《供熱工程》chp5安徽工業(yè)大學(xué)

《供熱工程》（5）安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院建筑環(huán)境與設(shè)備工程系Chp5.室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng)§5.1蒸汽熱媒供熱系統(tǒng)的特點(diǎn)一．工作原理與設(shè)備1．運(yùn)行原理2．設(shè)備作用①分水器：②疏水器：③空氣管：④凝水箱：⑤凝水泵：5-1二．熱媒的特點(diǎn)（與熱水相比）

:1．相態(tài)發(fā)生了變化每1Kg蒸汽在散熱設(shè)備中凝結(jié)放出的熱量：（Kj/Kg）GKg蒸汽放熱量：當(dāng)進(jìn)出散熱設(shè)備的熱媒是飽和蒸汽和飽和凝水時(shí)，則：已知散熱設(shè)備的散熱量，所需要的蒸汽量：

Kg/hA——單位換算系數(shù)，對(duì)于130℃/70℃供回水高溫?zé)崴膳?，每千克熱水放出的熱量為：?duì)表壓力為200KP的蒸汽，它的汽化潛熱KJ/Kg

。2．狀態(tài)參數(shù)變化較大（體現(xiàn)在流量和比容上）

狀態(tài)參數(shù)變化大，導(dǎo)致蒸汽系統(tǒng)比熱水系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理上要復(fù)雜。3．熱媒溫度不同蒸汽在散熱設(shè)備中定壓凝結(jié)放熱，熱媒溫度為該壓力下的飽和溫度。表壓力為200的蒸汽供熱系統(tǒng)，散熱設(shè)備中的熱媒溫度為：

a.所以相同熱負(fù)荷蒸汽供熱比熱水供熱節(jié)省散熱設(shè)備面積;b.采用蒸汽系統(tǒng)的管道管徑較小，初投資要比熱水系統(tǒng)少;c.蒸汽系統(tǒng)散熱設(shè)備表面溫度高，容易燒烤聚集在它上面的有機(jī)灰塵而產(chǎn)生異味，衛(wèi)生條件差,有“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象。所以在民用建筑中，一般不宜采用蒸汽系統(tǒng)。

4．比容比熱水大

200的飽和蒸汽，其比容是水的600多倍，因此管道中流速比熱水高得多，容易產(chǎn)生“水錘”的現(xiàn)象。

水錘：5．水靜壓力小靜壓力：6．蒸汽系統(tǒng)靈敏，熱惰性小供汽時(shí)熱得快，停汽時(shí)冷得也快，適應(yīng)于間歇供熱的用戶。7．蒸汽供暖系統(tǒng)不能調(diào)節(jié)蒸汽溫度，采用間歇運(yùn)行，系統(tǒng)腐蝕較快，使用年限比熱水供暖系統(tǒng)短§5.2室內(nèi)蒸汽供暖系統(tǒng)一．分類1．按蒸汽壓力的大小來(lái)分

2．干管布置情況

3．立管布置特點(diǎn)

4．回水動(dòng)力方式

二．低壓蒸汽供暖系統(tǒng)的基本形式（1）．重力回水1．工作原理

5-25-2空氣能從B點(diǎn)排出條件：B點(diǎn)前的凝水干管不能充滿水，它的橫斷面上部為空氣，下部為凝水。干式凝水管：非滿管流動(dòng)的凝水管。原理：濕式凝水管：滿管流動(dòng)的凝水管。

2．特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)型式簡(jiǎn)單，宜在小型系統(tǒng)中采用，無(wú)需凝水箱和凝水泵，不消耗電能；缺點(diǎn)：作用半徑較大時(shí)，要采用較高的蒸汽壓力才能將蒸汽輸送到最遠(yuǎn)散熱器。當(dāng)系統(tǒng)作用半徑較大，供汽壓力較高（通常供汽表壓力高于20kPa）時(shí)，就只能采用機(jī)械回水系統(tǒng)。

（2）機(jī)械回水1．工作原理機(jī)械回水低壓蒸汽供暖系統(tǒng)1—低壓恒溫式疏水器2—凝水箱3—膨脹水箱4—凝水泵

5-3注意：凝水干管要按干式凝水管設(shè)計(jì)，以讓系統(tǒng)中不凝氣體經(jīng)凝水干管流入凝水箱，再經(jīng)空氣管排入大氣中。2．主要設(shè)備功能①疏水器：自動(dòng)阻止蒸汽逸漏，迅速排出用熱設(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。

恒溫式疏水器：注意：在每組散熱器后都要安裝疏水器。5-4②凝水箱：收集系統(tǒng)中凝水及空氣或不凝性氣體。一般按15～20min最大小時(shí)凝水量設(shè)計(jì)，在熱源處的總凝結(jié)水箱也可按

0.5～1h最大小時(shí)凝水量設(shè)計(jì)。③空氣管：排出凝水箱中的空氣及不凝性氣體。④凝水泵：將凝水箱中的凝水輸送回?zé)嵩?。?yīng)按少于30min的時(shí)間將凝結(jié)水箱的凝結(jié)水送入鍋爐的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。為避免水泵吸入口處壓力過(guò)低造成凝結(jié)水汽化，以至造成氣蝕、水泵停轉(zhuǎn)現(xiàn)象，凝結(jié)水泵的最大吸水高度以及最小正壓水頭高度要受凝結(jié)水溫度的制約。為安全考慮，當(dāng)凝結(jié)水溫度小于70℃時(shí)，水泵必須低于水箱底面0.5m。

3．關(guān)鍵設(shè)計(jì)問(wèn)題①蒸汽壓力的設(shè)計(jì)散熱器入口處閥門前的剩余壓力用來(lái)保證蒸汽流進(jìn)散熱器的壓力損失，一般而言，剩余壓力通常設(shè)計(jì)1500~2000Pa。a.當(dāng)供汽壓力符合設(shè)計(jì)條件時(shí)，散熱器內(nèi)充滿蒸汽：進(jìn)入蒸汽量恰能被散熱器內(nèi)表面冷凝下來(lái)，形成一層凝水薄膜，凝水順利流出，不積留在散熱器內(nèi)，空氣排除干凈，屬正常工作。b.當(dāng)供汽壓力降低時(shí)，進(jìn)入散熱器中的蒸汽量減少：

蒸汽不能充滿整個(gè)散熱器，空氣不能排凈，情況嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)由于蒸汽冷凝造成微負(fù)壓，形成從干式凝水管吸入空氣的現(xiàn)象。c.當(dāng)供汽壓力過(guò)高時(shí)：流入散熱器的蒸汽量超過(guò)了散熱表面的凝結(jié)能力，會(huì)出現(xiàn)未凝結(jié)蒸汽竄入凝水管，散熱器表面溫度高出設(shè)計(jì)值，散熱量增加。解決措施：在實(shí)際中，當(dāng)供汽壓力有波動(dòng)時(shí)，在散熱器出口或者在每根凝水立管下端安裝疏水器。②減輕“水擊”措施解決方法：a.及時(shí)排除凝結(jié)水；b.水平敷設(shè)的供汽管路必須具有足夠的坡度，并盡可能保持汽水同向流動(dòng)；c.供汽干管向上拐彎處，應(yīng)設(shè)置疏水裝置；d.在下供式蒸汽立管中，由于汽水逆向流動(dòng)，蒸汽可采用較低的流速，如下圖：5-12e.避免供汽干管中的凝水進(jìn)入供汽立管，立管宜連接在干管的上方側(cè)：③系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)“真空度”的解決辦法危害：當(dāng)系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)，由于凝水的容積遠(yuǎn)小于蒸汽的容積，因而產(chǎn)生真空度，不采取措施，空氣會(huì)從系統(tǒng)的接縫處滲入，并逐步使接縫處生銹，最終導(dǎo)致不嚴(yán)密而造成滲漏。解決辦法：a.打開空氣管閥門，使空氣通過(guò)干凝水管迅速地進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)；b.在每個(gè)散熱器上設(shè)置自動(dòng)排氣閥；安裝位置：應(yīng)裝在散熱器1/3的高度處，而不應(yīng)裝在散熱器的頂部(低壓蒸氣的密度比空氣小)

?！?.3室內(nèi)高壓蒸汽供熱系統(tǒng)一．

1．低壓蒸汽多用于采暖的原因：①壓力低，運(yùn)行安全可靠；②壓力低溫度低不產(chǎn)生異味，衛(wèi)生條件好；2．高壓蒸汽供暖系統(tǒng)的定義：壓力為1.7×105

～4.0×105Pa的蒸汽供暖系統(tǒng)。3．高壓供熱熱用戶：生產(chǎn)工藝，生活通風(fēng)及供熱熱用戶等二．高壓蒸汽供熱原理1．原理：5-8①高低壓分汽缸之間用減壓裝置進(jìn)行減壓：以滿足滿足不同用汽要求；②補(bǔ)償器：用于緩解管道熱脹冷縮的變形，補(bǔ)償管道的熱伸長(zhǎng)；自然補(bǔ)償：可利用管道的自然彎曲及自由端進(jìn)行補(bǔ)償，如圖所示：

當(dāng)自然補(bǔ)償不能滿足要求時(shí)，人工設(shè)置的補(bǔ)償器有：方形補(bǔ)償器、波紋管補(bǔ)償器等。兩個(gè)補(bǔ)償器之間應(yīng)合理地設(shè)置固定點(diǎn)。

③安全閥：當(dāng)分汽缸中壓力過(guò)高時(shí)可自動(dòng)打開泄氣，以防汽缸爆破。④凝水箱：a.既可以設(shè)置在廠房?jī)?nèi)，也可以布置在凝結(jié)水回收分站或直接布置在鍋爐房?jī)?nèi)；b.凝水箱種類：2．運(yùn)行原理：

①排空氣：

空氣干式凝水管疏水器凝水箱空氣管系統(tǒng)外。②坡度問(wèn)題：從散熱設(shè)備疏水器（這段凝水管）按干凝水管路設(shè)計(jì)，坡度≥0.005。

a.干式凝水管通過(guò)過(guò)門地溝時(shí)，必須設(shè)空氣繞行管，以使凝水順利回流；圖示：

5-9b.散熱器凝水支管上設(shè)置閥門，以防停汽時(shí)，蒸汽通過(guò)凝水管竄入散熱器。③凝水回水：

余壓回水：凝水通過(guò)疏水器后壓力有所降低，產(chǎn)生二次蒸汽。其后的凝水管道屬兩相流，靠疏水器后余壓輸送凝水，稱為余壓回水。出現(xiàn)的問(wèn)題：

不同余壓下的兩相流合流時(shí)會(huì)相互干擾，低壓凝水回水困難，有時(shí)甚至破壞管件等設(shè)備。解決辦法：a.將壓力高的凝水管做噴嘴順流插入壓力低的凝水管：b.將壓力高的凝水管做成多孔管順流插入壓力低的凝水管：3．二次蒸汽的應(yīng)用

蒸汽供暖系統(tǒng)中，供汽壓力越低，二次汽化量越少；相反，供汽壓力越高，二次汽化量越多。怎樣利用二次蒸汽？舉措：5-7設(shè)置二次蒸發(fā)箱的高壓蒸汽采暖系統(tǒng)1-高壓用汽設(shè)備；2-放水閥；3-疏水器；4-止回閥；5-二次蒸發(fā)箱；6-安全閥；7-壓力調(diào)節(jié)器

①用汽分析：a.系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)二次蒸汽用量大于二次汽化量時(shí)，二次蒸發(fā)箱內(nèi)的蒸汽壓力降低，通過(guò)蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥補(bǔ)汽，以維持箱內(nèi)蒸汽壓力和用戶所需要的蒸汽量。b.當(dāng)二次汽化量大于需要量時(shí)，箱內(nèi)蒸汽壓力增高，當(dāng)超過(guò)極限值，則會(huì)由安全閥進(jìn)行排汽泄壓。②運(yùn)行特點(diǎn)：與余壓回水方式相比：a.回水方式設(shè)備增多：例如：壓力調(diào)節(jié)閥，二次蒸發(fā)箱，止回閥等；b.有效利用二次蒸汽，避免室外余壓回水兩相流產(chǎn)生的水擊以及高、低壓凝水合流時(shí)的相互干擾；c.外網(wǎng)管徑比余壓回水要細(xì)。三．高壓蒸汽供暖系統(tǒng)的特點(diǎn)①高壓蒸汽供暖系統(tǒng)由于散熱器可能漏氣，加上二次蒸發(fā)汽的存在，造成凝水管路會(huì)有蒸汽存在，所以在每個(gè)散熱器的蒸汽和凝結(jié)水支管上都應(yīng)設(shè)閥門，以調(diào)節(jié)供汽并保證關(guān)斷。②因疏水器單個(gè)排水能力遠(yuǎn)超過(guò)每組散熱器的凝水量，故系統(tǒng)僅在每一支凝水干管的末端設(shè)疏水器。③由于凝結(jié)水溫度較高，通過(guò)疏水器減壓后，會(huì)產(chǎn)生二次蒸汽。所以在進(jìn)入凝結(jié)水箱之前要設(shè)置二次蒸發(fā)箱。④由于管道溫度變化大，要考慮補(bǔ)償問(wèn)題。⑤高壓蒸汽供暖系統(tǒng)的管徑和散熱器片數(shù)都小于低壓蒸汽供暖系統(tǒng)，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。但是由于安全、衛(wèi)生條件差，僅能用于工業(yè)廠房。

§5.4疏水器及其它附屬設(shè)備一．疏水器1.作用：允許凝結(jié)水空氣通過(guò)，阻止蒸汽通過(guò)。

2.分類

機(jī)械型：利用蒸汽和凝結(jié)水的密度不同而形成的凝結(jié)水液面不斷變化來(lái)控制凝水排水孔自動(dòng)啟閉的疏水器，例如：浮筒式，自由浮球式，倒吊筒式等。浮筒式（機(jī)械型）

（1）構(gòu)造圖

（2）工作原理：（3）特點(diǎn)：①.排水阻力小，②.缺點(diǎn)：體積大，排水量小，活動(dòng)部件多，閥孔易磨損，維修工作量大。5-8熱靜力型：主要根據(jù)蒸汽和凝水的溫度不同而引起恒溫原件膨脹或變形來(lái)工作的疏水器，例如：波紋管式，雙金屬片式等，前面也已提到一種。

熱動(dòng)力型：主要根據(jù)蒸汽和凝水熱動(dòng)力學(xué)特性不同來(lái)工作的疏水器，例如：圓盤式，孔板，脈沖式等。5-93.疏水器種類及規(guī)格確定先確定疏水器種類，然后進(jìn)行排水量計(jì)算，確定它的規(guī)格尺寸。①排水量計(jì)算公式：②選擇倍率：

——疏水器的選擇倍率，考慮了2個(gè)因素③疏水器前后壓力的確定原則：

④疏水器符號(hào)：

沿用符號(hào)：新國(guó)標(biāo)符號(hào)

:⑤疏水器連接方式旁通管的作用：開始運(yùn)行時(shí)排除大量凝水和空氣。說(shuō)明：a.旁通既可水平安裝，又可垂直安裝，小型系統(tǒng)可不設(shè)旁通管；b.沖洗管用于放掉空氣和沖洗管路；c.檢查管用以檢查疏水器工作情況。二．減壓閥1．作用：對(duì)高壓蒸汽進(jìn)行節(jié)流降壓，且能使閥后的蒸汽壓力自動(dòng)地維持在一定范圍內(nèi)，其調(diào)節(jié)原理是通過(guò)調(diào)節(jié)閥孔的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)的。2．符號(hào)：3．分類：活塞式減壓閥：工作原理：5-10波紋管式減壓閥：工作原理：5-114．安裝安裝特點(diǎn)：①減壓閥兩側(cè)應(yīng)分別安裝高壓和低壓壓力表；②閥后應(yīng)安裝安全閥；作用：防止減壓閥后的壓力超過(guò)允許的極限。③旁通管是為了在減壓閥發(fā)生故障而要檢修時(shí)關(guān)閉減壓閥兩側(cè)的截止閥，通過(guò)旁通管來(lái)保證供汽，既可水平安裝，也可垂直安裝；④減壓閥可以串連；在減壓閥前后的壓力比大于5～7倍時(shí)，或者要求閥后壓力較小時(shí)，可以串連兩個(gè)減壓閥，這樣可以緩解單個(gè)減壓閥工作時(shí)的噪音和振動(dòng)，而且運(yùn)行起來(lái)也安全。三．二次蒸發(fā)箱1．作用：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，在將二次蒸汽輸送到用戶。

重要參數(shù)的確定：即二次蒸發(fā)箱容積的設(shè)計(jì)計(jì)算？

§5.5室內(nèi)低壓蒸汽供暖系統(tǒng)管路的水力計(jì)算一．水力計(jì)算原則和方法1．計(jì)算公式總阻力：

①確定R值：紊流過(guò)渡區(qū):K取0.2mm

或者：②確定管徑：由教材附錄5-3低壓蒸汽管徑計(jì)算表來(lái)確定；③局部阻力：局部阻力數(shù)由附錄4-2查得，動(dòng)壓頭由附錄查得，計(jì)算公式：

④剩余壓力：1500～2000Pa的剩余壓力2．蒸汽管路和凝水管的水力計(jì)算

①最不利環(huán)路：水力計(jì)算兩種方法：平均比摩阻法的計(jì)算公式是：②其它近處環(huán)路：其它立管的水力計(jì)算，也運(yùn)用平均比摩阻法，但在確定立管管徑時(shí)，要求其管內(nèi)流速不得超