第四章蒸汽供热系统

一般经减压阀减压后，再进入散热器或暖风机。
如用户需热水供暖，则可在用户入口处安装汽—水换热器 或蒸汽喷射器。
⑶与生活热水用户的连接
采用间接连接，通过容积式换热器或汽—水加热器的连接 方式；不宜采用蒸汽直接加热的连接方式。
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3．凝结水回收系统
⑴系统作用 回收热量（80~100℃） 回收水量（软化水，热电厂凝结水，除盐水） ⑵定义 蒸汽在用热设备凝结放热后，凝结水经疏水器、管道及
凝结水。如图4-3(a)所示。
①如进入散热器的蒸汽流量正好全部满足冷凝要求，则凝 结水沿散热器壁呈膜状向下流动，内部全充满蒸汽，如图 4-3(b)、 图4-3′(a)所示。
②如果进入散热器的蒸汽量小于给定热负荷对应的数量， 则下部积聚未被排走的空气，如图4-3′(b)所示。
③如果进入散热器的蒸汽量少或凝结水排除不畅，则散热 器内的凝结水位将升高，如图4-3′(c)所示。
≯400kPa。 高压蒸汽供暖与低压蒸汽供暖相比，主要特点
是： 优点：蒸汽压力高，温度高，散热器F↓，d↓，
供热半径↑。 缺点：卫生条件差，热损失大，管理运行复杂。
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2．系统基本形式
⑴系统分类 双管系统、单管系统； 同程式系统、异程式系统。 单管系统：汽、水在一根管子里流动，容易
v2
2
3．压力损失 P Py Pj
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4．水力计算方法及步骤
⑴先从最不利管路开始，即从锅炉房到最远 的散热器的管路开始计算。
⑵最不利管路的水力计算，通常采用:
控制比压降法：将最不利管路的每1m总压力 损失控制在约100Pa／m。
平均比摩阻法：已知锅炉或室内入口处蒸汽 压力P下，按平均比摩阻选管径。
1-外壳；2-波纹盒；3-锥形阀；4-阀孔
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（8）为了保持蒸汽的干度，避免沿途凝水进入供汽立
管，供汽立管宜从供水干管的上方或侧上方接出。
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第二节 低压蒸汽供暖系统的水力计算
一、低压蒸汽管道的水力计算 散热器前蒸汽管：水力计算与蒸汽压力有关（蒸
汽密度是随压力变化）。
2．按立管的数量
单管（立管中为汽水两相流，易产生水击和汽水冲击声， 很少使用） 双管（国内绝大多数）
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3．按蒸汽干管的位置 上供式、中供式和下供式。 4．按凝结水回收动力 重力回水和机械回水。 5．按凝结水系统是否与大气相通 开式系统(通大气)和闭式系统(不通大气)。 6．按凝结水充满管道断面的程度 干式回水和湿式回水。
机供暖系统 特点
节约地沟，检 修方便
系统泄Fra Baidu bibliotek不便
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水平串联式
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适用范围 构造简单，造
价低 散热器接口处
易漏水漏汽 特点
节约地沟，检 修方便
系统泄水不便
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3．系统工作原理
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图4-6 室内上供下回式高压蒸汽供暖系统示意图 40
4．设计要点
⑴计算蒸汽管时，应根据散热器内的压力选 用不同的水力计算表。 ⑵尽可能采用上供式和同程式。
⑵重力回水低压蒸汽采暖系统
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i≥0.003
蒸汽
1 i≥0.005 3
2
4 凝水
1—低压恒温式疏水器 2—凝水箱 3—空气管 4—凝水泵
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图4—2 上分式重力回水低压蒸汽供暖系统图 1--蒸汽总立管；2--室内蒸汽干管；3--蒸汽立管；4—蒸汽支管；
5--凝水支管；6—凝水立管；7--凝水干管
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构造：过滤器、锥形阀、波纹管、 校正螺丝、外壳。
波纹管内有少量易蒸发液体（如 酒精）。
工作原理：当饱和温度的凝结水 →疏水器→凝水温度>液体蒸发温 度→波纹管内的液体瞬时蒸发→ 蒸汽的压力增高→波纹管沿轴线 伸长→带动阀芯→关闭凝水通路， 防止蒸汽逸出。当凝水温度↓， 波纹管自动收缩，锥形阀打开， 凝水排出。
⑶干式凝结水管通过门或洞口时采用图4-7的 方式。
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图4-7 干式凝结水管过门装置 1-Φ15空气绕行管 2-凝结水管 3-泄水口
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⑷蒸汽管应能及时排除沿途凝结水，以防水击， 水平供汽管道要考虑坡度，并尽可能使蒸汽和 沿途凝结水同向流动。蒸汽干管汽水同向流动 时，坡度i宜采用0.003，≮0.002。进入散热 器支管的坡度i＝0.0l-0.02。蒸汽干管向上拐 弯处，必须设置疏水器。
适用范围 室温需调节的多层
建筑 特点
可缓解上冷下热 现象
供汽立管需加大 需设地沟 室内顶层无供汽 水平干管，美观
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双管中供式
图示：
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适用范围 当顶层无法布置水
平干管的多层建筑 特点
缓解上冷下热现 象
接层方便
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单管下供下回式
图示：
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适用范围 三层以下建筑
特点 单立管，汽水
设备返回热源的回水管，称为凝结水回收系统。
⑶分类 按是否与大气相通：开式和闭式 按流动方式：单相流（满管流和非满管流）和两相流
按驱使凝结水流动的动力：重力回水(靠水位差或坡度) 和机械回水（靠水泵）
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二、高压蒸汽供暖系统
1．系统的特点 高压蒸汽供暖系统：供汽表压力P>70kPa，
自动排气阀安装位置：距散热器底部的高度为l/3的散热 器全高。
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图4-3 散热器内蒸汽凝结示意图
图4-3′蒸汽散热器内的凝结与空气聚集
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⑺在设计低压蒸汽供暖系统时，一方面尽可能采用较低的供汽 压力，另一方面系统的干式凝水管又与大气相通。因此，散热 器内的蒸汽压力只需比大气压稍高一点即可，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 1500 — 2000Pa 。
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二、蒸汽供暖系统热媒的选择 蒸汽供暖系统热媒的选择，见表4-l。
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三、低压蒸汽供暖系统
低压蒸汽供暖系统供汽表压力<=70kPa，一般供汽压 力约为5-20kPa，温度为100-110℃。所以系统长度 不能太长，一般控制在200m以内。 1．低压蒸汽供暖系统的工作原理 ⑴机械回水低压蒸汽采暖系统
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2．低压蒸汽供暖系统形式 按蒸汽干管的位置分为：上供式、中供式和下 供式。
按立管的数量分为：单管式和双管式。
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双管上供下回式
图示：
200~250mm
h
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适用范围 室温需调节的多
层建筑 特点
常用双管做法 易上冷下热
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双管下供下回式
图示：
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产生水击现象，所以很少采用。 异程式系统：小型供暖系统可采用。 ⑵常用系统形式 上供下回式、上供上回式和水平串联式，见
表4-6。
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上供下回式
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适用范围 单层公用建筑
或工业厂房 特点
常用做法，可 节约地沟
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上供上回式
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适用范围 工业厂房暖风
⑤蒸汽和凝水在管路里流动，会有相态变化。
⑥散热器和管道表面温度高于100℃，管道需 保温，否则无效热损失大。
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第一节 低压蒸汽供暖系统
一、蒸汽供暖系统的分类 以蒸汽为热媒，只向供暖热用户供热的供热系统，称 为蒸汽供暖系统。 1．按供汽压力
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
第四章 蒸汽供热系统
以蒸汽为热媒，向供暖、通风、热水供应、空气调 节、生产工艺等热用户供热的供热系统，称蒸汽供 热系统。
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蒸汽作为热媒的特点（与热水相比）： ①适应性广
可同时满足对压力和温度有不同要求的多种用户用热要求。
②管道初投资低
蒸汽：主要靠相变放出热量(放出汽化潜热)
Q G汽（i汽 i凝水） G汽q潜
凝水干管的坡度：i≮0.005，且凝水干管始端管径一 般≮25mm；个别始端负荷不大时，可≮20mm。
散热器凝水支管一般用15mm。
湿式凝水管的空气管管径一般采用15mm。
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第三节 高压蒸汽供热系统
一、高压蒸汽供热系统（室外管网） 1．系统型式 单管系统：对要求不同参数的各用户，一般采
蒸汽干管始端管径在50mm以下时，末端管径不小于 25mm。
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二、凝结水管的确定
干式凝结水管：为非满管流动，部分截面流水，部分 截面排空气，可能产生二次蒸汽，要求管径大。
湿式凝结水管：为满管流动，当系统不产生二次蒸汽 时使用，但需安装排空气装置。
凝结水管管径：根据凝结水管负担的供热量来确定， 见附录4-3。
t汽 t水 汽 水 k汽 k水
高F温水k1Q3t0/70℃供暖F系汽统，(F13水0+70)/2=100 ℃
表压0.2MPa蒸汽供暖，133.5 ℃
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④ 汽 水，对于高层建筑高区(特别是高度
大于160m的特高层建筑)，不会使建筑物底部 的设备和散热器超压。
在实际运行过程中，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。
①疏水器的作用：自动、迅速地排出设备与管道中的空气（包 括不凝性气体）和凝结水，并阻止蒸汽逸漏。
②恒温式疏水器
恒温式疏水器是低压疏水装置中常用的一种疏水器，如图4-4所 示。
⑸凝结水管应能及时排出凝结水和空气，要考 虑坡度和坡向，要保证干、湿凝水干管高度。
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i≥0.003
蒸汽
4 凝水
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i≥0.005 3
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⑹散热器排气阀安装位置
在 热低器压内蒸如汽有采空暖气系，统则中上，部低是压蒸蒸汽汽，中蒸下汽部<是空空气气，空底气 部，是散
⑶在入口处，根据需要设不同压力分汽缸， 分汽缸上应安装压力表、安全阀及疏水装置。 ⑷在干管上设补偿器。
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⑸在散热器入口和出口设截止阀，以调节蒸汽量， 保证关断。
⑹散热器后应设疏水器。当疏水器本身无止回功 能时，应在疏水器后的凝水管上设置止回阀。
⑺高压蒸汽管道除经常拆卸检修的地方用法兰连 接外，尽量用焊接，不用螺纹连接，以防泄漏。
逆向流动，立管管 径大
室内无供汽水 平干管，美观
安装简便，造 价低
需设地沟
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单管上供下回式
图示：
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适用范围 多层建筑
特点 常用单管做法 安装简便，造价低
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3．设计要点
⑴为简化计算，在低压蒸汽采暖系统水力计算 时，不考虑沿途蒸汽密度的变化和沿途凝结水 对蒸汽流量的影响。
⑵为了防止凝结水泵内产生汽蚀，水泵应在凝 结水箱最低水位以下。
表压0.2MPa蒸汽，r=2164kJ/kg
水：靠温度降低放出热量，无相变。
Q G水c（t1 t2） G水q显
130/70℃热水供热，q显=251.2kJ/kg
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③散热设备面积小
蒸汽在散热设备的热媒平均温度为相应压力下的饱和温度； 热水在散热设备内的热媒平均温度为进、出口水温平均值。
R pj

(Pg
2000) L
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⑶其他并联环路的水力计算 按平均比摩阻选择管径，管内流速≯最大允许流速： 蒸汽、水同向流动：30m/s 蒸汽、水逆向流动：20m/s ⑷并联支路节点压力不平衡率一般控制在25％以内。
⑸考虑凝结水和空气的影响，蒸汽干管始端管径在 50mm以上时，末端管径不小于32mm；
用一根管道输送，必要时在用户入口处加减压 阀或减温减压器或减温器。
双管或多管系统：当生产要求蒸汽压力差别很 大，单管输送不能满足要求或不经济时，可考 虑采用双管或多管输送。
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2．系统连接方式
⑴与生产工艺用户连接
一般采用间接加热的方式，这样有利于提高凝结水的回收 率。
⑵与采暖、通风用户的连接
散热器后的凝结水管：水力计算与管内是否充满 水有关。
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。
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1．沿程阻力损失
⑴比摩阻
R


v 2
d2
⑵管段的沿程阻力损失 Py RL
2．局部压力损失
Pj