文丘里式蒸汽疏水阀的介绍

研发技术重点与传统比较一
⏹ STJ 喷嘴式祛水器的原理-文丘里喷嘴式装置
根据流体动力学原理，流体虽拥有粘性，但气体的运动粘度比液体更大。

理由是，压缩体和非压缩体的性质不同。

当流体从圆管中通过时，气体向受压方各个角度挤入，液体向压力方向被挤压流出。

这个不同就表现了运动粘度的不同。

⏹ 饱和蒸汽(Steam)和冷凝水(drain)的动黏度
100℃的饱和蒸汽的运动粘度比水的73倍还大 100℃的饱和蒸汽的运动粘度 20.51 mm 2/s 100℃的水的运动粘度 0.29 mm 2/s
祛水器的内部安装有文丘里喷嘴，运动粘度较低的凝缩水将会被优先排出。

凝缩水到达喷嘴部后，蒸汽由于被水阻碍变得通行困难。

结果为，由于蒸汽排出量被削减，也等于该部分的燃料费被削减。

⏹ STJ 喷嘴式祛水器VS. 以往的机械型祛水器 STJ 喷嘴式祛水器的构造
• STJ 祛水器是固定式喷嘴方式。

•
由于是连续排水方式，安全率为1。

水與蒸汽的運動粘度
v
v
疏水閥內部的文丘裡噴嘴
低壓
高壓 排出口
凝縮水擠壓蒸汽，經噴嘴流出
低壓
高壓
以往的机械型祛水器的构造
• 以往的蒸汽祛水器是利用了蒸汽和水的比重差通过机械构造出来的。

• 以往的机械型祛水器在凝缩水较少时，为防止蒸汽泄漏，采用浮筒式或由温度差形成形状变化的热动式等的阀门堵塞排出口的结构。

• 间歇排水机械型祛水器的排水能力预计为凝缩水产生量的1.5～5倍的安全率。

•
以往的蒸汽祛水器有转动部分 ⇒ 有维护保养的必要，耐久性2～4年
⏹ 祛水器的实际挑选
以往的祛水器选定为，由推测凝缩水产生量开始，凝缩水产生量可以根据设备的运作条件或祛水器的设置环境设想而计算出来。

对蒸汽配管凝缩水产生量的计算例
〈条 件〉 配管：JIS-SGP100A 配管长30m
周围温度：0℃，放散热度72.4W/m （保温材料：玻璃棉50㎜） 蒸汽供给压力：0.7MPa
① 初期凝缩水产生量（锅炉起动时）：15.44㎏
〔计算式〕凝缩水量＝（质量x 比热x 温度差x 配管长短）÷蒸汽潜热量 设备的开始时间以30分钟为例，15.44㎏x （60分/30分）＝30.88㎏/h
② 从放热开始凝缩水的产生量：3.6㎏/h （初期凝缩水量的1/10左右）
〔计算式〕凝缩水量＝3.6 x （放散热量÷蒸汽与饱和水的热焓差）
以往机械型疏水阀以计算安全率进行选定
机械型疏水阀的挑选是指凝缩水产生量的计算值乘以安全率来选定。

自由浮球式的场合30.88㎏/h x 安全率 1.5＝46.32㎏/h 以上来选定
STJ 疏水阀由于是连续排水，安全率为“1”
连续排水情况下如安全率为“1”是良好的。

可以由30.88kg/h 来选定。

浮筒式（参考：TLV 產品） 排出口
濾屏
浮球 孔板 圓盤型（参考：TLV 產品）
排出口
片狀閥
雙金屬板
濾屏
吊桶型（参考：MIYAWAKI 產品）
排出口
閥座 閥門 吊桶 濾器
⏹ 疏水阀挑选的比较 比较条件（假设）
蒸汽供给压力 0.7MPa （gauge 压） 凝缩水回收管的压力 0.1MPa （gauge 压） 凝缩水产生量 30.88/h （初期产生量）
P4~P5
研发技术重点与传统比较
⏹ 排水排出口径与排水能力的关系 凝缩水排出口径与流量的关系式
如用上述计算式来计算排出口口径 《条 件》εα ：流量系数 =0.6
P1-P2：差 压 =0.6 MPa
Ρ ：饱和水密度=902.527kg/m 3
机械型疏水阀排出能力100kg/h 所需必要口径约1.4mm
STJ 疏水阀排出能力 37kg/h 所需必要口径约0.8mm
如排出口径的大小不同，蒸汽流量究竟会有多大差异？ 用之前所述的计算式来试着计算蒸汽流量
《條 件》εα ：膨脹係數・流量係數=0.6
P1-P2 ：差 压 =0.6 Mpa ρ ：饱和蒸汽的密度 =3.6657kg/m 3
机械型疏水阀排出口径 1.4mm ⇒ 6.5kg/h STJ 疏水阀喷嘴口径
0.8mm ⇒ 2.2kg/h
STJ 疏水閥的選定 安全率1
浮筒式的選定 安全率1.5以上（製造商推薦） 30.88㎏/h x 安全係數 1.5 = 46.32㎏/h 以上來選定 選定排出能力100㎏/h 挑選過剩的情況居多
實際排水的發生量
選定能力 选定排出能力37㎏/h
實際排水發生量
選定能力 STJ 噴嘴能力表
Q ：流量（m 3
/s ） Εα ：流量係數
A ：排出口断面積（m 2
）
P1-P2 ：蒸汽壓與凝縮水回收管之間的差壓（Pa ） Ρ
：密度（kg/m 3
）
2(P1－P2)
ρ Q =ε α A
Q ：流量（m 3
/s ）
Εα ：流量係數 A ：排出口斷面積（m 2
）
P1-P2 ：蒸汽壓與凝縮水回收管之間的差壓（Pa ） Ρ
：密度（kg/m 3
）
約3倍，口徑稍微不同，流量都會有數倍的變化
該口徑的差與蒸汽損耗的削減相關聯 Q =ε α A 2(P1－P2) ρ
⏹从STJ疏水阀喷嘴通过流量的比较
差压MPa 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 温度℃120.437 133.688 143.739 151.939 158.925 165.036 170.478
比重kg
水958.773 942.507 931.966 922.509 914.913 908.265 902.527 蒸气0.590 1.1291 1.651 2.163 2.668 3.1686 3.666
编号流体排出量kg/h
#0
水 4.0 5.6 6.8 7.8 8.7 9.5 10.2 蒸气0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.6
2
水 6.5 9.1 11.1 12.8 14.2 15.5 16.7 蒸气0.2 0.3 0.5 0.6 0.8 0.9 1.1
#1
水10.6 14.8 18.0 20.7 23.0 25.2 27.1 蒸气0.3 0.5 0.8 1.0 1.2 1.5 1.7
#5
水15.5 21.8 26.5 30.5 33.9 37.0 39.9 蒸气0.4 0.8 1.1 1.5 1.8 2.2 2.5
#6
水23.1 32.4 39.4 45.3 50.5 55.1 59.3 蒸气0.6 1.1 1.7 2.2 2.7 3.3 3.8
#3
水33.3 46.6 56.8 65.3 72.7 79.3 85.4 蒸气0.8 1.6 2.4 3.2 3.9 4.7 5.4
#4
水46.0 64.6 78.6 90.3 100.6 109.8 118.2 蒸气 1.1 2.2 3.3 4.4 5.4 6.5 7.5
蒸汽流量和水的流量
①差壓為0.2MPa的時候・・・ 2.5％程度
②差壓為0.7MPa的時候・・・ 6.4％程度
③就算水的流量有10倍的喷嘴，蒸汽流量也很少。

⏹通过排出口径看蒸汽泄漏的实际情况
前文所述的蒸汽流量的计算值为假设只有蒸汽环境的结果，实际疏水阀的环境是混入了凝缩水的状况。

在凝缩水与蒸汽混合的情况时，密度较大的凝缩水将会被优先排出。

理由是，水和蒸汽的运动粘度的大小不同。

水和蒸汽的運動粘運動粘度會由於密度而產生大的差別
由於密度較大的水是非壓縮體，會往受壓的反方向被順利擠壓出來。

而密度較小的蒸汽是壓縮體，會在受壓的各方向來回轉動，不能順利排出。

⏹由于经年劣化的影响
由于以往的机械式疏水阀有较多可动部分，随着使用时间的流逝就将出现蒸汽泄漏量增多的倾向。

•由可动部分的磨损引起动作不良
•由水垢引起的封闭不良
•由阀（门）座的磨损等引起的密封性劣化
疏水阀出来的蒸汽泄漏，在运作的设备上不会表现出有变化。

………觉察不到
配管内部无法凭肉眼进行确认。

………蒸汽泄漏的诊断非常困难
STJ疏水阀无可动部分
因此，不会发生如以往机械疏水阀那样的故障。

可能发生的故障为喷嘴或滤器堵塞，即便这样的故障也不会引起蒸汽泄漏的发生。

疏水阀的堵塞可以通过测量配管的表面温度来简单发现
堵塞情况可以简单的进行清扫滤器或交换喷嘴来改善。

交换喷嘴的操作只需5分钟左右即可完成，所以不会给设备的运作带来影响。

STJ疏水阀在设置后仍可能力调整
•以往的机械型疏水阀在设置后不可能再进行调整。

•由于如在事前计算凝缩水量时作过小评估将会引起设置后的运作障碍，所以往往在挑选疏水阀时总是容易发生过剩能力。

STJ疏水阀在设置后也可以进行最适合的状态调整。

•给运作中的状态进行诊断，可以从交换喷嘴来调整最合适状态。

•交换喷嘴操作只需要5分钟左右即可完成，所以不会给运作中的设备带来影响。

•可以根据实际的凝集水量进行配合调整，可将蒸汽的泄漏量降低至最小限制。

与孔板式疏水阀有何不同？
•使用了在薄板上开设小孔的孔板的疏水阀。

该疏水阀的动作的原理与STJ疏水阀是相同的。

•孔板式疏水阀多数是由数张孔板组合构成，设置后不能进行流量调整。

与以往的机械疏水阀同样，进行事前的选定计算非常重要。