精品資料（2021-2022年收藏）蒸汽系統(tǒng)概述一蒸汽系統(tǒng)示意圖表示以蒸汽為熱

1、第四章 蒸汽系統(tǒng)第一節(jié) 概述一 蒸汽系統(tǒng)示意圖 圖4-1表示以蒸汽為熱媒的各類用戶供應(yīng) 蒸汽供應(yīng)分為有凝回收和無凝回收。圖中給出的是有結(jié)水回收。 用戶設(shè)疏水器，凝水箱，凝結(jié)水泵凝結(jié)水盡管回收，節(jié)省熱能，水資源 當(dāng)可就地利用，或凝水污染，不宜回收，且經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，才可能回收 直接、間接、減壓二 蒸汽作為熱媒的特點(diǎn) 特點(diǎn)：與熱水相比，有如下特點(diǎn)：“（1）可同時(shí)滿足不同用戶對不同壓力，程度，動(dòng)力要求；（2）相變放熱，單位質(zhì)量攜能多，流量小，管徑??；（3）平均溫度高，在相同負(fù)荷下，節(jié)省散熱設(shè)備面積；（4）狀態(tài)變化大，有相變設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理復(fù)雜，易出現(xiàn)“跑，冒，滴，漏”，（5）密度大，無水靜壓問題，適用

2、于高層建筑高壓；（6）熱惰性小；（7）壓力變化時(shí)，溫度變化不大，不能質(zhì)調(diào)，只能間歇調(diào)節(jié)；造成室溫波動(dòng)大，供暖質(zhì)量收影響，（8）易造成管道和設(shè)備表面有機(jī)灰塵的分解與升華；（9）間歇工作管道易腐蝕；（10）管道溫度高，無效熱損失大。綜上所述，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，主要用于工業(yè)建筑及輔助建筑，商服，特高層等。第二節(jié) 蒸汽采暖系統(tǒng)一 蒸汽采暖系統(tǒng)的類型（1）根據(jù)供氣壓力分為：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（絕對壓力）<0.1MPa） （2）根據(jù)立管根數(shù)分壓：單

3、管系統(tǒng)，易產(chǎn)生水擊和汽水沖擊噪聲 雙管系統(tǒng)：多采用垂直式 （3）根據(jù)蒸汽干管的位置分：上供式，中供式，下供式 蒸汽干管位于散熱器上，中，下即為保證汽，水同向流動(dòng)，防 止水擊和噪聲，上供式用的最多。 （4）根據(jù)凝結(jié)水回收動(dòng)力分：重力回水，機(jī)械回水。 （5）根據(jù)凝結(jié)水系統(tǒng)是否通大氣分為：開式，閉式 （6）根據(jù)凝結(jié)水充滿管道斷面的程度分為：干式回水和濕式回水 一般采用開式，分為重力和機(jī)械，可上，中，下供，用于有蒸汽源 的工業(yè)輔助建筑和廠企辦公樓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) 特點(diǎn)：供汽壓力<0.07MPa，凝結(jié)水在有坡度管道中靠重力流回?zé)?源工作原理：圖4-2（a

4、）為上供式 （b）為下供式干式凝水管：水平凝結(jié)水干管的最低點(diǎn)比水位還高200-250mm保證不被水充滿。工作時(shí)該管道上部充滿空氣，下部凝結(jié)水。系統(tǒng)停止工作時(shí)，該管內(nèi)充滿空氣，稱為干式凝水管?；厮绞椒Q干式回水濕式凝水管：管道4的整個(gè)斷面始終充滿凝結(jié)水，稱為濕式凝水管，回水方式稱為濕式回水水封：圖（b）中水封8（詳見圖4-17）排除蒸汽管沿途凝水，防止主管中汽水沖擊，阻止蒸汽竄入凝水管，水平蒸汽干管坡向水封，水封低部設(shè)放水絲堵排污，上設(shè)放空。優(yōu)缺點(diǎn)：系統(tǒng)簡單，不設(shè)凝水箱，凝結(jié)水泵，少占地，不耗電能，調(diào)節(jié)好可不設(shè)疏水器。但鍋爐要低于孔高，當(dāng)作用半徑大時(shí)，需高壓力，圖4-2中h加大，否則，水平蒸汽干

5、管內(nèi)甚至底層散熱蒸汽水，空氣不能排出，蒸汽不能正常進(jìn)入系統(tǒng)，影響運(yùn)行，適用于小型系統(tǒng)（2） 機(jī)械回水低壓蒸汽采暖系統(tǒng) 特點(diǎn)：凝結(jié)水靠水泵動(dòng)力送回?zé)嵩?工作原理：圖4-3中供式機(jī)械回水 優(yōu)缺點(diǎn)：消耗電能，但熱源可不低設(shè)，系統(tǒng)作用半徑大，適用于較大型系統(tǒng)2. 低壓蒸汽采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 與其水采暖水力計(jì)算有類似和不同，壓力低，密度變化不大，不考慮密度變化與熱水相同，但蒸汽管與凝結(jié)水管水力計(jì)算分開進(jìn)行，與熱水不同。注意：（1）蒸汽在散熱器內(nèi)冷凝放出汽化潛熱蒸汽流量 kg/s （4-1）式中各項(xiàng)見教材P79工程中蒸汽流量常用單位為KG/H，因此式（4-1）變?yōu)?（2） 為熱媒時(shí)所需散熱器面積的計(jì)算方法

6、和方式基本相同注意試驗(yàn)測的的散熱器傳熱系數(shù)公式，平均溫度為對應(yīng)壓力下的飽和溫度（3） 熱水采暖空氣聚集在散熱器上部，蒸汽系統(tǒng)在中部或中部偏下，見圖4-4（a）.（b）.(c).三種情況，自動(dòng)排氣閥應(yīng)設(shè)于底部向上1/3處。（4） 為簡化計(jì)算，低壓系統(tǒng)不考慮沿途蒸汽密度的變化和沿途凝水對蒸汽流量的影響。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。平均比摩阻用下述公式計(jì)算： 式中各項(xiàng)見教材P79散熱器入口預(yù)留壓力2000Pa，用于克服蒸汽流入散熱器阻力損失，并疏散空氣。水利計(jì)算表按蒸汽密度（對應(yīng)飽和壓力P=5KPa）管道當(dāng)量粗糙度K=0.2mm編制，在P=5-20K

7、Pa內(nèi)使用，誤差不大若不只鍋爐出口或用戶入口壓力，可取推薦值R=60Pa/m計(jì)算。（5） 散熱器凝水支管可不設(shè)疏水器，可在每支路。每主管上設(shè)。（6） 為防止凝結(jié)水泵汽蝕，要求正水頭，圖4-3。H值見表4-1（7） 蒸汽或凝結(jié)水過門時(shí)，按圖4-5安裝（8） 飽和蒸汽易產(chǎn)生沿途凝水，出現(xiàn)“水害”，“水擊”，要使水平供汽管道有足夠坡度，使汽水同向流動(dòng)，干管坡度0.002，支管坡度0.01-0.02。蒸汽干管向上拐彎處。須設(shè)疏水器圖4-3中的11或水封圖4-2（b）中的8。如水封連接點(diǎn)蒸汽壓力為P（kPa）。水封密度. 0.2m是考慮氣壓波動(dòng)安全值。（9） 干式和濕式重力回水凝結(jié)水管管徑的確定。凝結(jié)水

8、管坡度i0.005,管徑可查表4-3數(shù)值。三 高壓蒸汽采暖系統(tǒng) 多用于對衛(wèi)生條件和室內(nèi)溫度均勻性要求不高，不要求調(diào)節(jié)每組散熱器熱量的廠房。P>0.07MPa.一般不超過0.39MPa。1 高壓蒸汽采暖系統(tǒng)的型式減壓 上供圖4-6為開式上供高壓蒸汽采暖系統(tǒng)示意圖。工作原理：閥們，熱脹，二次蒸汽，閉式系統(tǒng)采用圖4-7閉式凝結(jié)水箱有補(bǔ)償，水封，防止箱內(nèi)壓力升高。二次汽逸散和隔絕空氣，減輕系統(tǒng)腐蝕，節(jié)熱能。當(dāng)二次氣量較大。設(shè)二次蒸發(fā)箱。圖4-82. 汽采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)（1） 與低壓系統(tǒng)類似（設(shè)計(jì)計(jì)算），因供汽壓力差別較大，應(yīng)根據(jù)散熱器內(nèi)壓力造成不同水力計(jì)算表。室內(nèi)系統(tǒng)作用半徑不大，仍可認(rèn)為密度

9、為常數(shù)。計(jì)算可用平均比摩阻法和推薦流速法。主干線平均比摩阻按下式： （4-4） 式中各項(xiàng)見教材P83 最不利阻力占啟始點(diǎn)壓力的1/4，剩余壓力用于克服疏水器及凝結(jié)水管路的阻力損失，保證排除凝水，有利于遠(yuǎn)近支路的阻力平衡。 如入口供汽壓力P未知，可采用推薦流速法，取蒸汽推薦流速 U=（50%-60%） 為最大允許流速，查表4-3 系統(tǒng)入口所要求壓力由下式計(jì)算： 式中各項(xiàng)見教材P83（2） 高壓系統(tǒng)并聯(lián)管路平衡較困難，一般不進(jìn)行并阻計(jì)算。盡可能采用上供式和同程式，圖4-9示異程式，使各散熱設(shè)備回水壓力，遠(yuǎn)處設(shè)備凝結(jié)水匯流有阻礙。（3） 須經(jīng)常維修拆卸處用法蘭外，盡管用焊接，不用絲接，非滿管凝結(jié)水管

10、管徑可根據(jù)管段負(fù)荷查表4-4第3節(jié) 蒸汽在通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用 在通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中加熱，加強(qiáng)空氣，制備熱水及制冷等一. 用蒸汽加熱空氣通風(fēng)系統(tǒng)，全氣空調(diào)系統(tǒng)或空氣-水空調(diào)系統(tǒng)在冬季運(yùn)行時(shí)，空氣可用蒸汽-空氣換熱器在空調(diào)機(jī)組，新風(fēng)機(jī)組中進(jìn)行加熱。注意： 肋電管垂直多臺(tái)換熱器蒸汽管路并聯(lián)；蒸汽入口裝壓力表，調(diào)節(jié)閥，出口裝疏水器；被加熱空氣溫升大時(shí)，空氣行程串聯(lián)，空氣量大時(shí)，并聯(lián)。圖4-10暖風(fēng)機(jī)應(yīng)用：車間中采暖常用蒸汽，壓力大于0.39Mpa，供熱能力大，相同暖風(fēng)機(jī)比熱水多一倍。熱空氣幕：寒冷地帶為阻擋室外冷風(fēng)侵入，設(shè)熱空氣幕（詳見8.7）二. 用蒸汽加熱空調(diào)系統(tǒng)用熱水全水空調(diào)，空氣-水或全空氣中

11、所用熱水可用汽-水換熱器加熱，圖4-1三. 用蒸汽等溫加濕空氣用于蒸汽對空調(diào)空氣加濕是常用方法之一。加濕速度，均勻，穩(wěn)定，效率高，不帶水滴和細(xì)菌，若電能，運(yùn)行費(fèi)用低，布置方便。但須有汽源和輸汽管道，初投資高，有現(xiàn)成汽源時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用。供汽管應(yīng)用鍍鋅管，從供汽管道頂部引出，接管越短越好，防凝結(jié)水，減壓閥，調(diào)節(jié)閥前后安閥門，出口裝疏水器。四. 溴化鋰吸收式制冷用蒸汽熱力制冷，分為單效與雙效單效：單一供冷或熱，使用蒸汽或熱水作熱媒，熱力系數(shù)=除有廢熱作熱源外，一般不提倡使用。雙效：同時(shí)供冷熱，熱力系數(shù)比單效高約60%-70%，但一次能源效率不如電制冷。第三節(jié) 蒸汽采暖系統(tǒng)專用設(shè)備正確選用意義與熱水相

12、比，因熱媒特點(diǎn)，有專用設(shè)備，正確選擇，計(jì)算這些設(shè)備關(guān)系到系統(tǒng)的正常運(yùn)行和節(jié)能。一. 排除凝結(jié)水的設(shè)備散熱器，換熱器，蒸汽管沿途凝水，需及時(shí)排除，防止水擊，種類：疏水器，水封和孔板式疏水閥。1疏水器（1） 疏水器的種類及工作原理根據(jù)作用原理不同，可 分為三種類型 機(jī)械型：利用疏水器內(nèi)凝結(jié)水液位變化動(dòng)作的。浮筒式，吊桶式、浮球式。 熱動(dòng)力型：靠蒸汽和凝水流動(dòng)時(shí)熱動(dòng)力特性不同來工作熱動(dòng)力方式、脈沖式。 熱靜力型：靠凝結(jié)水溫度變化：波紋管式，雙金屬電式、介紹常用的（a） 浮筒式疏水器 構(gòu)造如圖4-12，工作原理4-13優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡單，制造方便只能水平安裝，漏氣量小，凝水表壓力P1在500Kpa或更小能

13、疏水，排水孔阻力小。缺點(diǎn)：體積大，排量小，活動(dòng)部件多，筒內(nèi)易沉渣結(jié)垢，閥孔易磨損，維修量大。（b） 熱動(dòng)力式疏水器 圖4-14工作原理 優(yōu)點(diǎn)：體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，安裝維修方便 缺點(diǎn)：周期性漏汽，只能水平安裝。（c） 恒溫式圖4-15，波紋盒內(nèi)裝易蒸發(fā)液體。（2） 疏水器的選擇計(jì)算 使其排水能力大于用熱設(shè)備的理論排水量。即各項(xiàng)意義見教材P88引出選擇倍率K的原因：K是考慮實(shí)際條件與理論計(jì)算情況不可能完全一致而引出的系數(shù)實(shí)際條件：用汽壓力下降，背壓升高導(dǎo)致疏水器排水能力下降；用汽量增加時(shí)，凝結(jié)水量會(huì)增加；用熱設(shè)備情況可能變化，在低壓力大負(fù)荷下啟動(dòng)時(shí)，排水量要大于設(shè)備正常排水量。K的選擇：不是

14、越大越好，浮筒式，K值大，體積大，造價(jià)高，熱動(dòng)力式K值大，易漏氣，不同K值，可查表4-5 疏水器的排水量計(jì)算按下式式中各項(xiàng)意義見教材P88當(dāng)通過冷水時(shí)At=32，當(dāng)通過飽和凝結(jié)水時(shí)，按手冊或廠家樣本選用，由于二次汽影響At<32,在d相同情況下,越大,二次汽占的比例越大,At和減小的越多。手冊中排水量是按背壓為零（P2為大氣壓）給出，在相同情況，背壓增高，二次汽化量減小，排水能力大于手冊給出數(shù)值。較安全。 疏水器前后壓力的確定原則 器前表壓力P1取決于疏水器在系統(tǒng)中位置，當(dāng)用于排除蒸汽管路的凝水時(shí)P1=-疏水點(diǎn)處蒸汽表壓力；在用熱設(shè)備出口時(shí)，P1=0.95Peq-用熱設(shè)備前的蒸汽表壓；在

15、凝結(jié)水干管末端時(shí)，P1=0.7Ps-供熱系統(tǒng)入口表壓 。 凝結(jié)水通過疏水器及其排水閥孔時(shí)，有能量損失，P2比P1低。為保證疏水器正常工作，必須有一個(gè)最小壓差。如P1給定值，P2不得超過最大允許值 （4-8） 值取決于類型和規(guī)格，通常由廠家提供數(shù)據(jù)。多數(shù)左右。（3）疏水器與管路的連接方式見圖4-16，多為水平安裝2.水封和孔板式疏水閥 水封圖（4-17）和孔板式疏水閥圖（4-18）都起阻汽疏水作用。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，無活動(dòng)部件，維修率低。 水封：積存凝結(jié)水阻止了蒸汽的通過，水封高度H應(yīng)等于水封安裝處前后壓差相當(dāng)?shù)乃叨?，?0%的富裕值。用于蒸汽壓力小于0.05Mpa處 孔板式：凝結(jié)水密度大，

16、能通過，蒸汽密度小，受阻。二.減壓閥1.作用：調(diào)節(jié)閥孔大小，對蒸汽節(jié)流減壓。2.種類：活塞式、波紋管式、薄膜式。圖4-19活塞式工作原理，見教材P903. 閥孔面積計(jì)算 各項(xiàng)意義見教材P914. 理論飽和蒸汽量q：沒平方厘米閥孔面積通過的qg/cm.h可查圖4-20，根據(jù)閥前壓力（絕對）P1（圖中弧線）和閥后壓力P2（橫坐標(biāo)）查出q值，用總q和A查表4-6求出對應(yīng)DN。當(dāng) 時(shí)，或P2較小時(shí)，應(yīng)串聯(lián)兩個(gè)減壓閥，以減小振動(dòng)、噪聲和保證可靠運(yùn)行。圖4-21為安裝圖三 二次蒸發(fā)箱1.作用：在較壓力下分離出凝結(jié)水或汽水混合物中的二次汽，并輸送到熱用戶利用。2.構(gòu)造：圖4-223. 容積計(jì)算：當(dāng)流入凝結(jié)水量為（kg/h）二次汽的含汽率為x凝結(jié)水的含汽量為。若蒸發(fā)箱內(nèi)所對應(yīng)的蒸汽比容為v含汽所對應(yīng)的體積為，二次箱的容積V按每小時(shí)分離2000蒸汽確定。所需容積按下式： 式中各項(xiàng)見教材P92，箱容積2