暖通空调第四章蒸汽供热系统

第四章蒸汽系统4.1蒸汽系统概述4.2蒸汽采暖系统4.3蒸汽系统专用设备4.1蒸汽系统概述4.1.1蒸汽系统示意图蒸汽供热系统能够向生产用热设备、供暖、热水供应、通风、空调等用户提供热能。图4-1蒸汽系统示意图(a)工艺设备供汽系统(b)蒸汽采暖系统(c)热水采暖供汽系统(d)热水供应供汽系统(e)通风、空调供汽系统4.1蒸汽系统概述4.1.2蒸汽在暖通空调中的应用

1.采暖热媒：P≤0.39MPa2.加热空气:热空气幕、空调系统等3.制备热水：空调系统、生活热水等4.加湿空气：干蒸汽加湿器5.制冷热源：吸收式制冷4.1蒸汽系统概述4.1.3蒸汽作为热媒的特点（与热水相比）1．优点(1)适应性广：可同时满足对压力和温度有不同要求的多种用户的用热要求。

(2)管道初投资低蒸汽：主要靠相变放出热量(放出汽化潜热)水：靠温度降低放出热量，无相变。

(3)散热设备面积小

(4)对于高层建筑高区，不会使建筑物底部的设备和散热器超压。(5)热惰性小，供汽时热得快，停汽时冷得也快。4.1蒸汽系统概述4.1.3蒸汽作为热媒的特点（与热水相比）2．缺点

⑴蒸汽和凝结水状态参数(密度和流量)变化大，且伴随相变，设计、运行管理复杂。⑵易出现“跑、冒、滴、漏”问题。⑶蒸汽压力与温度有关，而且压力变化时，温度变化不大。因此蒸汽采暖不能采用改变热媒温度的质调节，只能采用间歇调节。⑷蒸汽采暖系统用户室内温度波动大，间歇工作时有噪声。⑸散热器和管道的表面温度高，散热器表面有机灰尘的分解和升华，会影响室内空气质量。⑹停汽时，易吸入空气，管道易受到氧腐蚀，使用寿命短。

⑺蒸汽管温度高，无效热损失大。4.2蒸汽采暖系统4.2.1蒸汽采暖系统的类型

1．按供汽压力高压蒸汽采暖系统P(表压)＞0.07MFa低压蒸汽采暖系统P(表压)≤0.07MPa真空蒸汽采暖系统P(绝对压力)＜0.1MPa2．按立管的数量：单管、双管

3．按蒸汽干管的位置：上供式、中供式和下供式。

4．按凝结水回收动力：重力回水和机械回水。5．按凝结水系统是否与大气相通：开式系统(通大气)和闭式系统(不通大气)。

6．按凝结水充满管道断面的程度：干式回水和湿式回水。4.2蒸汽采暖系统4.2.2低压蒸汽采暖系统1．低压蒸汽采暖系统的型式(1)重力回水低压蒸汽采暖系统①主要特点：凝结水在有坡管道中依靠自身的重力回流到热源。②系统型式：有上供和下供式。锅炉停运时，锅筒和总凝水管处在Ⅰ-Ⅰ水位。锅炉运行时，在蒸汽压力作用下，总凝结水管内的水位升高h值,达Ⅱ-Ⅱ水位（h为锅筒蒸汽压力P折算的水柱高度)。4.2蒸汽采暖系统为使系统内空气能从A点出顺利排出，A点前的水平凝结水干管就不能充满水，其最低点应比Ⅱ-Ⅱ截面高出200-250mm。系统工作时该管道断面上部充满空气，下部从满凝结水，凝结水靠重力流动。系统停止工作时，该管内充满空气。这种非满管流动的凝结水管称为干式凝结水管，这种回水方式被称为干式回水。Ⅱ-Ⅱ截面以下的总凝水立管全部充满凝水管，凝结水满管流动，称为湿式凝结水管，这种回水方式被称为湿式回水。4.2蒸汽采暖系统4.2.2低压蒸汽采暖系统⑵机械回水低压蒸汽采暖系统①主要特点:凝结水依靠水泵的动力送回热源重新加热。水平凝结水干管仍为干式凝结水管。图中的高度h用来防止凝结水泵汽蚀；逆止阀8用于防止凝结水倒流，保护水泵；疏水器11用于排除蒸汽管中的沿途凝水以减轻系统的水击。系统作用半径较大，适用于较大型系统。4.2蒸汽采暖系统4.2.2低压蒸汽采暖系统2．设计要点

(1)供给散热器的蒸汽流量工程中蒸汽流量常用单位为kg/h，因此

(2)散热器面积及传热系数①散热器面积的计算方法和公式与热水为热媒时基本相同，但应注意传热系数公式；②散热器热媒的平均温度为对应压力下的饱和温度。4.2蒸汽采采暖系系统4.2.2低压蒸蒸汽采采暖系系统(3)自动排排气阀阀安装装位置置在低压压蒸汽汽采暖暖系统统中，，空气气比低低压蒸蒸汽重，散散热器器内如如有空空气，，则聚聚集在在其中中部或中部部偏下下处。。①如进进入散散热器器的蒸蒸汽流流量正正好全全部满满足冷冷凝要要求，，则凝凝结水水沿散散热器器壁呈呈膜状状向下下流动动，内内部全全充满满蒸汽汽。②如果果进入入散热热器的的蒸汽汽量小小于给给定热热负荷荷对应应的数数量，，则下下部积积聚未未被排排走的的空气气，如如图4-4(b)所示。。③如果果进入入散热热器的的蒸汽汽量少少或凝凝结水水排除除不畅畅，则则散热热器内内的凝凝结水水位将将升高高，如如图4-4(c)所示。。自动排排气阀阀安装装位置置：距距散热热器底底部的的高度度为l/3的散热热器全全高。。4.2蒸汽采采暖系系统4.2.2低压蒸蒸汽采采暖系系统(4)低压蒸蒸汽采采暖系系统水水力计计算时时可不考考虑沿沿途蒸蒸汽密密度的的变化化和沿途凝凝结水水对蒸蒸汽流流量的的影响响。(5)为了防防止凝凝结水水泵内内产生生汽蚀蚀，水水泵应应在凝凝结水水箱最最低水水位以以下。。(6)蒸汽管管或凝凝结水水管通通过门门或洞洞口时时采用用上图图中的的方式式。7)蒸汽管管:能及时时排除除沿途途凝结结水，，以防防水击击，水水平供供汽管管道要要考虑虑坡度度，并并尽可可能使使蒸汽汽和沿沿途凝凝结水水同向向流动动。蒸汽干干管向向上拐拐弯处处，必必须设设置疏疏水器器。(8)凝结水水管：：能及及时排排出凝凝结水水和空空气，，要考考虑坡坡度和和坡向向，要要保证证干湿湿凝水水干管管高度度。4.2蒸汽采采暖系系统4.2.3高压蒸蒸汽采采暖系系统1．特点点：蒸蒸汽压压力高高，温温度高高，散散热器器F↓，d↓，供热热半径径↑；；但卫卫生条条件差差，热热损失失大，，管理理运行行复杂杂。供供汽表表压力力P>0.07MPa，一般般不超超过0.39MPa。2．系统统的型型式：：上供供式、、中供供式或或下供供式。。为了简简化系系统及及防止止水击击，应应尽可可能采采用上上供式式，使使立管管中蒸蒸汽与与沿途途凝结结水同同向流流动。。3．工作作原理理⑴开式式上供供高压压蒸汽汽采暖暖系统统：凝结水水箱上上有空空气管管，用用于排排除箱箱内的的空气气和二二次蒸蒸汽。。减压阀阀设有有旁通通管，，供修修理减减压阀阀时旁旁通蒸蒸汽用用。安安全阀阀用于于进入入采暖暖系统统的最最高压压力不不超过过额定定值。。图4-6开式上上供高高压蒸蒸汽采采暖系系统示示意图图1-高压分分汽缸缸2-工艺用用户供供汽管管3-低压分分汽缸缸4-减压阀阀5-减压阀阀旁通通管4.2蒸汽采采暖系系统⑵闭式式高压压蒸汽汽采暖暖系统统系统中中采用用如图图所示示的闭闭式凝凝结水水箱。。补汽管管5向箱内内补给给蒸汽，，使其其内部部压力力维持在在5kPa左右(由压力力调节节器控控制)。水箱上上设置置安全全水封封，防止箱箱内压压力升升高、、二次蒸汽汽逸散散和隔隔绝空空气。。图4-7闭式凝凝结水水箱l-凝结水水进入入管2-安全水水封3-压力调调节器器4-凝结水水排出出管5-补汽管管4.2蒸汽采采暖系系统⑶设二二次蒸蒸发箱箱的高高压蒸蒸汽采暖系系统当用汽汽设备备较多多，用用汽量量大时，，可设设二次次蒸发发箱，，回收二次次蒸汽汽。用用汽设设备的的凝结结水通通过疏疏水器器进入入二次次蒸发发箱，扩扩容后后产生生的二二次汽汽供二二次蒸蒸汽热热用户户使用用。当二次次汽量量较小小时，，由高高压蒸蒸汽供供汽管管补充充。靠靠压力力调节节器控控制补补汽量量，以以保持持箱内内压力力20-40kPa(表压力力)，并满满足二二次蒸蒸汽热热用户户的用用汽量量的要要求。。当箱内内二次次汽量量超过过二次次汽热热用户户的用用汽量量时，，箱内内压力力增高高，，箱上上安装装的安安全阀阀开启启，排排汽降降压。。4.2蒸汽采采暖系系统4．设计计要点点⑴高压压蒸汽汽采暖暖系统统供汽汽压力力差别别较大大，计计算蒸蒸汽管管时应应根据据散热热器内内的压压力选选用不不同的的水力力计算算表。。蒸汽汽管路路计算算可用用平均均比摩摩阻法法和推推荐流流速法法。⑵管道道布置置尽可可能采采用上上供式式和同同程式式。⑶在入入口处处根据据需要要设不不同压压力分分汽缸缸。⑷要在在干管管上设设补偿偿器。。⑸设疏疏水器器。⑹在散散热器器入口口和出出口设设阀门门，以以调节节蒸汽汽量，，保证证关断断。⑺可设二二次蒸发发箱回收收二次蒸蒸汽。⑻高压蒸蒸汽管道道除经常常拆卸检检修的地地方用法法兰连接接外，尽尽量用焊焊接，不不用螺纹纹连接，，以方泄泄漏。4.3蒸汽系统统专用设设备4.3.1疏水器具具作用：顺顺利排除除凝结水水（有的的还能同同时排除除空气）），防止止蒸汽逸逸漏。种类：疏疏水器、、水封和和孔板式式疏水阀阀。4.3.1.1疏水器1、疏水器器的种类类和工作作原理1）机械型型：利用用蒸汽和和凝水的的密度不不同，形形成凝水水液位，，以控制制凝水排排水孔自自动起闭闭工作的的疏水器器。2）热动力力型：利利用蒸汽汽和凝水水动力学学（流动动）特性性的不同同来工作作的疏水水器。圆圆盘式、、脉冲式式、孔板板或迷宫宫式等。。3）热静力力型（恒恒温型））：利用用蒸汽和和凝水的的温度不不同引起起恒温元元件膨胀胀或变形形来工作作的疏水水器。2、疏水器器的选择择计算：：1）排水量量计算：：选择疏疏水器排排水阀孔孔的直径径或截面面积，使使其能满满足凝结结水排水水量的要要求。疏疏水器排排水阀孔孔d的大小，，用起接接管管径径表示，，不应以以凝结水水管的管管径作为为选择疏疏水器的的依据。。：疏水器器的排水水系数。。：疏水器器的选择择倍率。。4.3蒸汽系统统专用设设备4.3蒸汽系统统专用设设备2）疏水器器前后压压力的确确定：前压力P1：安装在用用热设备备的出口口凝水支支管（低低压）：：：用热设设备前的的蒸汽表表压力安装在凝凝水干管管末端（（高压））：：供热系系统的入入口蒸汽汽表压力力后压力P2：一般取取疏水器后后如果是是干凝水水管路则则P2等于大气气压力。。高：对余余压回水水有利，，但疏水水器前后后压差减减小，对对选择疏疏水器不不利。4.3蒸汽系统统专用设设备4.3.1.2水封和孔孔板式疏疏水阀1、疏水器器的种类类和工作作原理1）机械型型：利用用蒸汽和和凝水的的密度不不同，形形成凝水水液位，，以控制制凝水排排水孔自自动起闭闭工作的的疏水器器。2）热动力力型：利利用蒸汽汽和凝水水动力学学（流动动）特性性的不同同来工作作的疏水水器。圆圆盘式、、脉冲式式、孔板板或迷宫宫式等。。3）热静力力型（恒恒温型））：利用用蒸汽和和凝水的的温度不不同引起起恒温元元件膨胀胀或变形形来工作作的疏水水器。4.3蒸汽系统统专用设设备4.3.2减压阀