《供熱工程》chp5安徽工業(yè)大學

《供熱工程》（5）安徽工業(yè)大學建筑工程學院建筑環(huán)境與設備工程系Chp5.室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng)§5.1蒸汽熱媒供熱系統(tǒng)的特點一．工作原理與設備1．運行原理2．設備作用①分水器：②疏水器：③空氣管：④凝水箱：⑤凝水泵：5-1二．熱媒的特點（與熱水相比）

:1．相態(tài)發(fā)生了變化每1Kg蒸汽在散熱設備中凝結放出的熱量：（Kj/Kg）GKg蒸汽放熱量：當進出散熱設備的熱媒是飽和蒸汽和飽和凝水時，則：已知散熱設備的散熱量，所需要的蒸汽量：

Kg/hA——單位換算系數(shù)，對于130℃/70℃供回水高溫熱水采暖，每千克熱水放出的熱量為：對表壓力為200KP的蒸汽，它的汽化潛熱KJ/Kg

。2．狀態(tài)參數(shù)變化較大（體現(xiàn)在流量和比容上）

狀態(tài)參數(shù)變化大，導致蒸汽系統(tǒng)比熱水系統(tǒng)在設計和運行管理上要復雜。3．熱媒溫度不同蒸汽在散熱設備中定壓凝結放熱，熱媒溫度為該壓力下的飽和溫度。表壓力為200的蒸汽供熱系統(tǒng)，散熱設備中的熱媒溫度為：

a.所以相同熱負荷蒸汽供熱比熱水供熱節(jié)省散熱設備面積;b.采用蒸汽系統(tǒng)的管道管徑較小，初投資要比熱水系統(tǒng)少;c.蒸汽系統(tǒng)散熱設備表面溫度高，容易燒烤聚集在它上面的有機灰塵而產(chǎn)生異味，衛(wèi)生條件差,有“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象。所以在民用建筑中，一般不宜采用蒸汽系統(tǒng)。

4．比容比熱水大

200的飽和蒸汽，其比容是水的600多倍，因此管道中流速比熱水高得多，容易產(chǎn)生“水錘”的現(xiàn)象。

水錘：5．水靜壓力小靜壓力：6．蒸汽系統(tǒng)靈敏，熱惰性小供汽時熱得快，停汽時冷得也快，適應于間歇供熱的用戶。7．蒸汽供暖系統(tǒng)不能調(diào)節(jié)蒸汽溫度，采用間歇運行，系統(tǒng)腐蝕較快，使用年限比熱水供暖系統(tǒng)短§5.2室內(nèi)蒸汽供暖系統(tǒng)一．分類1．按蒸汽壓力的大小來分

2．干管布置情況

3．立管布置特點

4．回水動力方式

二．低壓蒸汽供暖系統(tǒng)的基本形式（1）．重力回水1．工作原理

5-25-2空氣能從B點排出條件：B點前的凝水干管不能充滿水，它的橫斷面上部為空氣，下部為凝水。干式凝水管：非滿管流動的凝水管。原理：濕式凝水管：滿管流動的凝水管。

2．特點優(yōu)點：系統(tǒng)型式簡單，宜在小型系統(tǒng)中采用，無需凝水箱和凝水泵，不消耗電能；缺點：作用半徑較大時，要采用較高的蒸汽壓力才能將蒸汽輸送到最遠散熱器。當系統(tǒng)作用半徑較大，供汽壓力較高（通常供汽表壓力高于20kPa）時，就只能采用機械回水系統(tǒng)。

（2）機械回水1．工作原理機械回水低壓蒸汽供暖系統(tǒng)1—低壓恒溫式疏水器2—凝水箱3—膨脹水箱4—凝水泵

5-3注意：凝水干管要按干式凝水管設計，以讓系統(tǒng)中不凝氣體經(jīng)凝水干管流入凝水箱，再經(jīng)空氣管排入大氣中。2．主要設備功能①疏水器：自動阻止蒸汽逸漏，迅速排出用熱設備及管道中的凝水，同時能排除系統(tǒng)中積留的空氣和其它不凝性氣體。

恒溫式疏水器：注意：在每組散熱器后都要安裝疏水器。5-4②凝水箱：收集系統(tǒng)中凝水及空氣或不凝性氣體。一般按15～20min最大小時凝水量設計，在熱源處的總凝結水箱也可按

0.5～1h最大小時凝水量設計。③空氣管：排出凝水箱中的空氣及不凝性氣體。④凝水泵：將凝水箱中的凝水輸送回熱源。應按少于30min的時間將凝結水箱的凝結水送入鍋爐的標準進行設計。為避免水泵吸入口處壓力過低造成凝結水汽化，以至造成氣蝕、水泵停轉現(xiàn)象，凝結水泵的最大吸水高度以及最小正壓水頭高度要受凝結水溫度的制約。為安全考慮，當凝結水溫度小于70℃時，水泵必須低于水箱底面0.5m。

3．關鍵設計問題①蒸汽壓力的設計散熱器入口處閥門前的剩余壓力用來保證蒸汽流進散熱器的壓力損失，一般而言，剩余壓力通常設計1500~2000Pa。a.當供汽壓力符合設計條件時，散熱器內(nèi)充滿蒸汽：進入蒸汽量恰能被散熱器內(nèi)表面冷凝下來，形成一層凝水薄膜，凝水順利流出，不積留在散熱器內(nèi)，空氣排除干凈，屬正常工作。b.當供汽壓力降低時，進入散熱器中的蒸汽量減少：

蒸汽不能充滿整個散熱器，空氣不能排凈，情況嚴重時還會出現(xiàn)由于蒸汽冷凝造成微負壓，形成從干式凝水管吸入空氣的現(xiàn)象。c.當供汽壓力過高時：流入散熱器的蒸汽量超過了散熱表面的凝結能力，會出現(xiàn)未凝結蒸汽竄入凝水管，散熱器表面溫度高出設計值，散熱量增加。解決措施：在實際中，當供汽壓力有波動時，在散熱器出口或者在每根凝水立管下端安裝疏水器。②減輕“水擊”措施解決方法：a.及時排除凝結水；b.水平敷設的供汽管路必須具有足夠的坡度，并盡可能保持汽水同向流動；c.供汽干管向上拐彎處，應設置疏水裝置；d.在下供式蒸汽立管中，由于汽水逆向流動，蒸汽可采用較低的流速，如下圖：5-12e.避免供汽干管中的凝水進入供汽立管，立管宜連接在干管的上方側：③系統(tǒng)停運時“真空度”的解決辦法危害：當系統(tǒng)停運時，由于凝水的容積遠小于蒸汽的容積，因而產(chǎn)生真空度，不采取措施，空氣會從系統(tǒng)的接縫處滲入，并逐步使接縫處生銹，最終導致不嚴密而造成滲漏。解決辦法：a.打開空氣管閥門，使空氣通過干凝水管迅速地進入系統(tǒng)內(nèi)；b.在每個散熱器上設置自動排氣閥；安裝位置：應裝在散熱器1/3的高度處，而不應裝在散熱器的頂部(低壓蒸氣的密度比空氣小)

?！?.3室內(nèi)高壓蒸汽供熱系統(tǒng)一．

1．低壓蒸汽多用于采暖的原因：①壓力低，運行安全可靠；②壓力低溫度低不產(chǎn)生異味，衛(wèi)生條件好；2．高壓蒸汽供暖系統(tǒng)的定義：壓力為1.7×105

～4.0×105Pa的蒸汽供暖系統(tǒng)。3．高壓供熱熱用戶：生產(chǎn)工藝，生活通風及供熱熱用戶等二．高壓蒸汽供熱原理1．原理：5-8①高低壓分汽缸之間用減壓裝置進行減壓：以滿足滿足不同用汽要求；②補償器：用于緩解管道熱脹冷縮的變形，補償管道的熱伸長；自然補償：可利用管道的自然彎曲及自由端進行補償，如圖所示：

當自然補償不能滿足要求時，人工設置的補償器有：方形補償器、波紋管補償器等。兩個補償器之間應合理地設置固定點。

③安全閥：當分汽缸中壓力過高時可自動打開泄氣，以防汽缸爆破。④凝水箱：a.既可以設置在廠房內(nèi)，也可以布置在凝結水回收分站或直接布置在鍋爐房內(nèi)；b.凝水箱種類：2．運行原理：

①排空氣：

空氣干式凝水管疏水器凝水箱空氣管系統(tǒng)外。②坡度問題：從散熱設備疏水器（這段凝水管）按干凝水管路設計，坡度≥0.005。

a.干式凝水管通過過門地溝時，必須設空氣繞行管，以使凝水順利回流；圖示：

5-9b.散熱器凝水支管上設置閥門，以防停汽時，蒸汽通過凝水管竄入散熱器。③凝水回水：

余壓回水：凝水通過疏水器后壓力有所降低，產(chǎn)生二次蒸汽。其后的凝水管道屬兩相流，靠疏水器后余壓輸送凝水，稱為余壓回水。出現(xiàn)的問題：

不同余壓下的兩相流合流時會相互干擾，低壓凝水回水困難，有時甚至破壞管件等設備。解決辦法：a.將壓力高的凝水管做噴嘴順流插入壓力低的凝水管：b.將壓力高的凝水管做成多孔管順流插入壓力低的凝水管：3．二次蒸汽的應用

蒸汽供暖系統(tǒng)中，供汽壓力越低，二次汽化量越少；相反，供汽壓力越高，二次汽化量越多。怎樣利用二次蒸汽？舉措：5-7設置二次蒸發(fā)箱的高壓蒸汽采暖系統(tǒng)1-高壓用汽設備；2-放水閥；3-疏水器；4-止回閥；5-二次蒸發(fā)箱；6-安全閥；7-壓力調(diào)節(jié)器

①用汽分析：a.系統(tǒng)運行時，當二次蒸汽用量大于二次汽化量時，二次蒸發(fā)箱內(nèi)的蒸汽壓力降低，通過蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥補汽，以維持箱內(nèi)蒸汽壓力和用戶所需要的蒸汽量。b.當二次汽化量大于需要量時，箱內(nèi)蒸汽壓力增高，當超過極限值，則會由安全閥進行排汽泄壓。②運行特點：與余壓回水方式相比：a.回水方式設備增多：例如：壓力調(diào)節(jié)閥，二次蒸發(fā)箱，止回閥等；b.有效利用二次蒸汽，避免室外余壓回水兩相流產(chǎn)生的水擊以及高、低壓凝水合流時的相互干擾；c.外網(wǎng)管徑比余壓回水要細。三．高壓蒸汽供暖系統(tǒng)的特點①高壓蒸汽供暖系統(tǒng)由于散熱器可能漏氣，加上二次蒸發(fā)汽的存在，造成凝水管路會有蒸汽存在，所以在每個散熱器的蒸汽和凝結水支管上都應設閥門，以調(diào)節(jié)供汽并保證關斷。②因疏水器單個排水能力遠超過每組散熱器的凝水量，故系統(tǒng)僅在每一支凝水干管的末端設疏水器。③由于凝結水溫度較高，通過疏水器減壓后，會產(chǎn)生二次蒸汽。所以在進入凝結水箱之前要設置二次蒸發(fā)箱。④由于管道溫度變化大，要考慮補償問題。⑤高壓蒸汽供暖系統(tǒng)的管徑和散熱器片數(shù)都小于低壓蒸汽供暖系統(tǒng)，具有較好的經(jīng)濟性。但是由于安全、衛(wèi)生條件差，僅能用于工業(yè)廠房。

§5.4疏水器及其它附屬設備一．疏水器1.作用：允許凝結水空氣通過，阻止蒸汽通過。

2.分類

機械型：利用蒸汽和凝結水的密度不同而形成的凝結水液面不斷變化來控制凝水排水孔自動啟閉的疏水器，例如：浮筒式，自由浮球式，倒吊筒式等。浮筒式（機械型）

（1）構造圖

（2）工作原理：（3）特點：①.排水阻力小，②.缺點：體積大，排水量小，活動部件多，閥孔易磨損，維修工作量大。5-8熱靜力型：主要根據(jù)蒸汽和凝水的溫度不同而引起恒溫原件膨脹或變形來工作的疏水器，例如：波紋管式，雙金屬片式等，前面也已提到一種。

熱動力型：主要根據(jù)蒸汽和凝水熱動力學特性不同來工作的疏水器，例如：圓盤式，孔板，脈沖式等。5-93.疏水器種類及規(guī)格確定先確定疏水器種類，然后進行排水量計算，確定它的規(guī)格尺寸。①排水量計算公式：②選擇倍率：

——疏水器的選擇倍率，考慮了2個因素③疏水器前后壓力的確定原則：

④疏水器符號：

沿用符號：新國標符號

:⑤疏水器連接方式旁通管的作用：開始運行時排除大量凝水和空氣。說明：a.旁通既可水平安裝，又可垂直安裝，小型系統(tǒng)可不設旁通管；b.沖洗管用于放掉空氣和沖洗管路；c.檢查管用以檢查疏水器工作情況。二．減壓閥1．作用：對高壓蒸汽進行節(jié)流降壓，且能使閥后的蒸汽壓力自動地維持在一定范圍內(nèi)，其調(diào)節(jié)原理是通過調(diào)節(jié)閥孔的大小來實現(xiàn)的。2．符號：3．分類：活塞式減壓閥：工作原理：5-10波紋管式減壓閥：工作原理：5-114．安裝安裝特點：①減壓閥兩側應分別安裝高壓和低壓壓力表；②閥后應安裝安全閥；作用：防止減壓閥后的壓力超過允許的極限。③旁通管是為了在減壓閥發(fā)生故障而要檢修時關閉減壓閥兩側的截止閥，通過旁通管來保證供汽，既可水平安裝，也可垂直安裝；④減壓閥可以串連；在減壓閥前后的壓力比大于5～7倍時，或者要求閥后壓力較小時，可以串連兩個減壓閥，這樣可以緩解單個減壓閥工作時的噪音和振動，而且運行起來也安全。三．二次蒸發(fā)箱1．作用：將室內(nèi)各用汽設備排出的凝水在較低的壓力下分離出一部分二次蒸汽，在將二次蒸汽輸送到用戶。

重要參數(shù)的確定：即二次蒸發(fā)箱容積的設計計算？

§5.5室內(nèi)低壓蒸汽供暖系統(tǒng)管路的水力計算一．水力計算原則和方法1．計算公式總阻力：

①確定R值：紊流過渡區(qū):K取0.2mm

或者：②確定管徑：由教材附錄5-3低壓蒸汽管徑計算表來確定；③局部阻力：局部阻力數(shù)由附錄4-2查得，動壓頭由附錄查得，計算公式：

④剩余壓力：1500～2000Pa的剩余壓力2．蒸汽管路和凝水管的水力計算

①最不利環(huán)路：水力計算兩種方法：平均比摩阻法的計算公式是：②其它近處環(huán)路：其它立管的水力計算，也運用平均比摩阻法，但在確定立管管徑時，要求其管內(nèi)流速不得超