高压蒸汽供暖系统水力计算优秀PPT.ppt
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1、第五章第五章室内蒸汽供热系统室内蒸汽供热系统第一节:蒸汽供暖系统概述第一节:蒸汽供暖系统概述其次节:低压蒸汽供暖系统其次节:低压蒸汽供暖系统第三节:高压蒸汽供暖系统第三节:高压蒸汽供暖系统第四节:蒸汽系统主要附属设备第四节:蒸汽系统主要附属设备第五节:室内蒸汽供暖系统的水力计算第五节:室内蒸汽供暖系统的水力计算第一节第一节蒸汽供暖系统概述蒸汽供暖系统概述蒸汽作为供热(暖)系统的热媒,应用极为普遍。左图是蒸汽供热的原理图。蒸汽从热源沿蒸汽管路进入散热设备,蒸汽凝合放出热量后,凝水通过疏水器再返回热源重新加热。Chap5室内蒸汽供热系统室内蒸汽供热系统第一节第一节蒸汽供暖系统概述蒸汽供暖系统概述一
2、、蒸汽作为热媒的特点(与热水相比较一、蒸汽作为热媒的特点(与热水相比较)1.凝合放热,同样凝合放热,同样Q,流量少,省管材,省电。,流量少,省管材,省电。蒸汽释放热量主要是通过蒸汽的凝合放出汽化潜热,发生相变,其温度变蒸汽释放热量主要是通过蒸汽的凝合放出汽化潜热,发生相变,其温度变更很小;热水靠降低温度释放热量。就单位质量热媒而言,蒸汽放出的汽化更很小;热水靠降低温度释放热量。就单位质量热媒而言,蒸汽放出的汽化潜热比热水温降放出的显热要大很多倍。因而同样热负荷,蒸汽质量流量要潜热比热水温降放出的显热要大很多倍。因而同样热负荷,蒸汽质量流量要小很多,凝合水管管径小,水泵电耗省。小很多,凝合水管管
3、径小,水泵电耗省。2.散热器的散热器的tpj高,同样高,同样Q,节约散热器面积。,节约散热器面积。蒸汽在散热器内在定压下凝合放热,热媒温度为该压力下的饱和温度。平蒸汽在散热器内在定压下凝合放热,热媒温度为该压力下的饱和温度。平均温度高。均温度高。3.有相态变更,状态变更大有相态变更,状态变更大相态变更大,输送过程密度变更大,在凝合水管路中易出现二次蒸汽,管相态变更大,输送过程密度变更大,在凝合水管路中易出现二次蒸汽,管路内流淌困难路内流淌困难4.4.热惰性小,适用于间歇供暖。热惰性小,适用于间歇供暖。热热得得快快,冷冷得得快快(适适用用于于影影剧剧院院观观众众厅厅);热热水水系系统统水水的的贮
4、贮热热实实力力大大,热热惰性大。惰性大。5.5.静压力小,流速大,可减小管径。静压力小,流速大,可减小管径。由由于于蒸蒸汽汽比比容容大大、密密度度小小,因因而而在在高高层层建建筑筑中中,不不会会象象热热水水供供暖暖那那样样产产生生很很大大的的水水静静压压力力。由由于于蒸蒸汽汽密密度度比比水水小小,相相同同质质量量流流量量时时,可可接接受受较较大大的的流流速而不会产生过大的阻力,从而可减小管径,节约投资。速而不会产生过大的阻力,从而可减小管径,节约投资。5.5.同时满足对压力和温度有不同要求的多种用户的用热要求。同时满足对压力和温度有不同要求的多种用户的用热要求。蒸蒸汽汽的的饱饱和和温温度度可可
5、随随压压力力增增高高而而增增高高,变变换换蒸蒸汽汽压压力力可可满满足足各各种种不不同同工工厂内生产工艺用热对热媒温度的须要,甚至可以作为动力运用(蒸汽锻锤)。厂内生产工艺用热对热媒温度的须要,甚至可以作为动力运用(蒸汽锻锤)。7.7.室内空气品质差,卫生条件差。室内空气品质差,卫生条件差。散散热热器器的的tpjtpj高高,易易使使沉沉积积在在散散热热设设备备表表面面的的有有机机灰灰尘尘焦焦化化而而产产生生异异味味,降低室内空气品质,散热器的热媒平均温度高,易烫伤人,卫生条件差。降低室内空气品质,散热器的热媒平均温度高,易烫伤人,卫生条件差。8.8.状态参数变更大,设计计算和运行管理困难,状态参
6、数变更大,设计计算和运行管理困难,“跑、冒、滴、漏跑、冒、滴、漏”现象严现象严峻,降低其经济性。峻,降低其经济性。9.9.管路易腐蚀,寿命短管路易腐蚀,寿命短.蒸汽管道间歇工作,蒸汽管内时而流淌蒸汽,时而充斥空气,凝合水管道蒸汽管道间歇工作,蒸汽管内时而流淌蒸汽,时而充斥空气,凝合水管道时而充溢水,时而进入空气,管道特殊是凝合水管,反复和空气接触,易受时而充溢水,时而进入空气,管道特殊是凝合水管,反复和空气接触,易受到氧腐蚀,运用寿命短。有条件的工程宜接受镀锌钢管,散热器宜接受铸铁到氧腐蚀,运用寿命短。有条件的工程宜接受镀锌钢管,散热器宜接受铸铁制品,简洁腐蚀的钢制散热器不宜用在蒸汽采暖系统中
7、。制品,简洁腐蚀的钢制散热器不宜用在蒸汽采暖系统中。10.10.蒸汽管温度高,凝合水难以回收,热损失大。蒸汽管温度高,凝合水难以回收,热损失大。二、蒸汽采暖系统的类型二、蒸汽采暖系统的类型1.1.按供汽压力分类:按供汽压力分类:高压蒸汽供暖系统:表压高压蒸汽供暖系统:表压P P 0.07MPa0.07MPa;低压蒸汽供暖系统:表压低压蒸汽供暖系统:表压P0.07MPaP0.07MPa;真空蒸汽供暖系统:确定压力真空蒸汽供暖系统:确定压力P P 0.1MPa,0.1MPa,饱和温度低于饱和温度低于100100。2.2.依据立管的根数分类:单管蒸汽采暖系统和双管蒸汽采暖系依据立管的根数分类:单管蒸
8、汽采暖系统和双管蒸汽采暖系统。统。单管系统易产生水击和汽水冲击噪声,应多接受垂直双管系单管系统易产生水击和汽水冲击噪声,应多接受垂直双管系统。统。3.3.依据蒸汽干管的位置分类依据蒸汽干管的位置分类 :上供式、中供式和下供式:上供式、中供式和下供式 为了保证蒸汽、凝合水同向流淌,防止水击和噪声,上供式为了保证蒸汽、凝合水同向流淌,防止水击和噪声,上供式系统用得较多系统用得较多4.4.按回水动力不同分类:按回水动力不同分类:重力回水系统;余压回水系统;机械回水系统重力回水系统;余压回水系统;机械回水系统其次节其次节低压蒸汽供暖系统低压蒸汽供暖系统一、重力回水系统一、重力回水系统1.工作原理工作原
9、理在系统运行前,锅炉充水至在系统运行前,锅炉充水至面。锅炉加热后产生的面。锅炉加热后产生的蒸汽,在其自身压力作用下,蒸汽,在其自身压力作用下,克服流淌阻力,沿供汽管道输克服流淌阻力,沿供汽管道输进散热器内,并将积聚在供汽进散热器内,并将积聚在供汽管道和散热器内的空气驱入凝管道和散热器内的空气驱入凝水管,最终,经连接在凝水管水管,最终,经连接在凝水管末端的空气管排出。蒸汽在散末端的空气管排出。蒸汽在散热器内冷凝放热。凝水靠重力热器内冷凝放热。凝水靠重力作用沿凝水管路返回锅炉,重作用沿凝水管路返回锅炉,重新加热变成蒸汽,接着循环。新加热变成蒸汽,接着循环。2.管路布置特点:管路布置特点:1)供汽干
10、管低头走,汽水同向,坡度宜接受)供汽干管低头走,汽水同向,坡度宜接受0.003,不小于,不小于0.002。当汽水。当汽水逆向流淌时管道坡度逆向流淌时管道坡度0.005,进入散热器支管坡度,进入散热器支管坡度i=0.010.02。2)锅炉工作时,在蒸汽压力作用下,总凝水立管的水位将上升)锅炉工作时,在蒸汽压力作用下,总凝水立管的水位将上升h值,达到值,达到-水面。当凝水干管内为大气压力时,水面。当凝水干管内为大气压力时,h值即为锅炉压力所折算的水柱值即为锅炉压力所折算的水柱高度。为使系统内的空气能从高度。为使系统内的空气能从P点处顺当排出,点处顺当排出,P点前的凝水干管就不能充点前的凝水干管就不
11、能充溢水。干管的横断面,上部分应充溢空气,下部分充溢凝水,凝水靠重力溢水。干管的横断面,上部分应充溢空气,下部分充溢凝水,凝水靠重力流淌。这种非满管流淌的凝水管,称为干式凝水管。它必需敷设在流淌。这种非满管流淌的凝水管,称为干式凝水管。它必需敷设在-水水面以上,再考虑锅炉压力波动,面以上,再考虑锅炉压力波动,P点处应再高出点处应再高出-水面约水面约200250mm。水面水面-以下的总凝水立管全部充溢凝水,凝水满管流淌,称为湿式凝水以下的总凝水立管全部充溢凝水,凝水满管流淌,称为湿式凝水管。管。3.重力回水低压蒸汽供暖系统的特点重力回水低压蒸汽供暖系统的特点优点:系统型式简洁,无凝水箱、凝水泵,
12、运行时不消耗电能,适用于小优点:系统型式简洁,无凝水箱、凝水泵,运行时不消耗电能,适用于小型系统。型系统。缺点:供暖系统作用半径不能过大。缺点:供暖系统作用半径不能过大。当系统作用半径较大,供汽压力较高(表压高于当系统作用半径较大,供汽压力较高(表压高于20KPa)时,一般接受机时,一般接受机械回水系统。室内系统的作用半径一般限制在械回水系统。室内系统的作用半径一般限制在50m以内,若超过以内,若超过50m,可,可通过调整入口或分支点的位置来解决,多分成几个小系统。通过调整入口或分支点的位置来解决,多分成几个小系统。1.与重力回水系统的区分与重力回水系统的区分系统多了凝合水箱和凝合水泵系统多了
13、凝合水箱和凝合水泵不同于重力回水系统,机械回水系统是不同于重力回水系统,机械回水系统是“断开式断开式”系统。凝水不干脆返回锅系统。凝水不干脆返回锅炉,而首先进入凝水箱,然后再用凝水泵将凝水送回热源重新加热。炉,而首先进入凝水箱,然后再用凝水泵将凝水送回热源重新加热。二、机械回水系统二、机械回水系统i0.003i0.0052.对系统的要求对系统的要求凝水箱布置应低于全部散热器和凝水管。进凝水箱的凝水干管应作顺流凝水箱布置应低于全部散热器和凝水管。进凝水箱的凝水干管应作顺流向下的坡度,使从散热器流出的凝水靠重力自流进入凝水箱。为了使系统的向下的坡度,使从散热器流出的凝水靠重力自流进入凝水箱。为了使
14、系统的空气经凝水干管流入凝水箱,再经凝水箱上的空气管排往大气空气经凝水干管流入凝水箱,再经凝水箱上的空气管排往大气,凝水干管应按凝水干管应按干式凝水管设计。干式凝水管设计。3.优点优点扩大了供热范围,应用最为普遍。扩大了供热范围,应用最为普遍。1.1.保证合适的供汽压力。在设计低压蒸汽供暖系统时,一方面尽可能接受较保证合适的供汽压力。在设计低压蒸汽供暖系统时,一方面尽可能接受较低的供汽压力,另一方面系统的干式凝水管又与大气相通;因此,散热器内低的供汽压力,另一方面系统的干式凝水管又与大气相通;因此,散热器内的蒸汽压力只需比大气压力稍高一点即可,靠剩余压力以保证蒸汽流入散热的蒸汽压力只需比大气压
15、力稍高一点即可,靠剩余压力以保证蒸汽流入散热器所需的压力损失,并靠蒸汽压力将散热器中的空气驱入凝水管。设计时,器所需的压力损失,并靠蒸汽压力将散热器中的空气驱入凝水管。设计时,散热器入口阀门前的蒸汽剩余压力通常为散热器入口阀门前的蒸汽剩余压力通常为150015002000Pa2000Pa。三、低压蒸汽供暖系统在设计中应留意的问题三、低压蒸汽供暖系统在设计中应留意的问题在实际运行过程中,为了避开未凝合的在实际运行过程中,为了避开未凝合的蒸汽窜入凝水管,可在每个散热器出口蒸汽窜入凝水管,可在每个散热器出口或在每根凝水立管下端安装疏水器。或在每根凝水立管下端安装疏水器。2.排空气及防止真空。当停止供
16、汽时,散热器和管路内会出现确定的真空度,排空气及防止真空。当停止供汽时,散热器和管路内会出现确定的真空度,应打开空气管的阀门,使空气通过干凝水干管快速进入系统,以免空气从系应打开空气管的阀门,使空气通过干凝水干管快速进入系统,以免空气从系统的接缝处渗入,使接缝处生锈、不严密、造成渗漏,最好在散热器上设置统的接缝处渗入,使接缝处生锈、不严密、造成渗漏,最好在散热器上设置蒸汽自动排气阀以补进空气。蒸汽自动排气阀是靠阀体内的膨胀芯热胀冷缩蒸汽自动排气阀以补进空气。蒸汽自动排气阀是靠阀体内的膨胀芯热胀冷缩来防止蒸汽外逸和让冷空气通过阀体进入散热器。来防止蒸汽外逸和让冷空气通过阀体进入散热器。3.防止水
17、击。在蒸汽供暖管路中,解除沿途凝水,以免发生蒸汽系统常有的“水击”现象。为了减轻水击现象,应实行的措施。(1)敷设的供汽管路,必需有足够的坡度,保持汽、水同向流淌。蒸汽干管保持下坡,坡度宜接受0.003,进入散热器支管的坡度0.010.02。(2)蒸汽干管向上拐弯处,必需设置疏水装置,定期排出沿途流来的凝水,防止产生水击现象。常用耐水击的双金属片型的疏水器(图5-2),当供汽压力低时,也可用水封装置(图5-1下供式系统末端所示)。(3)为了保持蒸汽的干度,避开沿途凝水进入供汽立管,供汽立管宜从供水干管的上方或侧上方接出。第三节第三节室内高压蒸汽供热系统室内高压蒸汽供热系统在工厂中,生产工艺用热
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