室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng)

第五章室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng)第一節(jié)：蒸汽作為供熱系統(tǒng)熱媒的特點第二節(jié)：室內(nèi)蒸汽供暖系統(tǒng)第三節(jié)：室內(nèi)蒸汽高壓供熱系統(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)管路的水力計算方法和例題§5-1蒸汽作為供熱系統(tǒng)熱媒的特點蒸汽作為供熱（暖）系統(tǒng)的熱媒，應(yīng)用極為普遍。右圖是蒸汽供熱的原理圖。蒸汽從熱源1沿蒸汽管路2進入散熱設(shè)備4，蒸汽凝結(jié)放出熱量后，凝水通過疏水器5再返回熱源重新加熱。蒸汽供熱原理圖1-熱源；2-蒸汽管路；3-分水器；4-散熱設(shè)備；5-疏水器；6-凝水管路；7-凝水箱；8-空氣管；9-凝水泵；10-凝水管

第五章室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng)蒸汽作為供熱系統(tǒng)熱媒的特點1、蒸汽在系統(tǒng)散熱設(shè)備中，靠水蒸汽凝結(jié)成水放出熱量。每1kg蒸汽在散熱設(shè)備中凝結(jié)時放出的熱量q，可按下式計算：

q=i-q1kJ／kg當進入散熱設(shè)備的蒸汽是飽和蒸汽，流出的凝水是飽和凝水時：

q=rkJ／kg

如采用高溫水130/70℃供暖，每1kg水放出的熱量為Q=c△tG=251.2kJ／kg。采用蒸汽表壓力200kPa供熱，相應(yīng)的汽化潛熱r＝2164kJ／kg

蒸汽作為供熱系統(tǒng)熱媒的特點2、蒸汽和凝水在管路里流動時，會伴隨相態(tài)變化。濕飽和蒸汽在沿途產(chǎn)生凝水；濕飽和蒸汽經(jīng)過閥門等節(jié)流后可能成為干飽和蒸汽或過熱蒸汽；凝水重新汽化，產(chǎn)生“二次蒸汽”。引起系統(tǒng)中出現(xiàn)所謂“跑、冒、滴、漏’’問題。蒸汽供暖系統(tǒng)比熱水供暖系統(tǒng)在設(shè)計和運行管理上較為復(fù)雜。蒸汽作為供熱系統(tǒng)熱媒的特點3、蒸汽供暖系統(tǒng)中的散熱器熱媒溫度是凝結(jié)壓力下的飽和溫度。例如：

高溫水130/70℃供暖系統(tǒng)的散熱器熱媒溫度為（130+70）/2=100℃；采用蒸汽表壓力200kPa供熱，散熱器熱媒溫度為133.5℃；蒸汽作為供熱系統(tǒng)熱媒的特點4、蒸汽供暖系統(tǒng)中的蒸汽比容，較熱水比容大得多。通?？刹捎帽葻崴魉俑叩枚嗟乃俣??？纱蟠鬁p輕前后加熱滯后的現(xiàn)象。5、由于蒸汽比容大，密度小，在高層建筑供暖中，不會像熱水供暖那樣，產(chǎn)生很大的水靜壓力。

6.蒸汽熱惰性小，供汽時熱的快，停汽時冷的也快，適合用于間歇供熱的用戶。蒸汽供暖系統(tǒng)在工廠中應(yīng)用廣泛?！?-2室內(nèi)蒸汽供暖系統(tǒng)一、蒸汽供暖系統(tǒng)分類按供汽壓力的大小高壓蒸汽供暖（＞70kPa）低壓蒸汽供暖（≤70kPa）真空蒸汽供暖（低于大氣壓力）按蒸汽干管布置的不同上供式中供式下供式第五章室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng)§5-2室內(nèi)蒸汽供暖系統(tǒng)一、蒸汽供暖系統(tǒng)分類

按立管的布置特點單管式雙管式按回水動力的不同重力回水機械回水第五章室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng)高壓蒸汽供暖系統(tǒng)采用§5-2室內(nèi)蒸汽供暖系統(tǒng)一、低壓蒸汽供暖系統(tǒng)的基本型式

圖5-2所示是重力回水低壓蒸汽供暖系統(tǒng)示意圖。圖5-2（a）是上供式，圖5-2（b）是下供式。在系統(tǒng)運行前，鍋爐充水至I-I平面。鍋爐加熱后產(chǎn)生的蒸汽，在其自身壓力作用下，克服流動阻力，沿供汽管道輸進散熱器內(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B點處排出。蒸汽在散熱器內(nèi)冷疑放熱。凝水靠重力作用沿凝水管路返回鍋爐，重新加熱變成蒸汽。第五章室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng)低壓蒸汽供暖系統(tǒng)的基本型式(a)

（a）上供式低壓蒸汽供暖系統(tǒng)的基本型式(b)（b）下供式§5-2室內(nèi)蒸汽供暖系統(tǒng)重力回水低壓蒸汽供暖系統(tǒng)型式簡單，無需設(shè)置凝水箱和凝水泵，運行時不消耗電能，宜在小型系統(tǒng)中采用。但在供暖系統(tǒng)作用半徑較長時，就要采用較高的蒸汽壓力才能將蒸汽輸送到最遠散熱器。如仍用重力回水方式，凝水管里面Ⅱ-Ⅱ高度就可能達到甚至超過底層散熱器的高度，底層散熱器就會充滿凝水、并積聚空氣，蒸汽就無法進入，從而影響散熱。因此，當系統(tǒng)作用半徑較大，供汽壓力較高（通常供汽表壓力高于20kPa）時，就都采用機械回水系統(tǒng)。第五章室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng)§5-2室內(nèi)蒸汽供暖系統(tǒng)圖5-3是機械回水的中供式低壓蒸汽供暖系統(tǒng)的示意圖。不同于連續(xù)循環(huán)重力回水系統(tǒng)，機械回水系統(tǒng)是一個“斷開式”系統(tǒng)。凝水不直接返回鍋爐，而首先進入凝水箱。然后再用凝水泵將凝水送回熱源重新加熱。在低壓蒸汽供暖系統(tǒng)中，凝水箱布置應(yīng)低于所有散熱器和凝水管。進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入凝水箱。機械回水系統(tǒng)的最主要優(yōu)點是擴大了供熱范圍，因而應(yīng)用最為普通。第五章室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng)§5-2室內(nèi)蒸汽供暖系統(tǒng)機械回水低壓蒸汽供暖系統(tǒng)示1-低壓恒溫式疏水器；2-凝水箱；3-空氣管；4-凝水泵第五章室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng)§5-2室內(nèi)蒸汽供暖系統(tǒng)低壓蒸汽供暖系統(tǒng)在設(shè)計中應(yīng)注意的問題：1.

在設(shè)計低壓蒸汽供暖系統(tǒng)時，散熱器入口閥門前的蒸汽剩余壓力通常為1500～2000Pa。

2.在實際運行過程中，供汽壓力總有波動，為了避免供汽壓力過高時未凝結(jié)的蒸汽竄入凝水管，可在每個散熱器出口或在每根凝水立管下端安裝疏水器。疏水器的作用是自動阻止蒸汽逸漏，并且能迅速排出凝水，同時能排除系統(tǒng)中積留的空氣和其他不凝性氣體。第五章室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng)§5-2室內(nèi)蒸汽供暖系統(tǒng)3.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)計中必須認真重視的一個問題。第五章室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng)“水擊”現(xiàn)象“水擊”現(xiàn)象產(chǎn)生的原因:

在蒸汽供暖系統(tǒng)中，沿管壁凝結(jié)的沿途凝水可能被高速的蒸汽流裹帶，形成隨蒸汽流動的高速水滴；落在管底的沿途凝水也可能被高速蒸汽流重新掀起，形成“水塞”，并隨蒸汽一起高速流動，在遭到閥門、拐彎或向上的管段等使流動方向改變時，水滴或水塞在高速下與管件或管子撞擊，就產(chǎn)生“水擊”?！八畵簟爆F(xiàn)象“水擊”現(xiàn)象造成的危害:噪聲振動局部高壓，嚴重時能破壞管件接口的嚴密性和管路支架?！八畵簟爆F(xiàn)象減輕“水擊”的方法：水平敷設(shè)的供氣管路，必須具有足夠的坡度，并盡可能保持汽、水同向流動。供汽干管向上拐彎處，必須設(shè)置疏水裝置。“水擊”現(xiàn)象當供汽壓力低時，也可用水封裝置。在下供式系統(tǒng)的蒸汽立管中，汽水逆向流動，因此蒸汽立管需采用較低的流速。為了保持蒸汽的干度，避免沿途凝水進人供汽立管，供汽立管宜從供水干管的上方或側(cè)上方接出?！?-2室內(nèi)蒸汽供暖系統(tǒng)歐美國家常采用的一種單管下供下回式低壓蒸汽供暖系統(tǒng)的圖式單管下供下回式低壓蒸汽供暖系統(tǒng)1-閥門；2-自動排氣閥第五章室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng)單管下供下回式低壓蒸汽供暖系統(tǒng)1、散熱器支管與立管的連接點必須低于散熱器出口水平面；2、立、支管的管徑都需要粗一些；3、每個散熱器上，必須裝置自動排氣閥；4、自動排氣閥應(yīng)裝在散熱器1/3的高度處。§5-3室內(nèi)高壓蒸汽供熱系統(tǒng)在工廠中，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，向工廠車間及其輔助建筑物各種不同用途的熱用戶（生產(chǎn)工藝、熱水供應(yīng)、通風及供暖熱用戶等）供熱，是一種常用的供熱方式。圖5-8所示是一個廠房的用戶入口和室內(nèi)高壓蒸汽供熱系統(tǒng)示意圖。

第五章室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng)§5-3室內(nèi)高壓蒸汽供熱系統(tǒng)圖5-8室內(nèi)高壓蒸汽供暖示意圖1-室外蒸汽管；2-室內(nèi)高壓蒸汽供熱管；3-室內(nèi)高壓蒸汽供暖管；4-減壓裝置；5-補償器；6-疏水器；7-開式凝水箱；8-空氣管；9-凝水泵；10-固定支點；11-安全閥第五章室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng)§5-3室內(nèi)高壓蒸汽供熱系統(tǒng)高壓蒸汽通過室外蒸汽管路進入用戶入口的高壓分汽缸。當蒸汽入口壓力或生產(chǎn)工藝用熱的使用壓力高于供暖系統(tǒng)的工作壓力時，應(yīng)在分汽缸之間設(shè)置減壓裝置凝水箱可以與大氣相通，稱為開式凝水箱（如圖5-8中7所示），也可以密封且具有一定的壓力，稱為閉式凝水箱。第五章室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng)§5-4疏水器及其它附屬設(shè)備

一、疏水器

（一）疏水器的分類根據(jù)疏水器的作用原理不同，可分為三種類型的疏水器。（1）機械型疏水器主要產(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）熱動力型疏水器主要產(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。第五章室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng)§5-4疏水器及其它附屬設(shè)備疏水器與管路的連接方式

（a）（b）（c）（d）（e）（f）圖5-16疏水器的安裝方式第五章室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng)§5-4疏水器及其它附屬設(shè)備疏水器通常多為水平安裝。疏水器前后需設(shè)置閥門，用以截斷檢修用。疏水器前后應(yīng)設(shè)置沖洗管和檢查管。沖洗管位于疏水器前閥門的前面，用以放空氣和沖洗管路。檢查管位于疏水器與后閥門之間，用以檢查疏水器工作情況。實踐表明：裝旁通管極易產(chǎn)生副作用。因此，對小型供暖系統(tǒng)和熱風供暖系統(tǒng)，可考慮不設(shè)旁通管（如圖a）。對于不允許中斷供汽的生產(chǎn)用熱設(shè)備，為了進行檢修疏水器，應(yīng)安裝旁通管和閥門。當多臺疏水器并聯(lián)安裝時，也可不設(shè)旁通管（圖e）。第五章室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng)§5-4疏水器及其它附屬設(shè)備

二、減壓閥

減壓閥通過調(diào)節(jié)閥孔大小，對蒸汽進行節(jié)流而達到減壓目的，并能自動地將閥后壓力維持在一定范圍內(nèi)。目前國產(chǎn)減壓閥有活塞式、波紋管式和薄膜式等幾種。波紋管減壓閥第五章室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng)§5-4疏水器及其它附屬設(shè)備三、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)箱構(gòu)造簡單，如圖所示。高壓含汽凝水沿切線方向的管道進入箱內(nèi)，由于進口閥的節(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)運動更易使汽水分離，水向下流動，沿凝水管送回凝水箱去。

二次蒸發(fā)箱

第五章室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng)§5-5室內(nèi)低壓蒸汽供暖系統(tǒng)管路的水力計算方法和例題1、可忽略密度的變化。取0.6kg/m3.2、低壓蒸汽流動狀態(tài)多處于紊流過渡區(qū)。粗糙度k=0.2mm。

3、在散熱器入口處，蒸汽應(yīng)有1500-2000pa的剩余壓力，

4、先從最不利管路（鍋爐到最遠散熱器）算起。

5、進行最不利管路水利計算時，通常采用控制比壓降或按平均比摩阻方法進行計算。

第五章室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng)控制比壓降法是將最不利管路的每1m總壓力損失控制在100pa/m來設(shè)計。平均比摩阻法是在已知鍋爐或室內(nèi)入口處蒸汽壓力條件下進行計算?！?-5室內(nèi)低壓蒸汽供暖系統(tǒng)管路的水力計算方法和例題6、最不利管路各管段的水力計算完成后，即可進行其它立管的水力計算?？砂雌骄饶ψ璺▉磉x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（見《暖通規(guī)范》）；當汽、水同向流動時30m/s

當汽、水逆向流動時20m/s第五章室內(nèi)蒸汽供熱系統(tǒng)§5-5室內(nèi)低壓蒸汽供暖系統(tǒng)管路的水力計算方法和例題【例題5-1】圖5-21為重力回水的低壓蒸汽供暖管路系統(tǒng)