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高压蒸汽采暖编制的型式

  高压蒸汽采暖系统的型式_电力/水利_工程科技_专业资料。高压蒸汽采暖系统的型式

  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 ? ? ? ? ? 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。 §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 ? (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 ? ? ? ? ? 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 ? ? ? ? ? ? ? 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 ? ? 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 ? ? 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 3600 Q Q M ? ? 3 .6 1000 r r . . . ? ? ? ? (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。 ? 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。 ? ? ? ? (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。 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。P0.07MPa.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 ? ? ? 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 Rm ? ?l ? ? (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。 ? ? 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 ? §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 ? ? ? 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 ? ? 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) ? ? 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 ? ? 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。 ? ? ? ? ? ? ? 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。 ? ? ? 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、 ? 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。 ? (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 ? ? 。 . ? 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 ? ②疏水器的排水量计算 . 按下式 M ? 0.1At d 2 ?p ? ? ? 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At32, 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。 ? ? ? ? ? ? ? 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 1 ? 2.水封和孔板式疏水阀 ? 水封图(4-17)和孔板式疏水阀图(4-18)都起阻汽疏水 作用。 ? 优点:结构简单,无活动部件,维修率低。 ? 水封:积存凝结水阻止了蒸汽的通过,水封高度H应等于 水封安装处前后压差相当的水柱高度,有10%的富裕值。 用于蒸汽压力小于0.05Mpa处 ? 孔板式:凝结水密度大,能通过,蒸汽密度小,受阻。 ? 二.减压阀 ? 1.作用:调节阀孔大小,对蒸汽节流减压。 ? 2.种类: 活塞式 波纹管式 薄膜式 图4-19活塞式工作原理,见教材P90 ? 3.阀孔面积计算 . M A ? ?q 各项意义见教材P91 ? ? 4.理论饱和蒸汽量q: 每平方厘米阀孔面积通过的q「g/cm.h」可查图4-20, 根据阀前压力(绝对)P1(图中弧线 (横坐标)查出q值,用总q和A查表4-6求出对应DN。 当 P1 ? 5 ~ 7 时, P2 ? ? ? 或P2较小时,应串联两个减压阀,以减小振动、噪声和 保证可靠运行。 图4-21为安装图 ? 三. 二次蒸发箱 ? 1.作用:在较压力下分离出凝结水或汽水混合物中的二次 汽,并输送到热用户利用。 ? 2.构造:图4-22 . ? 3.容积计算:当流入凝结水量为 M (kg/h)二次汽的含 . 汽率为x凝结水的含汽量为 M x 。若蒸发箱内所对应的蒸 . 汽比容为v含汽所对应的体积为 M x? ,二次箱的容积V 3 3 按 m 每小时分离2000 m 蒸汽确定。所需容积按下式: V ? M x? / 2000 ? 0.0005 M x? ? 式中各项见教材P92,箱容积20%存水,80%为蒸汽分离 空间,按蒸汽流速不大于2.0m/s来计算截面积,水流速不 应大于0.25m/s,可查图示标准图等 . . ? 四.安全水封 ? 见图4-23,三个水罐,四根管组成 ? 作用:正常工作时将凝结水系统与大气隔绝,凝水系统超 压时排水,排汽。 ? 工作原理:系统启动前冲水至 ??? 高度,在正常压力作用 下,下贮水罐C充满水,管口内水面比管4管1睡眠低高度 h,与大气隔绝。当系统压力高于大气压力H1米水柱时,凝 从管2,4经压力罐A流入大气。当系统压力回落,罐A中 自动补充主管2,4中。箱内线米 水柱,水封不破坏。