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1、13.5.1第13章 冷凝水的排除蒸汽和冷凝水系统手册失流图适用于二次侧流体流量恒定，入口温度变化，出口温度恒定的状况章节13.513.5失流图 适用于二次侧 流体流量恒定、 入口温度变化、 出口温度恒定的状况925失流图适用于二次侧流体流量恒定，入口温度变化，出口温度恒定的状况13.5.2章节13.5第13章 冷凝水的排除蒸汽和冷凝水系统手册温度感应器安装在二次侧流体出口控制阀控制进入换热器的蒸汽流量疏水阀换热器二次侧流体流量恒定图13.5.1 一次侧控制的管壳式换热器热水出口冷水入口冷凝水蒸汽入口失流图 适用于二次侧流体流量恒定、 入口温度变化、出口温度恒定的状况根据定义，当换热器内的蒸汽
2、压力等于或低于冷凝水系统的背压时就会发生失流现象。更为简单的方法得到相对准确的结果。例如可以采用图解的方法，包括使用“失流图”。失流图相比计算精度稍逊，但对大部分工程应用而言，其精度已经足够了。二次侧流体入口温度提高或者二次侧流体流量的减少通常会造成热负荷的降低，由于需要保持二次侧出口参数的稳定，负荷的降低必然会导致蒸汽空间压力的降低。有些情况下，这两种情况同时存在造成失流的发生。在一些特殊的应用场合，例如改变二次侧流体出口温度的设定值导致负荷的降低也会使换热器产生失流现象。二次侧流体流量恒定，入口温度发生变化这种类型的换热器，二次侧流体的的流量和出口温度都维持恒定，二次侧入口温度的变化导致换
3、热器的热负荷发生变化。在满负荷时，二次侧入口温度是其最低值，通过换热器的流量维持在一个恒定的状态，任何情况下热负荷的降低会导致二次侧入口温度上升。失流图可以揭示负荷变化时，蒸汽温度和二次侧入口温度的变化趋势，并能确定失流发生时二次侧的入口温度和换热器的负荷。满负荷时，蒸汽的温度和二次侧流体的温度之间温差达到最大值。相反，在没有负荷的情况下，没有热量传递，因此蒸汽的温度和二次侧流体的温度是相同的，它们之间的温差是零。相应的，当换按照最基本的比例变化的原理，可以在图上绘制两条直线代表所有的工况条件。在满负荷时，两直线相差最远，代表蒸汽和二次侧流体的温差达到最大值；在零负荷时，两直线汇集到一点，代表
4、它们之间温差为零。13.4节中的传热计算可以得到失流的正确结果。但有些人不太喜欢数学计算，他们更希望采用一种热器的负荷降低到50%时，蒸汽和二次侧流体的温差也降低到其最大差值的一半。图13.5.2给出了一个典型的失流图。在此应用中，使用120的饱和蒸汽将二次侧恒定流量的水从20加热到80。请注意，120的蒸汽温度需要可以采用以下两种方法中的任何一种得到。使用13.4节中的计算方法，考虑到换热器换热面积的影响，计算对数平均温差，然后计算出需要的蒸汽温度。可以通过在实际运行中观察换热器空间的蒸汽压力，查表得到蒸汽温度。首先，在图13.5.2所示的失流图左侧的纵轴标出换热器满负荷时的蒸汽温度（点A）
5、。其次，在右侧的纵轴上标出二次侧流体的出口温度（点B）。然后在左侧的纵轴上标出满负荷时二次侧流体的入口温度（点C）。连接点A和点B，直线AB代表在负荷变化时蒸汽温度的变化情况。同样的连接点B和点C，直线BC代表在负荷变化时二次侧流体入口温度的变化情况。92613.5.3第13章 冷凝水的排除蒸汽和冷凝水系统手册失流图适用于二次侧流体流量恒定，入口温度变化，出口温度恒定的状况章节13.5图13.5.2 流量恒定/入口温度变化 第一步图13.5.3 流量恒定/入口温度变化 第二步热负荷百分比温度()热负荷百分比温度()冷凝水管道的背压必须考虑冷凝水系统的压力并加上由于从换热器底部出口到回收管线冷凝
6、水排放管的提升所造成的静压值。一定高度的液柱会在其底部产生一定的压力，疏水阀后提升的冷凝水排放管会在疏水阀后产生一定的压力，我们通常称之为“静扬程”。然后，我们需要在失流图上添加一条水平线，该水平线代表冷凝水系统的背压所对应的饱和蒸汽温度。如图13.5.3所示，在失流图右侧的纵轴上标出该温度所对应的点（点D），并与左侧纵轴上相同的点（点E）相连形成一条水平线。大气压力下，1m高的水柱在其底部约会产生10 kPa或0.1 bar g的压力（实际上是9.80665 kPa或0.0980655 bar压力）。疏水阀后冷凝水管道的任何提升都会额外的在冷凝水系统中产生一个静扬程。927失流图适用于二次侧
7、流体流量恒定，入口温度变化，出口温度恒定的状况13.5.4章节13.5第13章 冷凝水的排除蒸汽和冷凝水系统手册公式13.5.1图13.5.4 例13.5.1工况下的失流图热负荷百分比温度()式中:A = 满负荷时蒸汽空间的温度；B = 二次侧流体的出口温度；D = 背压所对应的饱和蒸汽温度。例 13.5.11. 失流发生时的负荷占满负荷的百分数?2. 失流发生时二次侧流体的入口温度是多少?7 bar g下饱和蒸汽对应的温度是170。因此，满负荷时蒸汽的入口温度为170。在图13.5.4左侧纵轴上标出点A。1. 失流发生时的负荷占满负荷的百分数?在图13.5.4右侧纵轴上标出二次侧流体的出口温
8、度80对应的点B，同时在左侧纵轴上标出满负荷时二次侧流体入口温度25对应的点C。冷凝水管道提升10m会产生1 bar的压力，加上冷凝水管道内1 bar g的压力，因此系统的总背压为2 bar g。2 bar g对应的饱和蒸汽温度为135，以此为基准作以水平线DE，代表系统的背压。从图13.5.4所示的失流图上可以看出失流点(点F)处负荷约是满负荷的61。也可以通过公式13.5.1计算出失流点的状态：水平线DE可能会与线AB相交，或者始终高于A点。线AB和线DE的交点就代表失流点，此时蒸汽的压力和疏水阀后的背压是相同的。如果线DE始终高于点A则说明系统始终是在失流状态下工作。（在真空冷凝水系统中
9、，或点B的温度超过100，点D可能低于点B的位置时，系统在任何负荷下都不会发生失流。）在失流点作一垂直线，与底部横轴相交于一点（点F）。此点所对应的百分数是指失流发生时，换热器的负荷占满负荷的比例。同样也可以很快的通过公式13.5.1计算出失流点的状态。与点F相交的垂直线同样也会于BC相交，从该交点向左作一水平线与左侧的纵轴交于一点（点G），该点代表失流发生时二次侧流体的入口温度。满负荷时进入换热器的蒸汽压力为7 bar g。冷凝水系统内的压力为1 bar g，冷凝水管道还有10m的提升。满负荷时，换热器二次侧流体的入口温度为25，通过换热器后加热至80。失流负荷百分比 = x 100 D -
10、 B A - B92813.5.5第13章 冷凝水的排除蒸汽和冷凝水系统手册失流图适用于二次侧流体流量恒定，入口温度变化，出口温度恒定的状况章节13.5公式13.5.1式中:A = 满负荷时蒸汽空间的温度(170)；B = 二次侧流体的出口温度(80)；D = 背压所对应的饱和蒸汽温度(135)。公式13.4.1式中:Tx = 在负荷系数x下二次侧流体的入口温度；T1 = 满负荷下二次侧流体的入口温度；T2 = 满负荷下二次侧流体的出口温度；x = 负荷系数。2. 失流发生时二次侧流体的入口温度是多少？图13.5.4所示的失流图上同样显示了失流发生时二次侧流体的入口温度（点G）约为46或47。
11、同样也可以通过公式13.4.1计算出失流时的二次侧流体入口温度。例如，失流负荷约为满负荷的61%，此时负荷系数x为0.61。Tx = (T2 - T1) (1 - x) + T1T(0.61) = (T2 - T1) x (1 - x) + T1T(0.61) = (80 - 25) x (1 - 0.61) + 25T(0.61) = (55) x (0.39) + 25T(0.61) = 46.5失流负荷百分比 = x 100 D - B A - B失流负荷百分比 = D - B 100A - B失流负荷百分比 = 135 - 80 100170 - 80失流负荷百分比 = 55 1009
12、0失流负荷百分比 = 61%929失流图适用于二次侧流体流量恒定，入口温度变化，出口温度恒定的状况13.5.6章节13.5第13章 冷凝水的排除蒸汽和冷凝水系统手册93013.5.7第13章 冷凝水的排除蒸汽和冷凝水系统手册失流图适用于二次侧流体流量恒定，入口温度变化，出口温度恒定的状况章节13.5Questions 1. What causes stall?a| The steam pressure is more than the condensate pressure b| The condensate pressure less than the steam pressure c| T
13、he condensate pressure is more than or equal to the steam pressure d| The steam trap is too small 2. What is the relationship between the steam and secondary fluid inlet temperature at full-load?a| The difference is large b| The difference is small c| The difference is zero d| The secondary inlet te
14、mperature is higher than the steam temperature 3. What is the temperature difference between the steam and secondary fluid inlet temperature at 75% load?a| It is 75% of the temperature difference at full-load b| It is 25% of the temperature difference at full-load c| It is at a minimum d| It is exac
15、tly the same 4. Figure 13.5.4 shows the backpressure at 2 bar g. What would the stall load be if the condensate pressure was atmospheric?a| 10% b| 22% c| 30% d| 80% 5. Also, what would be the secondary inlet temperature?a| 25C b| 45C c| 55C d| 68C 6. If, at full-load, the steam pressure were 1 bar g (120C) instead of 7 bar g, what would be the approximate stall load for an atmospheric backpressure?a| 20% b| 30% c| 40% d| 50% 1: c, 2: a, 3: a, 4: b, 5: d, 6: dAnswers
