蒸汽管路計算公式

蒸汽網(wǎng)路系統(tǒng)一、蒸汽網(wǎng)路水力計算的大體公式計算蒸汽管道的沿程壓力損失時，流量、管徑與比摩阻三者的關系式如下

R=×10-3××(Gt2/ρ，

Pa/m（9-1）

d=×[/(ρR)]，

m（9-2）

Gt=×[(ρR)×/]，

t/h（9-3）式中

R——每米管長的沿程壓力損失（比摩阻），Pa/m；

Gt——管段的蒸汽質(zhì)量流量，t/h；

d——管道的內(nèi)徑，m；

K——蒸汽管道的當量絕對粗糙度，m，取K==2×10-4m；

ρ——管段中蒸汽的密度，Kg/m3。

為了簡化蒸汽管道水力計算進程，通常也是利用計算圖或表格進行計算。給出了蒸汽管道水力計算表。二、蒸汽網(wǎng)路水力計算特點一、熱媒參數(shù)沿途轉變較大

蒸汽供熱進程中沿途蒸汽壓力P下降，蒸汽溫度T下降，致使蒸汽密度轉變較大。二、ρ值改變時，對V、R值進行的修正

在蒸汽網(wǎng)路水力計算中，由于網(wǎng)路長，蒸汽在管道流動進程中的密度轉變大，因此必需對密度ρ的轉變予以修正計算。

如計算管段的蒸汽密度ρsh與計算采納的水力計算表中的密度ρbi不相同，那么應按下式對附表中查出的流速和比摩阻進行修正。

vsh=(ρbi

/ρsh)·vbi

m/s（9-4）

Rsh=(ρbi

/ρsh)·Rbi

Pa/m（9-5）式中符號代表的意義同熱水網(wǎng)路的水力計算。3、K值改變時，對R、Ld值進行的修正

（1）對照摩阻的修正、

當蒸汽管道的當量絕對粗糙度Ksh與計算采納的蒸汽水力計算表中的Kbi=不符時，一樣按下式進行修正：

Rsh=(Ksh/Kbi)·Rbi

Pa/m（9-6）式中符號代表意義同熱水網(wǎng)路的水力計算。

（2）對當量長度的修正

蒸汽管道的局部阻力系數(shù)，通經(jīng)常使用當量長度表示，一樣按下式進行計算。即

Ld=Σξ·d/λ=··Σξ（9-7）

室外蒸汽管道局部阻力當量長度Ld值，可按熱水網(wǎng)路局部阻力當量長度表示。但因K值不同，需按下式進行修正。

=(Kbi/Ksh)·=·=·

m

式中符號代表意義同熱水網(wǎng)路的水力計算。

當采用當量長度法進行水力計算，蒸汽網(wǎng)路中計算管段的總壓降為

ΔP=R(L+Ld)=RLzh

Pa（9-9）

式中

Lzh——管段的折算長度，m?！纠}9-1】蒸汽網(wǎng)路中某一管段，通過流量Gt=t/h，蒸汽平均密度ρ=kg/m3。

（1）如選用φ108×4的管子，試計算其比摩阻R值。

（2）如要求控制比摩阻R在200Pa/m以下，試選用合適的管徑?！窘狻浚?）依照的蒸汽管道水力計算表（ρbi=kg/m3），查出當Gt=h，公稱直經(jīng)DN100時，

Rbi=Pa/m；vbi=142m/s

管段流過蒸汽的實際密度ρsh=kg/m3。需要進行修正，得出實際的比摩阻Rsh和流速vsh值為

vsh=(ρbi

/ρsh)·vbi=(1/4)×142=

m/s

Rsh=(ρbi

/ρsh)·Rbi=(1/4)×=

Pa/m

（2）依照上述計算可見，在相同的蒸汽質(zhì)量流量Gt和同一管徑d條件下，流過的蒸汽密度越大，其比摩阻R及流速v值越小，呈反比關系。因此，在蒸汽密度ρ=m3，要求操縱的比摩阻為200Pa/m以下，因表中蒸汽密度為ρ=kg/m3，那么表中操縱的比摩阻值，相應為200×（4/1）=800Pa/m以下。

根據(jù)，設ρ=kg/m3，操縱比摩阻R在800Pa/m以下，選擇適合的管徑，得出應選用的管道的公稱直徑為DN125mm，相應的Rbi值及vbi值為

Rbi=Pa/m；vbi=m/s

最后，確信蒸汽密度ρ=kg/m3時的實際比摩阻及流速值。

Rsh=(ρbi

/ρsh)·Rbi

=(1/4)×=Pa/m<200Pa/m

vsh=(ρbi

/ρsh)·vbi=(1/4)×=m/s三、蒸汽網(wǎng)路水力計算方式一、準確的計算方式——按管段取蒸汽的平均密度ρpj=(ρs+ρm)/2，

kg/m3（9-10）式中

ρs、ρm——別離為計算管段始端和結尾的蒸汽密度，kg/m3。

逐段進行計算

特點：該方式較準確的計算管段節(jié)點蒸汽參數(shù)（Ps、Ts）,計算較準確。

二、簡略計算方式——對整個系統(tǒng)取蒸汽平均密度

ρpj=(ρs+ρm)/2，

kg/m3(9-11)式中

ρs、ρm——別離為系統(tǒng)始端和結尾的蒸汽密度，kg/m3。

特點：該方法計算誤差比較大，但計算工作量小。

3、按必然管長取管段始端的密度

具體取法：每隔50米管長取始端蒸汽的密度，逐段進行計算。

特點：該方法計算的準確性介于上述兩者之間。

4、蒸汽網(wǎng)路水力計算的任務

要求選擇蒸汽網(wǎng)路各管段的管徑，以保證各熱用戶蒸汽流量的利用參數(shù)的要求四、計算步驟（準確的計算方式）

1.依照各熱用戶的計算流量，確信蒸汽網(wǎng)路各管段的計算流量：

a.各熱用戶的計算流量，應依照各熱用戶的蒸汽參數(shù)及其計算熱負荷，按下式確信Gˊ=AQˊ/r，

t/h（9-12）式中

Gˊ——熱用戶的計算流量，t/h；

Qˊ——熱用戶的計算熱負荷，通常用GJ/h，MW或Mkcal/h表示；

r——用汽壓力下的汽化潛熱，kJ/kg或kcal/kg；

A——采用不同計算單位的系數(shù)，見下表采用的計算單位Qˊ－GJ/h=109J/h

r－kJ/kgQˊ－MW=106W

r－kJ/kgQˊ－Mkcal/h=106kcal/h

r－kcal/kgA100036001000b．蒸汽網(wǎng)路中各管段的計算流量是由該管段所負擔的各熱用戶的計算流量之和來確信。但對蒸汽管網(wǎng)的骨干線管段，應依照具體情形，乘以各熱用戶的同時利用系數(shù)。

2.確信蒸汽網(wǎng)路骨干線和平均比摩阻

骨干線應是從熱源到某一熱用戶的平均比摩阻最小的一條管線。

主干線的平均比摩阻，按下式求得

Rpj=ΔP/∑L(1+αj)，

Pa/m（9-13）式中

ΔP—熱網(wǎng)骨干線始端與結尾的蒸汽壓力差，Pa；

∑L—主干線長度，m；

αj—局部阻力所占比例系數(shù)，可選用的數(shù)值。

3.進行骨干線管段的水力計算

a、假定管段結尾的壓力：

計算每米管長的壓力降ΔP/∑L；Pa/m

其中ΔP：主干線始、末端的壓力差,Pa。

計算管段結尾的壓力Pm=Ps-（ΔP/∑L）L1，Pa（9-14）

通常從熱源出口的總管段開始進行水力計算。熱源出口蒸汽的參數(shù)為已知，現(xiàn)需先假設該管段結尾蒸汽壓力，ρm=（ΔP/∑L）L由此得出該管段蒸汽的平均密度ρpjρpj=(ρs+ρm)/2，

kg/m3（9-15）式中

ρs、ρm——計算管段始端和結尾的蒸汽密度，kg/m3。

4.確信管徑（通過水力計算表由G、Rpj查出d、R值）

a.根據(jù)該管段假設的蒸汽平均密度ρpj和按式9-13確信的平均比摩阻Rpj值，將此R值換算為蒸汽管路水力計算表ρbi條件下的平均比摩阻Rbi·pj值。通常水力計算表采納ρbi=1kg/m3，得Rbi·pj/Rpj=ρpj/ρbi

Rbi·pj=(ρpj/ρbi)·Rpjb.依照計算管段的計算流量和水力計算表ρbi條件下得出的Rbi·pj值，按水力計算表，選擇蒸汽管道直徑d、比摩阻Rbi和蒸汽在管道內(nèi)的流速vbi。

c.根據(jù)該管段假設的平均密度ρpj，將從水力計算表中得出的比摩阻Rbi和vbi值，換算為在ρpj條件下的實際比摩阻Rsh和流速vsh。

Rsh=Rbi(ρbi\ρpj)，Pa/m；vsh=vbi(ρbi\ρpj)，m/s。

蒸汽在管道內(nèi)的最大許諾流速，按《熱網(wǎng)標準》，不得大于以下規(guī)定

過熱蒸汽：公稱直徑DN>200mm時，80m/s

公稱直徑DN≤200mm時，50m/s

飽和蒸汽：公稱直徑DN>200mm時，60m/s

公稱直徑DN≤200mm時，35m/s

5.計算管段的局部阻力當量長度及管段壓力降

a.按所選的管徑，計算管段的局部阻力總當量長度Ld.

由局部阻力系數(shù)查，注意K值引起的修正。

b.計算管段的實際壓力降，ΔPsh=Rsh·(L+Ld)

Pa。

6.較核管段的平均密度

a.計算管段結尾的壓力值Pmˊ=Ps-ΔPsh，Pa（9-16）

查得相應Pmˊ條件下的ρˊm值。

b.計算管段的平均密度ρˊpj=(ρs+ρˊm)/2

，kg/m3（9-17）

c.與開始假設平均密度ρpj進行比較,如二者相等或不同很小，那么該管段的水力計算進程終止，進行下一管段的計算，如二者不同較大，那么應從頭假設ρpj，然后按同一計算步驟和方式進行計算，直到二者相等或不同很小為止，從頭假設的ρpj=ρˊpj。由此蒸汽網(wǎng)路骨干線所有管段逐次進行水力計算。

7.分支管路的水力計算（計算方式同上）

由骨干線計算結果而確信支線始端壓力；由用戶用汽壓力確信支線結尾壓力，重復步驟（2)-（6）。五、計算例題【例題9-2】

某工廠區(qū)蒸汽供熱管網(wǎng)，其平面布置圖見以下圖。鍋爐出口的飽和蒸汽表壓力為10bar。各用戶系統(tǒng)所要求的蒸汽表壓力及流量列于圖9-1上。試進行蒸汽網(wǎng)路的水力計算。骨干線不考慮同時利用系數(shù)。圖

9-1

例題9-1附圖【解】從鍋爐出口到用戶3的管線為骨干線

那么

Rpj=ΔP/∑L(1+αj)=[(10-7)×105]/[(500+300+100)(1+]=Pa/m

式中

αpj=，采納的估算數(shù)值。

1.已知鍋爐出口的蒸汽壓力，進行管段1的水力計算

第一計算鍋爐出口的管段。預先假設管段1結尾的蒸汽壓力。假設時，可按平均比摩阻，按比例給定結尾蒸汽壓力。

如

Pm1=Ps1–ΔP·L1/∑L=10–(10-7)×500/900=

bar

將此假設的管段末端壓力Pm值，列入表9-1，第8欄中。

2.依照管段始、結尾的蒸汽壓力，求出該管段假設的平均密度

ρpj=(ρs+ρm)/2=(ρ11+ρ/2

=+/2=

kg/m3

3.將平均比摩阻換算為水力計算表ρbi=1kg/m3條件下的等效值，即

Rbi·pj=ρpj·Rpj=×=968

Pa/m

將Rbi·pj值列入表內(nèi)。

4.依照Rbi·pj的大致操縱值，利用，選擇適合的管徑

對管段1：蒸汽流量Gt=t/h，選用管子的公稱直徑DN150mm，相應的比摩阻及流速值為：

Rbi=Pa/m；vbi=126m/s

將此值分別列入表9-1中11和12欄中。

5.依照上述數(shù)據(jù)，換算為實際假設條件下的比摩阻及流速值

Rsh=(1/ρpj)Rbi=(1/×=

Pa/m

vsh=

(1/ρpj)vbi=(1/×126=

m/s

6.依照選用的管徑DN150mm，按，求出管段的當量長度Ld值及其折算長度Lzh值

管段1的局部阻力組成有：1個截止閥，7個方形補償器（鍛壓彎頭）。查

Ld=+7××=m

管段1的折算長度

Lzh=L+Ld=500+=

m

將Ld及Lzh值別離列入表5和6欄中。

7.求管段1在假設平均密度ρpj條件下的壓力損失，列入表第15欄中。

ΔPsh=Rsh·Lzh=×=141295Pa≈

bar

8.求管段1結尾的蒸汽表壓力，其值列入表第16欄中

Pˊm=Ps–ΔPsh=10–=

bar

9.驗算管段1的平均密度ρˊpj，是不是與原先假定的平均蒸汽密度ρpj相符

ρˊpj=(ρs+ρˊm)/2=(ρ11+ρ/2

=+/2=

kg/m3

原假定的蒸汽平均密度ρpj=kg/m3，二者相差較大，需從頭計算。

重新計算時，通常都以計算得出的蒸汽平均密度ρˊpj，作為該管段的假設蒸汽平均密度ρpj。再重復以上計算方式，一樣重復一次或兩次，就可知足ρˊpj=ρpj的計算要求。

管段1得出的計算結果，列在表9-1中。假設平均蒸汽密度ρpj=kg/m3，計算后的蒸汽平均密度ρˊpj=kg/m3。二者不同很小，計算即可停止。

10.計算結果得出管段1結尾蒸汽表壓力為，以此值作為管段2的始端蒸汽表壓力值，按上述計算步驟和方式進行其它管段的計算。

主干線的水力計算結果見表所列。用戶3入口處的蒸汽表壓力為，稍有富裕。

主干線水力計算完成后，即可進行分支線的水力計算。以通向用戶1的分支線為例，進行水力計算。

1一、分支線的水力計算

（1）.根據(jù)主干線的水力計算骨干線與分支線節(jié)點的蒸汽表壓力為bar，那么分支線4的平均比摩阻為

Rpj=[–×105]/[120(1+]=m

（2）.依照分支管始、結尾蒸汽壓力，求假設的蒸汽平均密度

ρpj=(ρ+ρ/2=+/2=

kg/m3

（3）.將平均比摩阻Rpj值換算為水力計算表ρbi=1kg/m3條件下的等效值

Rbi·pj=ρpj·Rpj=×=3370

Pa/m

（4）.依照ρbi=1kg/m3的水力計算表，選擇適合的管徑

蒸汽流量G4=t/h，選用管子DN80mm，相應的比摩阻及流速為

Rbi=Pa/m；vbi=158m/s

（5）.換算到在實際假設條件ρsh下的比摩阻及流速值

Rsh=(1/ρpj)·Rbi=(1/)×=

Pa/m

vsh=

(1/ρpj)·vbi=(1/)×158=

m/s

（6）.計算管段4的當量長度及折算長度

管段4的局部阻力的組成：1個截止閥、1個分流三通、2個方形補償器。

當量長度Ld=++2×=m

折算長度Lzh=L+Ld=120+=m

（7）.求管段4的壓力損失

ΔPsh=Rsh·Lzh=×=129673Pa≈

（8）.求管段4的結尾蒸汽表壓力

Pˊm=Ps–ΔPsh=–=

bar

（9）.驗算管段4的平均密度ρˊpj

原假定的蒸汽平均密度ρpj=m3，ρpj與ρˊpj相差較大，需再次計算。再次計算結果列入表中。最后求取得達用戶1的蒸汽表壓力為，知足利用要求。

（10）.通向用戶2分支管線的管段5的水力計算，見水力計算表所示。用戶2處蒸汽表壓力為，知足利用要求。

室內(nèi)低壓蒸汽供暖系統(tǒng)路的水利計算方式和例題一、室內(nèi)低壓蒸汽共暖系統(tǒng)水力計算原那么和方式

在低壓蒸汽供暖系統(tǒng)中，靠鍋爐出口處蒸汽本身的壓力，使蒸汽沿管道流動，最后進入散熱器凝結放熱。

1.水力計算原那么蒸汽在管道流動時，一樣有摩擦壓力損失△Py和局部阻力損失△Pj。

計算蒸汽管道內(nèi)的單位長度摩擦壓力損失（比摩阻）時，同樣可利用達西·維斯巴赫公式進行計算。即

R=（λ/d）·(ρv2/2)

Pa/m

式中符號同前。

在利用上式為基礎進行水力計算時，雖然蒸汽的流量因沿途凝結而不斷減少，蒸汽的密度也因蒸汽壓力沿管路降低而變小，但這變化并不大，在計算低壓蒸汽管路時可以忽略，而認為每個管段內(nèi)的流量和整個系統(tǒng)的密度ρ是不變的。在低壓蒸汽供暖管路中，蒸汽的流動狀態(tài)處于紊流過度區(qū)，其摩擦系數(shù)λ值可按第四章公式進行計算。室內(nèi)低壓蒸汽供暖系統(tǒng)管壁的粗糙度K=。

給出低壓蒸汽管徑計算表，制表時蒸汽的密度取值m3計算。

低壓蒸汽供暖管路的局部壓力損失的確定方法與熱水供暖管路相同，各構件的局部阻力系數(shù)ζ值同樣可按確定，其動壓頭值可見。

在散熱器入口處，蒸汽應有1500--2000Pa的剩余壓力，以克服閥門和散熱器入口的局部阻力，使蒸汽進入散熱器，并將散熱器內(nèi)的空氣排出。

2.水力計算方式

在進行低壓蒸汽供暖系統(tǒng)管路的水力計算時，同樣先從最不利的管路開始，亦即從鍋爐到最遠散熱器的管路開始計算。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供暖，進行最不利的管路的水利計算時，通常采用控制比壓降或按平均比摩阻方法進行計算。

按控制比壓降法是將最不利管路的每1m總壓力損失約控制在100Pa/m來設計。

平均比摩阻法是在已知鍋爐或室內(nèi)入口處蒸汽壓力條件下進行計算。

Rp·j=α(Pg–2000)∕∑L

Pa/m(8-7)

式中

α---沿程壓力損失占總壓力損失的百分數(shù)，取α

＝60%；（見）

Pg---鍋爐出口或室內(nèi)用戶入口的蒸汽壓力，Pa；

2000……散熱器入口處的蒸汽剩余壓力，Pa；

∑L……最不利管路管段的總長度，m。

當鍋爐出口或室內(nèi)用戶入口處蒸汽壓力高時，得出的平均比摩阻Rp·j值會較大，現(xiàn)在操縱比壓降值按不超過100Pa/m設計。

最不利管路各管段的水力計算完成后，即可進行其它立管的水力計算。可按平均比摩阻法來選擇其它立管的管徑，但管內(nèi)流速不得超過下列的規(guī)定最大允許流速（見《暖通規(guī)范》）：

當汽、水同向流動時

30m/s

當汽、水逆向流動時

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，對汽水逆向流動時，蒸汽在管道中的流速限制的低一些，在實際工程設計中，常采用更低的流速，使運行更可靠些。

低壓蒸汽供暖系統(tǒng)凝水管路，在排氣管前的管路為干凝水管路，管路截面的上半部為空氣，管路截面下半部流動凝水，凝水管路必須保證以上的向下坡度，屬非滿管流狀態(tài)。目前，確定干凝水管路管徑的理論計算方法，是以靠坡度無壓流動的水力學計算公式為依據(jù)，并根據(jù)實踐經(jīng)驗總結，制定出不同管徑下所能擔負的輸熱能力。

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；其流動狀態(tài)為滿管流。在相同熱負荷條件下，濕式凝水管選用的管徑比干式的小。

低壓蒸汽供暖系統(tǒng)干凝水管路和濕凝水管路的管徑選擇表可見。二、室內(nèi)低壓蒸汽供暖系統(tǒng)管路水力計算例題【例題8-1】

圖8-20為重力回水的低壓蒸汽供暖管路系統(tǒng)的一個支路。鍋爐房設在車間一側。每一個散熱器的熱負荷均為4000W。每根立管及每一個散熱器的蒸汽支管上均裝有截止閥。每一個散熱器凝水支管上裝一個恒溫式疏水器?？傉羝⒐鼙亍D

8-20

例題8-1的管路計算圖圖上小圓圈內(nèi)的數(shù)字表示管段號。圓圈旁的數(shù)字：上行表示熱負荷（W），下行表示管段長度（m）。羅馬數(shù)字表示立管編號。

要求確定各管段的管徑及鍋爐蒸汽壓力。

【解】1.確信鍋爐壓力

依照已知條件，從鍋爐出口到最遠散熱器的最不利支管的總長度∑L＝80m。如按操縱每米總壓力損失（比壓降）為100Pa/m設計，并考慮散熱器前所需的蒸汽剩余壓力為2000Pa，那么鍋爐的運行表壓力Pb應為

Pb=80×100+2000=10KPa

在鍋爐正常運行時，凝水總立管在比鍋爐蒸發(fā)面高出約下面的管段必然全部充滿凝水考慮鍋爐工作壓力波動因素，增加200-250mm的安全高度。因此，重力回水的干凝水干管（圖中排汽管A點前的凝水管路）的布置位置，至少要比鍋爐蒸發(fā)面高出h＝+=。否則，系統(tǒng)中的空氣無法從排汽管排出。

2．最不利管路的水力計算

采納操縱比壓降法進行最不利管路的水力計算。

低壓蒸汽供暖系統(tǒng)摩擦壓力損失約占總壓力損失的60%，因此，根據(jù)預計的平均比摩阻：Rp·j＝100×＝60Pa/m左右和各管段的熱負荷，選擇各管段的管徑及計算其壓力損失。

計算時利用，和。

附帶說明，利用附錄8-3時，當計算熱量在表中兩個熱量之間，相應的流速值可用線性關系折算。比摩阻R與流速v（熱量Q），可按平方關系折算得出。

如計算管段1，熱負荷Q1＝71000W，按，現(xiàn)選用d＝70mm。依照表中數(shù)據(jù)可知：當d＝70mm，Q＝61900W時，相應的流速v＝s，比摩阻R＝20Pa/m。被選用相同的管徑d＝70mm，熱負荷改變成Q1＝71000W時，相應的流速v1和比摩阻R1的數(shù)值，可按下式關系式折算得出。

v1=v×Q1/Q=×(71000/61900)=

m/s

R1=R×(Q1/Q)2=20×(71000/61900)2=

Pa/s低壓蒸汽供暖系統(tǒng)管路計算表（例8-1）表8-1管段編號熱量Q(W)長度l(m)管徑d(mm)比摩阻R(Pa/m)流速v(m/s)摩擦壓力損失ΔPy=Rl

(Pa)局部阻力系數(shù)Σξ動壓頭Pd(Pa)局部壓力損失ΔPj=Pd·Σξ(Pa)總壓力損失ΔP=ΔPy+ΔPj(Pa)12345678910111

2

3

4

5

6

771000

40000

32000

24000

16000

8000

400012

13

12

12

12

17

270

50

40

32

32

25

20

1032

Σl=80m

ΣΔP=5370

Pa立管Ⅳ

資用壓力

ΔP6、7=1335Pa立管

支管8000

4000

225

20

ΣΔP=725

Pa立管Ⅲ

資用壓力

ΔP5、7=1864Pa立管

支管8000

4000

225

15

ΣΔP=1265

Pa立管Ⅱ

資用壓力

ΔP4~7=2987Pa

立管Ⅰ

資用壓力

ΔP3~7=3922Pa立管800020支管4000215

ΣΔP=2311

Pa

（例8-1）局部阻力系數(shù)匯總表表8-2

局部阻力名稱管

段

號

1

2

3,4,5

6

7其它立管其它支管d=25mmd=20mmd=20mmd=15mm截止閥

鍋爐出口

90°煨彎

3×=

2×=

2×=

乙字彎

直流三通

分流三通

旁流三通

Σξ總局部阻力系數(shù)

3．其它立管的水力計算

通過最不利管路的水力計算后，即可確信其它立管的資用壓力。該立管的資用壓力應等于從該立管與供汽干管節(jié)點起到最遠散熱器的管路的總壓力損失值。依照該立管的資用壓力，能夠選擇該立管與支管的管徑。其水力計算功效列于表8-一、8-2。

通過水力計算可見，低壓蒸汽供暖系統(tǒng)并聯(lián)環(huán)路壓力損失的相對差額，即所謂節(jié)點壓力不平衡率是較

大的特別是近處的立管，即使選用了較小的管徑，蒸汽流速已采用得很高，也不可能達到平衡的要求，只好靠系統(tǒng)投入運行時，調(diào)整近處立管或支管的閥門節(jié)流解決。

蒸汽供暖系統(tǒng)遠近立管并聯(lián)環(huán)路節(jié)點壓力不平衡而產(chǎn)生水平失調(diào)的現(xiàn)象與熱水供暖系統(tǒng)，有些不同的地方。在熱水供暖系統(tǒng)中，如不進行調(diào)節(jié)，則通過遠近立管的流量比例總不會發(fā)生變化的。在蒸汽供暖系統(tǒng)中，疏水器工作正常情況下，當近處散熱器流量增多后，疏水器阻汽工作，使近處散熱器壓力升高，進入近處散熱器就自動減少；待近處疏水器正常排水后，進入近處散熱器的蒸汽量又在增多，因此，蒸汽供暖系統(tǒng)水平失調(diào)具有自調(diào)性和周期性的特點。4．低壓蒸汽供暖系統(tǒng)凝水管路管徑選擇

如下圖，排汽管A處前的凝水管路為干凝水管路。計算方式簡單，依照各管段所負擔的熱量，按選擇管徑即可，對管段1，它屬于濕凝水管路，因管路不長，仍按干式選擇管徑，將管徑稍選粗一些。計算結果見下表?br>例8-1低壓蒸汽供暖系統(tǒng)凝水管徑表8-3管段編號7ˊ6ˊ5ˊ4ˊ3ˊ2ˊ1ˊ其它立管的凝水立管段熱負荷（W）

管徑d(mm)4000

158000

2016000

2024000

2532000

2540000

3271000

328000

20

室內(nèi)高壓蒸汽供暖系統(tǒng)管路的水力計算方式和例題

室內(nèi)高壓蒸汽供暖管路的水力計算原理與低壓蒸汽完全相同。

在計算管路的摩擦壓力損失時，由于室內(nèi)系統(tǒng)作用半徑不大，仍可將整個系統(tǒng)的蒸汽密度作為常數(shù)代入達西·維斯巴赫公式進行計算。沿途凝水使蒸汽流量減小的因素也可忽略不計。管內(nèi)蒸汽流動狀態(tài)屬于紊流過渡區(qū)及阻力平方區(qū)。管壁的絕對粗糙度K值，在設計中仍采納。在進行室內(nèi)高壓蒸汽管路的局部壓力損失計算時，將局部阻力換算為當量長度進行計算。

室內(nèi)蒸汽供暖管路的水力計算任務是選擇管徑和計算其壓力損失，通常采納比摩阻法或流速法進行計算。計算從最不利環(huán)路開始。1．平均比摩阻法

當蒸汽系統(tǒng)的起始壓力已知時，最不利管路的壓力損失為該管路到最遠用熱設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)，最遠用熱設備處還應有較高的蒸汽壓力。因此在工程設計中，最不利管路的總壓力損失不宜超過起始壓力的1/4。平均比摩阻按下式確信

Rp·j=αP/Σl

Pa/m(8-8)

式中

α——摩擦壓力損失占總壓力損失的百分數(shù)，高壓蒸汽系統(tǒng)一樣為；

P——蒸汽供暖系統(tǒng)的起始表壓力，Pa；

Σl——最不利管路的總長度，m。2．流速法

通常，室內(nèi)高壓蒸汽供暖系統(tǒng)的起始壓力較高，蒸汽管路能夠采納較高的流速，仍能保證在用熱設備處有足夠的剩余壓力。按《暖通標準》規(guī)定，高壓蒸汽供暖系統(tǒng)的最大許諾流速不該大于以下數(shù)值：

汽、水同向流動時

80m/s

汽、水逆向流動時

60m/s

在工程設計中，常取常用的流速來確定管徑并計算其壓力損失。為了使系統(tǒng)節(jié)點壓力不要相差很大，保證系統(tǒng)正常運行，最不利管路的推薦流速值要比最大允許流速低得多。通常推薦采用v=15～40m/s（小管徑取低值）。

在確定其它支路的立管管徑時，可采用較高的流速，但不得超過規(guī)定的最大允許流速。3．限制平均比摩阻法

由于蒸汽干管壓降過大，結尾散熱器有充水不熱的可能，因此，高壓蒸汽供暖的干管的總壓降不該超過凝水干管總坡降的～倍。選用管徑較粗，但工作正?？康米?。

室外高壓蒸汽供暖系統(tǒng)的疏水器，大多連接在凝水支干管的末端。從用熱設備到疏水器入口的管段，屬于干式凝水管，為非滿管流的流動狀態(tài)。此類凝水管的選擇，可按附錄5-5的數(shù)值選用。只要保證此凝水支干管路的向下坡度i≥和足夠的凝水管管徑，即使遠近立管散熱器的蒸汽壓力不平衡，但由于干凝水管上部截面有空氣與蒸汽的聯(lián)通作用和蒸汽系統(tǒng)本身流量的一定自調(diào)節(jié)性能，不會嚴重影響凝水的重力流動?！纠}8-2】圖（8-21）所示為室內(nèi)高壓蒸汽供暖管路系統(tǒng)的一個支路。各散熱器的熱負荷與例題5-1相同，均為4000W。用戶入口處設分汽缸，與室外蒸汽熱網(wǎng)相接。在每一個凝水支路上設置疏水器。散熱器的蒸汽工作表壓力要求為200kPa。試選擇高壓蒸汽供暖管路的管徑和用戶入口的供暖蒸汽管路起始壓力。圖

8-21

例題8-2的管路計算圖【解】1．計算最不利管路

按推薦流速法確信最不利管路的各管段的管徑。為蒸汽表壓力200kPa時的水力計算表，按此表選擇管徑。

室內(nèi)高壓蒸汽管路局部壓力損失，通常按當量長度法計算。局部阻力當量長度值見。計算過程和計算結果列于表8-4。室內(nèi)高壓蒸汽供暖系統(tǒng)水力計算表（例8-2）表8-4管段編號熱負荷Q(W)管長L(m)管徑d(mm)比摩阻R(Pa/m)流速v(m/s)當量長度Ld(m)折算長度Lzh(m)壓力損失

⊿P=R·Lzh(Pa)1234567891234567710004000032000240001600080004000322525202020152823902524942235871408960063226696528101473263Σl=

Σ⊿P≈25kPa其它立管其它立管8000400020155871719263Σ⊿P=982Pa

最不利管路的總壓力損失為25kPa，考慮10%的平安裕度，那么蒸汽入口處供暖蒸汽管路起始的表壓力不得低于：Pb=200+×25=例8-2局部阻力系數(shù)當量長度表m表8-5局部阻力名稱

管

段

號1

DN=322

DN=253

DN=254

DN=205

DN=206

DN=207

DN=15其它立管DN=20其它支管DN=15分汽缸出口

截止閥

直流三通

90煨彎

方形補償器

分流三通

乙字彎

旁流三通

2×=

2×=

總計2．

其它立管的水力計算

由于室內(nèi)高壓蒸汽系統(tǒng)供汽干管各管段的壓力損失較大，各分支立管的節(jié)點壓力難以平穩(wěn)，通常就按流速法選用立管管徑。剩余太高壓力，可通過關小散熱器前的閥門方式來調(diào)劑。3．

凝水管段管徑的確信按，依照凝水管段所負擔的熱負荷，確信各干凝水管段的管徑，見表8-6

凝水管段管徑的確信表8-6管段編號2ˊ3ˊ4ˊ5ˊ6ˊ7ˊ其它立管的凝水立管段熱負荷（W)

管徑DN(mm)

32000

2524000

2016000

208000

204000

158000

20

凝結水回收系統(tǒng)一、概述蒸汽在用熱設備內(nèi)放熱凝結后，凝結水流出用熱設備，經(jīng)疏水器、凝結水管道返回熱源的管路系統(tǒng)及其設備組成的整個系統(tǒng)，稱為凝結水回收系統(tǒng)。

凝結水水溫較高（一般為80oC-100oC），同時又是良好的鍋爐補水，應盡可能回收。凝結水回收率低，或回收的凝結水水質(zhì)不符合要求，使鍋爐的補給水量增大，增加水處置設備投資和運行費用，增加燃料消耗。因此，正確的設計凝結水回收系統(tǒng)，運行中提高凝結水回收率，保證凝結水的質(zhì)量，是蒸汽供熱系統(tǒng)設計與運行的關鍵性技術問題。二、凝結水回收系統(tǒng)分類1.按其是不是與大氣相通，可分為

開式凝結水回收系統(tǒng)和閉式凝結水回收系統(tǒng)。

2.按凝水的流動方式，可分為

單相流凝結水回收系統(tǒng)和兩相流凝結水回收系統(tǒng)。

單相流又分為滿管流和非滿管流兩種流動方式。

滿管流：指凝水靠水泵動力或位能差，充滿整個管道截面呈有壓流動的流動形式；

非滿管流：指凝水并非充滿整個管道斷面，靠管路坡度流動的流動方式。

3.按差遣凝水流動的動力，可分為

重力回水凝結水回收系統(tǒng)和機械回水凝結水回收系統(tǒng)。

重力回水是利用凝水位能差或管路坡度，差遣凝水滿管或非滿管流動的方式；

機械回水是利用水泵動力差遣凝水滿管有壓流動。三、幾種凝結水回收系統(tǒng)1.非滿管流的凝結水回收系統(tǒng)（低壓自流式凝水系統(tǒng)）1-車間用熱設備；2-疏水器；3-室外自流凝結水管；4-凝結水箱；5-排汽管；6-凝結水泵(1)工作原理低壓蒸汽供暖的凝結水經(jīng)疏水器2或不經(jīng)疏水器，依托重力，沿著坡向鍋爐房凝結水箱的凝結水管道3，自流返回凝結水箱4。(2)應用范圍低壓自流式凝結水回收系統(tǒng)只適用于供熱面積小，地形坡向凝結水箱的場合，鍋爐房應位于全廠的最低處，應用范圍受到專門大限制。2.兩相流的凝結水回收系統(tǒng)（余壓回水系統(tǒng)）

前面介紹過的高壓蒸汽室內(nèi)供暖系統(tǒng)凝結水回收系統(tǒng)屬于此種形式。1-用汽設備；2-疏水器；3-兩向流凝水管道；4-凝結水箱；5-排汽管；6-凝結水泵(1)工作原理高壓蒸汽供熱的凝結水，經(jīng)疏水器2后直接接到室外凝結水管網(wǎng)3，依托疏水器后的背壓將凝水送回鍋爐房或凝結水分站的凝結水箱4。(2)特點由于飽和凝水通過疏水器及其后管道造成壓降，產(chǎn)生二次蒸汽，和不可幸免的疏水器漏汽，因此在疏水器后的管道流動屬兩相流的流動狀態(tài)，凝結水管的管徑較粗；余壓回水系統(tǒng)設備簡單，依照疏水器的背壓大小，系統(tǒng)作用半徑可達500～1000m，并對地形起伏有較好的適應性。

(3)適用范圍適用于全廠耗汽量少、用汽點分散、用汽參數(shù)比較一致的蒸汽供熱系統(tǒng)上。3.重力式滿管流凝結水回收系統(tǒng)1-車間用熱設備；2-疏水器；3-余壓凝結水管道；4-高位水箱（或二次蒸發(fā)箱）；5-排汽管；

6-室外凝水管道；7-凝結水箱；8-凝結水泵(1)工作原理用汽設備排出的凝結水，第一集中到高位水箱4，在箱中排出二次蒸汽后，純凝水直接流入室外凝水管網(wǎng)6?？扛呶凰渑c鍋爐房或凝結水分站的凝結水箱7頂部回形管之間的水位差，凝水充滿整個凝水管道流回凝結水箱。由于室外凝水管網(wǎng)不含二次蒸汽，選擇的凝水管徑可小些。

(2)適用范圍適用于地形較平坦且坡向熱源的蒸汽供熱系統(tǒng)。

上面介紹的均屬于開式凝結水回收系統(tǒng)，系統(tǒng)中的凝結水箱或高位水箱與大氣相通。在系統(tǒng)運行期間，二次蒸汽通過凝結水箱或高置水箱頂設置的排汽管排出。開式凝結水回收系統(tǒng)，在系統(tǒng)作業(yè)運行期間，空氣通過空氣關進入系統(tǒng)，使凝水管道易腐蝕

4.余壓凝結水回收系統(tǒng)1-車間用熱設備；2-疏水器；3-余壓凝水管；4-閉式凝結水箱；5-平安水封；6-凝結水泵；

7-二次汽管道；8-利用二次汽的換熱器；9-壓力調(diào)節(jié)器系統(tǒng)的凝結水箱必需是承壓水箱4和需設置一個平安水封5，平安水封的作用是使凝水系統(tǒng)與大氣隔間。當二次汽壓力太高時，二次汽從平安水封排出；在系統(tǒng)停止運行時，平安水封可避免空氣進入。

室外凝水管道的凝水進入凝結水箱后，大量的二次汽和漏汽分離出來，可通過一個蒸汽—水加熱器8，以利用二次汽和漏汽的熱量。為使閉式凝結水箱保持一定壓力，通過壓力調(diào)節(jié)器9進行補汽，補氣壓。5.閉式滿管流凝結水回收系統(tǒng)1-車間生產(chǎn)工藝用汽設備；2-疏水器；3-二次蒸發(fā)箱；4-平安閥；5-補汽的壓力調(diào)劑器；6-散熱器；

7-多級水封；8-室外凝水管道；9-閉式水箱；10-安全水封；11-凝結水泵；12-壓力調(diào)節(jié)器（1）工作原理用汽設備的凝結水集中送到二次蒸發(fā)箱3，二次蒸發(fā)箱內(nèi)的凝結水經(jīng)多級水封7引入室外凝水管網(wǎng)，靠多級水封與凝結水箱頂?shù)幕匦喂艿乃徊?，使凝水返回凝結水箱9，凝結水箱應設置平安水封10，以保證凝水系統(tǒng)不與大氣相通。

（2）適用范圍：適用于分散利用二次汽、廠區(qū)地形起伏不大，地形坡向凝結水箱的場合。

（3）特點熱能利用好，回收率高，外網(wǎng)管徑較小；但各季節(jié)的二次汽供求不易平穩(wěn)，設備增加。6.加壓回水系統(tǒng)1-車間用汽設備；2-疏水器；3-車間或凝結水泵分站內(nèi)的凝結水箱；4-車間或凝結水泵分站內(nèi)的凝結水泵；

5-室外凝水管道；6-熱源總凝結水箱；7-凝結水泵(1)工作原理在用戶處設置凝結水箱3，搜集該用戶或臨近幾個用戶流來的凝結水，然后用水泵4將凝結水輸送回熱源的總凝結水箱6。

(2)特點這種利用水泵的機械功輸送凝結水的系統(tǒng)稱為加壓回水。這種系統(tǒng)凝水流動工況呈滿管流動，可以是開式，也可以是閉式。加壓回水系統(tǒng)增加了設備和運行費用，多用于較大的蒸汽供熱系統(tǒng)。注意

選擇凝結水回收系統(tǒng)時，必需全面考慮熱源、外網(wǎng)和室內(nèi)用戶系統(tǒng)的情形；各用戶的回水方式應彼此適應，不得各自為政，干擾整個系統(tǒng)的凝水回收，同時，要盡可能地利用凝水熱量。四、凝結水箱

凝結水箱有開式（無壓）和閉式（有壓）兩種。通經(jīng)常使用3--10mm鋼板制成。熱力站的凝結水箱總儲水量，依照《熱網(wǎng)標準》，一樣按10--20min的最大小時回水量計算。凝結水箱一樣應設兩個，對單純供暖用的凝結水箱，其水量在10t/h以下時，可只設一個。在熱源的總凝結水箱的儲水量，依照《工業(yè)鍋爐房設計標準》，一樣按20--40min的最大小時回水量計算。1.開式水箱

開式水箱附件一樣應有人孔蓋、水位計、溫度計、進回水管、

空氣管和泄水管等。當水箱高度大于時，應設內(nèi)、外扶梯。2.閉式水箱

水箱應做成圓筒形。閉式水箱附件一樣應有人孔蓋，水位計，

溫度計，進、出水管，泄水管，壓力表，取樣裝置和安全水封等。

閉式水箱上應設置安全水封。它的作用有：

(1).防止水箱壓力過高；

(2).防止空氣進入箱內(nèi)；

(3).兼作溢流管用。3.平安水封構造和工作原理簡述如下

安全水封由水室A、B、C及連通管1、2、4組成，由管3與閉式凝水箱連通。系統(tǒng)運行前，由下部充水管充水至I’--I’水面。在正常箱內(nèi)壓力下，管2中水面下降，管4及管1水面上升h高度。當箱內(nèi)的壓

高于大氣壓H1（mh2o）以上時（h值小，忽略不計），水封被突破，箱內(nèi)蒸汽及不凝結氣體從管2通過4經(jīng)A室排往大氣。由此可見，利用水封高度H1(m)，能夠維持水箱內(nèi)的蒸汽壓力不大于10H1(Kpa)。當箱壓力恢復后，A室中的水由管1自動返回管2和4，恢恢復先的水位。當水箱無凝水進入，箱內(nèi)呈無壓而凝結水泵啟動抽水時，密閉箱體內(nèi)顯現(xiàn)負壓。現(xiàn)在，管一、4中水面下降，管2中水面上升。只要箱內(nèi)負壓與大氣壓力之差不大于H2(mH2O)，管1中水面就可不能降到I--I以下，管2中的水封就可不能被沖破，空氣就不能進入水箱。水柱高度H2為水箱可能顯現(xiàn)的最大真空度。當水箱內(nèi)的真空度消失后，B室中的存水由管2端的孔眼從頭流回管二、4及管1中。

當水箱內(nèi)存水過多，水面上升超過H3高度后，水可經(jīng)由水封管的通氣口排出。與凝水箱連接的管3應在水箱的溢流水位高度處。

安全水封的連通管d應根據(jù)排氣量來確定。水室A、B的直徑，可參閱有關供熱設計手冊計算確定。

凝水泵應不少于兩臺，其中一臺備用。選擇凝水泵流量時，按可能達到的最大小時凝結水量來計算，揚程應按凝結水管網(wǎng)的水壓圖（見后面章節(jié)）來確定，并留有30-50Pa的富裕壓力。凝結水管網(wǎng)的水力工況和水力計算一、兩相流的幾種形式1.乳狀混合物

當流速很高和凝水大量汽化時才會顯現(xiàn)這種現(xiàn)象。在這種情形下，蒸汽和細滴狀的水充滿管道截面，呈現(xiàn)為白色的乳狀物。

2.水膜狀在管道截面中部，有蒸汽攜帶少量水滴快速流動；在管壁表面上形成一層薄的水膜，此水膜沿管壁作回轉前進的流動。

3.汽水分層當凝水干管的管徑大而流速小時會顯現(xiàn)這種現(xiàn)象。蒸汽速度較高時，凝水水面起波浪；蒸汽流速較小時，汽水分界面很安靜。

4.汽水充塞在直徑不大的凝水管中，由于積水或疏水器間歇動作，可引發(fā)此種流態(tài)。

5.汽泡狀在汽水充塞流動中，若是管道中蒸汽量減少，便顯現(xiàn)汽泡狀流動。二、凝水管分類及其管徑確信的大體方式1.由凝水充滿斷面的滿管流動凝水管路，能夠依照水力計算的結果確信其管徑。

2.對于由乳狀混合物充滿斷面的滿管流動凝水管路，可以根據(jù)水力計算的結果確定其管徑。認為流體在管中的流動規(guī)律和熱水管路相同，不考慮由于蒸汽和凝水間的“滑動”所產(chǎn)生的摩擦及分子間碰撞的能量損失，在計算流動的摩擦阻力損失和局部阻力損失時，采用和熱水相同的公式，只需將乳狀混合物的密度代入計算即可。

3.對于非滿管流動的管路，使用根據(jù)經(jīng)驗和實驗結果制成的管道輸送能力表；有如低壓的干式凝水管那樣，根據(jù)管道負荷查表確定管徑，不在進行水力計算。三、凝水管壓力狀況的分析及確信管徑的具體方式現(xiàn)以一個包括各類流動狀況的凝結水回收系統(tǒng)為例，分析各類凝水管道的水力工況和相應的水力計算方式。見圖9-9。圖

9-9

包括各類流動狀況的凝結水回收系統(tǒng)示用意

1-用汽設備；2-疏水器；3-二次蒸發(fā)箱；4-凝水箱；5-凝水泵；6-總凝水箱；7-壓力調(diào)劑器

1.管段AB

由用熱設備出口至疏水器入口的管段，該管段的凝水流動狀態(tài)屬非滿管流。疏水器的布置應低于用熱設備，凝水向下沿不小于i≥的坡度流向疏水器。

管段AB的水力計算，如第八章所述，可采用附錄5-5，根據(jù)凝水管段所負擔的熱負荷，確定這種干凝水管的管徑。在一些大型的的換熱器上，疏水器并不裝在換熱器的底部，而裝在換熱器本體下部的某一水平面上，其目的是用以維持換熱器出口具有一定過冷度。這種疏水器上部連著蒸汽平衡管，利用浮球等附件，起著控制換熱器水位的作用。在此情況下，該管段的凝水流態(tài)就屬于滿管流，而不是非滿管流動狀態(tài)。

2.管段BC

從疏水器出口到二次蒸發(fā)箱或凝水箱出口的管段。凝水在該管道流動，由于不可幸免的通過疏水器時形成的二次蒸汽和疏水器漏汽。

這種余壓回水方式的流態(tài)屬于乳狀混合物的兩相流態(tài)。在工程設計中，按蒸汽和凝水呈乳狀混合物充滿管道截面流動，其乳狀混合物的密度可用下式求得

ρr=1/vr=1/[x(vq-vs)+vs]

kg/m3

(-18)

式中ρr—汽水乳狀混合物的密度，kg/m3；

z--汽水乳狀混合物的比容，m3/kg；

vs—凝水比容，可近似取vs=m3/kg；

vq—在凝水管段未端或凝水箱（或二次蒸發(fā)箱）壓力下的飽和蒸汽比容，m3/kg；

x—1kg汽水混合物中所含蒸汽的質(zhì)量百分數(shù)；

x=x1+x2

kg/kg

x1—疏水器的漏汽率（百分數(shù)）。依照疏水器類型、產(chǎn)品質(zhì)量、工作條件和治理水平

而異，一般采用～；

x2—凝水通過疏水器閥孔及凝水管道后，由于壓力下降而產(chǎn)生的二次蒸汽量（百分數(shù)

量）。根據(jù)熱平衡原理，可按下式計算

x2=(q1–q2)/r3（9-19）

q1—疏水器前P1壓力下飽和凝水的焓，kJ/kg；

q3—在凝水管段結尾，或凝水箱（或二次蒸發(fā)箱）P3壓力下的飽和凝水的焓，kJ/kg；

r3—在凝水管段結尾，或凝水箱（或二次蒸發(fā)箱）P3壓力下蒸汽的汽化潛熱，kJ/kg；注意

a.以上計算是假定二次汽化集中在管道結尾。事實上，二次汽是在疏水器處和沿管道壓力不斷下降而慢慢產(chǎn)生的，管壁散熱又會減少一些二次汽的生成量。以管道結尾汽水混合物密度作為余壓凝水系統(tǒng)計算管道的凝水密度，亦即以最小的密度值作為管段的計算依據(jù)，水力計算選出的管徑有必然的富裕度。

按式（9-19），在不同的P1和P3下，可計算出不同的x2值（見附錄9-2）。在不同的凝水管結尾壓力P3和x2值下，按式(9-18)計算得出的汽水乳狀混合物的密度ρr值，可見。

c.在進行余壓凝水系統(tǒng)管道水力計算中，由于凝水管道的汽水混合物密度ρr，不可能恰好與采納的水力計算表中所規(guī)定的介質(zhì)密度ρbj和管壁的絕對粗糙度Kbi相同，因此，應猶如蒸汽網(wǎng)路水力計算一樣，對查表得出的比摩阻Rbi和流速vbi予以修正。

d.凝水管道的管壁當量絕對粗糙度，對閉式凝水系統(tǒng)，取K=，對開式凝水系統(tǒng)，采納K=。

e.對室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng)的余壓凝水管段（如通向二次蒸汽箱的管段BC，見圖9-9）常可采納附錄9-4的余壓凝水管道水力計算表進行計算和修正計算。該表的編制條件為：ρbi=10kg/m3，K=。

f.對余壓凝水管網(wǎng)（如從用戶系統(tǒng)的疏水器到熱源或凝水分站的凝結水箱的管道），?？刹杉{室外熱水管道的水力計算表（），或按理論計算公式進行計算，并進行修正計算。

g.管網(wǎng)的局部阻力損失，對余壓凝水管道，由于比摩阻計算的精準性就不很高，通常多采納局部阻力所占的份額估算。對室內(nèi)余壓凝水管道，可按附錄4-8采納，即局部壓力損失約占總壓力損失的20%計算。對室外凝水管網(wǎng)，可采納的數(shù)據(jù)。

h.余壓凝水管道的資用壓力，應按下式計算

ΔP=(P2–P3)–hρng

Pa

(9-20)

式中P2—凝水管始端表壓力，或疏水器出口凝水表壓力，Pa；

P3—凝水管結尾表壓力，即凝水箱或二次蒸發(fā)箱內(nèi)的表壓力，Pa；

h—疏水器后凝水提升高度，m；其高度不宜大于5m；

g—重力加速度，g=s2；

ρn—凝水管的凝水密度，從平安角度動身，考慮從頭開始運行時，管路充滿冷凝水，

取ρn=1000kg/m3。

i.為了平安運行，凝水管結尾的表壓力P3，應取凝水箱或二次蒸發(fā)箱內(nèi)可能顯現(xiàn)的最高值。對開式凝結水回收系統(tǒng)，表壓力P3=0。

3.管段CD

從二次蒸發(fā)箱（或高位水箱）出口到凝水箱的管段。管中流動的凝水是P3壓力的飽和凝水。如管中壓降過大，凝水仍有可能汽化。

管段CD中，凝水靠二次蒸發(fā)箱與凝水箱中的壓力差及其水面標高差的總勢能而滿管流動。

設計時，應考慮最不利工況。該管段的資用壓力，對二次蒸發(fā)箱的表壓力P3按高位開口水箱考慮，即其表壓力P3=0，而凝水箱的壓力P4，應采納箱內(nèi)可能顯現(xiàn)的最高值。其資用壓頭按下式計算

ΔP=ρngh–P4

Pa

(9-21)

式中

h—二次蒸發(fā)箱（或高水位箱）中水面與凝水箱回形管頂?shù)臉烁卟?，m；

P4—凝結水箱中的表壓力，Pa。對開式凝水箱，表壓力P4=0，對閉式水箱，為平安

水封限制的表壓力；

ΔP—最大凝水量通過管段CD的壓力損失，Pa；

ρn—管段CD中的凝水密度，對再也不汽化的過冷凝水，取ρn=1000kg/m3；

g—重力加速度，g=m/s2。

根據(jù)上式繪制的水壓圖，如圖9-10所示。圖

9-10

管段CD的水壓線

1-凝水箱；2-平安水封；3-蒸汽補汽的壓力調(diào)劑器；4-外網(wǎng)凝水管線；5-二次蒸發(fā)箱；

6-靜水壓線；7-動水壓線（線C-O）現(xiàn)對此管段的水力工況進一步分析。

a.運行期間，P3和P4壓力常常波動，二次蒸發(fā)箱內(nèi)水面隨之上下起落。連接二次蒸發(fā)箱出口的凝水立管會交替為汽水充滿。因此，該凝水立管應按非滿管流動狀態(tài)設計，管徑宜放粗些。

采用閉式凝結水箱時，除必須在水箱處設置安全水封裝置外，宜向凝水箱內(nèi)放入蒸汽，形成蒸汽墊層。壓力宜在5kPa左右。

c.在凝水管工作或停止運行時，為了幸免在最不利情形下(凝水箱表壓力P4=0，二次蒸發(fā)箱P3達到最大值)，蒸汽逸入凝水外網(wǎng)，凝水箱的回形管與該用戶和室外凝水管網(wǎng)干線的連接點(上圖中的M點)間的標高差應不小于10-4×P3m。

d.為了更好的保證蒸汽不竄入外網(wǎng)凝水管，可在二次蒸發(fā)箱出口處安裝多級水封，形成所謂“閉式滿管流凝結水回收系統(tǒng)”（見圖9-11）圖

9-11

安裝多級水封的圖式

1-凝水箱；2-平安水封；3-壓力調(diào)劑器；4-凝水管網(wǎng)；5-靜壓力線O-O；6-動壓力線OAB；

7-安全水封；8-二次蒸發(fā)箱

凝水流過量級水封后的表壓力為零。多級水封的安裝高度，應等于其入口處動水壓線高度，在加上適當?shù)钠桨苍６?；同時，二次蒸發(fā)箱的高度應略高于水封高度。凝水箱回形管頂與外網(wǎng)凝水管敷設的最高點之間應有必然的標高差，以幸免當凝水泵抽水時凝水箱顯現(xiàn)必然的真空度，產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象，使部份凝水管道倒吸而不充滿整個管道截面。凝水箱可能達到的最大真空度P4ˊ，一樣為2～5kPa的真空度。

注

a.閉式滿管流凝結水回收系統(tǒng)水力計算選擇管徑時，可按室外熱水網(wǎng)路水力計算表進行計算。當采納管壁的當量絕對粗糙度K值不同時，應注意修正。

b.圖9-12是多級水封結構示意圖圖

9-12

多級水封

1-放汽閥；

2-放水閥水封的高度應依照蒸汽壓力P3確信。當水封后面的表壓力為零時，水封高度可按下式計算

h=P/n

m9-22

式中P—連接水封處的蒸汽表壓力折算的水柱高度，m；

n—水封級數(shù)；

—考慮水在水封流過時，因壓降產(chǎn)生小量二次汽，使水封中凝水平均密度比凝水

小，水封阻汽能力下降而；引起的附加系數(shù)。

c．水封內(nèi)管徑通常可按凝水流速不大于s設計，外套管直徑取D=2d。4.管段DE

利用凝水泵輸送凝水的管段。管中流過純凝水，為滿管流動狀態(tài)。

當有多個用戶或凝水分站的凝水泵并聯(lián)向管網(wǎng)輸送凝水時，凝水管網(wǎng)的水力計算和水泵選擇的步驟和方法如下：

a.以進入用戶或凝水分站的凝水箱的最大回水量，作為計算流量，并根據(jù)常用的流速范圍（～s），確定各管段的管徑。摩擦阻力計算可利用熱水網(wǎng)路水力計算表，但注意對開式凝結水回收系統(tǒng)，應對管壁絕對粗糙度K值予以修正。局部阻力通常折算為當量長度計算。

b.根據(jù)主干線各管段的壓力損失，繪制凝水管網(wǎng)的動水壓線。圖9-13所示為開式凝水管網(wǎng)的動水壓線示意圖。水平基準線取總凝水箱的回形管的標高。圖

9-13

管段DE的水壓線c.依照繪制出的動水壓線，可求出各個凝水泵所需的揚程，按下式計算

HB=10-4ΔP+h

mH2O

式中HB—凝水泵的揚程，mH2O；

ΔP—自凝水泵至凝水箱之間凝水管路的壓力損失，Pa；

h—總凝水箱回形管頂與凝水泵分站凝水箱最低水面的標高差，m。當凝水泵分站比總凝水箱的回形管高時，h為負值。

注

a.在工程設計中，凝結水泵的選用揚程，應留有30～50kPa的富裕壓力。

b.如選擇凝水泵型號后，水泵揚程大于需要值，則要在水泵出口處節(jié)流，消耗多余壓力，以免影響其它并聯(lián)水泵的正常工作。凝結水管網(wǎng)的水力計算例題【例題9-3】圖9-14所示為一閉式滿管流凝水回收系統(tǒng)示用意。用熱設備的凝結水計算流量G1=t/h，疏水器前凝水表壓力P1=，疏水器后表壓力P2=。二次蒸發(fā)箱的蒸汽最高表壓力P3=。管段的計算長度L1=120m。疏水器后凝水的提升高度h1=。

二次蒸發(fā)箱下面減壓水封出口與凝水箱的回形管標高差h2=。外網(wǎng)的管段長度L2=200m。閉式凝水箱的蒸汽箱的蒸汽墊層壓力P4=5kPa。試選擇各管段的管徑。圖

9-14

例題9-2的例圖

1-用汽設備；2-疏水器；3-二次蒸發(fā)箱；4-多級水封；

5-閉式凝水箱；6-安全水封【解】1.從疏水器到二次蒸發(fā)箱的凝水管段的水力計算

(1)計算余壓凝水管段的資用壓力及許諾平均比摩阻Rp·j值。

該管段的資用壓力ΔP1為:

ΔP1=(P2–P3)–h1ρng

=–×105-4×103×=40760

Pa

該管段的允許平均比摩阻Rp·j值為:

Rp·j=ΔP1(1-α)/L1=40760/120=

Pa/m

式中

α—局部阻力與總阻力損失的比例，查附錄4-8，取α=。

(2)求余壓凝水管中汽水混合物的密度ρr值

查，得出由于壓降產(chǎn)生的含汽量x2=。設疏水器漏汽量為x1=，那么在該余壓凝水管的二次含汽量為

x=x1+x2=+=

kg/kg

根據(jù)下式，可求得汽水混合物的密度ρr

ρr=1/[x(vq-vs)+vs]=1/[

=

kg/m3

(3)確信凝水管的管徑

首先將平均比摩阻Rp·j值換算為與的水力計算表(ρbi=10kg/m3)相等效的許諾比摩阻Rbi·p·j值。

Rbi·p·j=(ρr/ρbi)·Rp·j=×=

Pa/m

查，凝水計算流量G1=h，選用管徑為89×，相應的R及v值為

Rbi=Pa/m；vbi=m/s

(4)確定實際的比摩阻Rsh和流速vsh值

Rsh=(ρbi/ρr)·Rbi=(10/×=263Pa/m<Pa/m

vsh=(ρbi/ρr)·vbi=(10/×=

m/s

計算即可結束。

2.從二次蒸發(fā)箱到凝水箱的外網(wǎng)凝水管段的水力計算

(1)該管段流過純凝水，可利用的作用壓頭ΔP2和許諾平均比摩阻Rp·j值，按下式計算

ΔP2=ρng(h2––P4=1000×––5000=14620

Pa

上式中的，代表減壓水封出口與設計動水壓線的標高差。此段高度的凝水管非滿管流，留一富裕值后，可防止產(chǎn)生虹吸作用，使最后一級水封失效。

Rp·j=ΔP2/L2(1+αj)=14620/200(1+=

Pa/m

式中αj—室外凝水管網(wǎng)局部壓力損失與沿程壓力損失的比值，取0.6。按。

(2)確定該管段的管徑

按流水最大量過冷卻凝水考慮，G2=h。利用，按Rp·j選擇管徑。選用管子的公稱直徑為DN=50mm。相應的比摩阻及流速為

R=Pa/m<Pa/m；v=m/s

計算即可結束。注

具有多個疏水器并聯(lián)工作的余壓凝水管網(wǎng)，它的水力計算比較繁瑣。猶如蒸汽管網(wǎng)水力計算一樣，需要逐段求出該管段的汽水混合物的密度。在余壓凝水管網(wǎng)水力計算中，從偏于設計平安起見，通常以管段結尾的密度作為管段的汽水混合物的平均密度。

首先進行主干線的水力計算。通常從凝結水箱的總干管開始進行主干線的各管段的水力計算，直到最不利用戶。

主干線各計算管段的二次汽量，可按下式計算

x2=ΣGixi/ΣGi

kg/kg

式中x2—計算管段由于凝水壓降產(chǎn)和生的二次蒸發(fā)汽量，kg/kg；

xi—計算管段所連接的用戶，由于凝水壓降產(chǎn)生的二次蒸發(fā)汽量，kg/kg；

Gi—計算管段所連接的用戶的凝水計算流量，t/h。

該計算管段的x2值，加上疏水器的漏汽量x1后，即為該管段的凝水含汽量，然后，算出該管段的汽水混合物的密度。【例題9-4】

某工廠區(qū)的余壓凝水回收系統(tǒng)如圖9-15所示。用戶a的凝水計算流量Ga=t/h，疏水器前的凝水表壓力P=。用戶b的凝水計算流量Gb=3t/h，疏水器前的凝水表壓力P=bar。各管段管線長度標在圖上。凝水借疏水器后的壓力集中輸送回熱源的開式凝結水箱。總凝水箱回形管與疏水器之間的標高差為。試選擇各管段的管徑。圖

9-15

例題9-3附圖

Ⅰ-總凝水箱【解】1.第一確信骨干線和許諾的平均比摩阻

通過對照可知，從用戶a到總凝水箱的管線的平均比摩阻最小，此骨干線的許諾平均比摩阻Rp·j，可按下式計算

Rp·j=[105(Pa、2-PI)–(HI-Ha)ρng]/ΣL(1+αj)

;=[105×-0)––×1000×]/(300+270)(1+

;=Pa/m

式中Pa、2——用戶疏水器后的凝水表壓力，采納

Pa、2=×Pa、1=×=；

PI——開式凝水箱的表壓力，Pr=0；

HI、Ha——總凝水箱回形管和用戶疏水器出口處的位置標高，m。

2.管段①的水力計算

（1）確信管段①的凝水含汽量