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1、14.4.1从开式集水箱泵送冷凝水章节14.4第14章 冷凝水回收蒸汽和冷凝水系统手册14.4从开式集水箱泵送冷凝水991从开式集水箱泵送冷凝水14.4.2章节14.4第14章 冷凝水回收蒸汽和冷凝水系统手册从开式集水箱泵送冷凝水之前已经讨论了为什么要回收冷凝水，一般我们需要把冷凝水用泵提升到锅炉给水箱。在讨论使用何种形式的泵回收冷凝水之前，先介绍泵的一些基本术语。泵的术语当用水泵泵送冷凝水时，气化压力是一个非常重要的考虑因素。冷凝水的温度通常接近饱和温度，使用离心泵就会出现问题，因为离心泵会在叶轮的中心处产生一个低压区，这样才能产生吸附作用，把液体吸进泵内。虽然压降不是很大，但由于冷凝水已接
2、近饱和温度，所以还是有一部分冷凝水闪蒸成蒸汽。这些气泡所占的体积比质量相等的水的体积要大得多，气泡经过叶轮后会到叶轮的出口侧，压力增加，超过一定限度后，气泡瞬时破裂，冷凝水迅速补充该位置，同时伴随着噪声和较大的破坏性，这就是“汽蚀”。汽蚀时产生的噪声就像打磨砂石的声音，将损坏泵内的部件。压头(h) - 压头用于描述某一处流体自身的势能。有几种压头形式：压力头、静压头和摩擦力压头，的测量单位是m。对于水来说10m的静压头接近1 bar g的压力压头(见图14.4.1)。气化压力 - 在特定温度下液态转化成气态的压力，换而言之，液体开始沸腾的压力。水在100，大气压下将会沸腾。在170，7 bar
3、 g时将会沸腾。在90，0.7 bar g时将会沸腾。所以我们建议，如果使用电动泵泵送冷凝水，那么在大气压下的冷凝水温度不要超过98，一些泵要限制在94或96以下，这取决点于泵的设计情况、转速和泵的提升高度。静压头和压力头实质上是一回事，只不过单位不一样，压力头的测量单位是Pa或bar g，而静压头的压力头(hp) - 压力头就是指某点的流体压力，例如：泵需要克服30m的静压头排放水，大概相当于3 bar g的压力头，泵的充水压头为1m，大概等于0.1 bar的压力头(见图14.4.2)。静压头(hs) - 静压头是相对于某一基准点处液体的垂直高度，下面的例子就解释了静压头。如图14.4.2所
4、示，泵的进口静压头（吸入压头或流水压头）为1m, 排水压头为30m。请注意，所要泵送的水位置必须比水泵入口要高（称为灌注吸入）。图14.4.2 吸入、输送及泵压注水高度图14.4.1 水的静压头1 bar g0.1 bar g1 m10 m集水箱集水箱静吸入压头 1m静提升高度30m99214.4.3从开式集水箱泵送冷凝水章节14.4第14章 冷凝水回收蒸汽和冷凝水系统手册图14.4.3 离心泵的静压差泵入口收集水箱集水箱静吸入压头 1 m静提升高度 30 m净静压头 29 m净静压差 - 这要看使用的是离心泵，还是机械泵。如果是离心泵 (见图14.4.3), 则净静压差就是指吸入压头和泵后压
5、头的压差。注水 高度图14.4.4 机械泵的静压差等于泵后静压头收集水箱收集水箱静吸入压头 1 m静提升高度 30 m如果是机械泵（见图14.4.4）吸入压头仅是提供充满水泵的能量，泵排水时该吸入压头不起任何作用，静压差也就是泵后压头。摩擦压头(hf) - 当驱动流体沿管道流动时，摩擦压头 (由摩擦而引起的压力损失) 是在所难免的，体流量、管道直径和速度之间的关联表。为更精确些，各种管道附件对流体的阻碍作用也应该考虑进去，所以我们查表时，要用管道的等效长度（由于管道附件的阻碍作用，管道的等效长度比实际长度要长）。由于管道附件阻碍流体流动的原因，附件的等效长度和实际管道长度相加即为总的等效长度，
6、一般情实际应用中可这样计算:这已经在10.2节管道和管道选型中详细讨论过了。采用第4章流量计和第10章蒸汽分配中使用的步骤计算压力损失，但通常使用最多的还是液况下额外增加的这段管道等效长度都会小于管道实际长度的10%。993从开式集水箱泵送冷凝水14.4.4章节14.4第14章 冷凝水回收蒸汽和冷凝水系统手册可以用插值的方法获得更精确的值，但由于该例中的流量接近这个值，所以就采用1m bar/m。公式14.4.1式中:hd = 总提升压头；hs = 由于泵后提升产生的静压头；hf = 摩擦压头；hp = 冷凝水系统的压力(该例中，由于冷凝水排向开式水槽，所以为0)。等效长度 (le) = 实际
7、长度+10%在大多数情况下，蒸汽设备工程师设计布置有泵的系统时，都会考虑合适的安装因素，请记住，本章将始终用上面的式子计算管道的等效长度，进而计算摩擦损失。由于摩擦而引起的压力损失，很大程度上取决于管道中水的流速，更简单的说，摩擦压头和流速的平方成正比。表14.4.1就给出了不同流量和管径下的摩擦压头。例 14.4.1泵后冷凝水管道为50mm，提升29m排至开式水槽中，管道长度为150m，流量为5000kg/h，确定：(A) 摩擦力引起的压头损失？(B) 总的提升压头?A - 计算摩擦压头总等效长度为 (le) = 150 +10 % = 165 m由 表14.4.1可以看到50mm的管道输送
8、5004kg/h的冷凝水，将会产生1.0m bar/m的摩擦压降，虽然因此由于摩擦而引起的压力损失为：165 x 1 mbar/m = 165 mbar (0.165 bar)1 bar相当于10m水柱，所以摩擦压头又为: 0.165 bar x 10m/bar = 1.65 mB - 总的提升压头也就是水泵需要克服的总压力总提升压头 (hd) = hs + Hf + hp994表14.4.1 钢管中水的流量 (kg/h)压力降 管道口径 (mm) Pa/m mbar/m 15 20 25 32 40 50 65 80 100100 1.00 184 425 788 1724 2632 500
9、4 10152 15768 31932114 1.14 194 450 845 1832 2790 5366 10841 16828 34247118 1.18 198 457 857 1890 2830 5443 11022 17055 3474614.4.5从开式集水箱泵送冷凝水章节14.4第14章 冷凝水回收蒸汽和冷凝水系统手册代入数值后得:所需的总提升压头 = 泵后静压头 + 摩擦压损hd = 29m + 1.65m hd = 30.65 m 电动离心式冷凝水泵泵的工作原理 液体被泵导入转动叶轮的中心或孔眼内，液体经过叶轮推动，产生一定的速度向叶轮外侧流动。应用场合 当输送的液体流量比
10、较大时，适合使用电动水泵，通常电动水泵是一个整体单元，用于冷凝水回收的电动水泵称为CRU, CRU 包括：集水箱。靠感应探头或浮球控制的控制系统。一个或二个电泵。双泵单元中，需采用串级控制系统，这样冷凝水较少时只运行其中一台，冷凝水较多时，水箱中的液面会上升，上升到一定程度，另一台会自动投入运行。这种控制系统，也可允许当一台泵出现故障时，另一台自动投入运行。由于泵的泵水量为冷凝水回收水量的1.1倍，使得排放管的口径可以选小些。非常重要的是需要参照泵的制造商提供的泵的排水量，否则就可能导致泵的出口排放管选型过小。图14.4.6 典型的电泵回收单元 (CRU)冷凝水入口冷凝水排放带U型水封的溢流管
11、排空液位感应器离心泵离心泵集水箱图14.4.5 机械泵的静压头等于静提升压头注水高度总排放压力冷凝水运动方向CRU的瞬时流量可达到集水箱回收冷凝水量的1.5倍，当计算排放管的摩擦损失时，必须按照这个流量来计算。995从开式集水箱泵送冷凝水14.4.6章节14.4第14章 冷凝水回收蒸汽和冷凝水系统手册泵的排量以确定泵后回收管道的口径 - 应认真阅读制造商的数据资料。图14.4.7 典型的电泵冷凝水回收单元的选型泵的提升压头（扬程） (m)冷凝水温为94下的冷凝水由图14.4.7, CRU1在提供最大扬程35m的情况下最多能处理2000kg/h的冷凝水量。很重要。实际泵的排量 =1.5 x 20
12、00kg/h = 3000kg/hCRU1CRU2CRU3电动冷凝水回收单元的选型确定电动冷凝水回收单元的口径，首先需要知道：运行时，回收至集水箱的冷凝水量；冷凝水的温度，不要超过制造商所规定的汽蚀温度值，通常制造商会有不同的叶轮适应不同的温度范围，例如90, 94 和98；泵需要克服的总的压力，由现场条件决定；这里:冷凝水温度 = 94冷凝水量 = 1 000 kg/h静提升高度 (hs) = 30 m管道长度 = 150 m冷凝水背压 = 只有摩擦损失 (hf)例14.4.2为电动冷凝水回收单元的排放管道选型可使用制造商提供的选型图，首先确定冷凝水回收单元，例如图14.4.7，由该图可知C
13、RU1为最初选择。然而，CRUs常间歇性工作，对一定量的冷凝水，泵工作时输送的冷凝水量通常较大，认识到这一点一般泵制造商的数据资料都表明，泵的实际排量为需要处理的冷凝水量的1.5倍，即：99614.4.7从开式集水箱泵送冷凝水章节14.4第14章 冷凝水回收蒸汽和冷凝水系统手册所以必须要用3000kg/h, 来确定泵后排放管的口径。 现在就可以计算回收管的最佳尺寸了。实际管道长度 = 150 m等效管道长度 = 150 m + 10% = 165 m压 降 管 径 15 mm 20 mm 25 mm 32 mm 40 mm 50 mm 65 mm 80 mm 100 mm Pa / m mba
14、r / m 0.15 m / s 0.15 m / s 0.3 m / s100.0 1.000 184 425 788 1 724 2 632 5 004 10 152 15 768 31 932 120.0 1.200 202 472 871 1 897 2 898 5 508 11 196 17 352 35 100 140.0 1.400 220 511 943 2 059 3 143 5 976 12 132 18 792 38 160 160.0 1.600 234 547 1 015 2 210 3 373 6 408 12 996 20 160 40 680 180.0 1.8
15、00 252 583 1 080 2 354 3 589 6 804 13 824 21 420 43 200 1.5200.0 2.000 266 619 1 141 2 488 3 780 7 200 14 580 22 644 45 720 m / s可根据表14.4.2用插值的方法确定管道口径为40mm，流量3000kg/h的压降为128Pa/m。摩擦损失压头 (hf) = 128 Pa/m x 165 mhf = 21000 Pahf = 约2.1 m 确定总的提升压头hs + hf = hd,这里:hs =静压头 30 m (给定)hf = 2.1 mhd = 30 m + 2.1
16、 m = 32.1 m另一种确定泵后输送管道口径的方法hf 是 286 Pa/m x 165 m = 47 190 Pa (或 4.72 m)因此，所需的总的提升压头 (hd) = hs + hfhd = 30 + 4.72 mhd = 34.72 m估算管道中的摩擦压头 (hf)可在100200Pa/m压降范围内选择某一摩擦损失后就可以确定泵的排放管口径。由压降表14.4.2可以看出 ，对于3000kg/h, 压降100200Pa/m, 40mm口径的管道足够了表14.4.2 不同管径的流量和压降关系表 (kg/h)还要根据供应商的选型图对32.1m的总提升压力进行校核，确定是否能克服该压头进行泵水，由图14.4.7可知该CRU能克服35m的压头，如果泵后压头超过了35m，那么就要重新计算，选择更大口径的管道了，或者需要选择扬程更大的CRU。由于静压头（hs）为30m，而CRU的设计压头为35m，还剩5m的压头用以克服摩擦损失（hf），也可能选择一个
