流體輸配管網(wǎng)第4章蒸汽管網(wǎng)

第4章蒸汽管網(wǎng)4.1室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)的基本形式與水力特征蒸汽管路系統(tǒng)原理及水力特征4.1.1蒸汽管路系統(tǒng)的水力特征流體輸配管網(wǎng)4.1室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)的基本型式與水力特征4.1.1蒸汽管路系統(tǒng)的水力特征凝水管路空氣管圖4-1蒸汽管路系統(tǒng)原理圖蒸汽管路熱源凝水管凝水泵分水器疏水器凝水箱散熱設(shè)備進(jìn)入散熱設(shè)備的蒸汽量為散熱設(shè)備熱負(fù)荷,W

qm指所需蒸汽量，kg/h

r為蒸汽在凝結(jié)壓力下的汽化潛熱，kJ/kg

蒸汽的汽化潛熱r值比起每1kg水在散熱設(shè)備中靠溫降放出的熱量要大得多。例如采用高溫水130℃/70℃供暖，每1kg水放出的熱量也只有＝ctqm=4.1868(130-70)=251.2kJ/kg。如采用蒸汽表壓力200kPa供熱，相應(yīng)的汽化潛熱r=2164.1kJ/kg。兩者相差8.6倍，因此，對(duì)同樣的熱負(fù)荷，蒸汽供熱時(shí)所需的蒸汽質(zhì)量流量要比熱水流量少得多。流體輸配管網(wǎng)4.1.2室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)形式分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)（一）：供汽壓力高壓蒸汽供暖(供汽表壓力>70kPa)低壓蒸汽供暖(供汽表壓力≤70kPa)真空蒸汽供暖(供汽壓力低于大氣壓)1．室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)分類(lèi)流體輸配管網(wǎng)4.1.2室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)形式分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)（二）：干管布置特點(diǎn)上供式中供式下供式分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)（三）：立管布置特點(diǎn)單管式雙管式1．室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)分類(lèi)（續(xù)）流體輸配管網(wǎng)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)（四）：回水動(dòng)力重力回水機(jī)械回水4.1.2室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)形式1．室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)分類(lèi)（續(xù)）系統(tǒng)分類(lèi)實(shí)例流體輸配管網(wǎng)2低壓蒸汽供暖系統(tǒng)基本型式上供式下供式干式凝水管濕式凝水管干式凝水管濕式凝水管重力回水低壓蒸汽管路系統(tǒng)示意圖

運(yùn)行前水位運(yùn)行后水位重力回水蒸汽管路系統(tǒng)中的蒸汽管道、散熱器及凝結(jié)水管構(gòu)成一個(gè)循環(huán)回路。

4.1.2室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)形式流體輸配管網(wǎng)機(jī)械回水低壓蒸汽管路系統(tǒng)示意圖疏水器凝水箱空氣管凝水泵斷開(kāi)式2低壓蒸汽供暖系統(tǒng)基本型式（續(xù)）4.1.2室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)形式流體輸配管網(wǎng)室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)示意圖1－室外蒸汽管；2－室內(nèi)中壓蒸汽供熱管；3－室內(nèi)中壓蒸汽供暖管；4－減壓裝置；5－補(bǔ)償器；6－疏水器；7－開(kāi)式凝水箱；8－空氣管；9－凝水泵；10－固定支點(diǎn)；11－安全閥3、中壓蒸汽供暖系統(tǒng)基本型式4.1.2室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)形式流體輸配管網(wǎng)

4.2室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的凝結(jié)水（自學(xué)）

4.2.1室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的凝結(jié)水

4.2.2中蒸汽管路系統(tǒng)的凝結(jié)水重點(diǎn)：水擊現(xiàn)象及防止措施疏水器作用與原理重點(diǎn)：二次蒸發(fā)回水方式流體輸配管網(wǎng)4.3室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法和例題4.3.1室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法

在低壓蒸汽管路系統(tǒng)中，靠鍋爐出口處蒸汽本身的壓力，使蒸汽沿管道流動(dòng)，最后進(jìn)人散熱器凝結(jié)放熱。摩擦壓力損失和局部阻力損失

阻力構(gòu)成達(dá)西·維斯巴赫公式流體輸配管網(wǎng)4.3室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法和例題4.3.1室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法（續(xù)）

在進(jìn)行低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算時(shí)，同樣先從最不利的管路開(kāi)始，亦即從鍋爐到最遠(yuǎn)散熱器的管路開(kāi)始計(jì)算。為保證系統(tǒng)均勻可靠地供暖，盡可能使用較低的蒸汽壓力，進(jìn)行最不利管路的水力計(jì)算時(shí)，通常采用壓損平均法進(jìn)行計(jì)算。在已知鍋爐或室內(nèi)入口處蒸汽壓力條件下當(dāng)鍋爐出口或室內(nèi)用戶入口處蒸汽壓力高時(shí)，得出的平均比摩阻Rpj值會(huì)較大，此時(shí)仍建議控制比壓降值按不超過(guò)100Pa/m設(shè)計(jì)流體輸配管網(wǎng)4.3室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法和例題4.3.1室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法（續(xù)）最不利管路各管段的水力計(jì)算完成后，即可進(jìn)行其它立管的水力計(jì)算。可按壓損平均法來(lái)選擇其它立管的管徑，但管內(nèi)流速不得超過(guò)下列的規(guī)定最大允許流速：

當(dāng)汽、水同向流時(shí)30m/s

當(dāng)汽、水逆向流時(shí)20m/s

規(guī)定最大允許流速主要是為了避免水擊和噪聲，便于排除蒸汽管路中的凝水；因此，對(duì)汽水逆向流動(dòng)時(shí)，蒸汽在管道中的流速限制得低一些，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，常采用比上述數(shù)值更低一些的流速，使運(yùn)行更可靠些。流體輸配管網(wǎng)

下圖為重力回水的低壓蒸汽管路系統(tǒng)的一個(gè)支路。鍋爐房設(shè)在車(chē)間一側(cè)。每個(gè)散熱器的熱負(fù)荷均為4000W。每根立管及每個(gè)散熱器的蒸汽支管上均裝有截止閥。每個(gè)散熱器凝水支管上裝一個(gè)恒溫式疏水器?？傉羝⒐鼙?。熱負(fù)荷(W)

管段長(zhǎng)度（m）

4.3室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法和例題4.3.2室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算例題流體輸配管網(wǎng)

1、確定鍋爐壓力

123456長(zhǎng)度=12+13+12+12+12+17+2=80m7如按控制每米總壓力損失（比壓降）為100Pa/m設(shè)計(jì)，并考慮散熱器前所需的蒸汽剩余壓力為2000Pa，則鍋爐的運(yùn)行表壓力pb應(yīng)為計(jì)算步驟流體輸配管網(wǎng)2、最不利管路的水力計(jì)算采用壓損平均法進(jìn)行最不利管路的水力計(jì)算低壓蒸汽管路系統(tǒng)摩擦壓力損失約占總壓力損失的60%。因此，根據(jù)預(yù)計(jì)的平均比摩阻：Rpj=100×0.6=60Pa/m左右和各管段的熱負(fù)荷，選擇各管段的管徑及計(jì)算其壓力損失

以1管段為例，其熱負(fù)荷為7100W,長(zhǎng)度為12m流體輸配管網(wǎng)局部阻力名

稱管

段

號(hào)123,4,567其它立管其它支管截止閥7.09.09.010.2鍋爐出口2.090°煨彎3×0.5=1.52×0.5=1.02×1.0=2.01.01.5乙字彎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總局部阻力系數(shù)10.52.01.012.04.511.513.04.54.5局部阻力名稱說(shuō)明局部阻力名稱值1520253240≥50雙柱散熱器2.0以熱媒在導(dǎo)管中的流速計(jì)算局部阻力。截止閥16109987鑄鐵鍋爐2.5旋

塞4222鋼制鍋爐2.0斜桿截止閥3332.52.52突然擴(kuò)大1.0以其中較大的流速計(jì)算局部阻力突然縮小0.5閘

閥1.50.50.50.50.50.5直流三通（圖①）1.0彎

頭221.51.511旁流三通（圖②）1.590o煨彎及乙字管1.51.51.01.00.50.5合、分流三通(圖③)3.0直流四通（圖④）2.0括

彎（圖⑥）3.02.02.02.02.02.0分流四通（圖⑤）3.0急彎雙彎頭2.02.02.02.02.02.0方形補(bǔ)償器2.0緩彎雙彎頭1.0-1.01.01.01.01.0套管補(bǔ)償器0.5流體輸配管網(wǎng)3、其它立管的水力計(jì)算

以Ⅲ立管為例其可資用壓力為p5-7

=1864Pa按平均比摩阻計(jì)算出來(lái)阻力損失為1265Pa不平衡率為32%流體輸配管網(wǎng)4、低壓蒸汽管路系統(tǒng)凝水管管徑選擇

排氣管后面的凝水管路，可以全部充滿凝水，稱為濕凝水干管；其流動(dòng)狀態(tài)為滿管流。在相同熱負(fù)荷條件下，濕式凝水管選用的管徑比干式的小。低壓蒸汽管路系統(tǒng)干凝水管路和濕凝水管路的管徑選擇可用有關(guān)供暖設(shè)計(jì)手冊(cè)中的管徑選擇表來(lái)確定。凝水管經(jīng)選擇表流體輸配管網(wǎng)4.4室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法和例題4.4.1室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法計(jì)算方法：壓損平均法流速法限制平均比摩阻法流體輸配管網(wǎng)4.4室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法和例題4.4.1室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法1）壓損平均法

當(dāng)蒸汽系統(tǒng)的起始?jí)毫σ阎獣r(shí)，最不利管路的壓力損失為該管路到最遠(yuǎn)用熱設(shè)備處各管段的壓力損失的總和。為使疏水器能正常工作和留有必要的剩余壓力使凝水排入凝水管網(wǎng)，最遠(yuǎn)用熱設(shè)備處還應(yīng)有較高的蒸汽壓力。因此在工程設(shè)計(jì)中，最不利管路的總壓力損失不宜超過(guò)起始?jí)毫Φ?/4。平均比摩阻可按下式確定：

為摩擦壓力損失占總壓力損失百分?jǐn)?shù)，中壓蒸汽系統(tǒng)一般為0.8流體輸配管網(wǎng)4.4室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法和例題4.4.1室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法2）流速法室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的起始?jí)毫^高，蒸汽管路可以采用較高的流速，仍能保證在用熱設(shè)備處有足夠的剩余壓力。中壓蒸汽管路系統(tǒng)的最大允許流速不應(yīng)大于下列數(shù)值：汽、水同向流動(dòng)時(shí)80m/s

汽、水逆向流動(dòng)時(shí)60m/s

通常推薦采用=15~40m/s（小管徑取低值）流體輸配管網(wǎng)4.4室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法和例題4.4.1室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法3）限制平均比摩阻法

由于蒸汽干管壓降過(guò)大，末端散熱器有充水不熱的可能，因而有些資料推薦，中壓蒸汽管路的干管的總壓降不應(yīng)超過(guò)凝水干管總壓降的1.2~1.5倍。選用管徑較粗，但工作正常可靠。

流體輸配管網(wǎng)4.4室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法和例題4.4.2室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算例題圖4-13所示為室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的一個(gè)支路。各散熱器的熱負(fù)荷與例題4-1相同，均為4000W。用戶入口處設(shè)分汽缸，與室外蒸汽熱網(wǎng)相接。在每一個(gè)凝水支路上設(shè)置疏水器。散熱器的蒸汽工作表壓力要求為200kPa。試選擇中壓蒸汽管路系統(tǒng)的管徑和用戶入口處的蒸汽管路起始?jí)毫Α?/p>

流體輸配管網(wǎng)4.5室外高壓蒸汽管網(wǎng)的水力計(jì)算由于管網(wǎng)系統(tǒng)的熱源（熱電廠高壓抽汽口或供熱鍋爐等）所提供的蒸汽壓力通常在1.27MPa左右，因此統(tǒng)稱為室外高壓蒸汽管網(wǎng)。密度修正粗糙度修正當(dāng)量長(zhǎng)度修正流體輸配管網(wǎng)4.5室外高壓蒸汽管網(wǎng)的水力計(jì)算（2）在室外高壓蒸汽網(wǎng)路水力計(jì)算中，特別是在主干線始、末端有較大的資用壓差情況下，常采用工程實(shí)踐中的常用流速，作為選擇主干線管徑的依據(jù)。蒸汽管道常用的設(shè)計(jì)流速，可在一些設(shè)計(jì)手冊(cè)中選用。如對(duì)飽和蒸汽，主干線的常用流速為：DN>200mm時(shí)，取30～40m/s；DN=100~200mm時(shí)，取25～35m/s；DN<100mm時(shí)，取15～30m/s。流體輸配管網(wǎng)4.6凝結(jié)水管網(wǎng)的水力計(jì)算方法圖4-14包括各種流動(dòng)狀況的凝結(jié)水回收系統(tǒng)示