教学课件：第五章-室内蒸汽供暖系统.ppt

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1、第五章 室内蒸汽供热系统,主要内容,蒸汽作为供热系统热媒的特点室内低压蒸汽供暖系统 室内高压蒸汽供暖系统 疏水器及其他附属设备 室内低压蒸汽供暖系统管路水力计算室内高压蒸汽供暖系统管路水力计算,重点,掌握蒸汽供暖系统的特征（特别是与热水供暖系统相比较）。掌握蒸汽供暖系统的附属设备的作用及选择（疏水器、减压阀、二次蒸发箱等）掌握蒸汽供暖系统水力计算与热水系统的不同。,蒸汽供热原理图,5-1 蒸汽作为供热系统热媒的特点,1、蒸汽在系统散热设备中，靠水蒸汽凝结成水放出热量。热水供暖系统依靠其温度降放出热量，而且热水的相态不发生变化，释放的是显热。蒸汽供暖系统依靠水蒸汽凝结成水放出热量，相态发生了变化

2、，释放的是潜热。蒸汽的汽化潜热比起每kg水在散热器中靠温度降放出的热量要大得多。因此，对同样的热负荷，蒸汽供暖时所需的蒸汽质量流量要比热水流量少得多。,蒸汽在系统散热设备中，靠水蒸汽凝结成水放出热量。每1kg蒸汽在散热设备中凝结时放出的热量q，可按下式计算：q=i-i1 kJ/kg当进入散热设备的蒸汽是饱和蒸汽，流出的凝水是饱和凝水时：q=r kJ/kg如采用高温水130/70 供暖，每1kg水放出的热量为：Q=ctG=251.2 kJ/kg。采用蒸汽表压力200kPa供热，相应的汽化潜热为：r=2164 kJ/kg。,进入散热器的蒸汽的焓,流出散热器的凝水的焓,蒸汽在凝结压力下的汽化潜热,2

3、、蒸汽和凝水在管路里流动时，会伴随相态变化。湿饱和蒸汽在沿途产生凝水；湿饱和蒸汽经过阀门等节流后可能成为干饱和蒸汽或过热蒸汽；凝水重新汽化，产生“二次蒸汽”。引起系统中出现所谓“跑、冒、滴、漏问题。蒸汽供暖系统比热水供暖系统在设计和运行管理上较为复杂。,为什么？,3、蒸汽供暖系统中的散热器热媒平均温度高,在热水供暖系统中，散热器内热媒温度为热水进出口温度的平均值。高温水130/70 供暖系统的散热器热媒平均温度为（130+70）/2=100；蒸汽在散热设备中定压凝结放热，散热设备的热媒温度是该压力下的饱和温度。如：采用蒸汽表压力200kPa供热，散热器热媒平均温度为133.5。因此，对相同热负

4、荷的供暖系统，蒸汽供暖系统更节省散热面积，设备投资小。,该压力下的饱和温度,但是，过高的表面温度易造成烫伤，而且由于加热散热器上的积灰产生异味造成卫生条件较差。此外，蒸汽供暖系统易出现“跑、冒、滴、漏”的现象，因而蒸汽供暖系统不宜在民用建筑中使用，而是广泛应用在工业建筑中。,4、蒸汽供暖系统中的蒸汽比容，比热水比容大得多。,通常可采用比热水流速高得多的速度。可大大减轻前后加热滞后的现象。水静压力比热水系统小。如：在高层建筑供暖中，不会像热水供暖那样，产生很大的水静压力。,5、蒸汽的热惰性小,由于蒸汽的热惰性小，供汽时可很快加热房间，但冷却速度也很快，因此适用于间歇供暖的场合。如工厂车间、会议厅

5、、剧场等人员停留时间不长并且要求迅速加热的建筑。,为什么民用建筑不适宜采用蒸汽供暖系统？,蒸汽供暖系统散热器表面温度高，易烧烤积在散热器上的有机灰尘，产生异味，卫生条件较差。另外，易产生“跑、冒、滴、漏”的现象而影响能耗，因此在民用建筑中不适宜采用蒸汽供暖系统。,5-2 室内蒸汽供暖系统,室内蒸汽供暖系统的分类,按照蒸汽压力不同按照回水动力不同按照凝水管形式不同按照蒸汽干管布置形式不同按照立管布置形式不同,1、按照蒸汽压力不同供汽的表压力高于70KPa时，称为高压蒸汽供暖；（高压蒸汽供暖的压力一般由管路和设备的耐压强度确定。适用于工业建筑。）供汽的表压力等于或低于70KPa时，称为低压蒸汽供暖

6、；（蒸汽压力降低时饱和温度也降低，凝水二次汽化量小，运行可靠、卫生条件好。适用于要求较低的民用建筑及工业建筑。）当系统中的压力低于大气压力时，称为真空蒸汽供暖。（卫生条件好，系统复杂。因需要使用真空泵装置，在我国很少使用。）,2、按照回水动力不同重力回水蒸汽供暖系统，凝水靠位差自流回水。机械回水蒸汽供暖系统，凝水靠凝结水泵回水，系统较大。（高压蒸汽系统均采用机械回水方式）余压回水蒸汽供暖系统，疏水器后有足够的压力输送凝水。3、按照凝水管形式不同干式凝结水蒸汽供暖系统，非满管流。湿式凝结水蒸汽供暖系统，满管流（断面充满水）。,4、按照蒸汽干管布置形式不同上供式蒸汽供暖系统。中供式蒸汽供暖系统。下

7、供式蒸汽供暖系统。5、按照立管布置形式不同单管式蒸汽供暖系统。双管式蒸汽供暖系统。目前国内绝大多数蒸汽供暖系统采用双管式。,二、低压蒸汽供暖系统的基本形式,重力回水低压蒸汽供暖系统 机械回水低压蒸汽供暖系统双管下供下回式低压蒸汽供暖系统双管中供式低压蒸汽供暖系统单管上供下回式低压蒸汽供暖系统单管下供下回式低压蒸汽供暖系统,1、重力回水低压蒸汽采暖系统组成：由蒸汽管道+散热器+凝结水管构成一个循环回路。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,工作过程 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

8、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。,工作过程: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。系统中的蒸汽管道、散热器及凝结水管构成一个循环回路。,工作过程 由于总凝水立管与锅炉连通，在锅炉工作时总凝水立管的水位将升高h值，达到II-II水面。当凝水干管内为大气压力时，h值为锅炉压力所折算的水柱高度。,工作过程 为使系统内的空气能从B点处顺利排除，B点前的凝水干管必须敷设在II-II水面以上，再考虑锅炉压力波动，B点处应再高出II-II水面约200-250mm。,工作过程 第一层散热器应在II-II水面以上才不致被凝结水堵塞

9、，顺利排出空气从而保证其正常工作。,干式凝水管：水平凝结水干管的最低点比水位还高200-250mm，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II-II以下的总凝水立管始终充满凝结水，称为湿式凝水管，回水方式称为湿式回水。,重力回水低压蒸汽供暖系统特点型式简单，无需像机械回水系统那样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。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，凝水管里水面II-II高度就可能达到甚至超过底层散热器的高度，底

10、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）。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。,2、机械回水低压蒸汽供暖系统特点：“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。,1低压恒温式疏水器 2凝水箱3空气管 4凝水泵,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。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。为了系统的空气可经凝水干管流入凝水箱，再经凝水箱上的空气管排

11、往大气，凝水干管同样应按干式凝水管设计。,3、双管下供下回式低压蒸汽供暖系统室内蒸汽干管与凝结水管均敷设在地下室或地沟内，通过在室内蒸汽干管末端设置疏水器来排除凝结水。,供汽立管中，凝结水与蒸汽逆向流动，运行时容易产生噪声，凝结水过多时容易发生水击。,3、双管下供下回式低压蒸汽供暖系统适合室温需要调节的多层建筑中，可以缓和上热下冷的失调现象。顶层室内无需设置供汽干管，比较美观，缺点是需要敷设地沟。,4、双管中供式低压蒸汽供暖系统,4、双管中供式低压蒸汽供暖系统适合顶层或顶棚下不便设置蒸汽干管的多层建筑。中供式可以弥补上供式和下供式的缺点，不必像下供式那样设置蒸汽干管末端疏水器，立管长度比上供式

12、小，可以利用蒸汽干管的沿途散热。,5、单管上供下回式低压蒸汽供暖系统立管采用单管，可以节省管材。蒸汽与凝水同向流动，不易产生水击现象。,底层散热器易充满凝结水，使散热器内的空气无法通过凝结水干管排出。由于散热器内低压蒸汽的密度比空气小，通常在每组散热器的1/3高度处设置自动排气阀，可以排出散热器内的空气。,6、单管下供下回式低压蒸汽供暖系统,6、单管下供下回式低压蒸汽供暖系统建筑顶层无供汽干管，比较美观，安装简便，造价低。缺点是需要敷设地沟，只适合于三层以下的建筑。为了将凝结水顺利流回立管，散热器支管与立管的连接点必须低于散热器出口水平面，散热器支管上的阀门应采用球形阀或旋塞阀。采用单根立管节

13、省管道，但立管中汽、水逆向流动，故立、支管的管径都需粗一些。在每个散热器上必须安装自动排气阀。一旦停止供汽时，散热器内形成负压，自动排气阀迅速补入空气，凝结水排除干净，下次启动时，不会产生水击。,三、低压蒸汽供暖系统应注意的问题,1、供汽压力保证散热器正常工作2、散热器不正常工作3、排水阻汽4、防止水击5、设置自动排气阀,1、供汽压力保证散热器正常工作合适的供汽压力将直接影响散热器中蒸汽的冷凝放热、空气和凝结水的排出。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，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

14、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。蒸汽将只占据散热器上部空间，空气则停留在散热器下部。,2、散热器不正常工作,在此情况下，沿着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，散热量减少。蒸汽供热系统散热器的排气阀应在散热器的下1/3处。,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。,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

15、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15002000Pa。,3、排水阻汽实际运行过程中，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，在每个散热器的出口或每根凝水立管下端安装疏水器。,蒸汽疏水器的作用自动阻止蒸汽逸漏；迅速地排出用热设备及管道中的凝水；能排除系统中积留的空气和其它不凝性气体。疏水器是蒸汽供热系统中重要的设备。它的工作状况对系统运行的可靠性和经济性影响极大。,4、防止水击在蒸汽供暖系统中，管道中部分蒸汽通过管壁向周围空气放热凝结成水。沿途凝结水夹杂在蒸汽流中高速流动形成水滴，管底

16、的沿途凝结水被蒸汽掀起形成“水塞”。在管路的阀门、弯头或向上的管段等流动方向发生改变时，水滴和水塞在高速下与管壁撞击，产生水击现象，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。,减轻“水击”的方法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。蒸汽干管汽水同向流动时，坡度i宜采用0.003。进入散热器支管的坡度i=0.010.02。,减轻“水击”的方法供汽干管向上拐弯处，必须设置疏水装置。通常宜装置耐水击的双金属片型的疏水器，定期排出沿途流来的凝水。,当供汽压力低时，也可用水封装置。,h的高度至少应等于A点蒸汽压力的折算高度加上200mm的安全值。同时

17、，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，以减轻水击现象。,在上供式系统中，供水干管中汽、水同向流动，干管沿途产生的凝水，可通过干管末端的凝水装置排除。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上方侧接出。,（a）供汽干管下部敷设（b）供汽干管上部敷设供汽干、立管连接方式,5、设置空气管蒸汽压力将散热器内的空气驱入干式凝结水管，通过上部空间进入凝结水箱，经凝结水箱上部排入大气。当停止供汽时，散热器和管路内会出现一定的真空度，应打开空气管的阀门，使空气通过干凝水干管迅速进入系统，以免空气从系统的接缝处渗入，使接缝处生锈、不严密、造成

18、渗漏。最好在散热器上设置蒸汽自动排气阀以补进空气。蒸汽自动排气阀是靠阀体内的膨胀芯热胀冷缩来防止蒸汽外逸和让冷空气通过阀体进入散热器。,5-3 室内高压蒸汽供暖系统,室内高压蒸汽供暖系统特点,室内高压蒸汽供暖系统是工厂采暖常用的形式。与低压蒸汽供暖系统相比，供汽压力高，热媒流速大，系统的作用半径也较大。相同热负荷时，系统所需的管径和散热器面积小。蒸汽压力高，导致散热器表面温度高，输送过程中无效热损失大，易烫伤人，容易烧焦落在散热器上的有机灰尘，卫生和安全条件差。由于凝结水温度高，凝结水回流过程中易产生二次蒸汽，如果沿途凝结水回流不畅，会产生严重的水击现象。,一、高压蒸汽供暖系统,1、上供下回式

19、高压蒸汽供暖系统,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11-安全阀；,高压蒸汽室内供暖系统示意图,高低压分汽缸之间用减压装置进行减压：以满足满足不同用汽要求；补偿器：用于缓解管道热胀冷缩的变形，补偿管道的热伸长；自然补偿：利用供热管道自身的弯曲管段（如L型或Z型）来补偿器管段的热伸长的补偿方式。优点：自然补偿不必特设补偿器；缺点：管道变形只会产生横向位移，而且补偿的管段不能很长。,P335 补偿器,当自然补偿不能满足要求时，人工设置的补偿器有：方形补偿器、波纹管补偿器等。两个补

20、偿器之间应合理地设置固定点。,方形补偿器,由四个90弯头构成“U”形的补偿器。靠其弯管的变形来补偿管段的热伸长。优点：制造方便；不用专门维修，因而不需要为它设置检查室；工作可靠；作用在固定支架上的轴向推力相对较小。缺点：介质流动阻力大，占地多。,波纹管补偿器,利用波纹变形进行管道热补偿的补偿器。主要优缺点是占地小，不用专门维修，介质流动阻力小，造价较贵些。,套筒（管）补偿器,由填料密封的套管和外壳组成，两者同心套装并可轴向补偿的补偿器。优点：补偿能力大；占地小；介质流动阻力小，造价低；缺点：其压紧、补充和更换调料的维修工作量大；管道地下敷设时，要增设检查室；只能用在直管段上。,球形补偿器,球体

21、与外壳可向对折曲或旋转一定角度（一般可达30），以此进行热补偿。它的特点是能作空间变形，补偿能力大，适用于架空敷设上。,安全阀：当分汽缸中压力过高时可自动打开泄气，以防汽缸爆破。凝水箱：a.既可以设置在厂房内，也可以布置在凝结水回收分站或直接布置在锅炉房内；b.凝水箱种类：,由于高压蒸汽的压力较高，容易引起水击，为了使蒸汽管道的蒸汽与沿途凝水同向流动，减轻水击现象，室内高压蒸汽供暖系统大多采用双管上供下回式布置。,在系统开始运行时，借高压蒸汽的压力，将管道系统及散热器内的空气驱走。空气沿干式凝水管路流至疏水器，通过疏水器的排气阀或空气旁通阀，最后由凝水箱顶部的空气管排出系统外；空气也可以通过疏

22、水器前设置自动排气管直接排出系统外。高压蒸汽供暖系统在每个环路凝水干管末端集中设置疏水器。在每组散热器的进出口支管上均安装阀门，以便调节供汽量和检修散热器时关断管路。为了使系统内各组散热器供汽量均匀，易采用同程式管路布置。,2、上供上回式高压蒸汽供暖系统车间地面上不便于布置凝水管时，也可以将系统的供汽干管和凝水干管设于房屋上部，即采用上供上回式系统。,凝结水靠疏水器后的余压作用上升到凝水干管，再返回室外管网。在每组散热设备的凝结水出口处，除安装疏水器外，还应安装止回阀，防止停止供汽后散热设备被凝水充满。系统需考虑设置泄水管和排空气管，及时排出每组散热设备和系统中的空气和凝水。,压力较高的室内各

23、热用户的高温凝水先引入专门设置的二次蒸发箱，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位差作用送回凝水箱。高压蒸汽供暖系统启动时，如果升压过快极易产生水击现象，空气也不易排出。此系统不利于运行管理，泄水不便，只适合工业厂房使用散热量较大的暖风机供暖系统，且地面不易敷设地沟的场合。,多选题,BC,二、高压蒸汽供暖系统的特点,1、系统中空气的排除 在系统运行时，可以借助蒸汽的高压将部分空气驱走；将散热设备与疏水器间的凝水管路设置成干式凝水管路，通过疏水器内的排气阀或空气旁通阀将空气分离出来，最后由凝水箱上部的排气管排向大气。也可以在疏水器前设置排气管将空气直接排出系统。干式凝水

24、管路沿凝水流动方向必须设置大于0.005的坡度，以顺利排除空气。,当干式凝水管路通过过门地沟时，必须设向上的空气绕行管，以排出空气。,2、设置补偿器高压蒸汽和凝水温度高，在供汽和凝水干管上，往往需要设置补偿器和固定支架，以补偿管道的热伸长。3、二次蒸汽的回收利用可用于将高温凝水设置二次蒸发箱的室内高压蒸汽供热系。,二次蒸发箱一般架设在距地面约3m处，箱内蒸汽的压力可根据二次蒸汽的使用要求和回收凝水的稳定要求确定，一般为2040kPa。,三、高压蒸汽供暖系统凝水回收方式,凝水回收原因：+P232,凝结水水温较高（一般80100左右），同时又是良好的锅炉补水，应尽可能回收。这样可减少水处理设备投资

25、和运行费用，减少锅炉燃料消耗。因此，正确地设计凝结水回收系统，运行中应提高凝结水回收率，保证凝结水的质量。,高压蒸汽供暖系统凝水回收方式，根据凝水回流动力的不同，分成余压回水和加压回水；根据凝水箱是否与大气相通，分为开式和闭式。余压回水凝结水回收系统加压回水凝结水回收系统开式凝结水回收系统闭式凝结水回收系统,1、余压回水凝结水回收系统 利用凝结水克服疏水器阻力后的余压将凝水送回锅炉房内高位凝结水箱的方式称为余压回水。余压回水系统设备简单，是被普遍采用的高压凝水回收方式。为避免高低压凝水合流时相互干扰，影响低压凝水的排出，可采用如下措施。将高压凝水管作成喷嘴顺流插入低压凝水管中。将高压凝水管做成

26、多孔管顺流插入低压凝水管中。,2、加压回水凝结水回收系统 当凝水余压不足以将凝水送回锅炉房时，可在用户处设置凝水箱，收集多个用户不同压力的高温凝结水，处理二次蒸汽后，用水泵将凝水加压送回锅炉房，称为加压回水方式。,2、加压回水凝结水回收系统,3、开式凝结水回收系统各散热设备排出的高温凝水靠余压送入开式高位水箱，在水箱中泄掉过高压力，并通过水箱上的空气管排出二次蒸汽变成凝水，再依靠高位凝水箱与锅炉房凝水箱之间的高差通过湿式凝水管返回锅炉房。开式系统由于采用了开式高位水箱，不可避免的产生二次蒸汽，造成热能损失，同时空气的渗入易腐蚀管道，污染环境。因此开式系统适用于凝水量小于10t/h，作用半径小于

27、500m，且蒸汽量不多的小型工厂。,4、闭式凝结水回收系统当工业厂房的蒸汽供暖系统使用较高压力时，凝水管道中产生的二次蒸汽量较大。可在凝水回收系统中设置闭式二次蒸发箱，凝水靠疏水器后的余压被送入与大气隔绝的封闭的二次蒸发箱，散热设备与二次蒸发箱间的凝水管路仍属于干式凝水管，在二次蒸发箱内二次蒸汽与凝水分离，二次蒸汽引入附近的低压蒸汽用热设备加以利用，分离出来的凝水通过闭式满管流的湿式凝水管流回锅炉房的凝水箱。空气通过二次蒸发箱前的排气阀排出。这种方式可避免室外余压回水管中汽水两相流动时产生水击现象，减少低压凝水合流时相互干扰，缩小外网的管径。但系统中设置了二次蒸发箱，设备增多，运行管理复杂。,

28、4、闭式凝结水回收系统,5-4 疏水器及其它附属设备,一、疏水器,作用：自动而且迅速地排出用热设备及管道中的凝水；阻止蒸汽逸漏；在排出凝水的同时，排出系统中积留的空气和其他非凝性气体。,多选题,ACD,1、疏水器的类型及疏水器的工作原理,根据疏水器的作用原理不同，可分为三种类型的疏水器。机械型疏水器 热动力型疏水器热静力型（恒温型）,机械型疏水器 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。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

29、器等。热静力型（恒温型）疏水器利用蒸汽和凝水的温度不同引起恒温元件膨胀或变形来工作的疏水器。主要产品有波纹管式、双金属片式和液体膨胀式疏水器等。,浮筒式疏水器 工作原理+动画演示图,工作原理凝结水流入疏水器外壳内，当壳内水位升高时，浮筒浮起，将阀孔关闭。继续进水，凝水进入浮筒。当水即将充满浮筒时，浮筒下沉，阀孔打开，凝水借蒸汽压力排到凝水管去。当凝水排出一定数量后，浮筒的总重量减轻，浮筒再度浮起，又将阀孔关闭。如此反复循环动作。浮筒的容积，浮筒及阀杆等的重量，阀孔直径及阀孔前后凝水的压差决定浮筒的正常沉浮工作。浮筒底附带的可换重块，可用来调节排水量，适应不同凝水压力和压差等工作条件。,浮筒式疏

30、水器在正常工作情况下，漏汽量只等于水封套筒上排气孔的漏气量，数量很小。它能排出具有饱和温度的凝水。疏水器凝水的表压力P1在500kPa或更小时便可启动疏水。排水阻力小，因而疏水器的背压较高。优点(1)漏汽量小。(2)能排出具有饱和温度的凝水。(3)排水阻力较小，疏水器的背压高。缺点 体积大、排水量小、活动部件多、筒内易沉渣垢、阀孔易磨损、维修量较大。,圆盘式疏水器工作原理+动画演示图,圆盘式疏水器当过冷的凝水流入A孔时，靠圆盘形阀片上下的压差顶开阀片2，水经环形槽B，从向下开的小孔排出。由于凝水的比容几乎不变，凝水流通通畅，阀片常开，连续排水。当凝水带有蒸汽时，蒸汽在阀片下面从A孔经B槽流向出

31、口，在通过阀片和阀座之间的狭窄通道时，压力下降，蒸汽比容急骤增大，阀片下面蒸汽流速激增，造成阀片下面的静压下降。同时，蒸汽在B槽与出口孔处受阻，被迫从阀片和阀盖3之间的缝隙冲入阀片上部的控制室，动压转化为静压，在控制室内形成比阀片下更高的压力，迅速将阀片向下关闭而阻汽。阀先关闭一段时间后，控制室内蒸汽凝结，压力下降，阀门瞬时开启，造成周期性漏气。,优点 体积小、重量轻、结构简单、安装维修方便。缺点 有周期漏汽现象，在凝水量小或疏水器前后压差过小时，会发生连续漏汽，当周围环境气温较高，控制室内蒸汽凝结缓慢，阀片不易打开，使排水量减少。,温调式疏水器,温调式疏水器,1-大管接头；2-过滤网；3-网

32、座；4-弹簧；5-温度敏感元件；6-三通；7-垫片；8-后盖；9-调节螺钉；10-锁紧螺母。,波纹盒内装易蒸发液体。,温调式疏水器工作原理+动画演示图,工作原理动作部件是一个波纹管的温度敏感元件。波纹管内部部分充以易蒸发的液体。当具有饱和温度的凝水到来时由于凝水温度较高，使液体的饱和压力增高，波纹管轴向伸长，带动阀芯，关闭凝水通路，防止蒸汽逸漏。当疏水器中的凝水由于向四周散热而温度下降时，液体的饱和压力下降，波纹管收缩，打开阀孔，排放凝水。疏水器尾部带有螺钉，向前调节可减小疏水器阀孔间隙，从而提高凝水过冷度。此疏水器的排水温度60100。为使疏水器前凝水温度降低，疏水器前12m的管道不做保温。

33、此型疏水器加工工艺要求较高，适用于排除过冷凝水，安装位置不受水平限制，但不宜安装在周围环境温度高的场合。,2、对疏水器的要求,性能方面：在单位压降下的排凝水量较大，漏汽量要小，能顺利的排除空气，对凝水的流量、压力和温度的波动适应性强。结构方面：结构简单，活动部件少，便于维修，体积小，金属耗量少。使用寿命长。,3、疏水器与管路的连接方式,疏水器多为水平安装。与管路的连接方式，见图所示。,疏水器的安装方式a)不带旁通管的安装 b)带旁通管水平安装 c)带旁通管垂直安装d)带旁通管垂直安装（上返）e)并联安装（不带旁通管）f)并联安装（带旁通管）,注意:疏水器前后需设置阀门，用以截断检修。疏水器前后

34、需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。旁通管极易产生副作用。对小型供暖系统可考虑不设旁通管。对于不允许中断供汽的生产用热设备，为了检修疏水器，应安装旁通管和阀门。多台疏水器并联时，也可不设旁通管。疏水器前端应设过滤器，疏水器后应装止回阀。,4、疏水器的选择计算,（1）排水量,任何形式的疏水器，其内部均有一排小水孔，选择疏水器的规格尺寸，确定疏水器的排水能力，就是选择排水小孔的直径或面积。计算公式。疏水器的排水量，可按下式计算：,多选题,ABC,选择疏水器阀孔尺寸时，应使疏水器的排水能力大于用热设备的理论排

35、水量，即：,（2）选择倍率,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。,选择倍率,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。,注：Pb-表压力,单选题,C,单选题,A,（3）疏水器前、后压力的确定原则,疏水器前的表压力P1 当疏水器用于排除蒸汽管路的凝水时，P1=Pb，此处Pb表示疏水点处的蒸汽表压力。当疏水器安装在用热没备（如热交换器暖风机等）的出口凝水支管

36、上时，P1=0.95Pb，此处Pb表示用热设备前的蒸汽表压力。当疏水器安装在凝水干管末端时，P1=0.7Pb。此处Pb表示该供热系统的入口蒸汽表压力。,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Pmin。也就是若P1给定值，P2不得超过某一最大允许背压P2max值。,最大允许背压P2max值，取决于类型和规格，通常由厂家提供数据。多数疏水器的P2max约为0.5 P1。,二、减压阀,作用：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。种类：活塞式、波纹管式、薄膜式。,1、活塞式减压阀,工作原理,1、

37、活塞式减压阀,工作原理主阀1由活塞2上面的阀前蒸汽压力与下面弹簧3的弹力相互平衡控制作用而上下移动，增大或减小阀孔的流通面积。针阀4由薄膜片5带动升降，开大或关小室d和室e的通道，薄膜片的弯曲度由上弹簧6和阀后蒸汽压力的相互作用来操纵。开启前，主阀关闭。,启动时，旋紧螺钉7压下薄膜片5和针阀4，阀前压力为P1 的蒸汽便通过阀体内通道a、室e、室d和阀体内通道b到达活塞2上部空间，推下活塞，打开主阀。蒸汽流过主阀，压力下降为P2，经阀体内通道c进入薄膜片5下部空间，作用在薄膜片上的压力与旋紧的弹簧力相平衡。调节旋紧螺钉7使阀后压力达到设定植。当某种原因使阀后P2 升高时，薄膜片5由于下面的作用力

38、变大而上弯，针阀4关小，活塞2的推动力下降，主阀上升，阀孔通路变小，P2下降。反之，动作相反。可以保持P2在一个较小的范围内波动，处于基本稳定状态。,适用范围活塞式减压阀适用于工作温度低于300、工作压力达1.6MPa的蒸汽管道，阀前与阀后最小调节压差为0.15MPa。优点工作可靠，工作温度和压力较高，适用范围广。,2、波纹管减压阀,工作原理,2、波纹管减压阀,工作原理它的主阀开启大小靠通至波纹箱1的阀后蒸汽压力和阀杆下的调节弹簧2的弹力相互平衡来调节。压力波动范围在0.025MPa以内。阀前与阀后的最小调压差为0.025MPa。适用范围：适用于工作温度低于200，工作压力达1.0MPa的蒸汽

39、管路上。优点：调节范围大，压力波动范围较小，特别适用于低压蒸汽供暖系统。,3、减压阀的安装,减压阀的安装安装减压阀时，阀体应垂直安装在水平干管上，介质流动方向应与阀体上所标箭头方向一致。减压阀两端一律采用法兰截止阀，低压部分可采用低压截止阀。减压装置配管时，减压阀前管段直径一般与减压阀公称直径相同，也可扩大口径，但减压阀后的管道直径应比减压阀的公称直径大12个规格。设有旁通管的减压阀组成时，应采用焊接连接。,减压装置前、后应安装压力表，减压后的管道上还应安装安全阀，当超压时，起泄压报警作用。减压阀一般沿墙安装在适当高度上，以便于操作检修。减压阀中心至墙表面距离不应小于200mm，其安装形式按旁

40、通管安装方式分垂直安装和水平安装。安装时，应分别栽一型钢托架于减压装置两侧阀门外边。将旁通管也卡再拖加上，找平、找正。压力调整。调整方法按设备出厂所带安装使用技术资料要求进行，调整好后应做标志。,三、二次蒸发箱,作用：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。低压的二次蒸汽输送到热用户利用。,二次蒸发箱的结构简单，高压含汽凝水沿切线方向的管道进入箱内，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。水的旋转运动使汽水分离，水向下流动，沿凝水管送回凝水箱。二次蒸发箱容积的计算：其容积可按1m3 容积每小时分离出2000m3蒸汽来确定。箱中20%的体积存水，80%的

41、体积为蒸汽分离空间。如果有G kg/h的凝水流入二次蒸发箱，每1kg凝水的二次汽化率为x，蒸发箱内的压力为P3，相应蒸汽比体积为 V(m3/kg）,则每小时凝水产生的二次蒸汽的体积应为GxV。,二次蒸发箱的容积计算：V=0.005vxG m3 V二次蒸发箱的容积 v二次蒸发箱内蒸汽的比容 G进入二次蒸发箱的凝水的流量 x每kg凝水的二次汽化率,蒸发箱的截面积按蒸汽流速不大于2.0m/s来设计，而水流速应不大于0.25m/s，二次蒸发箱的型号及规格见国家标准图集。,多选题,ABCD,5-5 室内低压蒸汽供暖系统管路的水力计算方法和例题,一、室内低压蒸汽供暖系统水力计算原则和方法,1计算公式在低压

42、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。蒸汽在管道内流动时，同样有摩擦压力损失和局部阻力损失。,确定R值单位长度摩擦压力损失（比摩阻）可按下式：在计算低压蒸汽管路可以忽略密度的变化，认为每个管段内的流量和整个系统的密度是不变的。在低压蒸汽供暖管路中，蒸汽的流动状态多处于紊流过渡区。管壁的粗糙度K=0.2mm。,确定管径：由附录5-3 低压蒸汽管径计算表来确定；局部阻力：局部阻力数由附录4-2查得，动压头由附录查得，计算公式：剩余压力：在散热器入口处，蒸汽应有15002000Pa的剩余压力，以克服阀门和散热器入口的局部阻力。,2、蒸汽管路和凝水管的水

43、力计算 在进行低压蒸汽供暖系统管路的水力计算时，先从最不利的管路开始。水力计算两种方法：控制比压降法：将最不利环路的每米总压力损失控制在100Pa/m设计。平均比摩阻法：在已知锅炉或室内入口处蒸汽压力条件下进行计算。,其它近处环路：其它立管的水力计算，也运用平均比摩阻法，但在确定立管管径时，要求其管内流速不得超过极限值。凝水管路：干凝水管和湿凝水管的管径确定，根据凝水时蒸汽放出的热量，由附录5-5来查找。,二、室内低压蒸汽供暖系统管路水力计算的步骤,1确定锅炉压力 2最不利管路的水力计算3其它立管的水力计算4低压蒸汽供暖系统凝水管路管径选择,低压蒸汽系统锅炉压力的确定：原则按照最不利管路的比压

44、降控制在100Pa/m。,例：从锅炉出口到最远散热器的最不利支路的总长l=80m，求干式凝水干管的位置。锅炉压力：考虑锅炉工作压力波动因素，增加200250mm的安全高度。因此，重力回水的干式凝水干管的布置位置，至少要比锅炉蒸发面高出：否则系统中的空气无法从排气管排出。,通过水力计算可见，低压蒸汽供暖系统并联环路压力损失的相对差额，即所谓节点压力不平衡率是较大的，特别是近处的立管。即使选用了较小的管径，蒸汽流速已采用得很高，也不可能达到平衡的要求，只好靠系统投入运行时，调整近处立管或支管的阀门节流解决。,5-6 室内高压蒸汽供暖系统管路的水力计算一计算特点1计算方法与低压蒸汽完全相同；2整个系

45、统密度不变，各管段流量不变。,二蒸汽管路水力计算1沿程阻力管内流动状态属计算方法：平均比摩阻法计算思路如下：查教材附录表5-6,流速法 最不利管路的推荐流速值通常在（），在确定其它支路立管时，不得超过极限流速：汽、水同向流动 v80m/s 汽、水逆向流动 v60m/s限制平均比摩阻法 就是使高压蒸汽供暖的干管总压降不超过凝水干管总坡降的1.21.5倍的方法，其特点是：选出的管径较粗，但工作可靠。,2局部阻力一般将局部阻力换算为当量长度进行计算。查附录5-7,三凝结水管径的确定由附录5-5查取,四水力计算方法（1）最不利蒸汽管路水力计算流速法 高压：v1540m/s求出（见教材附录5-7）求出，即最不利管路总压力损失。（2）其它支路蒸汽管路计算：以不超过极限流速进行计算。（3）凝水管径的确定：由附录5-5查得。（4）确定起始压力（用户入口处压力）,五例题,小结,蒸汽供暖系统由高压、低压、真空蒸汽供暖系统。注意蒸汽供暖系统的热补偿及疏水问题，各种疏水设备的工作原理和使用情况各有不同。蒸汽供暖系统进行水力计算时分为蒸汽管道和凝水管道两部分。高压蒸汽供暖系统进行水力计算时应注意水力计算图表与实际计算管网条件相适应，否则对密度进行修正。,作业：,蒸汽作为热媒，与热水相比，有哪些特点？为什么民用建筑一般不采用蒸汽供暖系统？疏水器的作用减压阀的作用,