第四章蒸汽系统欢迎访问吉林建筑工程学院网站

第四章蒸汽系统§4.1概述§4.2蒸汽采暖系统§4.3蒸汽在通风与空调系统中的应用§4.4蒸汽采暖系统专用设备§4.1概述一蒸汽系统示意图

图4-1表示以蒸汽为热媒的各类用户供应

蒸汽供应分为有凝回收和无凝回收。图中给出的是有结水回收。用户设疏水器，凝水箱，凝结水泵凝结水尽管回收，节省热能，水资源当可就地利用，或凝水污染，不宜回收，且经技术经济比较，才可能回收。直接、间接、减压二蒸汽作为热媒的特点特点：与热水相比，有如下特点：（1）可同时满足不同用户对不同压力，程度，动力要求；（2）相变放热，单位质量携能多，流量小，管径小；（3）平均温度高，在相同负荷下，节省散热设备面积；（4）状态变化大，有相变设计和运行管理复杂，易出现“跑，冒，滴，漏”，（5）密度大，无水静压问题，适用于高层建筑高压；（6）热惰性小；（7）压力变化时，温度变化不大，不能质调，只能间歇调节；造成室温波动大，供暖质量收影响，（8）易造成管道和设备表面有机灰尘的分解与升华；（9）间歇工作管道易腐蚀；（10）管道温度高，无效热损失大。综上所述，蒸汽供热比热水供热耗能多，管理麻烦，运行费用高，供暖效果差，主要用于工业建筑及辅助建筑，商服，特高层等。§4.2蒸汽采暖系统

一蒸汽采暖系统的类型（1）根据供气压力分为：高压蒸汽采暖系统（P（表压）>0.07MPa）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）<0.1MPa）（2）根据立管根数分压：单管系统：易产生水击和汽水冲击噪声双管系统：多采用垂直式（3）根据蒸汽干管的位置分：上供式中供式下供式蒸汽干管位于散热器上，中，下即为保证汽，水同向流动，防止水击和噪声，上供式用的最多。（4）根据凝结水回收动力分：重力回水机械回水（5）根据凝结水系统是否通大气分为：开式闭式（6）根据凝结水充满管道断面的程度分为：干式回水湿式回水一般采用开式，分为重力和机械，可上，中，下供，用于有蒸汽源的工业辅助建筑和厂企办公楼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特点：供汽压力<0.07MPa，凝结水在有坡度管道中靠重力流回热源工作原理：图4-2（a）为上供式（b）为下供式干式凝水管：水平凝结水干管的最低点比水位还高200-250mm保证不被水充满。工作时该管道上部充满空气，下部凝结水。系统停止工作时，该管内充满空气，称为干式凝水管。回水方式称干式回水湿式凝水管：管道4的整个断面始终充满凝结水，称为湿式凝水管，回水方式称为湿式回水水封：图（b）中水封8（详见图4-17）排除蒸汽管沿途凝水，防止主管中汽水冲击，阻止蒸汽窜入凝水管，水平蒸汽干管坡向水封，水封低部设放水丝堵排污，上设放空。优缺点：系统简单，不设凝水箱，凝结水泵，少占地，不耗电能，调节好可不设疏水器。但锅炉要低于孔高，当作用半径大时，需高压力，图4-2中h加大，否则，水平蒸汽干管内甚至底层散热蒸汽水，空气不能排出，蒸汽不能正常进入系统，影响运行，适用于小型系统（2）机械回水低压蒸汽采暖系统特点：凝结水靠水泵动力送回热源工作原理：图4-3中供式机械回水优缺点：消耗电能，但热源可不低设，系统作用半径大，适用于较大型系统２.低压蒸汽采暖系统的设计要点与其水采暖水力计算有类似和不同，压力低，密度变化不大，不考虑密度变化与热水相同，但蒸汽管与凝结水管水力计算分开进行，与热水不同。注意：（1）蒸汽在散热器内冷凝放出汽化潜热蒸汽流量式中各项见教材P79工程中蒸汽流量常用单位为KG/H，因此式（4-1）变为（2）为热媒时所需散热器面积的计算方法和方式基本相同注意试验测的的散热器传热系数公式，平均温度为对应压力下的饱和温度（3）热水采暖空气聚集在散热器上部，蒸汽系统在中部或中部偏下，见图4-4（a）.（b）.(c).三种情况，自动排气阀应设于底部向上1/3处。（4）为简化计算，低压系统不考虑沿途蒸汽密度的变化和沿途凝水对蒸汽流量的影响。蒸汽压力用于克服蒸汽管路的阻力损失，从锅炉出口到最远散热器的管路为最不利支路。平均比摩阻阻用下述公公式计算：：式中各项见见教材P79散热器入口口预留压力力2000Pa，用用于克服蒸蒸汽流入散散热器阻力力损失，并并疏散空气气。水利计算表表按蒸汽密密度（（对对应饱和压压力P=5KPa））管道当量量粗糙度K=0.2mm编制制，在P=5-20KPa内内使用，误误差不大若不只锅炉炉出口或用用户入口压压力，可取取推荐值R=60Pa/m计计算。（5）散热热器凝水支支管可不设设疏水器，，可在每支支路。每立立管上设。。（6）为防防止凝结水水泵汽蚀，，要求正水水头，图4-3。H值见表4-1（7）蒸汽汽或凝结水水过门时，，按图4-5安装（8）饱和和蒸汽易产产生沿途凝凝水，出现现“水害””，“水击”，要使使水平供汽汽管道有足足够坡度，，使汽水同同向流动，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弯处。须须设疏水器器图4-3中的11或水封图图4-2（（b）中的的8。如水水封连接点点蒸汽压力力为P（kPa）。。水封密度度.0.2m是是考虑气压压波动安全全值。（9）干式式和湿式重重力回水凝凝结水管管管径的确定定。凝结水管坡坡度i≥0.005,管径可可查表4-3数值。。三高压蒸蒸汽采暖系系统多用于对卫卫生条件和和室内温度度均匀性要要求不高，，不要求调调节每组散散热器热量量的厂房。。P>0.07MPa.一般般不超过0.39MPa。1.高压蒸蒸汽采暖系系统的型式式减压上供供图4-6为为开式上供供高压蒸汽汽采暖系统统示意图。。工作原理理：阀们，，热胀，二二次蒸汽，，闭式系统统采用图4-7闭式式凝结水箱箱有补偿，，水封，防防止箱内压压力升高。。二次汽逸逸散和隔绝绝空气，减减轻系统腐腐蚀，节热热能。当二次气量量较大。设设二次蒸发发箱。图4-8２.汽采暖暖系统的设设计要点（１）与低低压系统类类似（设计计计算），，因供汽压压力差别较较大，应根根据散热器器内压力造造成不同水水力计算表表。室内系统作作用半径不不大，仍可可认为密度度为常数。。计算可用用平均比摩摩阻法和推推荐流速法法。主干线线平均比摩摩阻按下式式：（4-4））式中各各项见教材材P83最不利阻力力占启始点点压力的1/4，剩剩余压力用用于克服疏疏水器及凝凝结水管路路的阻力损损失，保证证排除凝水水，有利于于远近支路路的阻力平平衡。如入口供汽汽压力P未未知，可采采用推荐流流速法，取取蒸汽推荐荐流速U=（50%-60%），，为为最大允许许流速，查查表4-3系统入口所所要求压力力由下式计计算：式中各项见见教材P83（２）高压压系统并联联管路平衡衡较困难，，一般不进进行并阻计计算。尽可可能采用上上供式和同同程式，图图4-9示示异程式，，使各散热热设备回水水压力，，远远处设备凝凝结水汇流流有阻碍。。（３）须经经常维修拆拆卸处用法法兰外，尽尽管用焊接接，不用丝丝接，非满满管凝结水水管管径可可根据管段段负荷查表表4-4§⒋３蒸汽汽在通风与与空调系统统中的应用用在通风空调调系统中加加热，加强强空气，制制备热水及及制冷等一.用蒸汽汽加热空气气通风系统，，全气空调调系统或空空气-水空空调系统在在冬季运行行时，空气气可用蒸汽汽-空气换换热器在空空调机组，，新风机组组中进行加加热。注意：①肋电管管垂直②多台换热热器蒸汽管管路并联③蒸汽入口口装压力表表，调节阀阀，出口装装疏水器；；④被加热空空气温升大大时，空气气行程串联联，空气量量大时，并联。。图4-10暖风机应用用：车间中采采暖常用蒸蒸汽，压力力大于0.39Mpa，供热热能力大，，相同暖风风机比热水水多一倍。。热空气幕：寒冷地带带为阻挡室室外冷风侵侵入，设热热空气幕（（详见8.7）二.用蒸汽汽加热空调调系统用热热水全水空调，，空气-水水或全空气气中所用热热水可用汽汽-水换热热器加热，，图4-1三.用蒸汽汽等温加湿湿空气用于蒸汽对对空调空气气加湿是常常用方法之之一。加湿湿速度，均均匀，稳定定，效率高高，不带水水滴和细菌菌，若电能能，运行费费用低，布布置方便。。但须有汽源源和输汽管管道，初投投资高，有有现成汽源源时，应优优先采用。。供汽管应应用镀锌管管，从供汽汽管道顶部部引出，接接管越短越越好，防凝凝结水，减减压阀，调调节阀前后后安阀门，，出口装疏疏水器。四.溴化锂锂吸收式制制冷用蒸汽汽热力制冷，，分为单效效与双效单效：单一供冷或或热，使用用蒸汽或热热水作热媒媒，热力系数=除有废热作作热源外，，一般不提提倡使用。。双效：同时供冷热热，热力系系数比单效效高约60%-70%，但一一次能源效效率不如电电制冷。§４.４蒸蒸汽采暖系系统专用设设备正确选用意意义与热水水相比，因因热媒特点点，有专用用设备，正正确选择，，计算这些些设备关系系到系统的的正常运行行和节能。。一.排除凝凝结水的设设备散热器，换换热器，蒸蒸汽管沿途途凝水，需需及时排除除，防止水水击，种类：疏水器水封孔板式疏水水阀。1.疏水器器（１）疏水水器的种类类及工作原原理根据作用原理不同，可分分为三种类类型机械型：利用疏水水器内凝结结水液位变变化动作的的。浮筒式，吊桶桶式、浮球球式。热动力型：靠蒸汽和和凝水流动动时热动力力特性不同同来工作热动力力方式、脉脉冲式。热静力型：：靠凝结水温温度变化：：波纹管式式，双金属属电式、介绍常用的的（a）浮筒筒式疏水器器构造如图4-12，，工作原理理4-13优点：构造简单单，制造方方便只能水水平安装，，漏气量小小，凝水表表压力P1在500Kpa或或更小能疏疏水，排水水孔阻力小小。缺点：体积大，，排量小，，活动部件件多，筒内内易沉渣结结垢，阀孔孔易磨损，，维修量大大。（b）热动动力式疏水水器图4-14工作原理理优点：体积小，重重量轻，结结构简单，，安装维修修方便缺点：周期性漏漏汽，只能能水平安装装。（c）恒温温式图4-15，波纹盒盒内装易蒸蒸发液体。。（２）疏水器器的选择计计算①使其排水水能力大于于用热设备备的理论排排水量。即即各项意义见见教材P88引出选择倍倍率K的原原因：K是考虑虑实际条件件与理论计计算情况不不可能完全全一致而引引出的系数数实际条件：：用汽压力下下降，背压压升高导致致疏水器排排水能力下下降；用汽汽量增加时时，凝结水水量会增加加；用热设设备情况可可能变化，，在低压力力大负荷下下启动时，，排水量要要大于设备备正常排水水量。K的选择：不是越大大越好，浮浮筒式，K值大，体体积大，造造价高，热热动力式K值大，易易漏气，不不同K值，，可查表4-5②疏水器的的排水量计计算按下式式中各项意意义见教材材P88当通过冷水水时At=32，当当通过饱和和凝结水时时，按手册册或厂家样样本选用，，由于二次次汽影响At<32,在d相相同情况下下,越大,二次次汽占的比比例越大,At和减减小的越多多。手册中中排水量是是按背压为为零（P2为大气压压）给出，，在相同情情况，背压压增高，二二次汽化量量减小，排排水能力大大于手册给给出数值。。较安全。。③疏水器前前后压力的的确定原则则器前表压力力P1取决决于疏水器器在系统中中位置，当当用于排除除蒸汽管路路的凝水时时P1=疏疏水点点处蒸汽表表压力；在用热设备备出口时，，P1=0.95Peq用热热设备前的的蒸汽表压压；在凝结结水干管末末端时，P1=0.7Ps-供热系统统入口表压压。凝结水通过过疏水器及及其排水阀阀孔时，有有能量损失失，P2比比P1低。。为保证疏疏水器正常常工作，必必须有一个个最小压差差。。如P1给定值值，P2不不得超过最最大允许值值（4-8））值取决于类类型和规格格，通常由由厂家提供供数据。多多数左左右右。（3）疏水水器与管路路的连接方方式见图4-16，多为为水平安装装2.水封和和孔板式疏疏水阀水封图（4-17））和孔板式式疏水阀图图（4-18）都起起阻汽疏水水作用。优点：结构简单单，无活动动部件，维维修率低。。水封：积存凝结结水阻止了了蒸汽的通通过，水封封高度H应应等于水封封安装处前前后压差相相当的水柱柱高度，有有10%的的富裕值。。用于蒸汽汽压力小于于0.05Mpa处处孔板式：凝结水密密度大，能能通过，蒸蒸汽密度小小，受阻。。二.减压阀阀1.作用：：调节阀孔大大小，对蒸蒸汽节流减减压。2.种类：活塞式波纹管式薄膜式图4-19活塞式工工作原理，，见教材P903.阀孔面面积计算各项意义见见教材P914.理论饱饱和蒸汽量量q：每平方厘米米阀孔面积积通过的q「g/cm.h」」可查图4-20，，根据阀前前压力（绝绝对）P1（图中弧弧线）和阀阀后压力P2（横坐坐标）查出出q值，用用总q和A查表4-6求出对对应DN。。当时时，，或P2较较小小时时，，应应串串联联两两个个减减压压阀阀，，以以减减小小振振动动、、噪噪声声和和保保证证可可靠靠运运行行。。图4-21为为安安装装图图三．．二二次次蒸蒸发发箱箱1.作作用用：：在较较压压力力下下分分离离出出凝凝结结水水或或汽汽水水混混合合物物中中的的二二次次汽汽，，并并输输送送到到热热用用户户利利用用。。2.构构造造：图图4-223.容容积积计计算算：当当流流入入凝凝结结水水量量为为（（kg/h））二二次次汽汽的的含含汽汽率率为为x凝凝结结水水的的含含汽汽量量为为。。若若蒸蒸发发箱箱内内所所对对应应的的蒸蒸汽汽比比容容为为v含含汽汽所所对对应应的的体体积积为为，，二二次次箱箱的的容容积积V按按每每小小时时分分离离2000蒸蒸汽汽确确定定。。所所需需容容积积按按下下式式：：式中中各各项项见见教教材材P92，，箱箱容容积积20%存存水水，，80%为为蒸蒸汽汽分分离离空空间间，，按按蒸蒸汽汽流流速