蒸汽供熱管路和凝結(jié)水管路的水力計(jì)算

1、凝結(jié)水水力計(jì)算供熱蒸汽管路和凝結(jié)水管路水力計(jì)算（一）供熱管網(wǎng)水力計(jì)算的基本原理蒸汽供熱系統(tǒng)的管網(wǎng)由供汽管網(wǎng)和凝結(jié)水回收管網(wǎng)組成。蒸汽供熱系統(tǒng)管網(wǎng)水力計(jì)算的主要任務(wù)主要有以下三類(lèi)：（1）按已知的熱媒（蒸汽或凝結(jié)水）流量和壓力損失，確定管道的直徑。（2）按已知熱媒流量和管道直徑，計(jì)算管道的壓力損失，確定管路各進(jìn)出口處的壓力。當(dāng)供汽管路輸送過(guò)熱蒸汽時(shí)，還應(yīng)計(jì)算用戶(hù)入口處的蒸汽溫度。（3）按已知管道直徑和允許壓力損失，計(jì)算或校核管道中的流量。根據(jù)水力計(jì)算的結(jié)果，不僅能分別確定蒸汽供熱系統(tǒng)的管徑、流量、壓力以及溫度，還可進(jìn)一步確定汽源的壓力和溫度、凝結(jié)水回收系統(tǒng)的型式以及凝結(jié)水泵的揚(yáng)程等。本指導(dǎo)書(shū)主要闡

2、述水力計(jì)算的基本原理、凝結(jié)水管網(wǎng)的水力工況、上述第一類(lèi)計(jì)算的基本方法、基本步驟及典型計(jì)算示例。至于上述第二類(lèi)和第三類(lèi)計(jì)算，由于與第一類(lèi)計(jì)算原理相同、方法相似，因此未作詳細(xì)說(shuō)明。1. 供熱管網(wǎng)水力計(jì)算的基本公式在管路的水力計(jì)算中，通常把管路中流體流量和管徑都沒(méi)有改變的一段管子稱(chēng)為一個(gè)計(jì)算管段。任何一個(gè)供熱系統(tǒng)的管路都是由許多串聯(lián)或并聯(lián)的計(jì)算管段組成的。當(dāng)流體沿管道流動(dòng)時(shí)，由于流體分子間及其與管壁間存在摩擦，因而造成能量損失，使壓力降低，這種能量損失稱(chēng)為沿程損失，以符號(hào)“py”表示；而當(dāng)流體流過(guò)管道的一些附件（如閥門(mén)、彎頭、三通、散熱器等）時(shí)，由于流動(dòng)方向或速度的改變，產(chǎn)生局部旋渦和撞擊，也要損失

3、能量使壓力降低，這種能量損失稱(chēng)為局部損失，以符號(hào)“pj”表示。因此，管路中每一計(jì)算管段的壓力損失，都可用下式表示： p = py +pj = Rl + pj Pa (21)式中:p 計(jì)算管段的壓力損失，Pa；py 計(jì)算管段的沿程損失，Pa；pj 計(jì)算管段的局部損失，Pa；R 每米管長(zhǎng)的沿程損失，又稱(chēng)為比摩阻，Pa/m；L 管段長(zhǎng)度，m 。比摩阻可用流體力學(xué)的達(dá)西·維斯巴赫公式進(jìn)行計(jì)算： Pa/m (22)式中： 管段的摩擦阻力系數(shù)； d 管子內(nèi)徑，m； v 熱媒在管道內(nèi)的流速，m/s； 熱媒的密度，kg/m3。熱媒在管內(nèi)流動(dòng)的摩擦阻力系數(shù)值取決于管內(nèi)熱媒的流動(dòng)狀態(tài)和管壁的粗糙程度。在

4、室外管網(wǎng)中，蒸汽和熱水的流動(dòng)狀態(tài)大多處于阻力平方區(qū)，其摩擦阻力系數(shù)與管內(nèi)熱媒的流動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，僅取決于管壁的粗糙程度，即：l = f ( e ) (23)式中： e 管壁的相對(duì)粗糙度；K 管壁的當(dāng)量絕對(duì)粗糙度，m。管壁的當(dāng)量絕對(duì)粗糙度與管材種類(lèi)、使用年限以及使用狀況（如流體對(duì)管壁的腐蝕和水垢沉積等）有關(guān)，對(duì)室外供熱管路，可采用如下推薦值：過(guò)熱蒸汽 K = 0.00020.0001m；蒸汽管路 K = 0.0002 m；凝結(jié)水管 K = 0.00050.001 m；熱水管路 K = 0.0005 m。對(duì)于管徑大于或等于40 mm的管道，阻力平方區(qū)的摩擦阻力系數(shù)可用希弗林松公式計(jì)算： （24）室外供

5、熱管路的熱媒質(zhì)量流量G通常以t/h作為單位表示。熱媒流量與流速的關(guān)系式為： m/s （25）將式（24）的摩擦阻力系數(shù)l和式（25）的流速v代入式（22），可得出更方便的計(jì)算公式： Pa/m (26)或 m (27)或 t/h (28)式（24）至式（28）是計(jì)算管路流速v、流量G、管徑d和比摩阻R的基本公式。在工程設(shè)計(jì)中，為了簡(jiǎn)化繁瑣的計(jì)算，通常利用水力計(jì)算圖表進(jìn)行計(jì)算。水力計(jì)算圖表是在特定的當(dāng)量絕對(duì)粗糙度K0 和特定的密度r 0條件下編制的，如管壁的當(dāng)量絕對(duì)粗糙度K、熱媒密度 r 與制表?xiàng)l件不符時(shí)，應(yīng)根據(jù)式（24）至式（28）進(jìn)行修正。計(jì)算管段的局部損失可按下式計(jì)算： Pa （29）式中：

6、z 管段中各局部阻力系數(shù)系數(shù)之和； 其余符號(hào)同前。在供熱系統(tǒng)網(wǎng)路的水力計(jì)算中，還經(jīng)常采用“當(dāng)量長(zhǎng)度法”，將管段的局部損失折合為該管段l d米長(zhǎng)度的沿程損失來(lái)計(jì)算，即：由此可得當(dāng)量長(zhǎng)度的定義式 m （210）將式（24）代入上式，得： m （211）教材“供熱工程（新1版）”（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“教材”）附錄92出了熱媒流過(guò)供熱系統(tǒng)管路一些管件和附件的局部阻力系數(shù) z 值和K = K 0 = 0.5 mm 時(shí)的局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度值，這些數(shù)值都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法確定的。如管道的實(shí)際當(dāng)量絕對(duì)粗糙度Ksh與局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度表中采用的K0不同時(shí)，根據(jù)上式，應(yīng)對(duì)ld進(jìn)行修正： m （212）式中：ld，0 相應(yīng)于表中條件

7、K 0下的局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度，m； ld，sh 相應(yīng)于實(shí)際條件K sh下的局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度，m。表21 局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度百分?jǐn)?shù)熱 媒管道伸縮補(bǔ)償器型式套管或波形補(bǔ)償器光滑的方形補(bǔ)償器焊接方形補(bǔ)償器蒸 汽0.3 0.40.5 0.60.7 0.8熱水、凝結(jié)水0.2 0.30.3 0.40.5 0.7當(dāng)采用當(dāng)量長(zhǎng)度法進(jìn)行水力計(jì)算時(shí)，管段水力計(jì)算的基本公式（21）可改寫(xiě)為 ：p = Rl +pj = Rl + Rld = R（l + ld ）= Rlzh Pa （213）式中：lzh 管段的折合長(zhǎng)度，m。在進(jìn)行估算時(shí)，局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度ld可按管道實(shí)際長(zhǎng)度l的百分?jǐn)?shù)來(lái)計(jì)算，即 ：ld = aj l m

8、 （214）式中：l 管道的實(shí)際長(zhǎng)度，m；aj 局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度百分?jǐn)?shù)， 。見(jiàn)表21。由于管道越短，局部阻力所占百分?jǐn)?shù)越大，因此，短管取表中低值，長(zhǎng)管取高值。 2. 供熱管路的資用壓力的計(jì)算由于流體流動(dòng)時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)阻力，因此，要維持流體的流動(dòng)，系統(tǒng)就必須提供等值的作用力，用以克服流動(dòng)阻力。這種維持流體流動(dòng)所需要的作用力就稱(chēng)為資用壓力（或稱(chēng)作用壓力）。資用壓力可以來(lái)自于流體自身的重力、壓力，也可以來(lái)自于泵與風(fēng)機(jī)等機(jī)械提供的外力。任何管路的資用壓力都可以根據(jù)流體力學(xué)中的伯努利方程式求出。設(shè)流體流過(guò)某一管段（圖21），根據(jù)伯努利方程式，可列出斷面1和2之間的能量方程式為 ： Pa （215

9、）式中：p1、p2 端面1、2的壓力，Pa；Z1、Z2 端面1、2的管中心線離某一基準(zhǔn)面OO的位置高度，m；v1、v2 端面1、2的流體平均速度，m/s；r 流體的密度，kg/m3 ；g 重力加速度，為9.81m/s2 ；D p12 流體流經(jīng)管段12的壓力損失，Pa 。由于維持流體流動(dòng)的資用壓力應(yīng)等于流體的流動(dòng)阻力（壓力損失），因此，資用壓力為： Pa對(duì)于蒸汽管路來(lái)說(shuō)，（Z1Z2）rg 、兩項(xiàng)與（p1p2）相比，可以忽略不計(jì)，蒸汽管路的資用壓力Dp12就等于管段始末兩端截面的壓力差，即： Pa （216）對(duì)于凝結(jié)水管路和熱水管路來(lái)說(shuō)，與（p1p2）相比，一項(xiàng)可以忽略不計(jì)，但（Z 1Z 2）rg

10、則不能忽略不計(jì)，因此，凝結(jié)水管路和熱水管路資用壓力Dp12的計(jì)算公式為： Pa （217）在凝結(jié)水管網(wǎng)和熱水管網(wǎng)中的水力計(jì)算中，有時(shí)會(huì)遇到管路中設(shè)有凝結(jié)水泵或循環(huán)水泵的情況，這時(shí)，在式（215）的左端還應(yīng)加上水泵提供的外加壓力pB，而管路的資用壓力則變?yōu)椋?Pa （218）式中： pB 水泵提供的外加壓力，Pa 。圖21 總水頭線與測(cè)壓管水頭線3. 水壓圖水壓圖是分析凝結(jié)水管網(wǎng)和熱水管網(wǎng)水力工況的重要工具，下面介紹水壓圖的基本概念。設(shè)凝結(jié)水或熱水的密度為 r ，將伯努利方程式（215）兩邊同除以 r g ，得： mH2O （219）上式就是用水頭高度形式（單位為mH2O）表示的伯努利方程式。水

11、頭又稱(chēng)壓頭。式（219）中，分別稱(chēng)為靜壓水頭、位置水頭和速度水頭；靜壓水頭和位置水頭之和 稱(chēng)為測(cè)壓管水頭； 三項(xiàng)壓頭之和稱(chēng)為總水頭。DH12 稱(chēng)為流體流經(jīng)管段12的壓頭損失。壓頭損失DH12與壓力損失D p12之間的關(guān)系為： mH2O （220）如圖21所示，將管段中各斷面的總水頭高度連接起來(lái)的曲線稱(chēng)為總水頭線（圖中曲線AB），斷面1與2的總水頭差值，就是流體流經(jīng)管段12的壓頭損失DH12。將測(cè)壓管水頭高度連接起來(lái)的曲線稱(chēng)為測(cè)壓管水頭線（圖中曲線CD）。在凝結(jié)水或熱水管路中，將各管段的測(cè)壓管水頭線順次連接起來(lái)的曲線，就稱(chēng)為凝結(jié)水或熱水管路的水壓曲線。繪制水壓曲線的作用主要有以下幾點(diǎn)：（1）利用

12、水壓曲線，可表示出各管段的壓力損失值。 將式（217）改寫(xiě)成以壓頭表示的形式： mH2O （221）因此可以認(rèn)為：管道中任意兩點(diǎn)的測(cè)壓管水頭高度之差就等于水流過(guò)該兩點(diǎn)之間的管道壓力損失值。（2）利用水壓曲線，可以確定凝結(jié)水管路中凝結(jié)水泵和熱水管路中循環(huán)水泵的揚(yáng)程。將式（218）改寫(xiě)成以壓頭表示的形式： mH2O （222）式中：HB 水泵的揚(yáng)程，mH2O 。（3）根據(jù)水壓曲線的坡度，可以確定管段的單位管長(zhǎng)的平均壓降的大小。水壓曲線越陡，管段的單位管長(zhǎng)的平均壓降就越大。（4）利用水壓曲線，可以確定管道中任何一點(diǎn)的壓力（壓頭）值。管道中任意點(diǎn)的壓頭就是等于該點(diǎn)測(cè)壓管水頭高度和該點(diǎn)所處的位置標(biāo)高（位

13、置水頭）之間的高差（mH2O）。例如圖21中點(diǎn)1的壓頭就等于（Hp，1Z1）mH2O 。由于熱水管路系統(tǒng)是一個(gè)水力連通器，因此，只要已知或固定管路上任意一點(diǎn)的壓力，則管路中其它各點(diǎn)的壓力也就已知或固定了。 4. 供熱管網(wǎng)中熱媒的的最大流速考慮到經(jīng)濟(jì)因素以及運(yùn)行的可靠性，供熱管網(wǎng)中，熱媒的流速一般不得大于表22規(guī)定的數(shù)值，通向個(gè)別用戶(hù)的支管中的流速上限值可在表22數(shù)值的基礎(chǔ)上上浮30 。在計(jì)算管徑時(shí)，若考慮到熱負(fù)荷發(fā)展，流量有增加的可能性，則宜選取較低的流速；如管道的允許壓力損失較大，則宜選取較低的流速；表中流速范圍的較小值適用于小管徑，較大值適用于大管徑。但應(yīng)注意，流速過(guò)大時(shí)，不僅會(huì)導(dǎo)致壓力損

14、失增加，而且也可能會(huì)出現(xiàn)管道振動(dòng)、水擊等現(xiàn)象；流速也不能過(guò)小，如流速過(guò)小，則不僅使需要的管徑加大，使投資增加而不經(jīng)濟(jì)，而且由于管道散熱相對(duì)增加，會(huì)造成過(guò)熱蒸汽溫度下降、飽和蒸汽凝結(jié)量增多，難以滿足用戶(hù)對(duì)蒸汽參數(shù)和蒸汽品質(zhì)的要求。因此，供熱系統(tǒng)中熱媒的流速以接近表中數(shù)值為好。表22 供熱管網(wǎng)中熱媒允許最大流速熱媒種類(lèi)管道公稱(chēng)直徑 （mm）允許最大流速 （m/s）過(guò) 熱 蒸 汽32 4050 80100 150 20030 3535 4040 5050 60飽 和 蒸 汽32 4050 80100 150 20020 2525 3030 3535 40熱 水 和 凝 結(jié) 水32 40 50 100

15、 1500.5 1.01.0 2.02.0 3.0廢 汽 150 2002030（二）供汽管路的水力計(jì)算1. 供汽管路水力計(jì)算的基本方法和主要步驟 供汽管路第一類(lèi)水力計(jì)算的的任務(wù)主要是確定供汽管路各管段的管徑，以滿足各熱用戶(hù)對(duì)蒸汽流量和使用參數(shù)的要求?，F(xiàn)將供汽管路水力計(jì)算的基本方法和主要步驟簡(jiǎn)述如下：（1）首先應(yīng)根據(jù)供熱管網(wǎng)總平面圖繪制供汽管路的水力計(jì)算簡(jiǎn)圖，圖上應(yīng)注明各熱用戶(hù)的計(jì)算熱負(fù)荷（或計(jì)算流量），蒸汽使用參數(shù)，各管段的幾何展開(kāi)長(zhǎng)度，閥門(mén)、補(bǔ)償器等管道附件的類(lèi)型和數(shù)量。（2）根據(jù)各熱用戶(hù)的計(jì)算流量，確定供汽管路各管段的計(jì)算流量。各熱用戶(hù)的計(jì)算流量，應(yīng)根據(jù)各熱用戶(hù)的蒸汽參數(shù)及其計(jì)算熱負(fù)荷，

16、按下式確定： t/h (223)式中：G 熱用戶(hù)的計(jì)算流量，th； Q 熱用戶(hù)的計(jì)算熱負(fù)荷，GJh；r 用汽壓力下的汽化潛熱，kJkg。供汽管路中各管段的計(jì)算流量是由該管段所負(fù)擔(dān)的各熱用戶(hù)的計(jì)算流量之和來(lái)確定的。但對(duì)供汽管路的主干線管段，還應(yīng)根據(jù)具體情況，乘以各熱用戶(hù)的同時(shí)使用系數(shù)。（3）確定供汽管路主干線及其允許平均比摩阻。主干線應(yīng)是從熱源到某一熱用戶(hù)的平均比摩阻最小的一條管線?？砂聪率角蟮弥鞲删€的平均比摩阻R p,j ： Pa/m （224）式中：Dp 供汽管路主干線的資用壓力（始端與末端的蒸汽壓力差），Pa； l 主干線長(zhǎng)度，m； a j 局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度占主干線長(zhǎng)度的比例系數(shù)，可選用表

17、21中的數(shù)值。一般而言，管線長(zhǎng)度越長(zhǎng)、熱用戶(hù)要求的蒸汽壓力越高，其允許平均比摩阻越小。（4）進(jìn)行主干線管段的水力計(jì)算 通常從主干線起始管段（即與熱源出口相連的管段）開(kāi)始進(jìn)行水力計(jì)算，這時(shí)熱源出口蒸汽的參數(shù)為已知，該管段始端壓力ps可認(rèn)為是熱源出口的蒸汽壓力。但由于不知道該管段的末端蒸汽壓力，因而無(wú)法確定該管段中蒸汽的平均密度。為此，先假設(shè)該管段的末端蒸汽壓力p m，假設(shè)的p m值，可按允許平均比摩阻根據(jù)下式確定：即 （225）式中：pm 管段末端蒸汽壓力，MPa ；ps 管段始端蒸汽壓力，MPa ；pz 主干線終端（通常是熱用戶(hù)）蒸汽壓力，MPa ；l 從管段始端到主干線終端的總長(zhǎng)度，m ；l

18、 該管段的長(zhǎng)度，m 。并按下式求出該管段蒸汽的平均密度r p,j ： kg/m3 （226）式中：rs 計(jì)算管段始端壓力ps下的蒸汽密度，kg/m3 ；rm 計(jì)算管段末端壓力pm下的蒸汽密度，kg/m3 。 根據(jù)該管段假設(shè)的蒸汽平均密度 rp,j 和按式（224）確定的允許平均比摩阻 Rp,j 值，將此Rp,j 值換算為蒸汽管路水力計(jì)算表r0 條件下的允許平均比摩阻值R0,p,j ，用于查表。根據(jù)式（26）可得： Pa/m （227）“教材”附錄111給出了蒸汽管道水力計(jì)算表，該表是按K=0.2mm 、蒸汽密度r =r 0 =1kg/m3 編制的，因此 Pa/m （228） 根據(jù)計(jì)算管段的計(jì)算

19、流量和水力計(jì)算表 r0 條件下得出的R0,p,j 值，按水力計(jì)算表，選擇蒸汽管道的標(biāo)準(zhǔn)直徑d、比摩阻R0和蒸汽在管道內(nèi)的流速v0。查表時(shí)，從表中選出的比摩阻R0應(yīng)接近于（最好略小于）允許平均比摩阻值R0,p,j （這就是采用“允許”一詞的來(lái)由）。由查表得到的R0 和v0可分別稱(chēng)為查表比摩阻和查表流速。根據(jù)該管段假設(shè)的平均密度rp,j ，將從水力計(jì)算表中得出的r0 條件下的查表比摩阻值R0和查表流速v0值，換算為在rp,j 條件下的實(shí)際比摩阻Rsh 和實(shí)際流速vsh 。類(lèi)似于式（227），可得： Pa/m （229）如水力計(jì)算表的r0 = 1 kg/m3 ，則 Pa/m （230）流速可根據(jù)式（

20、25）按下式換算： m/s （231）如水力計(jì)算表的r0 = 1kg/m3 ，則 m/s （232） 按所選的管徑，在“教材”附錄92中查出該管段各管件和附件的局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度值，計(jì)算管段的局部阻力總當(dāng)量長(zhǎng)度ld，并按下式計(jì)算該管段的實(shí)際壓力降：Dpsh = Rsh（l + ld） Pa （233） 確定該管段的實(shí)際末端壓力pmpm= p0 D psh （234）式中：p0 該管段始端壓力。 根據(jù)該管段的始端壓力和實(shí)際末端壓力，確定該管段中蒸汽的實(shí)際平均密度r p,j kg/m3 （235）式中：rm 實(shí)際末端壓力下的蒸汽密度，kg/m3 。 驗(yàn)算該管段的實(shí)際平均密度r p,j 與原假設(shè)的蒸汽

21、平均密度rp,j 是否相等。如兩者相等或差別很小，且實(shí)際流速vsh 不大于表22中的規(guī)定值，則該管段的水力計(jì)算過(guò)程結(jié)束。否則，則應(yīng)重新假設(shè)，即將本次計(jì)算所得的密度r p,j作為假設(shè)的蒸汽平均密度rp,j ，然后按步驟再進(jìn)行計(jì)算，直到兩者相等或差別很小為止。 按上述步驟，依次進(jìn)行主干線其余各管段的水力計(jì)算。計(jì)算時(shí)，每一管段的始端壓力均采用相連的上一管段的末端壓力。（5）供汽分支管線的水力計(jì)算。供汽管路主干線所有管段依次進(jìn)行水力計(jì)算結(jié)束后，即可用分支線與主干線節(jié)點(diǎn)處的蒸汽壓力，作為分支線的始端蒸汽壓力，按主干線水力計(jì)算的步驟和方法進(jìn)行水力計(jì)算。2. 供汽管路水力計(jì)算示例下面以某工廠區(qū)蒸汽供熱管網(wǎng)為

22、例，按上述方法和步驟進(jìn)行水力計(jì)算。圖22 某工廠區(qū)蒸汽供熱管網(wǎng)供熱管網(wǎng)的平面布置圖見(jiàn)圖22。設(shè)鍋爐在額定工況下穩(wěn)定運(yùn)行，輸出的熱媒為飽和蒸汽，干度為1，表壓力為1.0MPa（以下所述壓力均指表壓力，查水蒸汽表時(shí)，應(yīng)采用絕對(duì)壓力，即將表壓力加上大氣壓力，本例中，大氣壓力取0.1MPa）。圖22中已標(biāo)出各用戶(hù)系統(tǒng)所要求的蒸汽表壓力及流量、各管段展開(kāi)長(zhǎng)度、閥門(mén)和方形補(bǔ)償器的個(gè)數(shù)。閥門(mén)采用截止閥。主干線不考慮同時(shí)使用系數(shù)。（1）首先確定供汽管路主干線及其允許平均比摩阻。由于各終端用戶(hù)所要求的壓力均相同，所以長(zhǎng)度最長(zhǎng)的管線，即從鍋爐出口到用戶(hù)3的管線為主干線。根據(jù)（224） Pa/m式中，aj選用表21

23、中的估算數(shù)值，取aj =0.5。 （2）進(jìn)行主干線管段的水力計(jì)算1）先計(jì)算與鍋爐出口相連的管段1。將管段1的編號(hào)、蒸汽流量和實(shí)際展開(kāi)長(zhǎng)度分別列入表23的第13欄。管段1的始端壓力等于鍋爐出口蒸汽壓力，即ps = 1.0MPa 。末端蒸汽壓力pm，按平均比摩阻，根據(jù)式（225）進(jìn)行假設(shè)： MPa查飽和水和飽和水蒸汽表，得：ps =1.0MPa時(shí)，rs=5.630kg/m3 ，pm=0.833 MPa時(shí)，rm=4.814kg/m3 。根據(jù)式（226）計(jì)算該管段假設(shè)的平均密度： kg/m3將p s 、r s 、p m 、r m 和r p,j 分別列入表23的第4 8欄。2）根據(jù)式（228），將R p

24、,j值換算為蒸汽管路水力計(jì)算表r 0 = 1 kg / m3條件下的允許平均比摩阻值R 0,p,j ，即 Pa/m將R 0,p,j值列入表23的第9欄。3）根據(jù)管段1的計(jì)算流量G= 8t / h和R 0,p,j = 1160.3 Pa /m，從“教材”附錄111供汽管路水力計(jì)算表中選擇蒸汽管道的直徑d 、比摩阻R 0 和蒸汽在管道內(nèi)的流速v0 。必須指出的是，由于各種管材都是按標(biāo)準(zhǔn)化、系列化生產(chǎn)的，因此查表時(shí)，不能用內(nèi)插法確定管徑，只能選用在G= 8t/h條件下，R0與1160.3 Pa/m最接近的管徑，本例中選用的公稱(chēng)直徑為DN150，相應(yīng)的比摩阻及流速值為 :R0 = 1107.4 Pa/

25、m ； v0 = 126 m/s將R0、v0和管徑DN值分別列入表23的第1012欄。4）根據(jù)該管段假設(shè)的平均密度rp,j ，將從水力計(jì)算表中查表得出的比摩阻值R0和流速v0 值，換算為在rp,j 條件下的實(shí)際比摩阻Rsh 和實(shí)際流速vsh 。根據(jù)式（230）和式（232）可得： Pa/m m/s 將Rsh和vsh分別列入表23的第13、14欄。5）根據(jù)選用的管徑DN150mm，按“教材”附錄92，求出管段1的當(dāng)量長(zhǎng)度ld值及其折算長(zhǎng)度lzh值，并計(jì)算管段1在假設(shè)平均密度條件下的實(shí)際壓力降。管段1的局部阻力組成有：1個(gè)截止閥，7個(gè)方形補(bǔ)償器（鍛壓彎頭）。查“教材”附錄92得：ld,0 =24.

26、6 + 7×15.4=132.4 m由于蒸汽管道的實(shí)際當(dāng)量絕對(duì)粗糙度Ksh一般為0.2mm，與“教材”附錄92中采用的K0= 0.5mm不同，因此，應(yīng)根據(jù)式（212），對(duì)ld,0 進(jìn)行修正： m管段1的折算長(zhǎng)度 lzh = l + ld,sh = 500+166.5=666.5 m管段1在假設(shè)平均密度條件下的實(shí)際壓力降按式（225）計(jì)算：Dpsh = Rsh（l + ld）= 212.06×666.5 = 141338 Pa0.141 MPa 將ld,sh、lzh及Dpsh值分別列入表的第1517欄。6）確定管段1在假設(shè)平均密度條件下的實(shí)際末端壓力pmpm= psD p s

27、h = 1.00.141 = 0.859 MPa將pm值列入表的第18欄。7）根據(jù)管段1在假設(shè)平均密度條件下的實(shí)際末端壓力pm，查出相應(yīng)的末端蒸汽密度 rm= 4.940 kg/m3 。再根據(jù)式（235）求出管段1中蒸汽的實(shí)際平均密度r p,j 。 kg/m3將rm及r p,j值分別列入表的第19、20兩欄。8）驗(yàn)算該管段的實(shí)際平均密度r p,j 與原假設(shè)的蒸汽平均密度rp,j 是否接近。由于原假設(shè)的蒸汽平均密度rp,j = 5.222 kg/m3 ，與計(jì)算所得的實(shí)際平均密度r p,j 相比，其相對(duì)誤差為：在工程設(shè)計(jì)中，這樣的相對(duì)誤差可以說(shuō)是比較低的，可以認(rèn)為原假設(shè)的蒸汽平均密度rp,j =

28、5.222 kg/m3 ，已接近真實(shí)值；且計(jì)算所得的實(shí)際流速vsh = 24.13 m/s，也符合表22的要求，因此可以結(jié)束管段1的計(jì)算。作為示例，這里要求平均密度相對(duì)差值的絕對(duì)值應(yīng)小于1 ，因此管段1需要重新進(jìn)行計(jì)算。重新計(jì)算時(shí)，通常都以計(jì)算得出的蒸汽平均密度，作為該管段的假設(shè)蒸汽平均密度，將ps 、rs 、pm、rm和r p,j 分別列入表23的第2行第48欄。再重復(fù)以上計(jì)算方法，一般重復(fù)一次或兩次，就可滿足的計(jì)算要求。管段1得出的計(jì)算結(jié)果，列在表23上。第二次假設(shè)的平均蒸汽密度rp,j =5.285kg/m3，計(jì)算后的蒸汽平均密度r p,j =5.288kg/m3。兩者差別很小，計(jì)算即可

29、停止。計(jì)算結(jié)果得出，管段1末端蒸汽表壓力為 0.860MPa ，以此值作為管段2的始端蒸汽表壓力值，按上述計(jì)算步驟和方法進(jìn)行其它管段的計(jì)算。主干線的水力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表23所列。用戶(hù)3入口處的蒸汽表壓力為 0.724MPa，稍有富裕。主干線水力計(jì)算完成后，即可進(jìn)行分支線的水力計(jì)算。下面以通向用戶(hù)1的分支線4為例，進(jìn)行水力計(jì)算。1）根據(jù)主干線的水力計(jì)算，主干線與分支線節(jié)點(diǎn)的蒸汽表壓力為 0.860MPa，即分支線4的始端蒸汽表壓力ps = 0.860MPa，在表22中已查得rs=4.945kg/m3 。始端蒸汽表壓力pm = 0.70 MPa，rm = 4.161kg/m3 。根據(jù)式（235）計(jì)算該

30、管段假設(shè)的平均密度： kg/m3分支線4的允許平均比摩阻為 Pa/m2）根據(jù)式（228），將Rp,j值換算為蒸汽管路水力計(jì)算表r0=1kg/m3條件下的允許平均比摩阻值R0,p,j ，即 Pa/m3）根據(jù)管段4的計(jì)算流量G= 3t/h和R0,p,j =4046.7 Pa/m ，從供汽管路水力計(jì)算表中選擇合適的管徑。在G= 3t/h條件下，R0與4046.7Pa/m 最接近的公稱(chēng)直徑為DN150，相應(yīng)的比摩阻及流速值為R0=3743.6 Pa/m ； v0 = 58 m/s4）根據(jù)該管段假設(shè)的平均密度rp,j ，將從水力計(jì)算表中查表得出的比摩阻值R0和流速v0值，換算為在 rp,j 條件下的實(shí)際

31、比摩阻Rsh 和實(shí)際流速vsh 。根據(jù)式（230）和式（232）可得： Pa/m m/s 5）根據(jù)選用的管徑DN 80mm，按“教材”附錄92 ，求出管段4的當(dāng)量長(zhǎng)度ld值及其折算長(zhǎng)度lzh 值，并計(jì)算管段1在假設(shè)平均密度條件下的實(shí)際壓力降。管段4的局部阻力組成有：1個(gè)截止閥，1個(gè)三通分流，2個(gè)方形補(bǔ)償器。查“教材”附錄92得： ld,0 =10.2 + 3.82 + 2×7.9=29.82 m對(duì)ld,0 進(jìn)行修正： m管段4的折算長(zhǎng)度 lzh = l + ld,sh = 120+37.5 = 157.5 m管段4在假設(shè)平均密度條件下的實(shí)際壓力降按式（233）計(jì)算：D psh = R

32、sh（l + ld）= 822.23×157.5 = 129501 Pa0.130 MPa6）確定管段4在假設(shè)平均密度條件下的實(shí)際末端壓力pmpm= p0 Dpsh = 0.860 0.130 = 0.730 MPa7）根據(jù)管段4在假設(shè)平均密度條件下的實(shí)際末端壓力pm，查出相應(yīng)的末端蒸汽密度rm= 4.309 kg/m3 。再根據(jù)式（235）求出管段4中蒸汽的實(shí)際平均密度r p,j 。 kg/m38）驗(yàn)算該管段的實(shí)際平均密度r p,j與原假設(shè)的蒸汽平均密度r p,j是否接近。由于原假設(shè)的蒸汽平均密度rp,j = 4.553 kg/m3 ，與計(jì)算所得的實(shí)際平均密度r p,j相比，其相對(duì)

33、差值為：由于相對(duì)誤差偏大，因此需重新計(jì)算。計(jì)算過(guò)程及結(jié)果均列入表23。最后求得到達(dá)用戶(hù)1的蒸汽表壓力為0.733 MPa，滿足使用要求。按同樣方法和步驟進(jìn)行通向用戶(hù)2分支管線的管段5的水力計(jì)算，計(jì)算過(guò)程及結(jié)果也列入表23。最后求得到達(dá)用戶(hù)2的蒸汽表壓力為 0.716 MPa ，滿足使用要求。3. 供汽管路水力計(jì)算的其它方法通過(guò)上述計(jì)算示例，能清楚地了解蒸汽管網(wǎng)水力計(jì)算的基本方法和步驟，在此基礎(chǔ)上，下面再進(jìn)一步闡述在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，常采用的一些其它計(jì)算方法。（1）全程平均密度法在蒸汽供熱管網(wǎng)中，從熱源到熱用戶(hù)之間，隨著壓力不斷降低，飽和蒸汽的密度也不斷降低，因此，各管段的蒸汽平均密度各不相同。上

34、述示例中，采用逐段進(jìn)行水力計(jì)算，對(duì)每一段先假設(shè)一個(gè)平均密度，根據(jù)假設(shè)的平均密度進(jìn)行水力計(jì)算，然后進(jìn)行校核、重算，直至計(jì)算所得的管段蒸汽平均密度與預(yù)先假設(shè)的平均密度基本相符后，才再進(jìn)行下一管段的水力計(jì)算。這種分段平均密度法，由于每一段的蒸汽平均密度與該管段蒸汽的真實(shí)密度比較接近，因而計(jì)算的準(zhǔn)確度較高。為了使計(jì)算更準(zhǔn)確，還可以將每一計(jì)算管段再按一定的長(zhǎng)度（例如50m）進(jìn)一步細(xì)分為若干小管段，對(duì)各小管段逐次進(jìn)行計(jì)算。用分段平均密度法進(jìn)行水力計(jì)算盡管準(zhǔn)確度較高，但計(jì)算較為繁瑣，如組成管線的計(jì)算管段數(shù)較多，則計(jì)算工作量更大。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，也可以采用全程平均密度法，即：將整個(gè)主干線視為一

35、個(gè)計(jì)算管段，以整個(gè)主干線始端和末端的假設(shè)蒸汽平均密度進(jìn)行水力計(jì)算，計(jì)算過(guò)程中，對(duì)主干線各管段不進(jìn)行驗(yàn)算，只驗(yàn)算最終得到的主干線實(shí)際平均密度與預(yù)先假設(shè)的主干線平均密度是否基本相符。這樣做的依據(jù)是：確定室外管網(wǎng)的管徑時(shí)，不能單純從水力計(jì)算的精確性出發(fā)，還要考慮許多的實(shí)際問(wèn)題。例如，在設(shè)計(jì)供汽管路時(shí)，各用戶(hù)的熱負(fù)荷值不一定準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)熱負(fù)荷與實(shí)際熱負(fù)荷之間肯定存在差異；另外，由于生產(chǎn)規(guī)模有可能會(huì)擴(kuò)大，用汽量會(huì)不斷增加，因而在設(shè)計(jì)供汽管網(wǎng)時(shí)，應(yīng)考慮在管網(wǎng)壽命期限內(nèi)，留有必要的擴(kuò)展余地，但擴(kuò)展供熱的程度卻難以準(zhǔn)確預(yù)計(jì)。因此，在室外供汽管網(wǎng)水力計(jì)算中，可以適當(dāng)降低計(jì)算的準(zhǔn)確度，而采用比較簡(jiǎn)便的計(jì)算方法。仍以

36、圖22所示某工廠供熱系統(tǒng)為例，采用全程平均密度法進(jìn)行主干線的水力計(jì)算。 主干線的始端壓力為ps = 1.0MPa，始端密度為rs=5.630kg/m3，終端壓力為pm=0.7 15表23 供汽管路水力計(jì)算表（分段平均密度法） 注：局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度 管段2 1個(gè)直流三通、5個(gè)方形補(bǔ)償器、1個(gè)異徑接頭。ld，sh 1.26（4.4 + 5×12.5 + 0.44）84.8 m 管段3 1個(gè)直流三通、1個(gè)異徑接頭、1個(gè)截止閥、2個(gè)方形補(bǔ)償器。ld，sh 1.26（3.3 + 0.33 + 13.5 + 2×9.8）46.3 m管段5 同管段4。ld,sh = 37.5 m36MP

37、a ，終端密度為rm=4.161kg/m3，因此可預(yù)先假設(shè)整個(gè)主干線的平均蒸汽密度為： kg/m3主干線的允許平均比摩阻為： Pa/m換算為蒸汽管路水力計(jì)算表r0=1kg/m3 條件下的允許平均比摩阻值R0,p,j ，得 Pa/m對(duì)主干線的三個(gè)管段來(lái)說(shuō)，可采用相同的R0,p,j值及各管段的計(jì)算流量，分別從“教材”附錄111供汽管路水力計(jì)算表中選擇合適的管徑，并計(jì)算各管段的實(shí)際流量和壓力降，在此過(guò)程中，對(duì)各管段不進(jìn)行驗(yàn)算。最后求出主干線的實(shí)際終端壓力、終端密度和主干線的實(shí)際平均密度r p,j ，此時(shí)再對(duì)預(yù)先假設(shè)的主干線平均密度r p,j進(jìn)行驗(yàn)算。假設(shè)的主干線平均密度r p,j 的相對(duì)誤差為：如需

38、要更準(zhǔn)確的結(jié)果，則可假設(shè)整個(gè)主干線的平均蒸汽密度為rp,j =4.948kg/m3 ，重新進(jìn)行計(jì)算。主干線的初次計(jì)算及重新計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表24。將表24與采用分段平均密度法的計(jì)算表23進(jìn)行比較可以看出，采用全程平均密度法使計(jì)算過(guò)程大為簡(jiǎn)化，其計(jì)算結(jié)果與采用分段平均密度法的計(jì)算結(jié)果非常接近，且其準(zhǔn)確度已能滿足工程設(shè)計(jì)的一般要求。（2）允許流速法在供汽管路的設(shè)計(jì)計(jì)算中，一般來(lái)說(shuō)，主干線末端壓力（即熱用戶(hù)所要求的蒸汽壓力）往往是已知的，而對(duì)于主干線始端來(lái)說(shuō)，則會(huì)出現(xiàn)以下兩種情況，一種是鍋爐的設(shè)置方案已確定，或供熱系統(tǒng)直接采用現(xiàn)有鍋爐作為熱源，這時(shí)主干線的始端壓力也為已知值，在這種情況下，水力計(jì)算的任務(wù)是

39、以允許比摩阻作為主要依據(jù)，選擇合適的管徑，以滿足各熱用戶(hù)對(duì)蒸汽流量和壓力的要求，上述示例即屬這種情況。工程設(shè)計(jì)中，還會(huì)遇到另一種情況，即鍋爐尚未選定，或熱電廠汽輪機(jī)抽汽壓力（或背壓）尚未確定，需要根據(jù)供汽管網(wǎng)水力計(jì)算的結(jié)果，來(lái)最終確定這些熱源所必須保證的蒸汽出口最低壓力值，顯然，選擇的管徑越大，熱源所需要的蒸汽出口壓力越低，管徑越小，則熱源所需出口壓力越高。這種情況下的水力計(jì)算通常采用“允許流速”法，即以管道中蒸汽的流速，作為選擇管徑的主要依據(jù)。蒸汽流速可根據(jù)表22確定，以不大于表22規(guī)定的最高流速為基本原則，如熱源可提供的出口蒸汽壓力較高，則可選較高的流速值，以使管徑減小，管網(wǎng)投資降低；如管

40、網(wǎng)在壽命期內(nèi)需要擴(kuò)大供熱能力，則設(shè)計(jì)時(shí)，可選用較低的流速，當(dāng)供熱能力需要擴(kuò)大時(shí)，則可適當(dāng)提高蒸汽流速，增加管網(wǎng)送氣量，當(dāng)然，設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)入各熱用戶(hù)的蒸汽壓力必須留有一定的富裕量，否則，主干線提速后所增加的壓降會(huì)使原用戶(hù)處的供汽壓力降低，影響原用戶(hù)的供熱。采用允許流速法進(jìn)行水力計(jì)算時(shí)，由于主干線初始?jí)毫νǔＮ粗虼艘话闶菑膲毫Ρ?4 供汽管路水力計(jì)算表（全程平均密度法）注：局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度管段1 1個(gè)截止閥，7個(gè)方形補(bǔ)償器（鍛壓彎頭）。查附錄 得：ld，sh 1.26（24.6 + 7×15.4）166.5 m管段2 1個(gè)直流三通、5個(gè)方形補(bǔ)償器、1個(gè)異徑接頭。ld，sh 1.26（4.

41、4 + 5×12.5 + 0.44）84.8 m管段3 1個(gè)直流三通、1個(gè)異徑接頭、1個(gè)截止閥、2個(gè)方形補(bǔ)償器。ld，sh 1.26（3.3 + 0.33 + 13.5 + 2×9.8）46.3 m為已知值的主干線末端開(kāi)始計(jì)算，既可以采用主干線全程平均密度法（需假設(shè)主干線始端蒸汽壓力），也可以采用分段平均密度法（需假設(shè)各管段始端蒸汽壓力），從水力計(jì)算表中選擇管徑后，應(yīng)對(duì)假設(shè)的平均密度進(jìn)行驗(yàn)算，同時(shí)還需檢查管段的實(shí)際流速是否超過(guò)表22所規(guī)定的數(shù)值。下面仍以圖22所示的某工廠區(qū)供熱管網(wǎng)為例，說(shuō)明用允許流速法進(jìn)行主干線水力計(jì)算的主要步驟。假設(shè)熱源壓力未知，需要根據(jù)水力計(jì)算的結(jié)果來(lái)

42、確定。1）已知主干線末端壓力為pm=0.7MPa，設(shè)始端壓力為ps=1.4MPa，查水蒸汽表可得相應(yīng)的蒸汽密度為rm=4.161kg/m3，rs=7.593kg/m3 ，根據(jù)式（226）計(jì)算主干線假設(shè)的平均密度： kg/m3表25 供汽管路水力計(jì)算表（控制流速法）注：局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度管段1 1個(gè)截止閥，7個(gè)方形補(bǔ)償器（鍛壓彎頭）。查附錄 得：ld，sh 1.26（18.5+ 7×12.5）133.3m管段2 1個(gè)直流三通、5個(gè)方形補(bǔ)償器、1個(gè)異徑接頭。ld，sh 1.26（3.3 + 5×9.8 + 0.33）66.2 m管段3 1個(gè)直流三通、1個(gè)異徑接頭、1個(gè)截止閥、2個(gè)

43、方形補(bǔ)償器。ld，sh 1.26（2.55 + 0.26 + 10.2 + 2×7.9）36.2 m2）選擇各管段的允許流速。管內(nèi)最大允許流速與管徑有關(guān)，現(xiàn)管徑待定，故只能先設(shè)一假定流速值，然后再行校驗(yàn)。由于假設(shè)的始端壓力較高，主干線始、末端壓差較大，所以可選用較大的流速。根據(jù)表（22），設(shè)主干線各管段的蒸汽流速均為vy,x=30m/s。將v值換算為蒸汽管路水力計(jì)算表r0=1kg/m3 條件下的允許流速值v0,y,x ： m/s3）根據(jù)各管段的計(jì)算流量G和允許流速值v0,y,x，從“教材”附錄111供汽管路水力計(jì)算表中選擇蒸汽管道的直徑d、比摩阻R0和流速v0 。從表中選出的流速v0

44、應(yīng)接近于（最好略小于）允許流速值v0,y,x。4）根據(jù)假設(shè)的平均密度rp,j ，將從水力計(jì)算表中查表得出的各管段的比摩阻值R0和流速v0值，換算為在rp,j 條件下的實(shí)際比摩阻Rsh和實(shí)際流速vsh 。檢查各管段的實(shí)際流速vsh 是否超過(guò)表22所規(guī)定的數(shù)值，如超過(guò)規(guī)定值，則需重新選擇大一號(hào)的管徑。5）根據(jù)選用的管徑，按“教材”附錄92，求出各管段的當(dāng)量長(zhǎng)度ld值及其折算長(zhǎng)度lzh值，并計(jì)算各管段在假設(shè)平均密度條件下的實(shí)際壓力降。 6）根據(jù)各管段的末端壓力pm和管段在假設(shè)平均密度條件下的實(shí)際壓力降Dpsh 計(jì)算各管段的始端壓力psps= pm + D psh7）根據(jù)主干線在假設(shè)平均密度條件下的實(shí)

45、際始端壓力ps，查出相應(yīng)的始端蒸汽密度rs進(jìn)而求出主干線中蒸汽的實(shí)際平均密度rp,j。8）驗(yàn)算主干線的實(shí)際平均密度r p,j 與原假設(shè)的蒸汽平均密度rp,j 是否接近。如相對(duì)誤差較大，則重新進(jìn)行計(jì)算。表25列出了上述采用允許流速法進(jìn)行水力計(jì)算的計(jì)算過(guò)程和結(jié)果，將表25與采用允許比摩阻法的計(jì)算表24進(jìn)行比較可以看出，兩者均采用全程平均密度進(jìn)行計(jì)算，本例中由于各管段采用的蒸汽流速較高，因而管徑均較小，但壓降較大，要求主干線始端（即熱源出口）的蒸汽壓力須達(dá)到1.346MPa以上。（三） 凝結(jié)水管路的水力工況和水力計(jì)算 1. 概說(shuō)蒸汽進(jìn)入用熱設(shè)備后，放出汽化潛熱而凝結(jié)為水，經(jīng)疏水器排至凝結(jié)水管路。由于

46、疏水器通常是間歇性工作，管路中凝結(jié)水的流動(dòng)狀態(tài)相當(dāng)復(fù)雜，而且壓力狀況也有很大的變化，因此，為了正確設(shè)計(jì)凝結(jié)水系統(tǒng)，必須要對(duì)凝結(jié)水管路中各管段內(nèi)的壓力狀況和凝結(jié)水的狀態(tài)進(jìn)行認(rèn)真分析，才能比較恰當(dāng)?shù)卮_定各管段的管徑。凝結(jié)水管路中經(jīng)常是兩相流動(dòng)，除有凝結(jié)水外，還混有部分蒸汽，甚至有時(shí)還混有一定量的空氣。根據(jù)凝結(jié)水和蒸汽的流速和流量的比例以及工作條件等的不同，凝結(jié)水管路中的兩相流動(dòng)還可能呈現(xiàn)不同的流動(dòng)狀態(tài)，主要有以下幾種（如圖23所示）：（1）乳狀混合物 蒸汽和細(xì)滴狀的水充滿管道截面，呈現(xiàn)為白色的乳狀物。當(dāng)流速很高和凝水大量汽化時(shí)才會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。（2）水膜狀 在管道截面中部，有蒸汽挾帶少量水滴快速流

47、動(dòng)，在管壁表面上形成一層薄的水膜，此水膜沿管壁作回轉(zhuǎn)前進(jìn)的流動(dòng)。（3）汽水分層 當(dāng)凝水干管的管徑大而流速小時(shí)可能出現(xiàn)這種現(xiàn)象。蒸汽流速較小時(shí)，汽水分界面比較平靜，而當(dāng)蒸汽速度較高時(shí)，凝水水面會(huì)起波浪。（4）汽水充塞 在直徑不大的凝水管中，由于積水或者疏水器間歇?jiǎng)幼?，使得凝結(jié)水和蒸汽間隔充滿管斷面。（5）汽泡狀 在汽水充塞流動(dòng)時(shí)，如果管道中蒸汽量減少，便出現(xiàn)汽泡狀流動(dòng)。在進(jìn)行凝結(jié)水管路的水力計(jì)算時(shí)，通常根據(jù)流動(dòng)狀態(tài)的不同，將凝結(jié)水管路分為滿管流動(dòng)和非滿管流動(dòng)兩類(lèi)，分別采用不同的方法進(jìn)行計(jì)算。（1）滿管流動(dòng)管路 當(dāng)管道全部斷面被凝水或乳狀的汽水混合物充滿時(shí)屬于滿管流動(dòng)管路。滿管流動(dòng)管路的管徑可以根

48、據(jù)水力計(jì)算的結(jié)果確定，水力計(jì)算的方法與供汽管路水力計(jì)算方法基本相同。圖23 兩相流動(dòng)的幾種流動(dòng)形式（a）乳狀混合物； （b）水膜狀； （c）汽水分層，有微波； （d）汽水分層，有浪花；（e）汽水分層，水面平靜； （f）汽水充塞； （g）汽泡狀（2）非滿管流動(dòng)管路 管道橫斷面不全是水或均勻分布的汽水混合物，而是汽與水分層或分段流動(dòng)時(shí)屬于非滿管流動(dòng)管路。對(duì)于非滿管流動(dòng)的管路，通常使用根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果制成的管道輸送能力表，按管段所承擔(dān)的熱負(fù)荷適當(dāng)選取管徑，不再進(jìn)行細(xì)致的水力計(jì)算。圖24 包括各種流動(dòng)狀況的凝結(jié)水回收系統(tǒng)示意圖1用汽設(shè)備；2疏水器；3二次蒸發(fā)器；4凝水箱；5凝水泵；4總凝水箱；7壓力

49、調(diào)節(jié)器2. 凝結(jié)水管路的水力工況和水力計(jì)算下面以圖24所示的包括各種流動(dòng)狀況的凝結(jié)水回收系統(tǒng)為例，分析各種凝結(jié)水管路（非滿管流動(dòng)管路、余壓回水管路、重力回水管路和加壓回水管路）的水力工況，介紹相應(yīng)的水力計(jì)算方法，進(jìn)行壓力狀況的分析說(shuō)明，并介紹各種管路確定管徑的具體方法：（1）非滿管流動(dòng)管路圖24中，由設(shè)備出口至疏水器前的這段管路AB一般不長(zhǎng)，但是由于疏水器是間歇性工作，所以該管段內(nèi)經(jīng)常是凝結(jié)水和蒸汽交替充塞，甚至有空氣夾在其中，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按非滿管流動(dòng)考慮。在設(shè)計(jì)非滿管流動(dòng)管路時(shí)，凝水應(yīng)向下沿i = 0.0050.01的坡度流向疏水器（或低位凝水箱）。目前，非滿管流動(dòng)管路管徑的理論計(jì)算方法，是

50、以水力學(xué)中靠坡度無(wú)壓流動(dòng)的計(jì)算公式為依據(jù)，并根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，制訂出不同管徑在i= 0.005 坡度下通過(guò)的凝結(jié)水量表，然后通過(guò)查表進(jìn)行計(jì)算。由于蒸汽在一定壓力下的凝結(jié)放熱量與產(chǎn)生的凝結(jié)水量具有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，在設(shè)計(jì)非滿管流動(dòng)管路時(shí)，通常都是根據(jù)管路所承擔(dān)的熱負(fù)荷大小按表26來(lái)選擇管徑。表26 非滿管流動(dòng)管路管徑選擇表凝水管徑（mm）形成凝水時(shí)，由蒸汽放出的熱量 （kW）表壓力低于0.07MPa的低壓蒸汽表壓力高于0.07MPa的高壓蒸汽水平管段垂直管段15202532405076×389×3.5108×4114×44.717.5337912025

51、05808701280163072649116180370875130020002420829459312823055081512201570AB管段內(nèi)的壓力略低于進(jìn)入用熱設(shè)備的蒸汽壓力，通常在工程上可取疏水器前B點(diǎn)的表壓力（疏水器進(jìn)口表壓力）p1約為用熱設(shè)備進(jìn)汽表壓力p的（9095） 。即：p1 =（0.900.95）p (236)工程上，有些用汽設(shè)備（如人造板熱壓機(jī)）中蒸汽的流動(dòng)阻力較大，這時(shí)，p1可根據(jù)設(shè)備的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)確定。（2）余壓回水管路與疏水器出口相連的管路（圖24中管段BC）稱(chēng)為余壓回水管路。在余壓回水管路中，凝結(jié)水是依靠疏水器的出口壓力（即余壓）輸送的，依靠疏水器的余壓，既可以

52、將凝結(jié)水送入二次蒸發(fā)器（見(jiàn)圖24）或高位水箱，也可以將凝結(jié)水直接送入鍋爐房（或凝水分站）的總凝水箱（。為了使凝結(jié)水能滿管流動(dòng)，余壓回水管路的出口一般都要上翻一定的高度。余壓回水管路中，凝結(jié)水并非全呈液態(tài)，因?yàn)槭杷魍ǔ６加幸徊糠致┢瑫r(shí)凝結(jié)水在流動(dòng)過(guò)程中由于壓力的降低也會(huì)產(chǎn)生一部分二次蒸汽，所以實(shí)際上流動(dòng)的是汽水混合的乳狀物，因而這段管徑的確定是相當(dāng)麻煩的，一方面要知道該管段的資用壓力，另一方面還要知道凝結(jié)水的狀態(tài)。根據(jù)式（217），可得余壓回水管路資用壓力的計(jì)算公式為： Pa （237）式中：p2 凝水管始端表壓力，即疏水器的凝水出口表壓力，Pa ；p3 凝水管末端表壓力，即二次蒸發(fā)器或凝水箱內(nèi)的凝水表壓力，Pa ；H 疏水器后凝水提升高度，m。提升高度一般不宜大于5m；r 凝結(jié)水的密度，kg/m3 ；g 重力加速度，為9.81 m / s2 。疏水器的出口表壓力p2 ，應(yīng)當(dāng)是疏水器的進(jìn)口表壓力p1減去疏水器的工作壓差，疏水器的最小工作壓差已在教材中闡述，但在設(shè)計(jì)余壓回水管路時(shí)，一般不宜采用疏水器的最小工作壓差，否則