暖通空調蒸汽供熱系統(tǒng)

1、第四章 蒸汽系統(tǒng)4.1 蒸汽系統(tǒng)概述4.2 蒸汽采暖系統(tǒng)4.3 蒸汽系統(tǒng)專用設備4.1 蒸汽系統(tǒng)概述4.1.1 蒸汽系統(tǒng)示意圖 蒸汽供熱系統(tǒng)能夠向生產(chǎn)用熱設備、供暖、熱水供應、通風、空調等用戶提供熱能。圖4-1 蒸汽系統(tǒng)示意圖(a)工藝設備供汽系統(tǒng) (b)蒸汽采暖系統(tǒng) (c)熱水采暖供汽系統(tǒng)(d)熱水供應供汽系統(tǒng) (e)通風、空調供汽系統(tǒng)4.1 蒸汽系統(tǒng)概述4.1.2 蒸汽在暖通空調中的應用 1.采暖熱媒：P0.39MPa2.加熱空氣:熱空氣幕、空調系統(tǒng)等3.制備熱水：空調系統(tǒng)、生活熱水等4.加濕空氣：干蒸汽加濕器5.制冷熱源：吸收式制冷4.1 蒸汽系統(tǒng)概述4.1.3 蒸汽作為熱媒的特點（與熱

2、水相比）1優(yōu)點(1)適應性廣：可同時滿足對壓力和溫度有不同要求的多種用戶的用熱要求。 (2)管道初投資低蒸汽：主要靠相變放出熱量(放出汽化潛熱)水：靠溫度降低放出熱量，無相變。 (3) 散熱設備面積小 (4) 對于高層建筑高區(qū)，不會使建筑物底部的設備和散熱器超壓。(5)熱惰性小，供汽時熱得快，停汽時冷得也快。4.1 蒸汽系統(tǒng)概述4.1.3 蒸汽作為熱媒的特點（與熱水相比）2缺點 蒸汽和凝結水狀態(tài)參數(shù)(密度和流量)變化大，且伴隨相變，設計、運行管理復雜。 易出現(xiàn)“跑、冒、滴、漏”問題。蒸汽壓力與溫度有關，而且壓力變化時，溫度變化不大。因此蒸汽采暖不能采用改變熱媒溫度的質調節(jié)，只能采用間歇調節(jié)。蒸

3、汽采暖系統(tǒng)用戶室內溫度波動大，間歇工作時有噪聲。 散熱器和管道的表面溫度高，散熱器表面有機灰塵的分解和升華，會影響室內空氣質量。 停汽時，易吸入空氣，管道易受到氧腐蝕，使用壽命短。 蒸汽管溫度高，無效熱損失大。4.2 蒸汽采暖系統(tǒng)4.2.1 蒸汽采暖系統(tǒng)的類型 1按供汽壓力高壓蒸汽采暖系統(tǒng) P(表壓)0.07MFa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按立管的數(shù)量：單管、雙管 3按蒸汽干管的位置：上供式、中供式和下供式。 4按凝結水回收動力：重力回水和機械回水。5按凝結水系統(tǒng)是否與大氣相通：開式系統(tǒng)(通大氣)和閉式系統(tǒng)(不通大氣)。 6按凝結

4、水充滿管道斷面的程度：干式回水和濕式回水。4.2 蒸汽采暖系統(tǒng)4.2.2 低壓蒸汽采暖系統(tǒng)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)主要特點：凝結水在有坡管道中依靠自身的重力回流到熱源。系統(tǒng)型式：有上供和下供式。鍋爐停運時，鍋筒和總凝水管處在-水位。鍋爐運行時，在蒸汽壓力作用下，總凝結水管內的水位升高h值,達-水位（h為鍋筒蒸汽壓力P折算的水柱高度)。4.2 蒸汽采暖系統(tǒng)為使系統(tǒng)內空氣能從A點出順利排出，A點前的水平凝結水干管就不能充滿水，其最低點應比-截面高出200-250mm。系統(tǒng)工作時該管道斷面上部充滿空氣，下部從滿凝結水，凝結水靠重力流動。系統(tǒng)停止工作時，該管內充滿空氣。這

5、種非滿管流動的凝結水管稱為干式凝結水管，這種回水方式被稱為干式回水。-截面以下的總凝水立管全部充滿凝水管，凝結水滿管流動，稱為濕式凝結水管，這種回水方式被稱為濕式回水。4.2 蒸汽采暖系統(tǒng)4.2.2 低壓蒸汽采暖系統(tǒng)機械回水低壓蒸汽采暖系統(tǒng)主要特點:凝結水依靠水泵的動力送回熱源重新加熱。水平凝結水干管仍為干式凝結水管。圖中的高度h用來防止凝結水泵汽蝕；逆止閥8用于防止凝結水倒流，保護水泵；疏水器11用于排除蒸汽管中的沿途凝水以減輕系統(tǒng)的水擊。系統(tǒng)作用半徑較大，適用于較大型系統(tǒng)。4.2 蒸汽采暖系統(tǒng)4.2.2 低壓蒸汽采暖系統(tǒng)2設計要點 (1) 供給散熱器的蒸汽流量工程中蒸汽流量常用單位為kg/

6、h，因此 (2) 散熱器面積及傳熱系數(shù)散熱器面積的計算方法和公式與熱水為熱媒時基本相同，但應注意傳熱系數(shù)公式；散熱器熱媒的平均溫度為對應壓力下的飽和溫度。4.2 蒸汽采暖系統(tǒng)4.2.2 低壓蒸汽采暖系統(tǒng)(3) 自動排氣閥安裝位置 在低壓蒸汽采暖系統(tǒng)中，空氣比低壓蒸汽重，散熱器內如有空氣，則聚集在其中部或中部偏下處。如進入散熱器的蒸汽流量正好全部滿足冷凝要求，則凝結水沿散熱器壁呈膜狀向下流動，內部全充滿蒸汽。如果進入散熱器的蒸汽量小于給定熱負荷對應的數(shù)量，則下部積聚未被排走的空氣，如圖4-4(b)所示。如果進入散熱器的蒸汽量少或凝結水排除不暢，則散熱器內的凝結水位將升高，如圖4-4(c)所示。自

7、動排氣閥安裝位置：距散熱器底部的高度為l/3的散熱器全高。4.2 蒸汽采暖系統(tǒng)4.2.2 低壓蒸汽采暖系統(tǒng)(4) 低壓蒸汽采暖系統(tǒng)水力計算時可不考慮沿途蒸汽密度的變化和沿途凝結水對蒸汽流量的影響。(5)為了防止凝結水泵內產(chǎn)生汽蝕，水泵應在凝結水箱最低水位以下。(6)蒸汽管或凝結水管通過門或洞口時采用上圖中的方式。7)蒸汽管: 能及時排除沿途凝結水，以防水擊，水平供汽管道要考慮坡度，并盡可能使蒸汽和沿途凝結水同向流動。蒸汽干管向上拐彎處，必須設置疏水器。 (8)凝結水管：能及時排出凝結水和空氣，要考慮坡度和坡向，要保證干濕凝水干管高度。4.2 蒸汽采暖系統(tǒng)4.2.3 高壓蒸汽采暖系統(tǒng) 1特點：蒸

8、汽壓力高，溫度高，散熱器F，d，供熱半徑；但衛(wèi)生條件差，熱損失大，管理運行復雜。供汽表壓力P0.07MPa，一般不超過0.39MPa。2系統(tǒng)的型式：上供式、中供式或下供式。為了簡化系統(tǒng)及防止水擊，應盡可能采用上供式，使立管中蒸汽與沿途凝結水同向流動。3工作原理開式上供高壓蒸汽采暖系統(tǒng)：凝結水箱上有空氣管，用于排除箱內的空氣和二次蒸汽。 減壓閥設有旁通管，供修理減壓閥時旁通蒸汽用。安全閥用于進入采暖系統(tǒng)的最高壓力不超過額定值。 圖4-6 開式上供高壓蒸汽采暖系統(tǒng)示意圖1-高壓分汽缸 2-工藝用戶供汽管 3-低壓分汽缸 4-減壓閥5-減壓閥旁通管 4.2 蒸汽采暖系統(tǒng)閉式高壓蒸汽采暖系統(tǒng)系統(tǒng)中采用

9、如圖所示的閉式凝結水箱。補汽管5向箱內補給蒸汽，使其內部壓力維持在5kPa左右(由壓力調節(jié)器控制)。水箱上設置安全水封，防止箱內壓力升高、二次蒸汽逸散和隔絕空氣。圖4-7 閉式凝結水箱l-凝結水進入管 2-安全水封 3-壓力調節(jié)器4-凝結水排出管 5-補汽管4.2 蒸汽采暖系統(tǒng)設二次蒸發(fā)箱的高壓蒸汽 采暖系統(tǒng)當用汽設備較多，用汽量大時，可設二次蒸發(fā)箱，回收二次蒸汽。用汽設備的凝結水通過疏水器進入二次蒸發(fā)箱，擴容后產(chǎn)生的二次汽供二次蒸汽熱用戶使用。當二次汽量較小時，由高壓蒸汽供汽管補充。靠壓力調節(jié)器控制補汽量，以保持箱內壓力20-40kPa(表壓力)，并滿足二次蒸汽熱用戶的用汽量的要求。當箱內二

10、次汽量超過二次汽熱用戶的用汽量時，箱內壓力增 高，箱上安裝的安全閥開啟，排汽降壓。4.2 蒸汽采暖系統(tǒng)4設計要點高壓蒸汽采暖系統(tǒng)供汽壓力差別較大，計算蒸汽管時應根據(jù)散熱器內的壓力選用不同的水力計算表。蒸汽管路計算可用平均比摩阻法和推薦流速法。 管道布置盡可能采用上供式和同程式。在入口處根據(jù)需要設不同壓力分汽缸。要在干管上設補償器。設疏水器。在散熱器入口和出口設閥門，以調節(jié)蒸汽量，保證關斷?？稍O二次蒸發(fā)箱回收二次蒸汽。高壓蒸汽管道除經(jīng)常拆卸檢修的地方用法蘭連接外，盡量用焊接，不用螺紋連接，以方泄漏。 4.3蒸汽系統(tǒng)專用設備4.3.1疏水器具作用：順利排除凝結水（有的還能同時排除空氣），防止蒸汽逸

11、漏。種類：疏水器、水封和孔板式疏水閥。4.3.1.1疏水器1、疏水器的種類和工作原理1）機械型：利用蒸汽和凝水的密度不同，形成凝水液位，以控制凝水排水孔自動起閉工作的疏水器。2）熱動力型：利用蒸汽和凝水動力學（流動）特性的不同來工作的疏水器。圓盤式、脈沖式、孔板或迷宮式等。3）熱靜力型（恒溫型）：利用蒸汽和凝水的溫度不同引起恒溫元件膨脹或變形來工作的疏水器。2、疏水器的選擇計算：1）排水量計算：選擇疏水器排水閥孔的直徑或截面積，使其能滿足凝結水排水量的要求。疏水器排水閥孔d的大小，用起接管管徑表示，不應以凝結水管的管徑作為選擇疏水器的依據(jù)。 ：疏水器的排水系數(shù)。 ：疏水器的選擇倍率。4.3蒸汽

12、系統(tǒng)專用設備4.3蒸汽系統(tǒng)專用設備2）疏水器前后壓力的確定：前壓力P1： 安裝在用熱設備的出口凝水支管（低壓）： ：用熱設備前的蒸汽表壓力 安裝在凝水干管末端（高壓）： ：供熱系統(tǒng)的入口蒸汽表壓力后壓力P2：一般取疏水器后如果是干凝水管路則P2等于大氣壓力。 高：對余壓回水有利，但疏水器前后壓差減小，對選擇疏水器不利。4.3蒸汽系統(tǒng)專用設備4.3.1.2水封和孔板式疏水閥1、疏水器的種類和工作原理1）機械型：利用蒸汽和凝水的密度不同，形成凝水液位，以控制凝水排水孔自動起閉工作的疏水器。2）熱動力型：利用蒸汽和凝水動力學（流動）特性的不同來工作的疏水器。圓盤式、脈沖式、孔板或迷宮式等。3）熱靜力型（恒溫型）：利用蒸汽和凝水的溫度不同引起恒溫元件膨脹或變形來工作的疏水器。4.3蒸汽系統(tǒng)專用設備4.3.2 減壓閥： 1）作用：降低蒸汽的壓力，并不受閥前壓力的影響，維持閥后的壓力恒定。 2）類型：活塞式、波紋管式、薄膜式等。 3）工作原理：以活塞式為例。工程設計中，減壓閥孔面積可用圖4-18的曲線圖選取。減壓閥前后壓力