蒸汽采暖系统

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２.低压蒸汽采暖系统的设计要点 与其水采暖水力计算有类似和不同，压力低，密度变化不 大，不考虑密度变化与热水相同，但蒸汽管与凝结水管水 力计算分开进行，与热水不同。 • 注意： （1）蒸汽在散热器内冷凝放出汽化潜热 • 蒸汽流量 .
M
.
Q 1000 r
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式中各项见教材P79 工程中蒸汽流量常用单位为KG/H，因此式（4-1）变为
• 介绍常用的 （a）浮筒式疏水器 • 构造如图4-12，工作原理4-13 • 优点：构造简单，制造方便只能水平安装，漏气量小， 凝水表压力P1在500Kpa或更小能疏水，排水孔阻力小。 • 缺点：体积大，排量小，活动部件多，筒内易沉渣结垢， 阀孔易磨损，维修量大。 （b）热动力式疏水器 • 图4-14工作原理 • 优点：体积小，重量轻，结构简单，安装维修方便 • 缺点：周期性漏汽，只能水平安装。 （c）恒温式 • 图4-15，波纹盒内装易蒸发液体。
§4.2蒸汽采暖系统
• 一 蒸汽采暖系统的类型
（1）根据供气压力分为： 高压蒸汽采暖系统（P（表压）>0.07MPa） 低压蒸汽采暖系统（P（表压）<=0.07MPa） 真空蒸汽采暖系统（P（绝对压力）<0.1MPa） （2）根据立管根数分压： 单管系统：易产生水击和汽水冲击噪声 双管系统：多采用垂直式
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四.溴化锂吸收式制冷用蒸汽
热力制冷，分为单效与双效 单效：单一供冷或热，使用蒸汽或热水作热媒， 热力系数=
制冷量 消耗热量
除有废热作热源外，一般不提倡使用。 双效：同时供冷热，热力系数比单效高约60%-70%， 但一次能源效率不如电制冷。
§４.４蒸汽采暖系统专用设备
• 正确选用意义与热水相比，因热媒特点，有专用设 备，正确选择，计算这些设备关系到系统的正常运 行和节能。
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一.排除凝结水的设备
散热器，换热器，蒸汽管沿途凝水，需及时排除， 防止水击， 种类： 疏水器 水封 孔板式疏水阀。
• 1.疏水器 （１）疏水器的种类及工作原理
• 根据作用原理不同，可分为三种类型
机械型：利用疏水器内凝结水液位变化动作的。浮 筒式，吊桶式、浮球式。 热动力型：靠蒸汽和凝水流动时热动力特性不同来 工作热动力方式、脉冲式。 热静力型：靠凝结水温度变化：波纹管式，双金属 电式、
（3）根据蒸汽干管的位置分： 上供式 中供式 下供式 • 蒸汽干管位于散热器上，中，下即为保证汽，水同向 流动，防止水击和噪声，上供式用的最多。 （4）根据凝结水回收动力分： 重力回水 机械回水 （5）根据凝结水系统是否通大气分为： 开式 闭式 （6）根据凝结水充满管道断面的程度分为： 干式回水 湿式回水 • 一般采用开式，分为重力和机械，可上，中，下供，用 于有蒸汽源的工业辅助建筑和厂企办公楼
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水封：图（b）中水封8（详见图4-17）排除蒸汽管沿途 凝水，防止主管中汽水冲击，阻止蒸汽窜入凝水管，水 平蒸汽干管坡向水封，水封低部设放水丝堵排污，上设 放空。 优缺点：系统简单，不设凝水箱，凝结水泵，少占地， 不耗电能，调节好可不设疏水器。但锅炉要低于孔高， 当作用半径大时，需高压力，图4-2中h加大，否则，水 平蒸汽干管内甚至底层散热蒸汽水，空气不能排出，蒸 汽不能正常进入系统，影响运行，适用于小型系统 （2）机械回水低压蒸汽采暖系统 特点：凝结水靠水泵动力送回热源 工作原理：图4-3中供式机械回水 优缺点：消耗电能，但热源可不低设，系统作用半径 大，适用于较大型系统

§⒋３蒸汽在通风与空调系统中的应用
• 在通风空调系统中加热，加强空气，制备热水及制冷 等
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பைடு நூலகம்一.用蒸汽加热空气
通风系统，全气空调系统或空气-水空调系统在冬季运 行时，空气可用蒸汽-空气换热器在空调机组，新风机 组中进行加热。 注意： ① 肋电管垂直 ②多台换热器蒸汽管路并联 ③蒸汽入口装压力表，调节阀，出口装疏水器； ④被加热空气温升大时，空气行程串联，空气量大 时，并联。图4-10
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③疏水器前后压力的确定原则 器前表压力P1取决于疏水器在系统中位置，当用于排除 蒸汽管路的凝水时P1= P tr 疏水点处蒸汽表压力； 在用热设备出口时，P1=0.95Peq用热设备前的蒸汽表 压；在凝结水干管末端时，P1=0.7Ps-供热系统入口表 压。 凝结水通过疏水器及其排水阀孔时，有能量损失，P2比 P1低。为保证疏水器正常工作，必须有一个最小压 差 p min 。如P1给定值，P2不得超过最大允许值 p 2 max P2 max P 1 P min（4-8） P2 max 值取决于类型和规格，通常由厂家提供数据。多 数 P2 max 0.5P 左右。 （3）疏水器与管路的连接方式 见图4-16，多为水平安装
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二 蒸汽作为热媒的特点
• 特点：与热水相比，有如下特点： （1）可同时满足不同用户对不同压力，程度，动力要求； （2）相变放热，单位质量携能多，流量小，管径小； （3）平均温度高，在相同负荷下，节省散热设备面积； （4）状态变化大，有相变设计和运行管理复杂，易出现“跑，冒， 滴，漏”， （5）密度大，无水静压问题，适用于高层建筑高压； （6）热惰性小； （7）压力变化时，温度变化不大，不能质调，只能间歇调节；造成 室温波动大，供暖质量收影响， （8）易造成管道和设备表面有机灰尘的分解与升华； （9）间歇工作管道易腐蚀； （10）管道温度高，无效热损失大。 • 综上所述，蒸汽供热比热水供热耗能多，管理麻烦，运行费用高，供 暖效果差，主要用于工业建筑及辅助建筑，商服，特高层等。
（２）疏水器的选择计算
①使其排水能力大于用热设备的理论排水量。即
M de K M th
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各项意义见教材P88 引出选择倍率K的原因：K是考虑实际条件与理论计算情 况不可能完全一致而引出的系数 实际条件：用汽压力下降，背压升高导致疏水器排水能 力下降；用汽量增加时，凝结水量会增加；用热设备情 况可能变化，在低压力大负荷下启动时，排水量要大于 设备正常排水量。 K的选择：不是越大越好，浮筒式，K值大，体积大，造 价高，热动力式K值大，易漏气，不同K值，可查表4-5
• 平均比摩阻用下述公式计算： ( P 2000 )
R
l
• 式中各项见教材P79 • 散热器入口预留压力2000Pa，用于克服蒸汽流入散热器阻 力损失，并疏散空气。 3 0 . 6 kg / m • 水利计算表按蒸汽密度 （对应饱和压力 P=5KPa）管道当量粗糙度K=0.2mm编制，在P=5-20KPa 内使用，误差不大 • 若不只锅炉出口或用户入口压力，可取推荐值R=60Pa/m计 算。 （5）散热器凝水支管可不设疏水器，可在每支路。每立管 上设。
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暖风机应用：车间中采暖常用蒸汽，压力大于0.39Mpa， 供热能力大，相同暖风机比热水多一倍。 热空气幕：寒冷地带为阻挡室外冷风侵入，设热空气 幕（详见8.7）
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二.用蒸汽加热空调系统用热水
全水空调，空气-水或全空气中所用热水可用汽-水换热 器加热，图4-1
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三.用蒸汽等温加湿空气
用于蒸汽对空调空气加湿是常用方法之一。加湿速度， 均匀，稳定，效率高，不带水滴和细菌，若电能，运 行费用低，布置方便。 但须有汽源和输汽管道，初投资高，有现成汽源时， 应优先采用。供汽管应用镀锌管，从供汽管道顶部引 出，接管越短越好，防凝结水，减压阀，调节阀前后 安阀门，出口装疏水器。
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如入口供汽压力P未知，可采用推荐流速法，取蒸汽推 荐流速 U=（50%-60%）vmax ， vmax 为最大允许流 速，查表4-3 系统入口所要求压力由下式计算：
P (1.10 ~ 1.15)(Rl Z ) Pr
• 式中各项见教材P83 （２）高压系统并联管路平衡较困难，一般不进行并阻 计算。尽可能采用上供式和同程式，图4-9示异程 式 P 1 P 2 P 3 P 4 ，使各散热设备回水压 ' ' ' ' 力 P1 P2 P3 P4 ，远处设备凝结水汇流有阻碍。 （３）须经常维修拆卸处用法兰外，尽管用焊接，不用 丝接，非满管凝结水管管径可根据管段负荷查表4-4
第四章 蒸汽系统
§4.1概述 §4.2蒸汽采暖系统 §4.3蒸汽在通风与空调系统中的应用 §4.4蒸汽采暖系统专用设备
§4.1概述
• 一 蒸汽系统示意图
图4-1表示以蒸汽为热媒的各类用户供应 蒸汽供应分为有凝回收和无凝回收。图中给 出的是有结水回收。 用户设疏水器，凝水箱，凝结水泵 凝结水尽管回收，节省热能，水资源 当可就地利用，或凝水污染，不宜回收，且经技术经 济比较，才可能回收。 直接、间接、减压


（6）为防止凝结水泵汽蚀，要求正水头，图4-3。H 值见表4-1 （7）蒸汽或凝结水过门时，按图4-5安装 （8）饱和蒸汽易产生沿途凝水，出现“水害”， “水 击”，要使水平供汽管道有足够坡度，使汽水同 向流动，干管坡度≮0.002，支管坡度≥0.01-0.02。蒸 汽干管向上拐弯处。须设疏水器图4-3中的11或水封 图4-2（b）中的8。如水封连接点蒸汽压力为 P h ' 0.1P 0.2m （kPa）。水封密度. 0.2m是考虑 气压波动安全值。 （9）干式和湿式重力回水凝结水管管径的确定。 凝结水管坡度i≥0.005,管径可查表4-3数值。
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②疏水器的排水量计算 . 按下式 M 0.1At d 2 p
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式中各项意义见教材P88 当通过冷水时At=32，当通过饱和凝结水时，按手册或 厂家样本选用，由于二次汽影响At<32, 在d相同情况下, . p 越大,二次汽占的比例越大,At和 M 减小的越多。 手册中排水量是按背压为零（P2为大气压）给出，在 相同情况，背压增高，二次汽化量减小，排水能力大 于手册给出数值。较安全。
三 高压蒸汽采暖系统
• 多用于对卫生条件和室内温度均匀性要求不高，不要求调 节每组散热器热量的厂房。P>0.07MPa.一般不超过 0.39MPa。 • 1.高压蒸汽采暖系统的型式 • 减压 上供 • 图4-6为开式上供高压蒸汽采暖系统示意图。工作原理： 阀们，热胀，二次蒸汽，闭式系统采用图4-7闭式凝结水 箱有补偿，水封，防止箱内压力升高。二次汽逸散和隔绝 空气，减轻系统腐蚀，节热能。 • 当二次气量较大。设二次蒸发箱。图4-8
3600 Q Q M 3 .6 1000 r r
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（2）为热媒时所需散热器面积的计算方法和方式基本 相同注意试验测的的散热器传热系数公式，平均温度为 对应压力下的饱和温度 （3）热水采暖空气聚集在散热器上部，蒸汽系统在中 部或中部偏下，见图4-4（a）.（b）.(c).三种情况，自 动排气阀应设于底部向上1/3处。 （4）为简化计算，低压系统不考虑沿途蒸汽密度的变 化和沿途凝水对蒸汽流量的影响。蒸汽压力用于克服蒸 汽管路的阻力损失， 从锅炉出口到最远散热器的管路为最不利支路。
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1.低压蒸汽采暖系统的型式
（1）重力回水低压蒸汽采暖系统 特点：供汽压力<0.07MPa，凝结水在有坡度管道中靠 重力流回热源 工作原理：图4-2（a）为上供式 （b）为下供式 干式凝水管：水平凝结水干管的最低点比水位还高200250mm保证不被水充满。工作时该管道上部充满空气， 下部凝结水。系统停止工作时，该管内充满空气，称为 干式凝水管。回水方式称干式回水 湿式凝水管：管道4的整个断面始终充满凝结水，称为湿 式凝水管，回水方式称为湿式回水
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２.汽采暖系统的设计要点 （１）与低压系统类似（设计计算），因供汽压力差别 较大，应根据散热器内压力造成不同水力计算表。 室内系统作用半径不大，仍可认为密度为常数。计算可 用平均比摩阻法和推荐流速法。主干线平均比摩阻按下 式： 0.25 P
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（4-4） 式中各项见教材P83 最不利阻力占启始点压力的1/4，剩余压力用于克服疏 水器及凝结水管路的阻力损失，保证排除凝水，有利于 远近支路的阻力平衡。