1、第五章 室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng),第一節(jié)：蒸汽供暖系統(tǒng)概述 第二節(jié)：低壓蒸汽供暖系統(tǒng) 第三節(jié)：高壓蒸汽供暖系統(tǒng) 第四節(jié)：蒸汽系統(tǒng)主要附屬設(shè)備 第五節(jié)：室內(nèi)蒸汽供暖系統(tǒng)的水力計(jì)算,第一節(jié) 蒸汽供暖系統(tǒng)概述,蒸汽作為供熱（暖）系統(tǒng)的熱媒，應(yīng)用極為普遍。左圖是蒸汽供熱的原理圖。蒸汽從熱源沿蒸汽管路進(jìn)入散熱設(shè)備，蒸汽凝結(jié)放出熱量后，凝水通過(guò)疏水器再返回?zé)嵩粗匦录訜帷?Chap5 室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng),第一節(jié) 蒸汽供暖系統(tǒng)概述,一、蒸汽作為熱媒的特點(diǎn)（與熱水相比較 ） 1.凝結(jié)放熱，同樣Q，流量少，省管材，省電。 蒸汽釋放熱量主要是通過(guò)蒸汽的凝結(jié)放出汽化潛熱，發(fā)生相變，其溫度變化很?。粺崴拷档蜏囟柔尫艧崃?。就單位

2、質(zhì)量熱媒而言，蒸汽放出的汽化潛熱比熱水溫降放出的顯熱要大許多倍。因而同樣熱負(fù)荷，蒸汽質(zhì)量流量要小許多，凝結(jié)水管管徑小，水泵電耗省。 2.散熱器的tpj高，同樣Q，節(jié)省散熱器面積。 蒸汽在散熱器內(nèi)在定壓下凝結(jié)放熱，熱媒溫度為該壓力下的飽和溫度。平均溫度高。 3.有相態(tài)變化，狀態(tài)變化大 相態(tài)變化大，輸送過(guò)程密度變化大，在凝結(jié)水管路中易出現(xiàn)二次蒸汽，管路內(nèi)流動(dòng)復(fù)雜,4.熱惰性小，適用于間歇供暖。 熱得快，冷得快（適用于影劇院觀(guān)眾廳）；熱水系統(tǒng)水的貯熱能力大，熱惰性大。 5. 靜壓力小，流速大，可減小管徑。 由于蒸汽比容大、密度小，因而在高層建筑中，不會(huì)象熱水供暖那樣產(chǎn)生很大的水靜壓力。由于蒸汽密度比

3、水小，相同質(zhì)量流量時(shí)，可采用較大的流速而不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的阻力，從而可減小管徑，節(jié)省投資。 5.同時(shí)滿(mǎn)足對(duì)壓力和溫度有不同要求的多種用戶(hù)的用熱要求。 蒸汽的飽和溫度可隨壓力增高而增高，變換蒸汽壓力可滿(mǎn)足各種不同工廠(chǎng)內(nèi)生產(chǎn)工藝用熱對(duì)熱媒溫度的需要，甚至可以作為動(dòng)力使用（蒸汽鍛錘）。 7.室內(nèi)空氣品質(zhì)差，衛(wèi)生條件差。 散熱器的tpj高，易使沉積在散熱設(shè)備表面的有機(jī)灰塵焦化而產(chǎn)生異味，降低室內(nèi)空氣品質(zhì)，散熱器的熱媒平均溫度高，易燙傷人，衛(wèi)生條件差。,8.狀態(tài)參數(shù)變化大，設(shè)計(jì)計(jì)算和運(yùn)行管理復(fù)雜，“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象嚴(yán)重，降低其經(jīng)濟(jì)性。 9.管路易腐蝕，壽命短. 蒸汽管道間歇工作，蒸汽管內(nèi)時(shí)而流動(dòng)蒸汽，時(shí)

4、而充斥空氣，凝結(jié)水管道時(shí)而充滿(mǎn)水，時(shí)而進(jìn)入空氣，管道特別是凝結(jié)水管，反復(fù)和空氣接觸，易受到氧腐蝕，使用壽命短。有條件的工程宜采用鍍鋅鋼管，散熱器宜采用鑄鐵制品，容易腐蝕的鋼制散熱器不宜用在蒸汽采暖系統(tǒng)中。 10.蒸汽管溫度高，凝結(jié)水難以回收，熱損失大。,二、蒸汽采暖系統(tǒng)的類(lèi)型 1.按供汽壓力分類(lèi)： 高壓蒸汽供暖系統(tǒng)：表壓P0.07MPa； 低壓蒸汽供暖系統(tǒng)：表壓P0.07MPa； 真空蒸汽供暖系統(tǒng)：絕對(duì)壓力P0.1MPa ,飽和溫度低于100。 2. 根據(jù)立管的根數(shù)分類(lèi)：?jiǎn)喂苷羝膳到y(tǒng)和雙管蒸汽采暖系統(tǒng)。 單管系統(tǒng)易產(chǎn)生水擊和汽水沖擊噪聲，應(yīng)多采用垂直雙管系統(tǒng)。 3.根據(jù)蒸汽干管的位置分類(lèi)

5、：上供式、中供式和下供式 為了保證蒸汽、凝結(jié)水同向流動(dòng)，防止水擊和噪聲，上供式系統(tǒng)用得較多 4.按回水動(dòng)力不同分類(lèi)： 重力回水系統(tǒng)；余壓回水系統(tǒng)；機(jī)械回水系統(tǒng),第二節(jié) 低壓蒸汽供暖系統(tǒng),一、重力回水系統(tǒng),1. 工作原理 在系統(tǒng)運(yùn)行前，鍋爐充水至面。鍋爐加熱后產(chǎn)生的蒸汽，在其自身壓力作用下，克服流動(dòng)阻力，沿供汽管道輸進(jìn)散熱器內(nèi)，并將積聚在供汽管道和散熱器內(nèi)的空氣驅(qū)入凝水管，最后，經(jīng)連接在凝水管末端的空氣管排出。蒸汽在散熱器內(nèi)冷凝放熱。凝水靠重力作用沿凝水管路返回鍋爐，重新加熱變成蒸汽，繼續(xù)循環(huán)。,2. 管路布置特點(diǎn)： 1）供汽干管低頭走，汽水同向，坡度宜采用0.003，不小于0.002。當(dāng)汽水逆

6、向流動(dòng)時(shí)管道坡度0.005，進(jìn)入散熱器支管坡度i=0.010.02。 2）鍋爐工作時(shí)，在蒸汽壓力作用下，總凝水立管的水位將升高h(yuǎn)值，達(dá)到-水面。當(dāng)凝水干管內(nèi)為大氣壓力時(shí)，h值即為鍋爐壓力所折算的水柱高度。為使系統(tǒng)內(nèi)的空氣能從P點(diǎn)處順利排出，P點(diǎn)前的凝水干管就不能充滿(mǎn)水。干管的橫斷面，上部分應(yīng)充滿(mǎn)空氣，下部分充滿(mǎn)凝水，凝水靠重力流動(dòng)。這種非滿(mǎn)管流動(dòng)的凝水管，稱(chēng)為干式凝水管。它必須敷設(shè)在-水面以上，再考慮鍋爐壓力波動(dòng)，P點(diǎn)處應(yīng)再高出-水面約200250mm。水面-以下的總凝水立管全部充滿(mǎn)凝水，凝水滿(mǎn)管流動(dòng)，稱(chēng)為濕式凝水管。,3. 重力回水低壓蒸汽供暖系統(tǒng)的特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)型式簡(jiǎn)單，無(wú)凝水箱、凝水泵

7、，運(yùn)行時(shí)不消耗電能，適用于小型系統(tǒng)。 缺點(diǎn)：供暖系統(tǒng)作用半徑不能過(guò)大。 當(dāng)系統(tǒng)作用半徑較大，供汽壓力較高（表壓高于20KPa)時(shí)，一般采用機(jī)械回水系統(tǒng)。室內(nèi)系統(tǒng)的作用半徑一般控制在50m以?xún)?nèi)，若超過(guò)50m，可通過(guò)調(diào)整入口或分支點(diǎn)的位置來(lái)解決，多分成幾個(gè)小系統(tǒng)。,1. 與重力回水系統(tǒng)的區(qū)別 系統(tǒng)多了凝結(jié)水箱和凝結(jié)水泵 不同于重力回水系統(tǒng)，機(jī)械回水系統(tǒng)是“斷開(kāi)式”系統(tǒng)。凝水不直接返回鍋爐，而首先進(jìn)入凝水箱，然后再用凝水泵將凝水送回?zé)嵩粗匦录訜帷?二、機(jī)械回水系統(tǒng),2. 對(duì)系統(tǒng)的要求 凝水箱布置應(yīng)低于所有散熱器和凝水管。進(jìn)凝水箱的凝水干管應(yīng)作順流向下的坡度，使從散熱器流出的凝水靠重力自流進(jìn)入凝水箱。

8、為了使系統(tǒng)的空氣經(jīng)凝水干管流入凝水箱，再經(jīng)凝水箱上的空氣管排往大氣,凝水干管應(yīng)按干式凝水管設(shè)計(jì)。3.優(yōu)點(diǎn) 擴(kuò)大了供熱范圍，應(yīng)用最為普遍。,1.保證合適的供汽壓力。在設(shè)計(jì)低壓蒸汽供暖系統(tǒng)時(shí)，一方面盡可能采用較低的供汽壓力，另一方面系統(tǒng)的干式凝水管又與大氣相通；因此，散熱器內(nèi)的蒸汽壓力只需比大氣壓力稍高一點(diǎn)即可，靠剩余壓力以保證蒸汽流入散熱器所需的壓力損失，并靠蒸汽壓力將散熱器中的空氣驅(qū)入凝水管。設(shè)計(jì)時(shí)，散熱器入口閥門(mén)前的蒸汽剩余壓力通常為15002000Pa。,三、低壓蒸汽供暖系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題,在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，為了避免未凝結(jié)的蒸汽竄入凝水管，可在每個(gè)散熱器出口或在每根凝水立管下端安裝疏

9、水器。,2. 排空氣及防止真空。當(dāng)停止供汽時(shí)，散熱器和管路內(nèi)會(huì)出現(xiàn)一定的真空度，應(yīng)打開(kāi)空氣管的閥門(mén)，使空氣通過(guò)干凝水干管迅速進(jìn)入系統(tǒng)，以免空氣從系統(tǒng)的接縫處滲入，使接縫處生銹、不嚴(yán)密、造成滲漏，最好在散熱器上設(shè)置蒸汽自動(dòng)排氣閥以補(bǔ)進(jìn)空氣。蒸汽自動(dòng)排氣閥是靠閥體內(nèi)的膨脹芯熱脹冷縮來(lái)防止蒸汽外逸和讓冷空氣通過(guò)閥體進(jìn)入散熱器。,3. 防止水擊。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。為了減輕水擊現(xiàn)象，應(yīng)采取的措施。(1)敷設(shè)的供汽管路，必須有足夠的坡度，保持汽、水同向流動(dòng)。蒸汽干管保持下坡，坡度宜采用0.003，進(jìn)入散熱器支管的坡度0.010.02。(2)蒸汽干管向上拐彎

10、處，必須設(shè)置疏水裝置，定期排出沿途流來(lái)的凝水，防止產(chǎn)生水擊現(xiàn)象。常用耐水擊的雙金屬片型的疏水器（圖5-2），當(dāng)供汽壓力低時(shí)，也可用水封裝置（圖5-1下供式系統(tǒng)末端所示）。(3)為了保持蒸汽的干度，避免沿途凝水進(jìn)入供汽立管，供汽立管宜從供水干管的上方或側(cè)上方接出。,第三節(jié) 室內(nèi)高壓蒸汽供熱系統(tǒng),在工廠(chǎng)中，生產(chǎn)工藝用熱往往需要使用較高壓力的蒸汽。因此，利用高壓蒸汽作為熱媒，向工廠(chǎng)車(chē)間及其輔助建筑物各種不同用途的熱用戶(hù)（生產(chǎn)工藝、熱水供應(yīng)、通風(fēng)及供暖熱用戶(hù)等）供熱，是一種常用的供熱方式。,一、高壓蒸汽供暖系統(tǒng)的形式,1. 上供下回式,2. 上供上回式,二、高壓蒸汽供暖系統(tǒng)的特點(diǎn),供汽壓力高，流速大，

11、系統(tǒng)作用半徑大，但沿程管道熱損失也大。對(duì)同樣的負(fù)荷，所需管徑小，但如果沿途凝水排泄不暢時(shí)，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的水擊 散熱器內(nèi)蒸汽壓力高，表面溫度也高，對(duì)同樣的熱負(fù)荷，所需散熱面積少，但易堂少人和燒焦落在散熱器上的有機(jī)塵，衛(wèi)生和安全條件較差 凝水溫度高，容易產(chǎn)生二次蒸汽?？稍O(shè)置二次蒸發(fā)箱對(duì)凝水管道中蒸汽二次利用,三、高壓蒸汽供暖系統(tǒng)的凝水回收方式,根據(jù)凝水回流動(dòng)力的不同，分成余壓回水、閉式滿(mǎn)管回水和加壓回水； 根據(jù)凝水箱是否與大氣相通，分為開(kāi)式和閉式系統(tǒng)。開(kāi)式系統(tǒng)不可避免的要產(chǎn)生二次蒸汽的損失和空氣的滲入，損失熱量與凝水，腐蝕管道，污染環(huán)境，因而一般只適用于凝水量小于10t/h，作用半徑小于500m的小

12、型工廠(chǎng),余壓回水：利用疏水器后凝結(jié)水的余壓將凝結(jié)水送回?zé)嵩茨Y(jié)水箱 余壓回水對(duì)凝水管道對(duì)坡度和坡向無(wú)嚴(yán)格要求，可以向上或向下甚至可以抬高到加熱設(shè)備上不，凝結(jié)水箱的位置不一定要在室外凝結(jié)水干管最低點(diǎn)的標(biāo)高之下 2. 閉式滿(mǎn)管回水：將熱用戶(hù)各種壓力的高溫凝水先引入專(zhuān)門(mén)設(shè)置的二次蒸發(fā)箱，通過(guò)蒸發(fā)箱分離二次蒸汽并就地加以利用，分離后的凝水借重力或水泵將凝水送回?zé)嵩?3. 加壓回水：當(dāng)靠余下不能將凝水送回?zé)嵩刺帟r(shí)，可在熱用戶(hù)處或幾個(gè)用戶(hù)聯(lián)合的凝水分站安設(shè)凝水箱，收集從各用熱設(shè)備中流出的不同壓力的凝水，在處理二次蒸汽后，利用泵將凝水送回?zé)嵩粗行牡姆绞?四、高壓蒸汽供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題,系統(tǒng)中空氣的排

13、出：系統(tǒng)中每個(gè)環(huán)路末端疏水器前設(shè)空氣管排空氣 不同壓力凝結(jié)水合流,蒸汽管道、凝水管道上需設(shè)置熱補(bǔ)償裝置 二次蒸汽的利用,第四節(jié) 疏水器及其它附屬設(shè)備,一、疏水器 1. 疏水器的作用 自動(dòng)阻隔蒸汽漏逸，快速排除用熱設(shè)備和管道中的凝水，同時(shí)能排除系統(tǒng)中積存的空氣和其他不凝氣體 2. 疏水器的分類(lèi) 根據(jù)疏水器的作用原理不同，可分為三種類(lèi)型的疏水器。 （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(lái)工作的疏水器。主要產(chǎn)品有圓盤(pán)式

14、、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(lái)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。,A.浮筒式疏水器B.圓盤(pán)式疏水器C.溫調(diào)式疏水器,（1）性能方面:在單位壓降下的排凝水量較大，漏汽量要小，能順利的排除空氣，對(duì)凝水的流量、壓力和溫度的波動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)。 （2）結(jié)構(gòu)方面：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，活動(dòng)部件少，便于維修，體積小，金屬耗量少。 （3）使用壽命長(zhǎng)。,3. 疏水器的要求,4. 疏水器與管路的連接方法,疏水器多為水平安裝。與管路的連接方式見(jiàn)圖5-10,注意:(1) 疏水器前后需設(shè)置閥門(mén)，用以截?cái)鄼z修。(2) 疏水

15、器前后需設(shè)置沖洗管和檢查管。沖洗管位于疏水器前閥門(mén)的前面，用以放空氣和沖洗管路。檢查管位于疏水器與后閥門(mén)之間，用以檢查疏水器工作情況。 (3)旁通管極易產(chǎn)生副作用。對(duì)小型供暖系統(tǒng)可考慮不設(shè)旁通管。對(duì)于不允許中斷供汽的生產(chǎn)用熱設(shè)備，為了檢修疏水器，應(yīng)安裝旁通管和閥門(mén)。多臺(tái)疏水器并聯(lián)時(shí)，也可不設(shè)旁通管。(4)疏水器前端應(yīng)設(shè)過(guò)濾器，供汽壓力較高的大型系統(tǒng)中，為防止回水管路串汽后壓力過(guò)高，超過(guò)用戶(hù)供熱系統(tǒng)的使用壓力而影響系統(tǒng)運(yùn)行，疏水器后應(yīng)裝止回閥。,（a） （b） （c）,（d） （e） （f） 圖5-10 疏水器的安裝方式,5. 疏水器的選擇計(jì)算,選擇依據(jù)：疏水量、工作壓力、凝結(jié)水溫度、疏水后的背

16、壓；接口管徑、安裝條件等 （1）疏水器排水量的計(jì)算 G疏水器的排水量，kg/h；AP疏水器的排水系數(shù)；d疏水器的排水閥孔直徑，mm P疏水器的前后壓力差，kPa （2）疏水器的選擇倍率 考慮到實(shí)際運(yùn)行時(shí)負(fù)荷和壓力的變化，應(yīng)使疏水器設(shè)計(jì)排水量大于用熱設(shè)備的理論排水量。即在理論排水量基礎(chǔ)上考慮一個(gè)安全系數(shù)選擇倍率,6. 疏水器前后壓力的確定,（1）疏水器前表壓力P1：取決于疏水器在蒸汽供熱系統(tǒng)中連接的位置。 用于排除蒸汽管路的凝水時(shí)，P1Pb，此處Pb表示疏水點(diǎn)處的蒸汽表壓力； 當(dāng)疏水器用于排除用熱設(shè)備的凝水時(shí)，P10.95Pb，此處Pb表示用熱設(shè)備前的蒸汽表壓力； 當(dāng)疏水器安裝在凝水干管末端時(shí)，

17、P10.7Pb，此處Pb表示該供熱系統(tǒng)的入口蒸汽表壓力。 （2）疏水器后的出口壓力P2：為保證疏水器正常工作，必須保證疏水器有一個(gè)最小的壓差Pmin，亦即在疏水器前壓力P1給定后，疏水器后的壓力P2不得超過(guò)某一最大允許背壓P2max值。通常， 為疏水器后的設(shè)計(jì)倍壓值。 疏水器后為干式凝結(jié)水管時(shí)， P2等于大氣壓力,二、減壓閥 減壓閥通過(guò)調(diào)節(jié)閥孔大小，對(duì)蒸汽進(jìn)行節(jié)流而達(dá)到減壓目的，并能自動(dòng)地將閥后壓力維持在一定范圍內(nèi)。 目前國(guó)產(chǎn)減壓閥有活塞式、波紋管式和薄膜式等幾種。,活塞式適用范圍：工作溫度低于300oC、工作壓力達(dá)1.6MPa的蒸汽管道，閥前與閥后最小調(diào)節(jié)壓差為0.15MPa。,波紋管式適用

18、范圍：工作溫度低于200oC，工作壓力達(dá)1.0MPa的蒸汽管路上。波紋管減壓閥的調(diào)節(jié)范圍大，壓力波動(dòng)范圍較小，特別適用于低壓蒸汽供暖系統(tǒng)。,3. 減壓閥的選擇計(jì)算,蒸汽流過(guò)減壓閥閥孔的過(guò)程是絕熱節(jié)流過(guò)程，通過(guò)減壓閥孔口的蒸氣量與流體的臨界壓力比有關(guān)，根據(jù)減壓閥的不同工況，可分別進(jìn)行計(jì)算。工程上可以查線(xiàn)圖。,4. 減壓閥的安裝,減壓閥安裝時(shí)首先應(yīng)注意安裝方向，減壓閥應(yīng)直立的安裝在水平管道上。,旁通管的作用是保證供汽，減壓閥前后應(yīng)安裝高、低壓力表。為防止減壓閥后的壓力超過(guò)允許限制，閥后應(yīng)安裝安全閥,三、二次蒸發(fā)箱（器） 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，在較低的壓力下二次蒸發(fā)，產(chǎn)生的二

19、次蒸汽輸送到低壓熱用戶(hù)再次利用。 二次蒸發(fā)箱構(gòu)造簡(jiǎn)單，如圖所示。高壓含汽凝水沿切線(xiàn)方向的管道進(jìn)入箱內(nèi)，由于進(jìn)口閥的節(jié)流作用，壓力下降，凝水分離出一部分二次蒸汽。水的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)更易使汽水分離，水向下流動(dòng)，沿凝水管送回凝水箱去。,二次蒸發(fā)箱容積的計(jì)算：其容積可按1m3容積每小時(shí)分離出2000m3蒸汽來(lái)確定。箱中20%的體積存水，80%的體積為蒸汽分離空間。如果有Gkg/h的凝水流入二次蒸發(fā)箱，每1kg凝水的二次汽化率為x,蒸發(fā)箱內(nèi)的壓力為P3，相應(yīng)蒸汽比體積為V(m3/kg）, 則每小時(shí)凝水產(chǎn)生的二次蒸汽的體積應(yīng)為GxV。 蒸發(fā)箱的截面積按蒸汽流速不大于2.0m/s來(lái)設(shè)計(jì)，而水流速應(yīng)不大于0.25m/s，二次蒸發(fā)箱的型號(hào)及規(guī)格見(jiàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集。,第五節(jié) 室內(nèi)低壓蒸汽供暖系統(tǒng)的水力計(jì)算,一、低壓蒸汽供暖系統(tǒng)水力計(jì)算 1. 水力計(jì)算的原則和方法 按每個(gè)管段內(nèi)的流量和整個(gè)系統(tǒng)的密度是不變的計(jì)算；整個(gè)系統(tǒng)與分為蒸汽管路和凝水管路兩部分計(jì)算。管道粗糙度0.2mm 摩擦壓力損失：達(dá)西維斯巴哈公式計(jì)算，多處于紊流過(guò)渡區(qū) 局部阻力損失：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)值同樣可按附錄4-2確定，其動(dòng)壓頭值可見(jiàn)附錄5-2,2. 蒸汽管路水力計(jì)算 水力計(jì)算時(shí)，同樣先從最不利的管路開(kāi)始。通常采用控制比壓降或按平均比摩阻方法進(jìn)行計(jì)算。 控制比壓降法，