供熱工程第4章蒸汽系統(tǒng)

供熱工程第4章蒸汽系統(tǒng)4.1概述

蒸汽是最常用的熱媒之一。特別是在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。7/5/202324.1.1蒸汽系統(tǒng)示意圖

圖4—1蒸汽系統(tǒng)示意圖（a）工藝設(shè)備供汽系統(tǒng)；（b）蒸汽采暖系統(tǒng)；（c）熱水采暖供汽系統(tǒng)；（d）熱水供應(yīng)供汽系統(tǒng)；（e）通風(fēng)、空調(diào)供汽系統(tǒng)

1—蒸汽管；2—凝結(jié)水管；3—減壓閥；4--工藝用汽設(shè)備；5—疏水器；6—汽水換熱器；7—凝結(jié)水箱；8—凝結(jié)水泵；9—散熱器；10—膨脹水箱；11—熱水貯水箱；12—通風(fēng)、空調(diào)設(shè)備；13—溫度調(diào)節(jié)器7/5/202334.1.1蒸汽系統(tǒng)示意圖7/5/202344.1.1蒸汽系統(tǒng)示意圖

圖4—1表示了用蒸汽為熱媒向工業(yè)用熱設(shè)備（汽錘、干燥、印染等）（圖（a））、采暖（圖（b）、（c））、熱水供應(yīng)（圖（d））、通風(fēng)、空調(diào)（圖（e））等用戶(hù)供熱的示意圖。蒸汽采暖系統(tǒng)分有凝結(jié)水回收和無(wú)凝結(jié)水回收兩種型式。圖中給出的是有凝結(jié)水回收的型式。用熱設(shè)備出口都有疏水器5、凝結(jié)水箱7和凝結(jié)水泵8，凝結(jié)水泵將凝結(jié)水沿凝結(jié)水管2送回?zé)崃φ净驘嵩?。為了?jié)約能耗、減少費(fèi)用，凝結(jié)水都應(yīng)回收。7/5/202354.1.1蒸汽系統(tǒng)示意圖在凝結(jié)水可以就地利用、而且經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，方案合理時(shí)，才能采用無(wú)凝結(jié)水回收的型式。用熱系統(tǒng)與室外蒸汽網(wǎng)路的連接取決于用熱系統(tǒng)和設(shè)備的特點(diǎn)。如熱用戶(hù)使用蒸汽，則采用直接連接（圖4—1中的（a）、（b）、（e））；如果用戶(hù)使用熱水，可通過(guò)汽水換熱器間接連接（圖4—1中的（c）、（d））。如各用戶(hù)用汽參數(shù)不同，供汽壓力應(yīng)滿(mǎn)足最高壓力用戶(hù)的要求。如果供汽壓力高于其它用戶(hù)要求，則在其它用戶(hù)入口安裝減壓閥。7/5/202364.1.2蒸汽作為熱媒的特點(diǎn)與熱水相比，蒸汽作為熱媒有如下特點(diǎn)：1. 某些工藝生產(chǎn)只能用蒸汽；某些工藝生產(chǎn)要求熱媒的壓力和溫度較高，用蒸汽作熱媒，可同時(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。在為生產(chǎn)創(chuàng)造條件的同時(shí)，兼作其它熱用戶(hù)的熱媒。7/5/202374.1.2蒸汽作為熱媒的特點(diǎn)2.蒸汽在散熱設(shè)備中主要靠相變放出熱量（放出汽化潛熱）。水在散熱設(shè)備內(nèi)溫度降低放出熱量，不發(fā)生相變。就單位質(zhì)量熱媒而言，蒸汽放出的汽化潛熱比熱水溫降放出顯熱要大許多倍。對(duì)相同熱負(fù)荷，蒸汽比熱水供熱的熱媒質(zhì)量流量要小得多，因而凝結(jié)水管流量小、管徑小。使得蒸汽系統(tǒng)節(jié)省管道初投資。7/5/202384.1.2蒸汽作為熱媒的特點(diǎn)3.蒸汽在散熱設(shè)備內(nèi)定壓凝結(jié)放熱，散熱設(shè)備的熱媒平均溫度為相應(yīng)壓力下的飽和溫度。熱水在散熱設(shè)備內(nèi)靠溫降供熱，散熱設(shè)備的熱媒平均溫度為其進(jìn)、出口水溫平均值。因此在相同熱負(fù)荷下，蒸汽系統(tǒng)散熱設(shè)備的傳熱溫差大，所需散熱設(shè)備面積比熱水系統(tǒng)少得多7/5/202394.1.2蒸汽作為熱媒的特點(diǎn)4. 蒸汽和凝結(jié)水在管路內(nèi)流動(dòng)時(shí)，狀態(tài)參數(shù)（密度和流量）變化大，甚至伴隨相變。飽和蒸汽沿管路流動(dòng)時(shí)，管壁散熱產(chǎn)生凝結(jié)水，變成濕蒸汽；濕蒸汽流經(jīng)阻力較大的閥門(mén)時(shí)，被絕熱節(jié)流，可能變成飽和蒸汽或過(guò)熱蒸汽。這些都是流動(dòng)過(guò)程中的相變。從散熱設(shè)備流出的飽和凝結(jié)水通過(guò)疏水器和凝結(jié)水管路，壓力下降的速率快于溫降。多余的熱焓，使部分凝結(jié)水重新汽化，形成“二次蒸汽”。這些特點(diǎn)使得蒸汽供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算和運(yùn)行管理復(fù)雜。出現(xiàn)“跑、冒、滴、漏”問(wèn)題，解決不當(dāng)時(shí)，降低蒸汽供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。7/5/2023104.1.2蒸汽作為熱媒的特點(diǎn)（5） 蒸汽密度比水小得多，用于高層建筑高區(qū)（特別是高度大于160m的特高層建筑），不會(huì)使建筑物底部的設(shè)備和散熱器超壓（見(jiàn)圖3—20）。（6） 蒸汽供熱系統(tǒng)熱惰性小，供汽時(shí)熱得快，停汽時(shí)冷得也快7/5/2023114.1.2蒸汽作為熱媒的特點(diǎn)（7） 蒸汽流動(dòng)的動(dòng)力來(lái)自于自身壓力。蒸汽壓力與溫度有關(guān)，而且壓力變化時(shí)，溫度變化不大。因此蒸汽采暖不能采用改變熱媒溫度的質(zhì)調(diào)節(jié)，只能采用間歇調(diào)節(jié)。因此使蒸汽采暖系統(tǒng)用戶(hù)室內(nèi)溫度波動(dòng)大，間歇工作時(shí)有噪聲，供暖質(zhì)量受到影響。7/5/2023124.1.2蒸汽作為熱媒的特點(diǎn)

（8） 灰塵在65~70℃時(shí)開(kāi)始分解，在溫度高于80℃時(shí)分解過(guò)程加劇。用蒸汽作熱媒時(shí)，散熱器和管道的表面溫度高于100℃。以水為熱媒時(shí)，大部分時(shí)間散熱器表面平均溫度低于80℃。用蒸汽時(shí)散熱器表面有機(jī)灰塵的分解和升華，不利于提高室內(nèi)空氣質(zhì)量。7/5/2023134.1.2蒸汽作為熱媒的特點(diǎn)

（9）蒸汽管道系統(tǒng)間歇工作。蒸汽管內(nèi)時(shí)而流動(dòng)蒸汽，時(shí)而充斥空氣；凝結(jié)水管時(shí)而充滿(mǎn)水，時(shí)而進(jìn)入空氣。管道（特別是凝結(jié)水管）受到氧腐蝕，使用壽命短。（10）蒸汽管溫度高，無(wú)效熱損失大。7/5/2023144.1.2蒸汽作為熱媒的特點(diǎn)

綜上所述，由于凝結(jié)水回收率低，二次蒸汽不能充分利用，造成跑冒滴漏現(xiàn)象嚴(yán)重，蒸汽供熱比熱水供熱耗能多，管理麻煩，運(yùn)行費(fèi)用高，供暖效果差。蒸汽作熱媒主要用于工業(yè)建筑及其輔助建筑。它不僅能滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)用熱的要求，也可以作為動(dòng)力來(lái)源（如用在蒸汽鍛錘上）。在某些工業(yè)企業(yè)中，是不可替代的熱媒。在生產(chǎn)廠(chǎng)房不僅可以采用蒸汽，也可經(jīng)換熱設(shè)備變成熱水來(lái)采暖。也用于商服部門(mén)（洗浴、洗衣房、餐飲）和醫(yī)院（消毒）等有專(zhuān)門(mén)用途的地方。對(duì)特高的高層建筑或人們不長(zhǎng)時(shí)間停留、需要間歇供暖的場(chǎng)所作熱媒有獨(dú)到之處。7/5/2023154.2蒸汽采暖系統(tǒng)4.2.1蒸汽采暖系統(tǒng)的類(lèi)型

蒸汽采暖系統(tǒng)從不同的角度可以分為多種類(lèi)型。7/5/2023164.2.1蒸汽采暖系統(tǒng)的類(lèi)型

（1） 根據(jù)供汽壓力P分為：高壓蒸汽采暖系統(tǒng)（P（表壓）>0.07MPa）、低壓蒸汽采暖系統(tǒng)P（表壓）≤0.07MPa）、真空蒸汽采暖系統(tǒng)（P（絕對(duì)壓力）<MPa）。根據(jù)供汽汽源的壓力、對(duì)散熱器表面最高溫度的限度和用熱設(shè)備的承壓能力來(lái)選擇高壓或低壓蒸汽采暖系統(tǒng)。工業(yè)建筑及其輔助建筑可用高壓蒸汽采暖系統(tǒng)。真空采暖系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是熱媒密度小，散熱器表面溫度低，便于調(diào)節(jié)供熱量；其缺點(diǎn)是需要抽真空設(shè)備，對(duì)管道氣密性要求較高。因需增加設(shè)施和運(yùn)行管理復(fù)雜，國(guó)內(nèi)外用得都很少。7/5/2023174.2.1蒸汽采暖系統(tǒng)的類(lèi)型（2） 根據(jù)立管的數(shù)量分為.：?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，所以多采用垂直雙管系統(tǒng)。7/5/2023184.2.1蒸汽采暖系統(tǒng)的類(lèi)型

（3） 根據(jù)蒸汽干管的位置分為：上供式、中供式和下供式。其蒸汽干管分別位于所供熱媒的各層散熱器上部、中部和下部。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。7/5/2023194.2.1蒸汽采暖系統(tǒng)的類(lèi)型

（4） 根據(jù)凝結(jié)水回收動(dòng)力分為：重力回水和機(jī)械回水。（5） 根據(jù)凝結(jié)水系統(tǒng)是否通大氣分為：開(kāi)式系統(tǒng)（通大氣）和閉式系統(tǒng)（不通大氣）。（6） 根據(jù)凝結(jié)水充滿(mǎn)管道斷面的程度分為：干式回水和濕式回水。7/5/2023204.2.1蒸汽采暖系統(tǒng)的類(lèi)型

（4） 根據(jù)凝結(jié)水回收動(dòng)力分為：重力回水和機(jī)械回水。（5） 根據(jù)凝結(jié)水系統(tǒng)是否通大氣分為：開(kāi)式系統(tǒng)（通大氣）和閉式系統(tǒng)（不通大氣）。（6） 根據(jù)凝結(jié)水充滿(mǎn)管道斷面的程度分為：干式回水和濕式回水。7/5/2023214.2.2低壓蒸汽采暖系統(tǒng) 低壓蒸汽采暖系統(tǒng)一般都采用開(kāi)式系統(tǒng)，根據(jù)凝結(jié)水回收的動(dòng)力分為重力回水和機(jī)械回水兩大類(lèi)。供汽干管位置可為上供式、下供式和中供式。低壓蒸氣采暖系統(tǒng)用于有蒸氣汽源的工業(yè)輔助建筑和廠(chǎng)區(qū)辦公樓。7/5/2023224.2.2.1低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式（1）重力回水低壓蒸汽采暖系統(tǒng)7/5/2023234.2.2.1低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式（1）重力回水低壓蒸汽采暖系統(tǒng)7/5/2023244.2.2.1低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式7/5/2023254.2.2.1低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式（1）重力回水低壓蒸汽采暖系統(tǒng)7/5/2023264.2.2.1低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式7/5/2023274.2.2.1低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式

重力回水低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是供汽壓力小于0.07MPa以及凝結(jié)水在有坡管道中依靠其自身的重力回流到熱源。圖4—2為重力回水低壓蒸汽采暖系統(tǒng)原理圖。圖（a）為上供式，圖（b）為下供式。鍋爐1內(nèi)的蒸汽在自身壓力作用下，沿蒸汽管2輸送進(jìn)入散熱器6，同時(shí)將積聚在供汽管道和散熱器內(nèi)的空氣驅(qū)趕入凝結(jié)水管3、4，經(jīng)連接在凝結(jié)水管末端B點(diǎn)的空氣管5排出。蒸汽在散熱器內(nèi)冷凝放熱，凝結(jié)水靠重力作用返回鍋爐，重新加熱變成蒸汽。7/5/2023284.2.2.1低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式

鍋筒內(nèi)水位為Ⅰ—Ⅰ。在蒸汽壓力作用下，總凝結(jié)水管內(nèi)的水位Ⅱ—Ⅱ比Ⅰ—Ⅰ水位高出（為鍋筒蒸汽壓力折算的水柱高度），水平凝結(jié)水干管的最低點(diǎn)比Ⅱ—Ⅱ水位還要高出200~250mm，以保證水平凝結(jié)水干管內(nèi)不被水充滿(mǎn)。系統(tǒng)工作時(shí)該管道斷面上部充滿(mǎn)空氣，下部流動(dòng)凝結(jié)水；系統(tǒng)停止工作時(shí)，該管內(nèi)充滿(mǎn)空氣。這種特點(diǎn)的凝結(jié)水管稱(chēng)為干式凝結(jié)水管，這種回水方式被稱(chēng)為干式回水。7/5/2023294.2.2.1低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式

管道4的整個(gè)斷面、始終充滿(mǎn)凝結(jié)水，稱(chēng)為濕式凝結(jié)水管，這種回水方式被稱(chēng)為濕式回水。圖（b）中水封8（詳見(jiàn)圖4—19）排除蒸汽管沿途凝結(jié)水，可防止立管中的汽水沖擊并阻止蒸汽竄入凝結(jié)水管。水平蒸汽干管應(yīng)坡向水封。水封底部應(yīng)設(shè)放水絲堵排污和放空之用。7/5/2023304.2.2.1低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式

重力回水低壓蒸汽采暖系統(tǒng)簡(jiǎn)單，不需要設(shè)置占地的凝結(jié)水箱和消耗電能的凝結(jié)水泵。供汽壓力低，只要初調(diào)節(jié)好散熱器入口閥門(mén)，原則上可以不裝疏水器，以降低系統(tǒng)造價(jià)。一般重力回水低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的鍋爐位于一層地面以下。7/5/2023314.2.2.1低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式

（2）機(jī)械回水低壓蒸汽采暖系統(tǒng)

機(jī)械回水低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是供汽壓力小于0.07Mpa以及凝結(jié)水依靠水泵的動(dòng)力送回?zé)嵩粗匦录訜帷?/5/2023324.2.2.1低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式

7/5/2023334.2.2.1低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式

7/5/2023344.2.2.1低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式圖4—3為中供式機(jī)械回水低壓蒸汽采暖系統(tǒng)原理圖。由蒸汽鍋爐輸送來(lái)的蒸汽沿蒸汽管1輸送進(jìn)入散熱器9，散熱后凝結(jié)水匯集到凝結(jié)水箱6中，再用凝結(jié)水泵7沿凝結(jié)水管3送回?zé)嵩粗匦录訜?。凝結(jié)水箱應(yīng)低于底層凝結(jié)水干管2，管2插入水箱水面以下。從散熱器流出的凝結(jié)水靠重力流入凝結(jié)水箱。7/5/2023354.2.2.1低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式

空氣管4在系統(tǒng)工作時(shí)排除系統(tǒng)內(nèi)的空氣；在系統(tǒng)停止工作時(shí)進(jìn)入空氣。通氣管5用于排除水箱水面上方的空氣。水平凝結(jié)水干管仍為干式凝結(jié)水管。圖中的高度h（其值見(jiàn)表4—1）用來(lái)防止凝結(jié)水泵汽蝕，逆止閥8用于防止凝結(jié)水倒流，保護(hù)水泵，疏水器11用于排除蒸汽管中的沿途凝結(jié)水以減輕系統(tǒng)的水擊（疏水器的作用原理及種類(lèi)詳見(jiàn)4.4.1）。機(jī)械回水低壓蒸汽采暖系統(tǒng)消耗電能，但熱源不必設(shè)在一層地面以下。系統(tǒng)作用半徑較大，適用于較大型系統(tǒng)。7/5/2023364.2.2.2低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

蒸汽采暖系統(tǒng)與熱水采暖系統(tǒng)的水力計(jì)算方法有類(lèi)似之處和不同點(diǎn)。低壓蒸汽壓力低，密度變化不大；這一點(diǎn)與熱水采暖系統(tǒng)不考慮密度變化雷同。蒸汽采暖系統(tǒng)水力計(jì)算時(shí)蒸汽管與凝結(jié)水管分開(kāi)進(jìn)行，這是與熱水系統(tǒng)計(jì)算閉合環(huán)路的不同之處。在計(jì)算時(shí)特別要注意以下各點(diǎn)：7/5/2023374.2.2.2低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）蒸汽在散熱器內(nèi)冷凝放出汽化潛熱。通常，流出散熱器的凝結(jié)水的溫度稍低于凝結(jié)壓力下的飽和溫度，低于飽和溫度的數(shù)值稱(chēng)為過(guò)冷度。其值相對(duì)于汽化潛熱而言比較小，一般可忽略不計(jì)。因此，供給散熱器的蒸汽流量用下式計(jì)算：

（4-1）7/5/2023384.2.2.2低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（2）蒸汽為熱媒與熱水為熱媒時(shí)所需散熱器面積的計(jì)算方法和公式基本相同，只是應(yīng)注意采用蒸汽為熱媒時(shí)試驗(yàn)測(cè)得的散熱器傳熱系數(shù)公式,散熱器熱媒的平均溫度為對(duì)應(yīng)壓力下的飽和溫度。7/5/2023394.2.2.2低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

(3)熱水采暖系統(tǒng)中空氣比熱水輕。散熱器內(nèi)如有空氣，聚集在其上部。排氣閥安裝在散熱器上面的絲堵處。低壓蒸汽采暖系統(tǒng)中，空氣比低壓蒸汽重，散熱器內(nèi)如有空氣，聚集在其中部或中部偏下處。7/5/2023404.2.2.2低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

空氣聚集在散熱器內(nèi)會(huì)影響散熱效果。安裝自動(dòng)排氣閥可排除散熱器內(nèi)的空氣。其安裝位置距散熱器底部的高度為1/3的散熱器全高，而不應(yīng)裝在頂部。7/5/2023414.2.2.2低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

圖4-4蒸汽在散熱器內(nèi)的凝結(jié)與空氣的聚集7/5/2023424.2.2.2低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

(4)為簡(jiǎn)化計(jì)算，低壓蒸汽采暖系統(tǒng)水力計(jì)算時(shí)，不考慮沿途蒸汽密度的變化和沿途凝結(jié)水對(duì)蒸汽流量的影響。蒸汽壓力用于克服蒸汽管路的阻力損失。從鍋爐出口到最遠(yuǎn)散熱器的管路為最不利支路。該蒸汽管路的平均比摩阻用下述公式計(jì)算： （4-2）7/5/2023434.2.2.2低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

散熱器入口預(yù)留壓力2000Pa(約200mmH2O柱)，用于克服蒸汽流入散熱器時(shí)的阻力損失（含支管上閥門(mén)的阻力損失）并驅(qū)趕空氣。水力計(jì)算表用蒸汽密度0.6kg/m3（對(duì)應(yīng)飽和蒸汽壓力P=5kPa）和管道的當(dāng)量粗糙度K=0.2mm編制。在蒸汽壓力=5~20kPa范圍內(nèi)使用，計(jì)算誤差不大。如不知鍋爐出口或用戶(hù)入口的蒸汽壓力，一般可取最不利蒸汽管路平均比摩阻的推薦值為60Pa/m進(jìn)行計(jì)算。然后推算鍋爐出口或用戶(hù)入口所要求的蒸汽壓力。7/5/2023444.2.2.2低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

蒸汽密度0.6kg/m3（對(duì)應(yīng)飽和蒸汽壓力P=5kPa）和管道的當(dāng)量粗糙度K=0.2mm編制。在蒸汽壓力=5~20kPa范圍內(nèi)使用，計(jì)算誤差不大(5)低壓蒸汽進(jìn)入散熱器后，壓力降低到接近大氣壓，散熱器凝結(jié)水支管上可不設(shè)疏水器。也可在每一支路或一個(gè)立管上設(shè)一個(gè)疏水器，阻止蒸汽通過(guò)，排除凝結(jié)水和空氣。(6)為了防止凝結(jié)水泵內(nèi)產(chǎn)生汽蝕，水泵應(yīng)在凝結(jié)水箱最低水位以下，以保證圖4-3中所示的最小正水頭值。值見(jiàn)表4—1。知鍋爐出口或用戶(hù)入口的蒸汽壓力，一般可取最不利蒸汽管路平均比摩阻的推薦值為60Pa/m進(jìn)行計(jì)算。然后推算鍋爐出口或用戶(hù)入口所要求的蒸汽壓力。7/5/2023454.2.2.1低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式

7/5/2023464.2.2.1低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式

7/5/2023474.2.2.2低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)（7）蒸汽管或凝結(jié)水管通過(guò)門(mén)或洞口時(shí)采用圖4—5的方式安裝。圖（a）用于濕式凝結(jié)水管；圖（b）用于蒸汽管和干式凝結(jié)水管。兩者的區(qū)別在于：圖（a）設(shè)有排氣管6（DN15），過(guò)門(mén)下返管1內(nèi)存有滿(mǎn)管凝結(jié)水，過(guò)門(mén)空氣管2用于積聚和排放空氣；圖（b）中管4為蒸汽管或干式凝結(jié)水管，繞行管5用于通過(guò)蒸汽（管4為蒸汽管時(shí)）或排除空氣（管4為干式凝結(jié)水管時(shí)）。7/5/2023484.2.2.2低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（8）一般在蒸汽采暖系統(tǒng)中輸送飽和蒸汽，管道散熱損失生成沿途凝結(jié)水。它可能被高速蒸汽裹帶，形成隨蒸汽流動(dòng)的高速水滴；它可能落在管底，被高速蒸汽重新掀起、積聚，形成“水塞”，隨蒸汽一起高速流動(dòng)。在遇到閥門(mén)、彎頭或向上延伸的管段，流線(xiàn)改組或流向改變時(shí)，高速水滴或水塞與管子或管件發(fā)生撞擊，而產(chǎn)生“水擊”，出現(xiàn)噪聲、振動(dòng)或瞬時(shí)高壓，嚴(yán)重時(shí)破壞管件接口的嚴(yán)密性和管路支架。7/5/2023494.2.2.2低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

為了減輕水擊現(xiàn)象，水平供汽管道必須有足夠的坡度，并盡可能使蒸汽和沿途凝結(jié)水同向流動(dòng)。汽水同向流動(dòng)時(shí)，蒸汽干管坡度≮0.002，散熱器支管坡度≥0.01~0.02.。蒸汽干管向上拐彎處，必須設(shè)置疏水器（如圖4—3中的11）或設(shè)水封（圖4—2（b）中的8）排除蒸汽管中的沿途凝結(jié)水。7/5/2023504.2.2.2低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

蒸汽采暖系統(tǒng)間歇供熱。當(dāng)停止供汽時(shí)，原來(lái)充滿(mǎn)在管路和散熱器內(nèi)的蒸汽凝結(jié)成水。由于凝結(jié)水的容積遠(yuǎn)小于蒸汽的容積，如空氣能通過(guò)圖4—2中的空氣管5進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)，則不會(huì)形成真空。免除空氣從系統(tǒng)的不嚴(yán)密處滲入系統(tǒng)內(nèi)，加劇接縫的不嚴(yán)密性，增加漏汽量。7/5/2023514.2.2.2低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（10）蒸汽采暖系統(tǒng)的最大流速不應(yīng)超過(guò)表4—3所給數(shù)值。7/5/2023524.2.2.2低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

管道公稱(chēng)直徑（mm）蒸汽入口表壓力p(MPa)下的最大流速(m/s)P≤0.07P＞0.07汽水同向流動(dòng)汽水同向流動(dòng)汽水逆向流動(dòng)151410252018124025221450322315554025176050302070≤50302080采暖系統(tǒng)中蒸汽的最大允許流速表4—37/5/2023534.2.3高壓蒸汽采暖系統(tǒng)

高壓蒸汽采暖系統(tǒng)多用于對(duì)采暖衛(wèi)生條件和室內(nèi)溫度均勻性要求不高、不要求調(diào)節(jié)每一組散熱器的散熱量的生產(chǎn)廠(chǎng)房。高壓蒸汽采暖系統(tǒng)的供汽表壓力P>0.07MPa，但一般不超過(guò)0.39MPa。7/5/2023544.2.3.1高壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式

一般高壓蒸汽采暖系統(tǒng)與工業(yè)生產(chǎn)用汽共用汽源，而且蒸汽壓力往往大于采暖系統(tǒng)允許最高壓力，必須減壓后才能和采暖系統(tǒng)連接。高壓蒸汽采暖系統(tǒng)原則上也可以采用上供式、中供式或下供式。為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)及防止水擊，盡可能采用上供式，使立管中蒸汽與沿途凝結(jié)水同向流動(dòng)。7/5/2023554.2.3.1高壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式

圖4—6為開(kāi)式上供高壓蒸汽采暖系統(tǒng)的示意圖[1]。由鍋爐房將蒸汽輸送到熱用戶(hù)。首先進(jìn)入高壓分汽缸1，將高壓蒸汽分配給工藝生產(chǎn)用汽。高壓分汽缸上可分出多個(gè)分支，向?qū)毫τ胁煌蟮墓に囉闷O(shè)備供汽。蒸汽經(jīng)減壓閥4減壓后進(jìn)入低壓分汽缸3。減壓閥設(shè)有旁通管5，供修理減壓閥時(shí)旁通蒸汽用。7/5/2023564.2.3.1高壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式

圖4—6開(kāi)式上供高壓蒸汽采暖系統(tǒng)示意圖1―高壓分汽缸；2―工藝用戶(hù)供汽管；3―低壓分汽缸；4―減壓閥；5―減壓閥旁通管；6―壓力表；7―安全閥；8―供汽主立管；9―水平供汽干管；10―供汽立管；11―供汽支管；12―方形補(bǔ)償器；13―疏水器；14―凝結(jié)水箱；15―凝結(jié)水泵；16―通氣管7/5/2023574.2.3.1高壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式7/5/2023584.2.3.1高壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式

安全閥7限制了進(jìn)入采暖系統(tǒng)的最高壓力不超過(guò)額定值。從低壓分汽缸上還可以分出許多供汽管，分別供空調(diào)系統(tǒng)的蒸汽加濕、汽水換熱器以及蒸汽暖風(fēng)機(jī)等用汽。系統(tǒng)中設(shè)有疏水器13，將沿途以及系統(tǒng)產(chǎn)生的凝結(jié)水排到凝結(jié)水箱14中，凝結(jié)水箱上有空氣管16通大氣，排除箱內(nèi)的空氣和二次蒸汽。也因此稱(chēng)為開(kāi)式系統(tǒng)。凝結(jié)水箱中的水由凝結(jié)水泵15抽送回凝結(jié)水站或熱源。7/5/2023594.2.3.1高壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式

高壓蒸汽采暖系統(tǒng)每一組散熱器的供汽支管和凝結(jié)水支管上都要安裝閥門(mén)。用于調(diào)節(jié)供汽量或關(guān)閉散熱器，防止修理時(shí)高壓蒸汽或凝結(jié)水汽化產(chǎn)生的蒸汽竄入室內(nèi)。高壓蒸汽采暖系統(tǒng)溫度高，對(duì)管道的熱脹冷縮問(wèn)題應(yīng)更加重視。圖4—6中水平供汽干管和凝結(jié)水干管上設(shè)置了方形補(bǔ)償器12，用補(bǔ)償器的變形來(lái)吸收管道熱脹冷縮時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力，防止管道破壞。7/5/2023604.2.3.1高壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式

凝結(jié)水在流動(dòng)過(guò)程中壓力降低，飽和溫度也降低。凝結(jié)水管管壁的散熱量比較小，凝結(jié)水壓力降低的速率快于焓值降低的速率，凝結(jié)水中多余的焓值會(huì)使部分凝結(jié)水重新汽化變成“二次蒸汽”。在開(kāi)式系統(tǒng)中二次蒸汽從通氣管16白白排掉，浪費(fèi)了能源。在閉式高壓蒸汽采暖系統(tǒng)中采用圖4—7所示閉式凝結(jié)水箱。由汽管5向箱內(nèi)補(bǔ)給蒸汽，使其內(nèi)部壓力維持在5kPa左右（由壓力調(diào)節(jié)器3控制）。水箱上設(shè)置安全水封2，防止箱內(nèi)壓力升高、二次蒸汽逸散和隔絕空氣，從而減輕系統(tǒng)腐蝕、節(jié)省熱能7/5/2023614.2.3.1高壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式

7/5/2023624.2.3.1高壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式

7/5/2023634.2.3.1高壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式

當(dāng)工業(yè)廠(chǎng)房中用汽設(shè)備較多，用汽量大時(shí)，凝結(jié)水系統(tǒng)產(chǎn)生的二次汽量較大，還可以利用二次蒸發(fā)箱將二次汽匯集起來(lái)加以利用。圖4—8是設(shè)置二次蒸發(fā)箱的高壓蒸汽采暖系統(tǒng)。 二次蒸發(fā)箱5設(shè)置在車(chē)間內(nèi)3m左右高度處。用汽設(shè)備1的凝結(jié)水通過(guò)疏水器3進(jìn)入二次蒸發(fā)箱，擴(kuò)容后產(chǎn)生的二次汽可加以利用。7/5/2023644.2.3.1高壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式

7/5/2023654.2.3.1高壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式

7/5/2023664.2.3.1高壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式

7/5/2023674.2.3.1高壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式

當(dāng)二次汽量較小時(shí)，由高壓蒸汽供汽管補(bǔ)充?？繅毫φ{(diào)節(jié)器