室内蒸汽供热系统

第五章室内蒸汽供热系统第一节：蒸汽作为供热系统热媒的特点第二节：室内蒸汽供暖系统第三节：室内蒸汽高压供热系统第四节：疏水器及其它附属设备第五节：室内低压蒸汽供暖系统管路的水力计算方法和例题第六节：室内高压蒸汽供暖系统管路的水力计算方法和例题§5-1蒸汽作为供热系统热媒的特点蒸汽作为供热（暖）系统的热媒，应用极为普遍。右图是蒸汽供热的原理图。蒸汽从热源1沿蒸汽管路2进入散热设备4，蒸汽凝结放出热量后，凝水通过疏水器5再返回热源重新加热。蒸汽供热原理图1-热源；2-蒸汽管路；3-分水器；4-散热设备；5-疏水器；6-凝水管路；7-凝水箱；8-空气管；9-凝水泵；10-凝水管

第五章室内蒸汽供热系统蒸汽作为供热系统热媒的特点1、蒸汽在系统散热设备中，靠水蒸汽凝结成水放出热量。每1kg蒸汽在散热设备中凝结时放出的热量q，可按下式计算：

q=i-q1kJ／kg当进入散热设备的蒸汽是饱和蒸汽，流出的凝水是饱和凝水时：

q=rkJ／kg

如采用高温水130/70℃供暖，每1kg水放出的热量为Q=c△tG=251.2kJ／kg。采用蒸汽表压力200kPa供热，相应的汽化潜热r＝2164kJ／kg

蒸汽作为供热系统热媒的特点2、蒸汽和凝水在管路里流动时，会伴随相态变化。湿饱和蒸汽在沿途产生凝水；湿饱和蒸汽经过阀门等节流后可能成为干饱和蒸汽或过热蒸汽；凝水重新汽化，产生“二次蒸汽”。引起系统中出现所谓“跑、冒、滴、漏’’问题。蒸汽供暖系统比热水供暖系统在设计和运行管理上较为复杂。蒸汽作为供热系统热媒的特点3、蒸汽供暖系统中的散热器热媒温度是凝结压力下的饱和温度。例如：

高温水130/70℃供暖系统的散热器热媒温度为（130+70）/2=100℃；采用蒸汽表压力200kPa供热，散热器热媒温度为133.5℃；蒸汽作为供热系统热媒的特点4、蒸汽供暖系统中的蒸汽比容，较热水比容大得多。通常可采用比热水流速高得多的速度。可大大减轻前后加热滞后的现象。5、由于蒸汽比容大，密度小，在高层建筑供暖中，不会像热水供暖那样，产生很大的水静压力。

6.蒸汽热惰性小，供汽时热的快，停汽时冷的也快，适合用于间歇供热的用户。蒸汽供暖系统在工厂中应用广泛。§5-2室内蒸汽供暖系统一、蒸汽供暖系统分类按供汽压力的大小高压蒸汽供暖（＞70kPa）低压蒸汽供暖（≤70kPa）真空蒸汽供暖（低于大气压力）按蒸汽干管布置的不同上供式中供式下供式第五章室内蒸汽供热系统§5-2室内蒸汽供暖系统一、蒸汽供暖系统分类

按立管的布置特点单管式双管式按回水动力的不同重力回水机械回水第五章室内蒸汽供热系统高压蒸汽供暖系统采用§5-2室内蒸汽供暖系统一、低压蒸汽供暖系统的基本型式

图5-2所示是重力回水低压蒸汽供暖系统示意图。图5-2（a）是上供式，图5-2（b）是下供式。在系统运行前，锅炉充水至I-I平面。锅炉加热后产生的蒸汽，在其自身压力作用下，克服流动阻力，沿供汽管道输进散热器内，并将积聚在供汽管道和散热器内的空气驱入凝水管，最后，经连接在凝水管末端的B点处排出。蒸汽在散热器内冷疑放热。凝水靠重力作用沿凝水管路返回锅炉，重新加热变成蒸汽。第五章室内蒸汽供热系统低压蒸汽供暖系统的基本型式(a)

（a）上供式低压蒸汽供暖系统的基本型式(b)（b）下供式§5-2室内蒸汽供暖系统重力回水低压蒸汽供暖系统型式简单，无需设置凝水箱和凝水泵，运行时不消耗电能，宜在小型系统中采用。但在供暖系统作用半径较长时，就要采用较高的蒸汽压力才能将蒸汽输送到最远散热器。如仍用重力回水方式，凝水管里面Ⅱ-Ⅱ高度就可能达到甚至超过底层散热器的高度，底层散热器就会充满凝水、并积聚空气，蒸汽就无法进入，从而影响散热。因此，当系统作用半径较大，供汽压力较高（通常供汽表压力高于20kPa）时，就都采用机械回水系统。第五章室内蒸汽供热系统§5-2室内蒸汽供暖系统图5-3是机械回水的中供式低压蒸汽供暖系统的示意图。不同于连续循环重力回水系统，机械回水系统是一个“断开式”系统。凝水不直接返回锅炉，而首先进入凝水箱。然后再用凝水泵将凝水送回热源重新加热。在低压蒸汽供暖系统中，凝水箱布置应低于所有散热器和凝水管。进凝水箱的凝水干管应作顺流向下的坡度，使从散热器流出的凝水靠重力自流进入凝水箱。机械回水系统的最主要优点是扩大了供热范围，因而应用最为普通。第五章室内蒸汽供热系统§5-2室内蒸汽供暖系统机械回水低压蒸汽供暖系统示1-低压恒温式疏水器；2-凝水箱；3-空气管；4-凝水泵第五章室内蒸汽供热系统§5-2室内蒸汽供暖系统低压蒸汽供暖系统在设计中应注意的问题：1.

在设计低压蒸汽供暖系统时，散热器入口阀门前的蒸汽剩余压力通常为1500～2000Pa。

2.在实际运行过程中，供汽压力总有波动，为了避免供汽压力过高时未凝结的蒸汽窜入凝水管，可在每个散热器出口或在每根凝水立管下端安装疏水器。疏水器的作用是自动阻止蒸汽逸漏，并且能迅速排出凝水，同时能排除系统中积留的空气和其他不凝性气体。第五章室内蒸汽供热系统§5-2室内蒸汽供暖系统3.在蒸汽供暖管路中，排除沿途凝水，以免发生蒸汽系统常有的“水击”现象，是设计中必须认真重视的一个问题。第五章室内蒸汽供热系统“水击”现象“水击”现象产生的原因:

在蒸汽供暖系统中，沿管壁凝结的沿途凝水可能被高速的蒸汽流裹带，形成随蒸汽流动的高速水滴；落在管底的沿途凝水也可能被高速蒸汽流重新掀起，形成“水塞”，并随蒸汽一起高速流动，在遭到阀门、拐弯或向上的管段等使流动方向改变时，水滴或水塞在高速下与管件或管子撞击，就产生“水击”。“水击”现象“水击”现象造成的危害:噪声振动局部高压，严重时能破坏管件接口的严密性和管路支架。“水击”现象减轻“水击”的方法：水平敷设的供气管路，必须具有足够的坡度，并尽可能保持汽、水同向流动。供汽干管向上拐弯处，必须设置疏水装置。“水击”现象当供汽压力低时，也可用水封装置。在下供式系统的蒸汽立管中，汽水逆向流动，因此蒸汽立管需采用较低的流速。为了保持蒸汽的干度，避免沿途凝水进人供汽立管，供汽立管宜从供水干管的上方或侧上方接出。§5-2室内蒸汽供暖系统欧美国家常采用的一种单管下供下回式低压蒸汽供暖系统的图式单管下供下回式低压蒸汽供暖系统1-阀门；2-自动排气阀第五章室内蒸汽供热系统单管下供下回式低压蒸汽供暖系统1、散热器支管与立管的连接点必须低于散热器出口水平面；2、立、支管的管径都需要粗一些；3、每个散热器上，必须装置自动排气阀；4、自动排气阀应装在散热器1/3的高度处。§5-3室内高压蒸汽供热系统在工厂中，生产工艺用热往往需要使用较高压力的蒸汽。因此，利用高压蒸汽作为热媒，向工厂车间及其辅助建筑物各种不同用途的热用户（生产工艺、热水供应、通风及供暖热用户等）供热，是一种常用的供热方式。图5-8所示是一个厂房的用户入口和室内高压蒸汽供热系统示意图。

第五章室内蒸汽供热系统§5-3室内高压蒸汽供热系统图5-8室内高压蒸汽供暖示意图1-室外蒸汽管；2-室内高压蒸汽供热管；3-室内高压蒸汽供暖管；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-安全阀第五章室内蒸汽供热系统§5-3室内高压蒸汽供热系统高压蒸汽通过室外蒸汽管路进入用户入口的高压分汽缸。当蒸汽入口压力或生产工艺用热的使用压力高于供暖系统的工作压力时，应在分汽缸之间设置减压装置凝水箱可以与大气相通，称为开式凝水箱（如图5-8中7所示），也可以密封且具有一定的压力，称为闭式凝水箱。第五章室内蒸汽供热系统§5-4疏水器及其它附属设备

一、疏水器

（一）疏水器的分类根据疏水器的作用原理不同，可分为三种类型的疏水器。（1）机械型疏水器主要产品有浮筒式、钟形浮子式、自由浮球式、倒吊筒式疏水器等。（2）热动力型疏水器主要产品有圆盘式、脉冲式、孔板或迷宫式疏水器等。（3）热静力型（恒温型）疏水器主要产品有波纹管式、双金属片式和液体膨胀式疏水器等。第五章室内蒸汽供热系统§5-4疏水器及其它附属设备疏水器与管路的连接方式

（a）（b）（c）（d）（e）（f）图5-16疏水器的安装方式第五章室内蒸汽供热系统§5-4疏水器及其它附属设备疏水器通常多为水平安装。疏水器前后需设置阀门，用以截断检修用。疏水器前后应设置冲洗管和检查管。冲洗管位于疏水器前阀门的前面，用以放空气和冲洗管路。检查管位于疏水器与后阀门之间，用以检查疏水器工作情况。实践表明：装旁通管极易产生副作用。因此，对小型供暖系统和热风供暖系统，可考虑不设旁通管（如图a）。对于不允许中断供汽的生产用热设备，为了进行检修疏水器，应安装旁通管和阀门。当多台疏水器并联安装时，也可不设旁通管（图e）。第五章室内蒸汽供热系统§5-4疏水器及其它附属设备

二、减压阀

减压阀通过调节阀孔大小，对蒸汽进行节流而达到减压目的，并能自动地将阀后压力维持在一定范围内。目前国产减压阀有活塞式、波纹管式和薄膜式等几种。波纹管减压阀第五章室内蒸汽供热系统§5-4疏水器及其它附属设备三、二次蒸发箱（器）

二次蒸发箱的作用是将室内各用汽设备排出的凝水，在较低的压力下分离出一部分二次蒸汽，并将低压的二次蒸汽输送到热用户利用，二次蒸发箱构造简单，如图所示。高压含汽凝水沿切线方向的管道进入箱内，由于进口阀的节流作用，压力下降，凝水分离出一部分二次蒸汽。水的旋转运动更易使汽水分离，水向下流动，沿凝水管送回凝水箱去。

二次蒸发箱

第五章室内蒸汽供热系统§5-5室内低压蒸汽供暖系统管路的水力计算方法和例题1、可忽略密度的变化。取0.6kg/m3.2、低压蒸汽流动状态多处于紊流过渡区。粗糙度k=0.2mm。

3、在散热器入口处，蒸汽应有1500-2000pa的剩余压力，

4、先从最不利管路（锅炉到最远散热器）算起。

5、进行最不利管路水利计算时，通常采用控制比压降或按平均比摩阻方法进行计算。

第五章室内蒸汽供热系统控制比压降法是将最不利管路的每1m总压力损失控制在100pa/m来设计。平均比摩阻法是在已知锅炉或室内入口处蒸汽压力条件下进行计算。§5-5室内低压蒸汽供暖系统管路的水力计算方法和例题6、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。可按平均比摩阻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（见《暖通规范》）；当汽、水同向流动时30m/s

当汽、水逆向流动时20m/s第五章室内蒸汽供热系统§5-5室内低压蒸汽供暖系统管路的水力计算方法和例题【例题5-1】图5-21为重力回水的低压蒸汽供暖管路系统