河南城院供热工程课件第5章 室内蒸汽供暖系统

第五章

室内蒸汽供暖系统主要内容：

第一节蒸汽供暖系统热媒的特点

第二节室内低压蒸汽供暖系统

第三节室内高压蒸汽供暖系统

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．

第一节

蒸汽供暖系统热媒的特点

蒸汽供暖的原理：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再返回热源重新加热。第二节室内低压蒸汽供暖系统一、蒸汽供暖系统分类

二、低压蒸汽供暖系统的基本原理图示是机械回水的中供式低压蒸汽供暖系统的示意图。

低压蒸汽供暖系统在设计中应注意的问题

（1）供汽：散热器入口阀门前的蒸汽剩余压力通常为1500～2000Pa。（2）疏水：疏水器的作用是自动阻止蒸汽逸漏，而且能迅速地排出用热设备及管道中的凝水，同时能排除系统中积留的空气和其它不凝性气体。

水击现象：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。（3）排汽：在每个散热器上设置蒸汽自动排汽阀是较理想的补进空气的措施，蒸汽自动排气阀的工作原理，同样是靠阀体内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的。第三节室内高压蒸汽供暖系统

一、室内高压蒸汽供暖系统的原理

图所示是一个厂房的用户入口和室内高压蒸汽供暖系统示意图。二、安装注意事项：1、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，通过疏水器内的排气阀或空气旁通阀，最后由凝水箱顶的空气管排出系统外；空气也可能通过疏水器前设置启动排气管直接排出系统外。因此，必需再次着重指出，散热设备到疏水器前的凝水管路应按干凝水管路设计，必须保证凝水管路的坡度，沿凝水流动方向的坡度不得小于0.005。同时，为使空气能顺利排除，当干凝水管路（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（见图5-7）。

2、当室内高压蒸汽供暖系统的某个散热器需要停止供汽时，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。3、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10和补偿器5，以补偿管道的热伸长。

4、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汽现象。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。余压回水设备简单，是目前国内应用最为普遍的一种凝水回收方式。

但不同余压下的汽水两相流合流时会相互干扰，影响低压凝水的排除，同时严重时甚至能破坏管件及设备。为使两股压力不同的凝水顺利合流，可采用将压力高的凝水管做成喷嘴或多孔管等形式，顺流插入压力低的凝水管中（见图5-8）。此外，由于汽水混合物的比容很大，因而输送相同的质量凝水时，它所需的管径要比输送纯凝水（如采用机械回水方式）的大很多。5、当工业厂房的蒸汽供暖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位差作用送回凝水箱。图5-9所示是厂房车间内设置二次蒸发箱的室内蒸汽供暖系统示意图。

第四节

疏水器及其它附属设备

一、疏水器（一）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。（1）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。（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。（二）疏水器的选择计算

1.疏水器排水量计算无论哪种型式的疏水器，其内部均有一排水小孔，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。疏水器的排水量G，可按下式计算：

kg/h2.疏水器的选择倍率选择疏水器阀孔尺寸时，应使疏水器的排水能力大雨用热设备的理论排水量，即：

Gsh=KGlkg/h

3.疏水器前、后压力的确定原则疏水器前、后的设计压力及其设计压差值，关系到疏水器的选择及疏水器后余压回水管路资用压力的大小。4.疏水器与管路的连接方式二、减压阀

1、活塞式减压阀2、波纹管式减压阀3、杠杆式减压阀4、薄膜式减压阀5、减压阀的安装三、二次蒸发箱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。二次蒸发箱的容积V可按每

1m3容积每小时分离出2000m3蒸汽来确定。箱中按20%的体积存水，80%的体积为蒸汽分离空间。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一、室内低压蒸汽供暖系统水力计算原则和方法

1、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。即

R=λ/d·ρυ2/2Pa/m2、低压蒸汽供暖管路的局部压力损失的确定方法与热水供暖管路相同，各构件的局部阻力系数ζ值同样可按附录4-2确定，其动压头值可见附录5-3。3、在散热器入口处，蒸汽应有1500～2000Pa的剩余压力，以克服阀门和散热器入口的局部阻力，使蒸汽进入散热器，并将散热器内的空气排出。4、在进行低压蒸汽供暖系统管路的水力计算时，同样先从最不利的环路开始，亦即从锅炉到最远散热器的管路开始计算。为保证系统均匀可靠地供暖，尽可能使用较低的蒸汽压力，进行最不利管路的水力计算时，通常采用控制比压降或按平均比摩阻方法进行计算。按控制比压降法是将最不利管路的每1m总压力损失约控制在100Pa/m来设计。平均比摩阻法是在已知锅炉或室内入口蒸汽压力的条件下进行计算。

RPj=α（Pg-2000）/ΣlPa/m5、最不利环路各管段的水力计算完成后，即可进行其它立管的水力计算。可按平均比摩阻法来选择其它立管的管径，但管内流速不得超过下列规定的最大允许流速：当汽、水同向流动时30m/s

当汽、水逆向流动时20m/s

规定最大允许流速主要是为了避免水击和噪声，便于排除蒸汽管路中的凝水；因此，对汽水逆向流动时，蒸汽在管道中的流速限制得低一些，在实际工程设计中，常采用比上述数值更低一些的流速，使运行更可靠些。6、低压蒸汽供暖系统凝水管路，在排气管前的管路为干凝水管路，管路截面的上半部为空气，管路截面下半部流动凝水，凝水管路必须保证0.005以上的向下坡度，属非满管流状态。目前，确定干凝水管路管径的理论计算方法，是依靠坡度无压流动的水力计算公式为依据，并根据实践经验总结，制订出不同管径下所能担负的输热能力（亦即其在0.005坡度下的通过凝水量）。

排水管后面的凝水管路，可以全部充满凝水，称为湿凝水干管；其流动状态为满管流。在相同热负荷条件下，湿式凝水管选用的管径比干式的小。低压蒸汽供暖系统干凝水管路系统和湿凝水管路的管径选择表可见附录5-4。注意：考虑到蒸汽管内沿途凝水和空气的影响，末端管径可适当放大。当干管始端管径在50mm以上时，末端管径应不小于32mm;当干管始端管径在50mm以下时，末端管径应不小于25mm.二、室内低压蒸汽供暖系统管路水力计算例题[例题5-1]图5-17为重力回水的低压蒸汽供暖管路系统的一个支路。锅炉房设在车间一侧。每个散热器的热负荷均为4000W。每根立管及每个散热器的蒸汽支管上均装有截止阀。每个散热器凝水支管上装一个恒温式疏水器。总蒸汽立管保温。试进行水力计算。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

一、原理室内高压蒸汽供暖管路的水力计算原理与低压蒸汽完全相同。室内蒸汽供暖管路的水力计算任务同样也是选择管径和计算其压力损失，通常采用平均比摩阻法或流速法进行计算。计算从最不利环路开始。

1.比摩阻法当蒸汽系统的起始压力已知时，最不利环路的压力损失为该管路到最远用热设备处各管段的压力损失的总和。为使疏水器能正常工作和留有必要的剩余压力使凝水排入凝水管网，最远用热设备处还应有较高的蒸汽压力。因此在工程设计中，最不利环路的总压力损失不宜超过起始压力的1/4。平均比摩阻可按下式确定：

RPj=0.25αP/ΣlPa/m

2.流速法通常，室内高压蒸汽供暖系统的起始压力较高，蒸汽管路可以采用较高的流速，仍能保证在用热设备处有足够的剩余压力。按《暖通规范》规定，高压蒸汽供暖系统的最大允许流速不应大雨下列数值：汽、水同向流动时80m/s

汽、水逆向流动时60m/s

在工程设计中，常取常用的流速来确定管径并计算压力损失。为了使系统节点压力不要相差太大，保证系统正常运行，最不利管路的推荐流速值要比最大允许流速低的多。通常采用υ=15～40m/s（小管径取低值）。在确定其它支路的立管管径时，可采用较高的流速，但不得超过规定的最大允许流速。3.限制平均比摩阻法由于蒸汽干管压降过大，末端散热器有充水不热的可能，因而国外有些资料推荐，高压蒸汽供暖系统的干管的总压降不应超过凝水干管总坡降的1.2～1.5倍。选用管径较粗，但工作正常可靠。[例题5-2]

图5-18所示为室内高压蒸汽供暖管路系统的一个支路。各散热器的热负荷与例题5-1相同，均为4000W。用户引入口处设分汽缸，与室外蒸汽热网连接。在每一个凝水支路上设置疏水器。散热器的蒸汽工作表压力要求为200kPa。试选择高压蒸汽供暖管路的管径和用户引入口处的供暖蒸汽管路的起始压力。复习思考题：1．说明蒸汽采暖的基本原理。2．蒸汽采暖系统与热水采暖系统比较有哪些不同及优缺点?3．如何保证低压蒸汽采暖