓閥閥1.作用：：調(diào)節(jié)閥孔大大小，對(duì)蒸蒸汽節(jié)流減減壓。2.種類：活塞式波紋管式薄膜式圖4-19活塞式工工作原理，，見教材P903.閥孔面面積計(jì)算各項(xiàng)意義見見教材P914.理論飽飽和蒸汽量量q：每平方厘米米閥孔面積積通過的q「g/cm.h」」可查圖4-20，，根據(jù)閥前前壓力（絕絕對(duì)）P1（圖中弧弧線）和閥閥后壓力P2（橫坐坐標(biāo)）查出出q值，用用總q和A查表4-6求出對(duì)對(duì)應(yīng)DN。。當(dāng)時(shí)時(shí)，，或P2較較小小時(shí)時(shí)，，應(yīng)應(yīng)串串聯(lián)聯(lián)兩兩個(gè)個(gè)減減壓壓閥閥，，以以減減小小振振動(dòng)動(dòng)、、噪噪聲聲和和保保證證可可靠靠運(yùn)運(yùn)行行。。圖4-21為為安安裝裝圖圖三．．二二次次蒸蒸發(fā)發(fā)箱箱1.作作用用：：在較較壓壓力力下下分分離離出出凝凝結(jié)結(jié)水水或或汽汽水水混混合合物物中中的的二二次次汽汽，，并并輸輸送送到到熱熱用用戶戶利利用用。。2.構(gòu)構(gòu)造造：圖圖4-223.容容積積計(jì)計(jì)算算：當(dāng)當(dāng)流流入入凝凝結(jié)結(jié)水水量量為為（（kg/h））二二次次汽汽的的含含汽汽率率為為x凝凝結(jié)結(jié)水水的的含含汽汽量量為為。。若若蒸蒸發(fā)發(fā)箱箱內(nèi)內(nèi)所所對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)的的蒸蒸汽汽比比容容為為v含含汽汽所所對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)的的體體積積為為，，二二次次箱箱的的容容積積V按按每每小小時(shí)時(shí)分分離離2000蒸蒸汽汽確確定定。。所所需需容容積積按按下下式式：：式中中各各項(xiàng)項(xiàng)見見教教材材P92，，箱箱容容積積20%存存水水，，80%為為蒸蒸汽汽分分離離空空間間，，按按蒸蒸汽汽流流速