流體輸配管網(wǎng)第4章蒸汽管網(wǎng)

1、第4章 蒸汽管網(wǎng)李孔清流體輸配管網(wǎng)4.1 室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)的基本形式與水力特征蒸汽管路系統(tǒng)原理及水力特征4.1.1 蒸汽管路系統(tǒng)的水力特征李孔清流體輸配管網(wǎng)4.1 室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)的基本型式與水力特征4.1.1 蒸汽管路系統(tǒng)的水力特征凝水管路空氣管圖4-1 蒸汽管路系統(tǒng)原理圖蒸汽管路熱源凝水管凝水泵分水器疏水器凝水箱散熱設(shè)備進(jìn)入散熱設(shè)備的蒸汽量rrrAqm6 . 3100036001000為散熱設(shè)備熱負(fù)荷,W qm指所需蒸汽量，kg/h r 為蒸汽在凝結(jié)壓力下的汽 化潛熱，kJ/kg 蒸汽的汽化潛熱r值比起每1kg水在散熱設(shè)備中靠溫降放出的熱量要大得多。例如采用高溫水130/70供暖，每1kg

2、水放出的熱量也只有ctqm=4.1868(130-70)=251.2 kJ/kg。如采用蒸汽表壓力200kPa供熱，相應(yīng)的汽化潛熱r=2164.1 kJ/kg。兩者相差8.6倍，因此，對同樣的熱負(fù)荷，蒸汽供熱時(shí)對同樣的熱負(fù)荷，蒸汽供熱時(shí)所需的蒸汽質(zhì)量流量要比熱水流量所需的蒸汽質(zhì)量流量要比熱水流量少得多。少得多。 李孔清流體輸配管網(wǎng)4.1.2 室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)形式v分類標(biāo)準(zhǔn)（一）：供汽壓力分類標(biāo)準(zhǔn)（一）：供汽壓力高壓蒸汽供暖(供汽表壓力70kPa)低壓蒸汽供暖(供汽表壓力70kPa)真空蒸汽供暖(供汽壓力低于大氣壓)1室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)分類李孔清流體輸配管網(wǎng)4.1.2 室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)形式v分類標(biāo)

3、準(zhǔn)（二）：干管布置特點(diǎn)分類標(biāo)準(zhǔn)（二）：干管布置特點(diǎn)上供式中供式下供式v分類標(biāo)準(zhǔn)（三）：立管布置特點(diǎn)分類標(biāo)準(zhǔn)（三）：立管布置特點(diǎn)單管式雙管式1室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)分類（續(xù)）李孔清流體輸配管網(wǎng)v分類標(biāo)準(zhǔn)（四）：回水動力分類標(biāo)準(zhǔn)（四）：回水動力重力回水機(jī)械回水4.1.2 室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)形式1室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)分類（續(xù)）系統(tǒng)分類實(shí)例李孔清流體輸配管網(wǎng)2 低壓蒸汽供暖系統(tǒng)基本型式上供式下供式干式凝水管濕式凝水管干式凝水管濕式凝水管重力回水低壓蒸汽管路系統(tǒng)示意圖重力回水低壓蒸汽管路系統(tǒng)示意圖 運(yùn)行前水位運(yùn)行后水位重力回水蒸汽管路系統(tǒng)中的蒸汽管道、散熱器及凝結(jié)水管構(gòu)成一個(gè)循環(huán)回路。 4.1.2 室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)

4、形式李孔清流體輸配管網(wǎng) 機(jī)械回水低壓蒸汽管路系統(tǒng)示意圖 疏水器凝水箱空氣管凝水泵斷開式2 低壓蒸汽供暖系統(tǒng)基本型式（續(xù)）4.1.2 室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)形式李孔清流體輸配管網(wǎng)室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)示意圖1室外蒸汽管；2室內(nèi)中壓蒸汽供熱管；3室內(nèi)中壓蒸汽供暖管；4減壓裝置；5補(bǔ)償器；6疏水器；7開式凝水箱；8空氣管；9凝水泵；10固定支點(diǎn)；11安全閥3、中壓蒸汽供暖系統(tǒng)基本型式4.1.2 室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)形式李孔清流體輸配管網(wǎng) 4.2 室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的凝結(jié)水（自學(xué)） 4.2.1 室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的凝結(jié)水 4.2.2中蒸汽管路系統(tǒng)的凝結(jié)水重點(diǎn)：水擊現(xiàn)象及防止措施 疏水器作用與原理重點(diǎn)：二次蒸發(fā)

5、 回水方式李孔清流體輸配管網(wǎng)4.3 室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法和例題4.3.1 室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法 在低壓蒸汽管路系統(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(jìn)人散熱器凝結(jié)放熱。ypjp摩擦壓力損失和局部阻力損失 阻力構(gòu)成達(dá)西維斯巴赫公式 22dRlRPy22vPj李孔清流體輸配管網(wǎng)4.3 室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法和例題4.3.1 室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法（續(xù)） 在進(jìn)行低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算時(shí)，同樣先從最不利的管路開始，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

6、時(shí)，通常采用壓損平均法進(jìn)行計(jì)算。在已知鍋爐或室內(nèi)入口處蒸汽壓力條件下lpRgpj)2000(當(dāng)鍋爐出口或室內(nèi)用戶入口處蒸汽壓力高時(shí)，得出的平均比摩阻Rpj值會較大，此時(shí)仍建議控制比壓降值按不超過100Pa/m設(shè)計(jì) 李孔清流體輸配管網(wǎng)4.3 室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法和例題4.3.1 室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法（續(xù)） 最不利管路各管段的水力計(jì)算完成后，即可進(jìn)行其它立管的水力計(jì)算?？砂磯簱p平均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： 當(dāng)汽、水同向流時(shí) 30m/s 當(dāng)汽、水逆向流時(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

7、水；因此，對汽水逆向流動時(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。李孔清流體輸配管網(wǎng) 下圖為重力回水的低壓蒸汽管路系統(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?。 熱負(fù)荷(W) 管段長度（m） 4.3 室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法和例題4.3.2 室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算例題李孔清流體輸配管網(wǎng) 1、確定鍋爐壓力 123456長度=12+13+12+12+12+17+2=80m7如按控制每米總壓力損失（

8、比壓降）為100Pa/m設(shè)計(jì)，并考慮散熱器前所需的蒸汽剩余壓力為2000Pa，則鍋爐的運(yùn)行表壓力pb應(yīng)為(80 1002000)10bpPakPa計(jì)算步驟李孔清流體輸配管網(wǎng)2、最不利管路的水力計(jì)算v采用壓損平均法進(jìn)行最不利管路的水力計(jì)算v低壓蒸汽管路系統(tǒng)摩擦壓力損失約占總壓力損失的60%。因此，根據(jù)預(yù)計(jì)的平均比摩阻：Rpj=1000.6=60Pa/m左右和各管段的熱負(fù)荷，選擇各管段的管徑及計(jì)算其壓力損失 以1管段為例，其熱負(fù)荷為7100W,長度為12m36003.6100071003.6mAqrrr李孔清流體輸配管網(wǎng)局部阻力名 稱管 段 號123,4,567其它立管其它支管截止閥7.09.09

9、.010.2鍋爐出口2.090煨彎30.5=1.520.5=1.021.0=2.01.01.5乙字彎1.51.51.5直流三通1.01.01.0分流三通3.03.03.0旁通三通1.51.5總局部阻力系數(shù)10 .52.01.012.04.511.513.04.54.5李孔清流體輸配管網(wǎng)3、其它立管的水力計(jì)算 以立管為例其可資用壓力為p5-7 =1864Pa 按平均比摩阻計(jì)算出來阻力損失為1265Pa不平衡率為32%李孔清流體輸配管網(wǎng)4、低壓蒸汽管路系統(tǒng)凝水管管徑選擇 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(fù)荷條件下，濕式凝水管選用的管徑比干式的小。

10、 低壓蒸汽管路系統(tǒng)干凝水管路和濕凝水管路的管徑選擇可用有關(guān)供暖設(shè)計(jì)手冊中的管徑選擇表來確定。凝水管經(jīng)選擇表李孔清流體輸配管網(wǎng)4.4 室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法和例題4.4.1 室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法計(jì)算方法：壓損平均法流速法限制平均比摩阻法李孔清流體輸配管網(wǎng)4.4 室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法和例題4.4.1 室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法1）壓損平均法 當(dāng)蒸汽系統(tǒng)的起始壓力已知時(shí)，最不利管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

11、不利管路的總壓力損失不宜超過起始壓力的1/4。平均比摩阻可按下式確定： lpRbpj025. 0為摩擦壓力損失占總壓力損失百分?jǐn)?shù)，中壓蒸汽系統(tǒng)一般為0.8 李孔清流體輸配管網(wǎng)4.4 室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法和例題4.4.1 室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法2）流速法 室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的起始壓力較高，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。中壓蒸汽管路系統(tǒng)的最大允許流速不應(yīng)大于下列數(shù)值：汽、水同向流動時(shí) 80m/s 汽、水逆向流動時(shí) 60m/s 通常推薦采用=1540m/s（小管徑取低值） 李孔清流體輸配管網(wǎng)4.4 室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法和例

12、題4.4.1 室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法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，因而有些資料推薦，中壓蒸汽管路的干管的總壓降不應(yīng)超過凝水干管總壓降的1.21.5倍。選用管徑較粗，但工作正?？煽?。 李孔清流體輸配管網(wǎng)4.4 室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算方法和例題4.4.2 室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計(jì)算例題 圖4-13所示為室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的一個(gè)支路。各散熱器的熱負(fù)荷與例題4-1相同，均為4000W。用戶入口處設(shè)分汽缸，與室外蒸汽熱網(wǎng)相接。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。試選擇中壓蒸汽管路系統(tǒng)的管徑和用戶入口處

13、的蒸汽管路起始壓力。 李孔清流體輸配管網(wǎng)4.5 室外高壓蒸汽管網(wǎng)的水力計(jì)算 由于管網(wǎng)系統(tǒng)的熱源（熱電廠高壓抽汽口或供熱鍋爐等）所提供的蒸汽壓力通常在1.27MPa左右，因此統(tǒng)稱為室外高壓蒸汽管網(wǎng)。 密度修正粗糙度修正當(dāng)量長度修正bishbishbishbishRRbibishshRKKR25. 01.250.259.1dddlmK0.250.25,0.51.260.2bish dbi dbi dbi dshKllllmK李孔清流體輸配管網(wǎng)4.5 室外高壓蒸汽管網(wǎng)的水力計(jì)算v（2）在室外高壓蒸汽網(wǎng)路水力計(jì)算中，特別是在主干線始、末端有較大的資用壓差情況下，常采用工程實(shí)踐中的常用流速，作為選擇主干線管徑的依據(jù)。蒸汽管道常用的設(shè)計(jì)流速，可在一些設(shè)計(jì)手冊中選用。如對飽和蒸汽，主干線的常用流速為：DN200mm時(shí)，取3040m/s；DN=100200mm時(shí)，取2535m/s；DN100mm時(shí)，取1530m/s。李孔清流體輸配管網(wǎng)4.6 凝結(jié)水管網(wǎng)的水力計(jì)算方法圖4-14 包括各種流動狀況的凝結(jié)水回收系統(tǒng)示意圖1用汽