河南城院供熱工程課件第5章 室內(nèi)蒸汽供暖系統(tǒng)

第五章

室內(nèi)蒸汽供暖系統(tǒng)主要內(nèi)容：

第一節(jié)蒸汽供暖系統(tǒng)熱媒的特點(diǎn)

第二節(jié)室內(nèi)低壓蒸汽供暖系統(tǒng)

第三節(jié)室內(nèi)高壓蒸汽供暖系統(tǒng)

第四節(jié)疏水器及其它附屬設(shè)備

第五節(jié)室內(nèi)低壓蒸汽供暖系統(tǒng)管路的水力計(jì)算方法和例題

第六節(jié)室內(nèi)高壓蒸汽供暖系統(tǒng)管路的水力計(jì)算方法和例題．

第一節(jié)

蒸汽供暖系統(tǒng)熱媒的特點(diǎn)

蒸汽供暖的原理：蒸汽從熱源1沿蒸汽管路2進(jìn)入散熱設(shè)備4，蒸汽凝結(jié)放出熱量后，凝水通過疏水器5再返回?zé)嵩粗匦录訜?。第二?jié)室內(nèi)低壓蒸汽供暖系統(tǒng)一、蒸汽供暖系統(tǒng)分類

二、低壓蒸汽供暖系統(tǒng)的基本原理圖示是機(jī)械回水的中供式低壓蒸汽供暖系統(tǒng)的示意圖。

低壓蒸汽供暖系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

（1）供汽：散熱器入口閥門前的蒸汽剩余壓力通常為1500～2000Pa。（2）疏水：疏水器的作用是自動(dòng)阻止蒸汽逸漏，而且能迅速地排出用熱設(shè)備及管道中的凝水，同時(shí)能排除系統(tǒng)中積留的空氣和其它不凝性氣體。

水擊現(xiàn)象：在蒸汽供暖管路中，排除沿途凝水，以免發(fā)生蒸汽系統(tǒng)常有的“水擊”現(xiàn)象，是設(shè)計(jì)中必須認(rèn)真重視的一個(gè)問題。（3）排汽：在每個(gè)散熱器上設(shè)置蒸汽自動(dòng)排汽閥是較理想的補(bǔ)進(jìn)空氣的措施，蒸汽自動(dòng)排氣閥的工作原理，同樣是靠閥體內(nèi)膨脹芯熱脹冷縮來防止蒸汽外逸和讓冷空氣通過閥體進(jìn)入散熱器的。第三節(jié)室內(nèi)高壓蒸汽供暖系統(tǒng)

一、室內(nèi)高壓蒸汽供暖系統(tǒng)的原理

圖所示是一個(gè)廠房的用戶入口和室內(nèi)高壓蒸汽供暖系統(tǒng)示意圖。二、安裝注意事項(xiàng)：1、在系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)，借高壓蒸汽的壓力，將管道系統(tǒng)及散熱器內(nèi)的空氣驅(qū)走。空氣沿干式凝水管路流至疏水器，通過疏水器內(nèi)的排氣閥或空氣旁通閥，最后由凝水箱頂?shù)目諝夤芘懦鱿到y(tǒng)外；空氣也可能通過疏水器前設(shè)置啟動(dòng)排氣管直接排出系統(tǒng)外。因此，必需再次著重指出，散熱設(shè)備到疏水器前的凝水管路應(yīng)按干凝水管路設(shè)計(jì)，必須保證凝水管路的坡度，沿凝水流動(dòng)方向的坡度不得小于0.005。同時(shí)，為使空氣能順利排除，當(dāng)干凝水管路（無論低壓或高壓蒸汽系統(tǒng)）通過過門地溝時(shí)，必須設(shè)空氣繞行管（見圖5-7）。

2、當(dāng)室內(nèi)高壓蒸汽供暖系統(tǒng)的某個(gè)散熱器需要停止供汽時(shí)，為防止蒸汽通過凝水管竄入散熱器，每個(gè)散熱器的凝水支管上都應(yīng)增設(shè)閥門，供關(guān)斷用。3、高壓蒸汽和凝水溫度高，在供汽和凝水干管上，往往需要設(shè)置固定支架10和補(bǔ)償器5，以補(bǔ)償管道的熱伸長。

4、凝水通過疏水器的排水孔和沿疏水器后面的凝水管路流動(dòng)時(shí)，由于壓力降低，相應(yīng)的飽和溫度降低，凝水會(huì)部分重新汽化，生成二次蒸汽。同時(shí)，疏水器因動(dòng)作滯后或阻汽不嚴(yán)也必會(huì)有部分漏汽現(xiàn)象。因此，疏水器后的管道流動(dòng)狀態(tài)屬兩相流（蒸汽與凝水）?？渴杷骱蟮挠鄩狠斔湍姆绞?，通常稱為余壓回水。余壓回水設(shè)備簡單，是目前國內(nèi)應(yīng)用最為普遍的一種凝水回收方式。

但不同余壓下的汽水兩相流合流時(shí)會(huì)相互干擾，影響低壓凝水的排除，同時(shí)嚴(yán)重時(shí)甚至能破壞管件及設(shè)備。為使兩股壓力不同的凝水順利合流，可采用將壓力高的凝水管做成噴嘴或多孔管等形式，順流插入壓力低的凝水管中（見圖5-8）。此外，由于汽水混合物的比容很大，因而輸送相同的質(zhì)量凝水時(shí)，它所需的管徑要比輸送純凝水（如采用機(jī)械回水方式）的大很多。5、當(dāng)工業(yè)廠房的蒸汽供暖系統(tǒng)使用較高壓力時(shí)，凝水管道內(nèi)生成的二次汽量就會(huì)增多。如有條件利用二次汽，則可將使用壓力較高的室內(nèi)各熱用戶的高溫凝水先引入專門設(shè)置的二次蒸發(fā)箱（器），通過二次蒸發(fā)箱分離出二次蒸汽，再就地利用。分離后留下的純凝水靠位差作用送回凝水箱。圖5-9所示是廠房車間內(nèi)設(shè)置二次蒸發(fā)箱的室內(nèi)蒸汽供暖系統(tǒng)示意圖。

第四節(jié)

疏水器及其它附屬設(shè)備

一、疏水器（一）疏水器的分類和幾種疏水器簡介根據(jù)疏水器的作用原理不同，可分為三種類型。（1）機(jī)械型疏水器利用蒸汽和凝水的密度不同，形成凝水液位，以控制凝水排水孔自動(dòng)啟閉工作的疏水器。主要產(chǎn)品有浮筒式、鐘形浮子式、自由浮球式、倒吊筒式疏水器等。（2）熱動(dòng)力型疏水器利用蒸汽和凝水熱動(dòng)力學(xué)（流動(dòng)）特性的不同來工作的水器。主要產(chǎn)品有圓盤式、脈沖式、孔板或迷宮式疏水器等。（3）熱靜力型（恒溫型）疏水器利用蒸汽和凝水的溫度不同引起恒溫元件膨脹或變形來工作的疏水器。主要產(chǎn)品有波紋管式、雙金屬片式和液體膨脹式疏水器等。（二）疏水器的選擇計(jì)算

1.疏水器排水量計(jì)算無論哪種型式的疏水器，其內(nèi)部均有一排水小孔，選擇疏水器的規(guī)格尺寸，確定疏水器的排水能力，就是選擇排水小孔的直徑或面積。疏水器的排水量G，可按下式計(jì)算：

kg/h2.疏水器的選擇倍率選擇疏水器閥孔尺寸時(shí)，應(yīng)使疏水器的排水能力大雨用熱設(shè)備的理論排水量，即：

Gsh=KGlkg/h

3.疏水器前、后壓力的確定原則疏水器前、后的設(shè)計(jì)壓力及其設(shè)計(jì)壓差值，關(guān)系到疏水器的選擇及疏水器后余壓回水管路資用壓力的大小。4.疏水器與管路的連接方式二、減壓閥

1、活塞式減壓閥2、波紋管式減壓閥3、杠桿式減壓閥4、薄膜式減壓閥5、減壓閥的安裝三、二次蒸發(fā)箱二次蒸發(fā)箱的作用是將室內(nèi)各用汽設(shè)備排出的凝水，在較低的壓力下分離出一部分二次蒸汽，并將低壓的二次蒸汽輸送到熱用戶利用。二次蒸發(fā)箱的容積V可按每

1m3容積每小時(shí)分離出2000m3蒸汽來確定。箱中按20%的體積存水，80%的體積為蒸汽分離空間。第五節(jié)

室內(nèi)低壓蒸汽供暖系統(tǒng)管路的水力計(jì)算方法和例題一、室內(nèi)低壓蒸汽供暖系統(tǒng)水力計(jì)算原則和方法

1、計(jì)算蒸汽管道內(nèi)的單位長度摩擦壓力損失（比摩阻）時(shí)，同樣可利用第四章式（4-2）即達(dá)西·維斯巴赫公式進(jìn)行計(jì)算。即

R=λ/d·ρυ2/2Pa/m2、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(gòu)件的局部阻力系數(shù)ζ值同樣可按附錄4-2確定，其動(dòng)壓頭值可見附錄5-3。3、在散熱器入口處，蒸汽應(yīng)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(jìn)入散熱器，并將散熱器內(nèi)的空氣排出。4、在進(jìn)行低壓蒸汽供暖系統(tǒng)管路的水力計(jì)算時(shí)，同樣先從最不利的環(huán)路開始，亦即從鍋爐到最遠(yuǎn)散熱器的管路開始計(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)，通常采用控制比壓降或按平均比摩阻方法進(jìn)行計(jì)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(shè)計(jì)。平均比摩阻法是在已知鍋爐或室內(nèi)入口蒸汽壓力的條件下進(jìn)行計(jì)算。

RPj=α（Pg-2000）/ΣlPa/m5、最不利環(huán)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)流速不得超過下列規(guī)定的最大允許流速：當(dāng)汽、水同向流動(dòng)時(shí)30m/s

當(dāng)汽、水逆向流動(dòng)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。6、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(dòng)凝水，凝水管路必須保證0.005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(jì)算方法，是依靠坡度無壓流動(dòng)的水力計(jì)算公式為依據(jù)，并根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，制訂出不同管徑下所能擔(dān)負(fù)的輸熱能力（亦即其在0.005坡度下的通過凝水量）。

排水管后面的凝水管路，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。低壓蒸汽供暖系統(tǒng)干凝水管路系統(tǒng)和濕凝水管路的管徑選擇表可見附錄5-4。注意：考慮到蒸汽管內(nèi)沿途凝水和空氣的影響，末端管徑可適當(dāng)放大。當(dāng)干管始端管徑在50mm以上時(shí)，末端管徑應(yīng)不小于32mm;當(dāng)干管始端管徑在50mm以下時(shí)，末端管徑應(yīng)不小于25mm.二、室內(nèi)低壓蒸汽供暖系統(tǒng)管路水力計(jì)算例題[例題5-1]圖5-17為重力回水的低壓蒸汽供暖管路系統(tǒng)的一個(gè)支路。鍋爐房設(shè)在車間一側(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亍Ｔ囘M(jìn)行水力計(jì)算。第六節(jié)室內(nèi)高壓蒸汽供暖系統(tǒng)管路的水力計(jì)算方法和例題

一、原理室內(nèi)高壓蒸汽供暖管路的水力計(jì)算原理與低壓蒸汽完全相同。室內(nèi)蒸汽供暖管路的水力計(jì)算任務(wù)同樣也是選擇管徑和計(jì)算其壓力損失，通常采用平均比摩阻法或流速法進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算從最不利環(huán)路開始。

1.比摩阻法當(dāng)蒸汽系統(tǒng)的起始?jí)毫σ阎獣r(shí)，最不利環(huán)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，最不利環(huán)路的總壓力損失不宜超過起始?jí)毫Φ?/4。平均比摩阻可按下式確定：

RPj=0.25αP/ΣlPa/m

2.流速法通常，室內(nèi)高壓蒸汽供暖系統(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。按《暖通規(guī)范》規(guī)定，高壓蒸汽供暖系統(tǒng)的最大允許流速不應(yīng)大雨下列數(shù)值：汽、水同向流動(dòng)時(shí)80m/s

汽、水逆向流動(dòng)時(shí)60m/s

在工程設(shè)計(jì)中，常取常用的流速來確定管徑并計(jì)算壓力損失。為了使系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)壓力不要相差太大，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，最不利管路的推薦流速值要比最大允許流速低的多。通常采用υ=15～40m/s（小管徑取低值）。在確定其它支路的立管管徑時(shí)，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，末端散熱器有充水不熱的可能，因而國外有些資料推薦，高壓蒸汽供暖系統(tǒng)的干管的總壓降不應(yīng)超過凝水干管總坡降的1.2～1.5倍。選用管徑較粗，但工作正常可靠。[例題5-2]

圖5-18所示為室內(nèi)高壓蒸汽供暖管路系統(tǒng)的一個(gè)支路。各散熱器的熱負(fù)荷與例題5-1相同，均為4000W。用戶引入口處設(shè)分汽缸，與室外蒸汽熱網(wǎng)連接。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。試選擇高壓蒸汽供暖管路的管徑和用戶引入口處的供暖蒸汽管路的起始?jí)毫?。?fù)習(xí)思考題：1．說明蒸汽采暖的基本原理。2．蒸汽采暖系統(tǒng)與熱水采暖系統(tǒng)比較有哪些不同及優(yōu)缺點(diǎn)?3．如何保證低壓蒸汽采暖