流体输配管网第4章蒸汽管网

第4章蒸汽管网4.1室内蒸汽管路系统的基本形式与水力特征蒸汽管路系统原理及水力特征4.1.1蒸汽管路系统的水力特征流体输配管网4.1室内蒸汽管路系统的基本型式与水力特征4.1.1蒸汽管路系统的水力特征凝水管路空气管图4-1蒸汽管路系统原理图蒸汽管路热源凝水管凝水泵分水器疏水器凝水箱散热设备进入散热设备的蒸汽量为散热设备热负荷,W

qm指所需蒸汽量，kg/h

r为蒸汽在凝结压力下的汽化潜热，kJ/kg

蒸汽的汽化潜热r值比起每1kg水在散热设备中靠温降放出的热量要大得多。例如采用高温水130℃/70℃供暖，每1kg水放出的热量也只有＝ctqm=4.1868(130-70)=251.2kJ/kg。如采用蒸汽表压力200kPa供热，相应的汽化潜热r=2164.1kJ/kg。两者相差8.6倍，因此，对同样的热负荷，蒸汽供热时所需的蒸汽质量流量要比热水流量少得多。流体输配管网4.1.2室内蒸汽管路系统形式分类标准（一）：供汽压力高压蒸汽供暖(供汽表压力>70kPa)低压蒸汽供暖(供汽表压力≤70kPa)真空蒸汽供暖(供汽压力低于大气压)1．室内蒸汽管路系统分类流体输配管网4.1.2室内蒸汽管路系统形式分类标准（二）：干管布置特点上供式中供式下供式分类标准（三）：立管布置特点单管式双管式1．室内蒸汽管路系统分类（续）流体输配管网分类标准（四）：回水动力重力回水机械回水4.1.2室内蒸汽管路系统形式1．室内蒸汽管路系统分类（续）系统分类实例流体输配管网2低压蒸汽供暖系统基本型式上供式下供式干式凝水管湿式凝水管干式凝水管湿式凝水管重力回水低压蒸汽管路系统示意图

运行前水位运行后水位重力回水蒸汽管路系统中的蒸汽管道、散热器及凝结水管构成一个循环回路。

4.1.2室内蒸汽管路系统形式流体输配管网机械回水低压蒸汽管路系统示意图疏水器凝水箱空气管凝水泵断开式2低压蒸汽供暖系统基本型式（续）4.1.2室内蒸汽管路系统形式流体输配管网室内中压蒸汽管路系统示意图1－室外蒸汽管；2－室内中压蒸汽供热管；3－室内中压蒸汽供暖管；4－减压装置；5－补偿器；6－疏水器；7－开式凝水箱；8－空气管；9－凝水泵；10－固定支点；11－安全阀3、中压蒸汽供暖系统基本型式4.1.2室内蒸汽管路系统形式流体输配管网

4.2室内低压蒸汽管路系统的凝结水（自学）

4.2.1室内低压蒸汽管路系统的凝结水

4.2.2中蒸汽管路系统的凝结水重点：水击现象及防止措施疏水器作用与原理重点：二次蒸发回水方式流体输配管网4.3室内低压蒸汽管路系统的水力计算方法和例题4.3.1室内低压蒸汽管路系统的水力计算方法

在低压蒸汽管路系统中，靠锅炉出口处蒸汽本身的压力，使蒸汽沿管道流动，最后进人散热器凝结放热。摩擦压力损失和局部阻力损失

阻力构成达西·维斯巴赫公式流体输配管网4.3室内低压蒸汽管路系统的水力计算方法和例题4.3.1室内低压蒸汽管路系统的水力计算方法（续）

在进行低压蒸汽管路系统的水力计算时，同样先从最不利的管路开始，亦即从锅炉到最远散热器的管路开始计算。为保证系统均匀可靠地供暖，尽可能使用较低的蒸汽压力，进行最不利管路的水力计算时，通常采用压损平均法进行计算。在已知锅炉或室内入口处蒸汽压力条件下当锅炉出口或室内用户入口处蒸汽压力高时，得出的平均比摩阻Rpj值会较大，此时仍建议控制比压降值按不超过100Pa/m设计流体输配管网4.3室内低压蒸汽管路系统的水力计算方法和例题4.3.1室内低压蒸汽管路系统的水力计算方法（续）最不利管路各管段的水力计算完成后，即可进行其它立管的水力计算。可按压损平均法来选择其它立管的管径，但管内流速不得超过下列的规定最大允许流速：

当汽、水同向流时30m/s

当汽、水逆向流时20m/s

规定最大允许流速主要是为了避免水击和噪声，便于排除蒸汽管路中的凝水；因此，对汽水逆向流动时，蒸汽在管道中的流速限制得低一些，在实际工程设计中，常采用比上述数值更低一些的流速，使运行更可靠些。流体输配管网

下图为重力回水的低压蒸汽管路系统的一个支路。锅炉房设在车间一侧。每个散热器的热负荷均为4000W。每根立管及每个散热器的蒸汽支管上均装有截止阀。每个散热器凝水支管上装一个恒温式疏水器。总蒸汽立管保温。热负荷(W)

管段长度（m）

4.3室内低压蒸汽管路系统的水力计算方法和例题4.3.2室内低压蒸汽管路系统的水力计算例题流体输配管网

1、确定锅炉压力

123456长度=12+13+12+12+12+17+2=80m7如按控制每米总压力损失（比压降）为100Pa/m设计，并考虑散热器前所需的蒸汽剩余压力为2000Pa，则锅炉的运行表压力pb应为计算步骤流体输配管网2、最不利管路的水力计算采用压损平均法进行最不利管路的水力计算低压蒸汽管路系统摩擦压力损失约占总压力损失的60%。因此，根据预计的平均比摩阻：Rpj=100×0.6=60Pa/m左右和各管段的热负荷，选择各管段的管径及计算其压力损失

以1管段为例，其热负荷为7100W,长度为12m流体输配管网局部阻力名

称管

段

号123,4,567其它立管其它支管截止阀7.09.09.010.2锅炉出口2.090°煨弯3×0.5=1.52×0.5=1.02×1.0=2.01.01.5乙字弯1.51.51.5直流三通1.01.01.0分流三通3.03.03.0旁通三通1.51.5总局部阻力系数10.52.01.012.04.511.513.04.54.5局部阻力名称说明局部阻力名称值1520253240≥50双柱散热器2.0以热媒在导管中的流速计算局部阻力。截止阀16109987铸铁锅炉2.5旋

塞4222钢制锅炉2.0斜杆截止阀3332.52.52突然扩大1.0以其中较大的流速计算局部阻力突然缩小0.5闸

阀1.50.50.50.50.50.5直流三通（图①）1.0弯

头221.51.511旁流三通（图②）1.590o煨弯及乙字管1.51.51.01.00.50.5合、分流三通(图③)3.0直流四通（图④）2.0括

弯（图⑥）3.02.02.02.02.02.0分流四通（图⑤）3.0急弯双弯头2.02.02.02.02.02.0方形补偿器2.0缓弯双弯头1.0-1.01.01.01.01.0套管补偿器0.5流体输配管网3、其它立管的水力计算

以Ⅲ立管为例其可资用压力为p5-7

=1864Pa按平均比摩阻计算出来阻力损失为1265Pa不平衡率为32%流体输配管网4、低压蒸汽管路系统凝水管管径选择

排气管后面的凝水管路，可以全部充满凝水，称为湿凝水干管；其流动状态为满管流。在相同热负荷条件下，湿式凝水管选用的管径比干式的小。低压蒸汽管路系统干凝水管路和湿凝水管路的管径选择可用有关供暖设计手册中的管径选择表来确定。凝水管经选择表流体输配管网4.4室内中压蒸汽管路系统的水力计算方法和例题4.4.1室内中压蒸汽管路系统的水力计算方法计算方法：压损平均法流速法限制平均比摩阻法流体输配管网4.4室内中压蒸汽管路系统的水力计算方法和例题4.4.1室内中压蒸汽管路系统的水力计算方法1）压损平均法

当蒸汽系统的起始压力已知时，最不利管路的压力损失为该管路到最远用热设备处各管段的压力损失的总和。为使疏水器能正常工作和留有必要的剩余压力使凝水排入凝水管网，最远用热设备处还应有较高的蒸汽压力。因此在工程设计中，最不利管路的总压力损失不宜超过起始压力的1/4。平均比摩阻可按下式确定：

为摩擦压力损失占总压力损失百分数，中压蒸汽系统一般为0.8流体输配管网4.4室内中压蒸汽管路系统的水力计算方法和例题4.4.1室内中压蒸汽管路系统的水力计算方法2）流速法室内中压蒸汽管路系统的起始压力较高，蒸汽管路可以采用较高的流速，仍能保证在用热设备处有足够的剩余压力。中压蒸汽管路系统的最大允许流速不应大于下列数值：汽、水同向流动时80m/s

汽、水逆向流动时60m/s

通常推荐采用=15~40m/s（小管径取低值）流体输配管网4.4室内中压蒸汽管路系统的水力计算方法和例题4.4.1室内中压蒸汽管路系统的水力计算方法3）限制平均比摩阻法

由于蒸汽干管压降过大，末端散热器有充水不热的可能，因而有些资料推荐，中压蒸汽管路的干管的总压降不应超过凝水干管总压降的1.2~1.5倍。选用管径较粗，但工作正常可靠。

流体输配管网4.4室内中压蒸汽管路系统的水力计算方法和例题4.4.2室内中压蒸汽管路系统的水力计算例题图4-13所示为室内中压蒸汽管路系统的一个支路。各散热器的热负荷与例题4-1相同，均为4000W。用户入口处设分汽缸，与室外蒸汽热网相接。在每一个凝水支路上设置疏水器。散热器的蒸汽工作表压力要求为200kPa。试选择中压蒸汽管路系统的管径和用户入口处的蒸汽管路起始压力。

流体输配管网4.5室外高压蒸汽管网的水力计算由于管网系统的热源（热电厂高压抽汽口或供热锅炉等）所提供的蒸汽压力通常在1.27MPa左右，因此统称为室外高压蒸汽管网。密度修正粗糙度修正当量长度修正流体输配管网4.5室外高压蒸汽管网的水力计算（2）在室外高压蒸汽网路水力计算中，特别是在主干线始、末端有较大的资用压差情况下，常采用工程实践中的常用流速，作为选择主干线管径的依据。蒸汽管道常用的设计流速，可在一些设计手册中选用。如对饱和蒸汽，主干线的常用流速为：DN>200mm时，取30～40m/s；DN=100~200mm时，取25～35m/s；DN<100mm时，取15～30m/s。流体输配管网4.6凝结水管网的水力计算方法图4-14包括各种流动状况的凝结水回收系统示