供热工程之室内蒸汽供暖系统22094.pptx

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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 蒸汽供热原理图蒸汽供热原理图1.蒸汽在系统散热设备中，靠水蒸汽凝结成水放出热量，相态发生了改变。5-1 蒸汽作为供热系统热媒的特点蒸汽作为供热系统热媒的特点分水器蒸汽锅炉蒸汽管路凝水管散热设备疏水器凝水管路凝水箱空气管凝水泵1kg蒸汽在散热设备中凝结时放出的热量，kJ/kg进入散热设备时蒸汽的焓流出散热设备时凝水的焓蒸汽在凝结压力下的汽化潜热，kJ/kg蒸汽量：采用高温水130/70 供暖，每1kg水放出的热量为Q=ctG=251.2kJkg。采用蒸汽表压力200kPa供热，相应的汽化潜热 r2164 kJkg。n对同样的热负荷，蒸汽供热时所需的

2、蒸汽质量流量要比热水流量要少得多。蒸汽供热原理图蒸汽供热原理图分水器蒸汽锅炉蒸汽管路凝水管散热设备疏水器凝水管路凝水箱空气管凝水泵2.蒸汽和凝水在系统管路内流动时,其状态参数变化比较大，还会伴随相态变化。n湿饱和蒸汽经过阀门等节流后可能成为干饱和蒸汽或过热蒸汽；n蒸汽供暖系统比热水供暖系统在设计和运行管理上较为复杂。n引起系统中出现所谓“跑、冒、滴、漏问题;n凝水重新汽化，产生“二次蒸汽”;蒸汽供热原理图蒸汽供热原理图分水器蒸汽锅炉蒸汽管路凝水管散热设备疏水器凝水管路凝水箱空气管凝水泵3.蒸汽在散热设备中定压凝结放热,散热设备的热媒温度为该压力下的饱和温度。n蒸汽供暖系统中的散热器热媒平均温度

3、高 高温水130/70 供暖系统的散热器热媒平均温度为（130+70）/2=100；采用蒸汽表压力200kPa供热，散热器热媒平均温度为133.5；n对相同热负荷，蒸汽供暖系统中的散热器面积小蒸汽供热原理图蒸汽供热原理图5-1 蒸汽作为供热系统热媒的特点蒸汽作为供热系统热媒的特点分水器蒸汽锅炉蒸汽管路凝水管散热设备疏水器凝水管路凝水箱空气管凝水泵4.蒸汽供暖系统中的蒸汽比容，较热水比容大得多。可大大减轻前后加热滞后的现象。6.蒸汽作为供热系统的热媒，其适用范围广。5.产生的水静压力不大。下供式5-2 室内蒸汽供暖系统一.蒸汽供暖系统分类1.按照供汽压力的大小分70kPa 高压蒸汽供暖70kPa

4、 低压蒸汽供暖0 真空蒸汽供暖2.按照蒸汽干管布置的不同上供式中供式3.按照立管的布置单管式双管式4.按照回水动力重力回水机械回水二.低压蒸汽供暖系统的基本型式n 工作原理工作原理:1.1.重力回水式重力回水式a.上供式蒸汽管道蒸汽管道凝结干管凝结干管在干管的断面，上部分应充满空气，下部分充满凝水，凝水靠重力流动，这种非满管流动的凝水管，称为干式凝水管。水面-以下的总凝水立管全部充满凝水，凝水满管流动，称为湿式凝水管。干式凝水管必须敷设在水面-以上。再考虑锅炉压力波动，B点处应再高出-水面约200250mm。n 工作特点工作特点:二.低压蒸汽供暖系统的基本型式1.1.重力回水式重力回水式a.上

5、供式蒸汽管道蒸汽管道凝结干管凝结干管 重力回水低压蒸汽供暖系统型式简单,宜在小型系统中采用。n 工作特点工作特点:蒸汽管道蒸汽管道凝结干管凝结干管1.1.重力回水式重力回水式b.下供式二.低压蒸汽供暖系统的基本型式2.2.机械回水式机械回水式疏水器疏水器空气管空气管凝水泵凝水泵凝水箱凝水箱u 机械回水系统是一个“断开 式”系统。n 工作原理及特点工作原理及特点二.低压蒸汽供暖系统的基本型式u 凝水不直按返回锅炉，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。u 在低压蒸汽供暖系统中，凝水箱布置应低于所有散热器和凝水管。u 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

6、力自流进入凝水箱。1、按照供汽压力的大小分2、按照蒸汽干管布置的不同分3、按照立管的布置特点分 4、按照回水动力不同分单管式双管式国内绝大多数蒸汽供暖系统都是采用双管式 一、蒸汽供暖系统分类二、低压蒸汽供暖系统的基本型式二、低压蒸汽供暖系统的基本型式 重力回水低压蒸汽供暖系统型式简单，无需如机械回水系统那样，需要设置凝水箱和凝水泵，运行时不消耗电能，宜在小型系统中采用。但在供暖系统作用半径较长时，就要采用较高的蒸汽压力才能将蒸汽输送到最远散热器。如仍用重力回水方式，凝水管里的-水面高度可能达到甚至超过底层散热器的高度，底层散热器就会充满凝水并积聚空气，导致蒸汽无法进入从而影响散热。当系统作用半

7、径较大，供汽压力较高(通常供汽表压力高于20kPa)时，就都采用机械回水系统。低压蒸汽供暖系统应注意的问题低压蒸汽供暖系统应注意的问题1 供汽压力保证散热器正常工作2 散热器不正常工作3 排水阻汽4 防止水击5 设置自动排气阀低压蒸汽供暖系统应注意的问题低压蒸汽供暖系统应注意的问题1 供汽压力保证散热器正常工作 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15002000Pa。散热器正常工作：当供汽压力符合设计要求时，散热器内充满蒸汽。进入的蒸汽量恰能被散热器表面

8、冷却下来，形成一层凝水薄膜，凝水顺利流出，不积留在散热器内，空气排除干净，散热器正常工作。低压蒸汽供暖系统应注意的问题低压蒸汽供暖系统应注意的问题2散热器不正常工作 (1)当供汽压力降低，进入散热器中的蒸汽量减少，不能充满整个散热器，散热器内的空气不能排净，或由于蒸汽冷凝，造成微负压而从干式凝水管吸入空气。由于低压蒸汽的比容比空气大，蒸汽只占据散热器上部空间，空气则停留在散热器下部。沿散热器壁流动的凝水，在通过散热器下部的空气区时，将因蒸汽饱和分压力降低及器壁的散热而发生过冷却，散热器表面平均温度降低，散热器的散热量减少。蒸汽供热系统散热器的排气阀应在散热器的下1/3处。低压蒸汽供暖系统应注意

9、的问题低压蒸汽供暖系统应注意的问题2散热器不正常工作 (2)当供汽压力过高时，进入散热器的蒸汽量超过了散热表面的凝结能力，便会有未凝结的蒸汽窜入凝水管；同时，散热器的表面温度随蒸汽压力升高而高出设计值，散热器散热量增加低压蒸汽供暖系统应注意的问题低压蒸汽供暖系统应注意的问题3排水阻汽 实际运行过程中，供汽压力总有波动，为了避免供汽压力过高时未凝结的蒸汽窜入凝水管，可在每个散热器出口或在每根凝水立管下端安装疏水器。低压蒸汽供暖系统应注意的问题低压蒸汽供暖系统应注意的问题 “水击”现象产生的原因:在蒸汽供暖系统中，沿管壁凝结的沿途凝水可能被高速的蒸汽流裹带，形成随蒸汽流动的高速水滴；落在管底的沿途

10、凝水也可能被高速蒸汽流重新掀起，形成“水塞”，并随蒸汽一起高速流动，在遭到阀门、拐弯或向上的管段等使流动方向改变时，水滴或水塞在高速下与管件或管子撞击，就产生“水击”。4防止水击 “水击”现象造成的危害:噪声 振动 局部高压，严重时能破坏管件接口的严密性和管路支架。低压蒸汽供暖系统应注意的问题低压蒸汽供暖系统应注意的问题4防止水击 减轻“水击”的方法：水平敷设的供气管路，必须具有足够的坡度，并尽可能保持汽、水同向流动。蒸汽干管汽水同向流动时，坡度i宜采用0.003，不得小于0.002。进入散热器支管的坡度i0.010.02。供汽干管向上拐弯处，必须设置疏水装置。低压蒸汽供暖系统应注意的问题低压

11、蒸汽供暖系统应注意的问题4防止水击 当供汽压力低时，也可用水封装置。为了保持蒸汽的干度，避免沿途凝水进人供汽立管，供汽立管宜从供水干管的上方或侧上方接出。低压蒸汽供暖系统应注意的问题低压蒸汽供暖系统应注意的问题4防止水击他们的坡度？当停止供汽时，散热器和管路内会出现一定的真空度，应打开空气管的阀门，使空气通过干凝水干管迅速进入系统，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。低压蒸汽供暖系统应注意的问题低压蒸汽供暖系统应注意的问题4设置自动排气阀 单管

12、下供下回式低压蒸汽供暖系统单管下供下回式低压蒸汽供暖系统 P95 自学单管下供下回式低压蒸汽供暖系统单管下供下回式低压蒸汽供暖系统1、散热器支管与立管的连接点必须低于散热器出口水平面；2、立、支管的管径都需要粗一些；3、每个散热器上，必须装置自动排气阀；4、自动排气阀应装在散热器1/3的高度处。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 利用高压蒸汽作为热媒，向工厂车间及其轴助建筑物各种不同用途的热用户(生产工艺、热水供应、通风及供暖热用户等)供热，是一种常用的供热方式。室内高压蒸汽供热系统室内高压蒸汽供热系统室内高压蒸汽供热系统室内高压蒸汽供热系统1、室内高压蒸汽供热系统的型式2

13、、室内高压蒸汽供热系统的特点3、室内高压蒸汽供热系统凝水回收方式1、室内高压蒸汽供热系统的型式上供下回式高压蒸汽供暖系统 上供上回式高压蒸汽供暖系统 上供下回式高压蒸汽供暖系统上供下回式高压蒸汽供暖系统高压蒸汽供暖系统在每个环路凝水干管末端集中设置疏水器。在每组散热器的进出口支管上均安装阀门，以便调节供汽量和检修散热器时关断管路。为了使系统内各组散热器供汽量均匀，易采用同程式管路布置。高压蒸汽供暖系统多采用上供下回式。高压蒸汽通过室外蒸汽管路进入用户入口的高压分汽缸。室内各供暖系统的蒸汽，在用热设备冷凝放热，冷凝水沿凝水管道流动，经过疏水器后汇流到凝水箱，然后，用凝结水泵压送回锅炉房重新加热。

14、由于高压蒸汽的压力较高容易引起水击。为了减轻水击现象，使蒸汽管道下坡，蒸汽与凝水同向流动。各散热器的凝水通过室内凝水管进入集中设置的疏水器，排除管路中的凝水，并靠疏水器后的余压将凝水送回凝水箱上供上回式高压蒸汽供暖系统上供上回式高压蒸汽供暖系统车间地面上不便于布置凝水管时，也可以将系统的供汽干管和凝水干管设于房屋上部，即采用上供上回式系统凝结水靠疏水器后的余压作用上升到凝水干管，再返回室外管网。在每组散热设备的凝结水出口处，除安装疏水器外，还应安装止回阀，防止停止供汽后散热设备被凝水充满。系统需考虑设置泄水管和排空气管，以及时排出每组散热设备和系统中的空气和凝水。上供上回式高压蒸汽供暖系统上供

15、上回式高压蒸汽供暖系统压力较高的室内各热用户的高温凝水先引入专门设置的二次蒸发箱，通过二次蒸发箱分离出二次蒸汽，再就地利用。分离后留下的纯凝水靠位差作用送回凝水箱。高压蒸汽供暖系统启动时，如果升压过快极易产生水击现象，空气也不易排出。此系统不利于运行管理，泄水不便，只适合工业厂房使用散热量较大的暖风机供暖系统，且地面不易敷设地沟的场合。2 2、室内高压蒸汽供热系统的特点、室内高压蒸汽供热系统的特点系统中空气的排除设置补偿器二次蒸汽的回收利用 系统中空气的排除系统中空气的排除在系统运行时，可以借助蒸汽的高压将部分空气驱走；将散热设备与疏水器间的凝水管路设置成干式凝水管路，通过疏水器内的排气阀或空

16、气旁通阀将空气分离出来，最后由凝水箱上部的排气管排向大气。也可以在疏水器前设置排气管将空气直接排出系统。干式凝水管路沿凝水流动方向必须设置大于0.005的坡度，以顺利排除空气。当干凝水管路通过过门地沟时，必须设向上的空气绕行管，以排出空气 设置补偿器设置补偿器高压蒸汽和凝水温度高，在供汽和凝水干管上，往往需要设置补偿器和固定支架，以补偿管道的热伸长。二次蒸汽的回收利用二次蒸汽的回收利用可将高温凝水设置二次蒸发箱的室内高压蒸汽供热系统。二次蒸发箱一般架设在距地面约3m处，箱内蒸汽的压力可根据二次蒸汽的使用要求和回收凝水的稳定要求确定，一般为2040Pa。在运行中，当用汽量大于二次蒸汽量、箱内压力

17、降低时，可通过压力调节器自动控制蒸汽补给管补入蒸汽，维持二次蒸发箱内压力恒定；当用汽量小于二次蒸汽量时，箱内压力增加，箱上的安全阀会自动排汽降压。高压蒸汽供暖系统蒸汽压力高，设计与管理不当时，漏汽量大，水击危害严重，维修工作量多。3 3、高压蒸汽系统凝水回收方式、高压蒸汽系统凝水回收方式高压蒸汽供暖系统凝水回收方式，根据凝水回流动力的不同，分成余压回水和加压回水；根据凝水箱是否与大气相通，分为开式和闭式。余压回水凝结水回收系统余压回水凝结水回收系统 利用凝结水克服疏水器阻力后的余压将凝水送回锅炉房内高位凝结水箱的方式称为余压回水。余压回水系统设备简单，是被普遍采用的高压凝水回收方式。为避免高低

18、压凝水合流时相互干扰，影响低压凝水的排出，可采用如下措施。（1）将高压凝水管作成喷嘴顺流插入低压凝水管中。（2）将高压凝水管做成多孔管顺流插入低压凝水管中。开式凝结水回收系统开式凝结水回收系统 各散热设备排出的高温凝水靠余压送入开式高位水箱，在水箱中泄掉过高压力，并通过水箱上的空气管排出二次蒸汽变成凝水，再依靠高位凝水箱与锅炉房凝水箱之间的高差通过湿式凝水管返回锅炉房。开式系统由于采用了开式高位水箱，不可避免的产生二次蒸汽，造成热能损失，同时空气的渗入易腐蚀管道，污染环境。因此开式系统适用于凝水量小于10t/h，作用半径小于500m，且蒸汽量不多的小型工厂。当工业厂房的蒸汽供暖系统使用较高压力

19、时，凝水管道中产生的二次蒸汽量较大。可在凝水回收系统中设置闭式二次蒸发箱，凝水靠疏水器后的余压被送入与大气隔绝的封闭的二次蒸发箱，散热设备与二次蒸发箱间的凝水管路仍属于干式凝水管，在二次蒸发箱内二次蒸汽与凝水分离，二次蒸汽引入附近的低压蒸汽用热设备加以利用，分离出来的凝水通过闭式满管流的湿式凝水管流回锅炉房的凝水箱。空气通过二次蒸发箱前的排气阀排出。这种方式可避免室外余压回水管中汽水两相流动时产生水击现象，减少低压凝水合流时相互干扰，缩小外网的管径。但系统中设置了二次蒸发箱，设备增多，运行管理复杂。第五章 室内蒸汽供热系统余压回水凝结水回收系统余压回水凝结水回收系统 利用凝结水克服疏水器阻力后

20、的余压将凝水送回锅炉房内高位凝结水箱的方式称为余压回水。余压回水系统设备简单，是被普遍采用的高压凝水回收方式。为避免高低压凝水合流时相互干扰，影响低压凝水的排出，可采用如下措施。（1）将高压凝水管作成喷嘴顺流插入低压凝水管中。（2）将高压凝水管做成多孔管顺流插入低压凝水管中。室内高压蒸汽供热系统室内高压蒸汽供热系统 散热设备到疏水器前的凝水管应按照干式凝水管设计，必须保证凝水管路的坡度，沿凝水流动方向的坡度不小于0.005。干凝水管路(无论低压或高压蒸汽系统)通过过门地沟时，必须设空气绕行管。当室内高压蒸汽供暖系统的某个散热器想要停止供汽时，为防止蒸汽通过凝水管窜入散热器，每个散热器的凝水支管

21、上都应增设阀门，供关断用 高压蒸汽和凝水温度高，在供汽和凝水干管上，往往需要设置固定支架和补偿器第四节第四节 疏水器及其它附属设备疏水器及其它附属设备疏水器减压阀二次蒸发箱一、疏水器一、疏水器蒸汽疏水器的作用是：自动阻止蒸汽逸漏；迅速地排出用热设备及管道中的凝水；能排除系统中积留的空气和其它不凝性气体。疏水器是蒸汽供热系统中重要的设备。它的工作状况对系统运行的可靠性和经济性影响极大。疏水器的分类和几种疏水器简疏水器的分类和几种疏水器简介介 根据疏水器的作用原理不同，可分为三种类型的疏水器(1)机械型疏水器(2)热动力型疏水器(3)热静力型(恒温型)疏水器 1 1机械型疏水器机械型疏水器 利用蒸

22、汽和凝水的密度的不同，形成凝水液位，以控制凝水排水孔自动启闭工作的疏水器。2 2热动力型疏水器热动力型疏水器 利用蒸汽和凝水的热动力学（流动）特性的不同来工作的疏水器2 2热静力型（恒温型）疏水器热静力型（恒温型）疏水器 利用蒸汽和凝水的温度不同而引起恒温元件膨胀或变形来工作的疏水器。2 2热静力型（恒温型）疏水器热静力型（恒温型）疏水器 利用蒸汽和凝水的温度不同而引起恒温元件膨胀或变形来工作的疏水器。（二）疏水器的选择计算（二）疏水器的选择计算1.疏水器排水量计算 2.疏水器的选择倍率 考虑到安全因素及使用情况 3.3.疏水器前、后压力的确定原则疏水器前、后压力的确定原则疏水器前的表压力P1

23、(1)当疏水器用于排除蒸汽管路的凝水时，P1Pb，此处Pb表示疏水点处的蒸汽表压力，(2)当疏水器安装在用热没备(如热交换器暖风机等)的出口凝水支管上时，P1=0.95Pb，此处Pb表示用热设备前的蒸汽表压力。(3)当疏水器安装在凝水干管末端时，P10.7 Pb。此处Pb表示该供热系统的入口蒸汽表压力。4.4.疏水器与管路的连接方式疏水器与管路的连接方式 疏水器前后需设置阀门，用以截断检修用。疏水器前后应设置冲洗管和检查管。旁通管可水平安装或垂直安装。4.4.疏水器与管路的连接方式疏水器与管路的连接方式注意:(1)疏水器前后需设置阀门，用以截断检修。(2)疏水器前后需设置冲洗管和检查管。冲洗管

24、位于疏水器前阀门的前面，用以放空气和冲洗管路。检查管位于疏水器与后阀门之间，用以检查疏水器工作情况。(3)旁通管极易产生副作用。对小型供暖系统可考虑不设旁通管。对于不允许中断供汽的生产用热设备，为了检修疏水器，应安装旁通管和阀门。多台疏水器并联时，也可不设旁通管。(4)疏水器前端应设过滤器，疏水器后应装止回阀。二、减压阀二、减压阀 减压阀通过调节阀孔大小对蒸汽进行节流而达到减压目的，并能自动地将阀后压力维持在一定范围。国产减压阀有活塞式、波纹管式和薄膜式等几种 二、减压阀二、减压阀 减压阀通过调节阀孔大小对蒸汽进行节流而达到减压目的，并能自动地将阀后压力维持在一定范围。三、二次蒸发箱三、二次蒸

25、发箱(器器)二次蒸发箱的作用 将室内各用汽设备排出的凝水，在较低的压力下分离出一部分二次蒸汽。二次蒸发箱的工作原理 高压含汽凝水沿切线方向的管道进入箱内，分离出二次蒸汽。第五节第五节 室内低压蒸汽供暖系统室内低压蒸汽供暖系统 管路的水力计算方法和例题管路的水力计算方法和例题 水力计算原则和方法 在低压蒸汽供暖系统中，靠锅炉出口处蒸汽本身的压力，使蒸汽沿管道流动，最后进入散热器凝结放热。蒸汽在管道内流动时，同样有摩擦压力损失和局部阻力损失。水力计算原则和方法水力计算原则和方法 单位长度摩擦压力损失（比摩阻）可按下式：在计算低压蒸汽管路可以忽略密度的变化，认为每个管段内的流量和整个系统的密度是不变

26、的。在低压蒸汽供暖管路中，蒸汽的流动状态多处于紊流过渡区。管壁的粗糙度K=0.2mm。水力计算原则和方法水力计算原则和方法 在散热器入口处，蒸汽应有15002000Pa的剩余压力，以克服阀门和散热器入口的局部阻力。在进行低压蒸汽供暖系统管路的水力计算时，先从最不利的管路开始。平均比摩阻建议控制比压降值按不超过100Pa/m设计凝水管路必须保证0.005以上的向下坡度，属非满管流状态。二、室内低压蒸汽供暖系统二、室内低压蒸汽供暖系统 管路水力计算的步骤管路水力计算的步骤1确定锅炉压力 2最不利管路的水力计算3其它立管的水力计算4低压蒸汽供暖系统凝水管路管径选择二、室内低压蒸汽供暖系统二、室内低压

27、蒸汽供暖系统 管路水力计算的步骤管路水力计算的步骤 通过水力计算可见，低压蒸汽供暖系统并联环路压力损失的相对差额，即所谓节点压力不平衡率是较大的，特别是近处的立管即使选用了较小的管径，蒸汽流速已采用得很高，也不可能达到平衡的要求，只好靠系统投入运行时，调整近处立管或支管的阀门节流解决。第六节第六节 室内高压蒸汽供暖系统室内高压蒸汽供暖系统 管路的水力计算方法和例题管路的水力计算方法和例题 室内高压蒸汽供暖管路的水力计算原理与低压蒸汽完全相同 由于室内系统作用半径不大，仍可将整个系统的蒸汽密度作为常数 管内蒸汽流动状态属于紊流过渡区及阻力平方区 将局部阻力换算为当量长度进行计算 蒸汽在管道内流动

28、时，同样有摩擦压力损失和局部阻力损失。第六节第六节 室内高压蒸汽供暖系统室内高压蒸汽供暖系统 管路的水力计算方法和例题管路的水力计算方法和例题 平均比摩阻法：当蒸汽系统的其实压力已知时，最不利管路的压力损失为该管路到最远用热设备处各管段的压力损失的总和。流速法：最不利管路的推荐流数值采用1540m/s。限制平均比摩阻法小结小结 1.蒸汽供暖系统由高压、低压、真空蒸汽供暖系统。注意蒸汽供暖系统的热补偿及疏水问题，各种疏水设备的工作原理和使用情况各有不同。2.蒸汽供暖系统进行水力计算时分为蒸汽管道和凝水管道两部分。3.高压蒸汽供暖系统进行水力计算时应注意水力计算图表与实际计算管网条件相适应，否则对密度进行修正。重点重点 1.掌握蒸汽供暖系统的特征（特别是与热水供暖系统相比较）。2.掌握蒸汽供暖系统水力计算方法。