学习_第5章室内蒸汽供热系统

第五章 室内蒸汽供热系统
§5-1 蒸汽作为供热系统热媒的特点
3.在热水供暖系统中，散热设备内热媒温度为热 水流进和流出散热设备的平均温度。蒸汽在散 热设备中定压凝结放热，散热设备的热媒温度 为该压力下的饱和温度。
4.蒸汽供暖系统中的蒸汽比容，较热水比容大得 多。所以在蒸汽管道中可以采用高流速。
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§5-2 室内蒸汽供暖系统
图5-3是机械回水的中供式低压蒸汽供暖系统的示意 图。不同于连续循环重力回水系统，机械回水系统是 一个“断开式”系统。凝水不直接返回锅炉，而首先 进入凝水箱。然后再用凝水泵将凝水送回热源重新加 热。在低压蒸汽供暖系统中，凝水箱布置应低于所有 散热器和凝水管。进凝水箱的凝水干管应作顺流向下 的坡度，使从散热器流出的凝水靠重力自流进入凝水 箱。机械回水系统的最主要优点是扩大了供热范围， 因而应用最为普通。
形成凝水液位，以控制凝水排水孔自动启闭工作的 疏水器。主要产品有浮筒式、钟形浮子式、自由浮 球式、倒吊筒式疏水器等。 （2）热动力型疏水器 利用蒸汽和凝水热动力学 （流动）特性的不同来工作的疏水器。主要产品有 圆盘式、脉冲式、孔板或迷宫式疏水器等。 （3）热静力型（恒温型）疏水器 利用蒸汽和凝水
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§5-2 室内蒸汽供暖系统
机械回水低压蒸汽供暖系统示 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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§5-2 室内蒸汽供暖系统
低压蒸汽供暖系统在设计中应注意的问题： 1. 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 只需比大气压力稍高一点即可，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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§5-2 室内蒸汽供暖系统
反之，当供汽压力过高时，进入散热器的蒸汽量超 过了散热表面的凝结能力，便会有未凝结的蒸汽窜 入凝水管；同时，散热器的表面温度随蒸汽压力升 高而高出设计值，散热器的散热量增加。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。 3. 在蒸汽供暖管路中，排除沿途凝水，以免发生蒸汽 系统常有的“水击”现象，是设计中必须认真重视 的一个问题。在蒸汽供暖系统中，沿管壁凝结的沿 途凝水可能被高速的蒸汽流裹带，形成随蒸汽流动 的高速水滴；落在管底的沿途凝水也可能被高速蒸
下供式
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§5-2 室内蒸汽供暖系统
一、蒸汽供暖系统分类
按立管的 布置特点
按回水动 力的不同
单管式 双管式
重力回水 机械回水
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§5-2 室内蒸汽供暖系统
一 、低压蒸汽供暖系统的基本型式
图5-2所示是重力回水低压蒸汽供暖系统示意图。 图5-2（a）是上供式，图5-2（b）是下供式。在系 统运行前，锅炉充水至I-I平面。锅炉加热后产生的 蒸汽，在其自身压力作用下，克服流动阻力，沿供 汽管道输进散热器内，并将积聚在供汽管道和散热 器内的空气驱入凝水管，最后，经连接在凝水管末 端的B点处排出。蒸汽在散热器内冷疑放热。凝水靠 重力作用沿凝水管路返回锅炉，重新加热变成蒸汽。
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§5-3 室内高压蒸汽供热系统
凝水通过疏水器的排水孔和沿疏水器后面的凝 水管路流动时，由于压力降低，相应的饱和温 度降低，凝水会部分重新汽化，生成二次蒸汽。 同时，疏水器因动作滞后或阻汽不严也必会有 部分漏气现象。因此，疏水器后的管道流动状 态属两相流（蒸汽与凝水）。靠疏水器后的余 压输送凝水的方式，通常称为余压回水。
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§5-4 疏水器及其它附属设备
二、减压阀
减压阀通过调节阀 孔大小，对蒸汽进 行节流而达到减压 目的，并能自动地 将阀后压力维持在 一定范围内。
目前国产减压阀有 活塞式、波纹管式 和薄膜式等几种。 下面就前两种的工
波纹管减压阀
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§5-4 疏水器及其它附属设备
第五章 室内蒸汽供热系 统
第一节：蒸汽作为供热系统热媒的特点 第二节：室内蒸汽供暖系统 第三节：室内蒸汽高压供热系统 第四节：疏水器及其它附属设备 第五节：室内低压蒸汽供暖系统管路的水力计算方法 和例题 第六节：室内高压蒸汽供暖系统管路的水力计算方法 和例题
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§5-1 蒸汽作为供热系统热媒的特点
第五章 室内蒸汽供热系统
§5-1 蒸汽作为供热系统热媒的特点
与热水作为供热（暖）系统的热媒相对比，蒸汽具 有如下一些特点。
1.热水在系统散热设备中，靠其温度降放出热量， 而且热水的相态不发生变化。蒸汽在系统散热设备 中，靠水蒸汽凝结成水放出热量，相态发生了变化。
2.热水在封闭系统内循环流动，其状态参数（主 要指流量和比容）变化很小。蒸汽和凝水在系统管 路内流动时，其状态参数变化比较大，还会伴随相 态变化。
设置二次蒸发箱的室内高压蒸汽供暖示意图
1-暖风机；2泄水阀；3-疏 水装置；4-止 回阀；5-二次
蒸发箱；
6—安全阀； 7—蒸汽压力 调节阀；8—
排气阀
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§5-4 疏水器及其它附属设备
一、疏水器 （一）疏水器的分类 根据疏水器的作用原理不同，可分为三种类型的疏
水器。 （1）机械型疏水器 利用蒸汽和凝水的密度不同，
当工业厂房的蒸汽供热系统使用较高压力时， 凝水管道内生成的二次汽量就会增多。如有条 件利用二次汽，则可将使用压力较高的室内各 热用户的高温凝水先引入专门设置的二次蒸发 箱（器），通过二次蒸发箱分离出二次蒸汽， 再就地利用。分离后留下的纯凝水靠压差作用
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§5-3 室内高压蒸汽供热系统
5.由于蒸汽具有比容大，密度小的特点，因而在 高层建筑供暖时，不会像热水供暖那样，产生 很大的水静压力。
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§5-2 室内蒸汽供暖系统
一、蒸汽供暖系统分类 按供汽压力的大小
按蒸汽干管 布置的不同
高压蒸汽供暖 （＞ 70kPa）
上供式
低压蒸汽供暖 （≤70kPa）
中供式
真空蒸汽供暖 （低于大气压力）
汽压力沿管路降低而变小，但这些变化并不大，在
计算低压蒸汽管路时可以忽略，而认为这个管段内
的流量和整个系统的密度ρ是不变的。

低压蒸汽供暖管路的局部压力损失的确定方法
三、二次蒸发箱（器）
二次蒸发箱的作用是将室
内各用汽设备排出的凝水，
在较低的压力下分离出一
部分二次蒸汽，并将低压 的二次蒸汽输送到热用户 利用，二次蒸发箱构造简 单，如图5-20所示。高压
二 次 蒸 发
含汽凝水沿切线方向的管
箱
道进入箱内，由于进口阀
的节流作用，压力下降，
凝水分离出一部分二次蒸
汽。水的旋转运动更易使
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§5-2 室内蒸汽供暖系统
2. 当供汽压力符合设计要求时，散热器内充满蒸汽。 进入的蒸汽量恰能被散热器表面冷凝下来，形成一 层凝水薄膜，凝水顺利流出，不积留在散热器内， 空气排除干净，散热器工作正常。当供汽压力降低， 进入散热器中的蒸汽量减少，不能充满整个散热器， 散热器中的空气不能排净，或由于蒸汽冷凝，造成 微负压而从干式凝水管吸入空气。由于低压蒸汽的 比容比空气大，蒸汽将只占据散热器上部空间，空 气则停留在散热器下部。在此情况下，沿散热器壁 流动的凝水，在通过散热器下部的空气区时，将因 蒸汽饱和分压力降低及器壁的散热而发生过冷却， 散热器表面平均温度降低，散热器的散热量减少。
11-安全阀
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§5-3 室内高压蒸汽供热系统
高压蒸汽通过室外蒸汽管路进入用户入口的高压分 汽缸。根据各种热用户的使用情况和要求的压力不 同，季节性的室内蒸汽供暖管道系统宜与其它热用 户的管道系统分开，即从不同的分汽缸中引出蒸汽 分送不同的用户。当蒸汽入口压力或生产工艺用热 的使用压力高于供暖系统的工作压力时，应在分汽 缸之间设置减压装置（见图5-8）。室内各供暖系统 的蒸汽，在用热设备冷凝放热，冷凝水沿凝水管道 流动，经过疏水器后汇流到凝水箱，然后，用凝结 水泵压送回锅炉房重新加热。凝水箱可布置在该厂 房内，也可布置在工厂区的凝水回收分站或直接布
第五章 室内蒸汽供热系统
§5-5室内低压蒸汽供暖系统管路的水力计算方法 和例题
蒸汽在管道流动时，同样有摩擦压力损失和局部阻 力损失。
计算蒸汽管道内的单位长度摩擦压力损失（比
摩阻）时，同样可利用第四章式（4-2）即达西·维 斯巴赫公式进行计算。
源自文库

在利用上式为基础进行水力计算时，虽然蒸汽
的流量因沿途凝结而不断减少，蒸汽的密度也因蒸
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§5-4 疏水器及其它附属设备
疏水器与管路的连接方式
（a）
（b）
（c）
（d）
（e）
（f）
图5-16 疏水器的安装方式
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§5-4 疏水器及其它附属设备
疏水器通常多为水平安装。疏水器与管路的连接方 式，可见图5-16。
疏水器前后需设置阀门，用以截断检修用。疏水器 前后应设置冲洗管和检查管。冲洗管位于疏水器前 阀门的前面，用以放空气和冲洗管路。检查管位于 疏水器与后阀门之间，用以检查疏水器工作情况。 图5-16（b）为带旁通管的安装方式。实践表明：装 旁通管极易产生副作用。因此，对小型供暖系统和 热风供暖系统，可考虑不设旁通管（如图5-16a）。 对于不允许中断供汽的生产用热设备，为了进行检 修疏水器，应安装旁通管和阀门。
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§5-2 室内蒸汽供暖系统
简要介绍欧美国家常采用的一种单管下供下回 式低压蒸汽供暖系统的图式
单管下供下回式低压蒸汽供暖系统 1-阀门；2-自动排气阀
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§5-3 室内高压蒸汽供热系统
在工厂中，生产工艺用热往往需要使用较高压 力的蒸汽。因此，利用高压蒸汽作为热媒，向 工厂车间及其辅助建筑物各种不同用途的热用 户（生产工艺、热水供应、通风及供暖热用户 等）供热，是一种常用的供热方式。
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§5-2 室内蒸汽供暖系统
并随蒸汽一起高速流动，在遭到阀门、拐弯或向 上的管段等使流动方向改变时，水滴或水塞在 高速下与管件或管子撞击，就产生“水击”， 出现噪声、振动或局部高压，严重时能破坏管 件接口的严密性和管路支架。为了减轻水击现 象，水平敷设的供汽管路，必须具有足够的坡 度，并尽可能保持汽、水同向流动。供汽干管 向上拐弯处，必须设置疏水装置。同时，在下 供式系统的蒸汽立管中，汽、水呈逆向流动， 蒸汽立管要采用比较低的流速，以减轻水击现
蒸汽作为供热
（暖）系统的热媒，
应用极为普遍。图5-
1是蒸汽供热的原理
图。蒸汽从热源1沿
蒸汽管路2进入散热
设备4，蒸汽凝结放
出热量后，凝水通过
疏水器5再返回热源
蒸汽供热原理图
重新加热。
1-热源；2-蒸汽管路；3-分水器；4-散热设备
5-疏水器；6-凝水管路；7-凝水箱；8-空气管
9-凝水泵；10-凝水管
图5-8所示是一个厂房的用户入口和室内高压 蒸汽供热系统示意图。
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§5-3 室内高压蒸汽供热系统
图5-8 室内高压蒸汽供暖示意图
1-室外蒸汽管； 2-室内高压蒸汽 供热管；3-室内
高压蒸汽供暖管； 4-减压装置；5-
补偿器；
6-疏水器；7-开 式凝水箱；8-空 气管；9-凝水泵； 10-固定支点；
第五章 室内蒸汽供热系统
§5-2 室内蒸汽供暖系统
A
B
B
（a）上供式
（b）下供式
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§5-2 室内蒸汽供暖系统
重力回水低压蒸汽供暖系统型式简单，无需设置凝水 箱和凝水泵，运行时不消耗电能，宜在小型系统中采 用。但在供暖系统作用半径较长时，就要采用较高的 蒸汽压力才能将蒸汽输送到最远散热器。如仍用重力 回水方式，凝水管里面Ⅱ-Ⅱ高度就可能达到甚至超 过底层散热器的高度，底层散热器就会充满凝水、并 积聚空气，蒸汽就无法进入，从而影响散热。因此， 当系统作用半径较大，供汽压力较高（通常供汽表压 力高于20kPa）时，就都采用机械回水系统。