《供热工程》五课室内蒸汽供暖系统PPT课件

.,1,第五章室内蒸汽供暖系统,.,2,.,3,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,蒸汽供热系统与热水供热系统的比较,.,4,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。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：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：kJ/kg,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,5,蒸汽作为供热系统热媒的特点,所需通入散热设备的蒸汽量：蒸汽的汽化潜热r值比每1kg水在散热设备中靠温降放出的热量要大得多。如采用高温水130/70供暖，每1kg水放出的热量为Q=ctG=251.2kJkg。采用蒸汽表压力200kPa供热，相应的汽化潜热r2164kJkg。故：对同样的热负荷，蒸汽供热时所需的蒸汽质量流量要比热水流量要少得多。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,6,蒸汽作为供热系统热媒的特点,2、蒸汽和凝水在管路里流动时，会伴随相态变化。a.湿饱和蒸汽在沿途产生凝水；b.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；c.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。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,为什么？,.,7,蒸汽作为供热系统热媒的特点,3、蒸汽供暖系统中的散热器热媒平均温度高例如：高温水130/70供暖系统的散热器热媒平均温度为（130+70）/2=100；采用蒸汽表压力200kPa供热，散热器热媒平均温度为133.5；,该压力下的饱和温度,在民用建筑中不适宜使用蒸汽供暖系统,？,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,8,蒸汽作为供热系统热媒的特点,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。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,9,蒸汽作为供热系统热媒的特点,5、蒸汽作为供热系统的热媒，其适用范围广。蒸汽供热系统的热惰性小。,适宜于间歇供热的用户。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,10,第二节室内蒸汽供暖系统,一、蒸汽供暖系统分类1、按照供汽压力的大小分2、按照蒸汽干管布置的不同分3、按照立管的布置特点分4、按照回水动力不同分,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,11,一、蒸汽供暖系统分类,高压蒸汽供暖,低压蒸汽供暖,真空蒸汽供暖,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,1、按照供汽压力的大小分2、按照蒸汽干管布置的不同分3、按照立管的布置特点分4、按照回水动力不同分,.,12,按照供汽压力的大小分,1、供汽的表压力高于70KPa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。,2、供汽的表压力等于或低于70kPa时低压蒸汽供暖；,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,3、当系统中的压力低于大气压力时真空蒸汽供暖。,需要真空泵装置，系统复杂卫生条件好,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,13,1、按照供汽压力的大小分2、按照蒸汽干管布置的不同分3、按照立管的布置特点分4、按照回水动力不同分,上供式,中供式,下供式,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,一、蒸汽供暖系统分类,.,14,1、按照供汽压力的大小分2、按照蒸汽干管布置的不同分3、按照立管的布置特点分4、按照回水动力不同分,单管式,双管式,国内绝大多数蒸汽供暖系统都是采用双管式,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,一、蒸汽供暖系统分类,.,15,1、按照供汽压力的大小分2、按照蒸汽干管布置的不同分3、按照立管的布置特点分4、按照回水动力不同分,重力回水,机械回水,高压蒸汽供暖系统都是采用双管式,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,一、蒸汽供暖系统分类,.,16,二、低压蒸汽供暖系统的基本型式,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,17,二、低压蒸汽供暖系统的基本型式,工作原理:锅炉充水至II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。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,18,二、低压蒸汽供暖系统的基本型式,干式凝水管:由于总凝水立管与锅炉连通，在锅炉工作时，在蒸汽压力作用下，总凝水立管的水位将升高h值，达到-水面。当凝水干管内为大气压力时，h值即为锅炉压力所折算的水柱高度。为使系统内的空气能从B点处顺利排出，B点前的凝水干管就不能充满水。干管的横断面，上部分应充满空气，下部分充满凝水，凝水靠重力流动。这种非满管流动的凝水管，称为干式凝水管。它必须敷设在-水面以上，再考虑锅炉压力波动，B点处应再高出-水面约200250mm。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,19,二、低压蒸汽供暖系统的基本型式,湿式凝水管:水面-以下的总凝水立管全部充满凝水，凝水满管流动，称为湿式凝水管,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,20,二、低压蒸汽供暖系统的基本型式,重力回水低压蒸汽供暖系统型式简单，无需如机械回水系统那样，需要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，凝水管里的-水面高度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，导致蒸汽无法进入从而影响散热。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,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。,.,21,1低压恒温式疏水器2凝水箱3空气管4凝水泵,机械回水低压蒸汽供暖系统,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,22,机械回水低压蒸汽供暖系统,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,23,机械回水低压蒸汽供暖系统,机械回水系统是一个“断开式”系统。凝水不直按返回锅炉，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。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往大气，凝水干管同样应按干式凝水管设计。,扩大了供热范围，应用最普遍,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,24,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,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,25,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,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15002000Pa。散热器正常工作：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却下来，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，散热器正常工作。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,26,低压蒸汽供暖系统应注意的问题,2散热器不正常工作,(1)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，散热器内的空气不能排净，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，蒸汽只占据散热器上部空间，空气则停留在散热器下部。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。蒸汽供热系统散热器的排气阀应在散热器的下1/3处。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,27,低压蒸汽供暖系统应注意的问题,2散热器不正常工作,(2)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，散热器散热量增加,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,28,低压蒸汽供暖系统应注意的问题,3排水阻汽,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,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。,.,29,低压蒸汽供暖系统应注意的问题,“水击”现象产生的原因: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汽流重新掀起，形成“水塞”，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”。,4防止水击,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,30,“水击”现象造成的危害:噪声振动局部高压，严重时能破坏管件接口的严密性和管路支架。,低压蒸汽供暖系统应注意的问题,4防止水击,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,31,减轻“水击”的方法：水平敷设的供气管路，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，不得小于0.002。进入散热器支管的坡度i0.010.02。供汽干管向上拐弯处，必须设置疏水装置。,低压蒸汽供暖系统应注意的问题,4防止水击,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,32,当供汽压力低时，也可用水封装置。为了保持蒸汽的干度，避免沿途凝水进人供汽立管，供汽立管宜从供水干管的上方或侧上方接出。,低压蒸汽供暖系统应注意的问题,4防止水击,他们的坡度？,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,33,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。,低压蒸汽供暖系统应注意的问题,4设置自动排气阀,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,34,单管下供下回式低压蒸汽供暖系统,P95自学,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,35,单管下供下回式低压蒸汽供暖系统,1、散热器支管与立管的连接点必须低于散热器出口水平面；2、立、支管的管径都需要粗一些；3、每个散热器上，必须装置自动排气阀；4、自动排气阀应装在散热器1/3的高度处。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,36,第三节室内高压蒸汽供热系统,利用高压蒸汽作为热媒，向工厂车间及其轴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。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,37,室内高压蒸汽供热系统,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,38,室内高压蒸汽供热系统,1、室内高压蒸汽供热系统的型式2、室内高压蒸汽供热系统的特点3、室内高压蒸汽供热系统凝水回收方式,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,39,上供下回式高压蒸汽供暖系统,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。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,40,.,41,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，以及时排出每组散热设备和系统中的空气和凝水。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,42,上供上回式高压蒸汽供暖系统,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，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。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,43,2、室内高压蒸汽供热系统的特点,系统中空气的排除设置补偿器二次蒸汽的回收利用,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,44,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,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,45,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。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,46,二次蒸汽的回收利用,可将高温凝水设置二次蒸发箱的室内高压蒸汽供热系统。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2040Pa。在运行中，当用汽量大于二次蒸汽量、箱内压力降低时，可通过压力调节器自动控制蒸汽补给管补入蒸汽，维持二次蒸发箱内压力恒定；当用汽量小于二次蒸汽量时，箱内压力增加，箱上的安全阀会自动排汽降压。高压蒸汽供暖系统蒸汽压力高，设计与管理不当时，漏汽量大，水击危害严重，维修工作量多。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,47,3、高压蒸汽系统凝水回收方式,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。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,48,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。（1）将高压凝水管作成喷嘴顺流插入低压凝水管中。（2）将高压凝水管做成多孔管顺流插入低压凝水管中。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,49,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500m，且蒸汽量不多的小型工厂。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,50,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。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,51,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。（1）将高压凝水管作成喷嘴顺流插入低压凝水管中。（2）将高压凝水管做成多孔管顺流插入低压凝水管中。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,52,室内高压蒸汽供热系统,散热设备到疏水器前的凝水管应按照干式凝水管设计，必须保证凝水管路的坡度，沿凝水流动方向的坡度不小于0.005。干凝水管路(无论低压或高压蒸汽系统)通过过门地沟时，必须设空气绕行管。当室内高压蒸汽供暖系统的某个散热器想要停止供汽时，为防止蒸汽通过凝水管窜入散热器，每个散热器的凝水支管上都应增设阀门，供关断用高压蒸汽和凝水温度高，在供汽和凝水干管上，往往需要设置固定支架和补偿器,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,53,第四节疏水器及其它附属设备,疏水器减压阀二次蒸发箱,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,54,一、疏水器,蒸汽疏水器的作用是：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。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,55,疏水器的分类和几种疏水器简介,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(2)热动力型疏水器(3)热静力型(恒温型)疏水器,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,56,1机械型疏水器,利用蒸汽和凝水的密度的不同，形成凝水液位，以控制凝水排水孔自动启闭工作的疏水器。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,57,2热动力型疏水器,利用蒸汽和凝水的热动力学（流动）特性的不同来工作的疏水器,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,58,2热静力型（恒温型）疏水器,利用蒸汽和凝水的温度不同而引起恒温元件膨胀或变形来工作的疏水器。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,59,2热静力型（恒温型）疏水器,利用蒸汽和凝水的温度不同而引起恒温元件膨胀或变形来工作的疏水器。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,60,（二）疏水器的选择计算,1.疏水器排水量计算,2.疏水器的选择倍率,考虑到安全因素及使用情况,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,61,3.疏水器前、后压力的确定原则,疏水器前的表压力P1(1)当疏水器用于排除蒸汽管路的凝水时，P1Pb，此处Pb表示疏水点处的蒸汽表压力，(2)当疏水器安装在用热没备(如热交换器暖风机等)的出口凝水支管上时，P1=0.95Pb，此处Pb表示用热设备前的蒸汽表压力。(3)当疏水器安装在凝水干管末端时，P10.7Pb。此处Pb表示该供热系统的入口蒸汽表压力。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,62,4.疏水器与管路的连接方式,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。旁通管可水平安装或垂直安装。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,63,4.疏水器与管路的连接方式,注意:(1)疏水器前后需设置阀门，用以截断检修。(2)疏水器前后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。(3)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。(4)疏水器前端应设过滤器，疏水器后应装止回阀。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,64,二、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。国产减压阀有活塞式、波纹管式和薄膜式等几种,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,65,二、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。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,66,三、二次蒸发箱(器),二次蒸发箱的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。二次蒸发箱的工作原理高压含汽凝水沿切线方向的管道进入箱内，分离出二次蒸汽。,供热工程,第五章室内蒸汽供热系统,.,67,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,水力计算原则和方法,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。,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。,供热工程,第五