《室内蒸汽供暖系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《室内蒸汽供暖系统（145页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章 室内蒸汽供热系统 主要内容n蒸汽作为供热系统热媒的特点n室内低压蒸汽供暖系统 n室内高压蒸汽供暖系统 n疏水器及其他附属设备 n室内低压蒸汽供暖系统管路水力计算n室内高压蒸汽供暖系统管路水力计算 重点 1.掌握蒸汽供暖系统的特征（特别是与 热水供暖系统相比较）。 2.掌握蒸汽供暖系统的附属设备的作用及 选择（疏水器、减压阀、二次蒸发箱等） 3.掌握蒸汽供暖系统水力计算与热水系统 的不同。 蒸汽供热原理图5-1 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。n热水供暖系统依靠其温度降放出热量，而且热水 的相态不发生变化，释放的是显热 。蒸汽供暖系统依靠水蒸
2、汽凝结成水放出热量，相态发生了变 化，释放的是潜热 。蒸汽的汽化潜热比起每kg水在散热器中靠温度降放出的热量要大得多。因此 ，对同样的热负荷，蒸汽供暖时所需的蒸汽质量 流量要比热水流量少得多。 u蒸汽在系统散热设备中，靠水蒸汽凝结成水放 出热量。v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： q = i -i1 kJ/kgv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： q = r kJ/kgn如采用高温水130/70 供暖，每1kg水放出的热量 为：Q=ctG =251.2 kJ/kg。n采用蒸汽表压力200kPa供热，相应的汽化潜热为： r=2164 kJ/kg
3、。 进入散热器的 蒸汽的焓流出散热器的 凝水的焓蒸汽在凝结压 力下的汽化潜 热 2、蒸汽和凝水在管路里流动时，会伴随相态变化。 湿饱和蒸汽在沿途产生凝水； 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； 凝水重新汽化，产生“二次蒸汽”。u引起系统中出现所谓“跑、冒、滴、漏问题。u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。为什么？3、蒸汽供暖系统中的散热器热媒平均温度高n在热水供暖系统中，散热器内热媒温度为热水进出 口温度的平均值。高温水130/70 供暖系统的散 热器热媒平均温度为（130+70）/2=100 ；n蒸汽在散热设备中定压凝结放热，散热设备的热媒 温度是该
4、压力下的饱和温度。n如：采用蒸汽表压力200kPa供热，散热器热媒平 均温度为133.5。n因此，对相同热负荷的供暖系统，蒸汽供暖系统更 节省散热面积，设备投资小。 该压力下的 饱和温度n但是，过高的表面温度易造成烫伤，而且由于 加热散热器上的积灰产生异味造成卫生条件较差 。此外，蒸汽供暖系统易出现“跑、冒、滴、漏”的现象，因而蒸汽供暖系统不宜在民用建筑中使 用，而是广泛应用在工业建筑工业建筑中。 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
5、力。5、蒸汽的热惰性小n由于蒸汽的热惰性小，供汽时可很快加热房间，但 冷却速度也很快，因此适用于间歇供暖的场合。如 工厂车间、会议厅、剧场等人员停留时间不长并且 要求迅速加热的建筑。 n为什么民用建筑不适宜采用蒸汽供暖系统 ？n蒸汽供暖系统散热器表面温度高，易烧烤积在 散热器上的有机灰尘，产生异味，卫生条件较差 。另外，易产生“跑、冒、滴、漏”的现象而影 响能耗，因此在民用建筑中不适宜采用蒸汽供暖 系统。5-2 室内蒸汽供暖系统室内蒸汽供暖系统的分类n按照蒸汽压力不同n按照回水动力不同n按照凝水管形式不同n按照蒸汽干管布置形式不同n按照立管布置形式不同 1、按照蒸汽压力不同n供汽的表压力高于7
6、0KPa时，称为高压蒸汽供暖；（高压蒸汽供暖的压力一般由管路和设备的耐压强度确 定。适用于工业建筑。）n供汽的表压力等于或低于70KPa时，称为低压蒸汽供暖；（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。适用于要求较低的 民用建筑及工业建筑。）n当系统中的压力低于大气压力时，称为真空蒸汽供暖 。（卫生条件好，系统复杂。因需要使用真空泵装置 ，在我国很少使用。）2、按照回水动力不同n重力回水蒸汽供暖系统，凝水靠位差自流回水。 n机械回水蒸汽供暖系统，凝水靠凝结水泵回水，系 统较大。 （高压蒸汽系统均采用机械回水方式）n余压回水蒸汽供暖系统，疏水器后有足够的压力输 送凝
7、水。 3、按照凝水管形式不同n干式凝结水蒸汽供暖系统，非满管流。n湿式凝结水蒸汽供暖系统，满管流（断面充满水） 。4、按照蒸汽干管布置形式不同n上供式蒸汽供暖系统。n中供式蒸汽供暖系统。 n下供式蒸汽供暖系统。 5、按照立管布置形式不同n单管式蒸汽供暖系统。n双管式蒸汽供暖系统。 n目前国内绝大多数蒸汽供暖系统采用双管式。二、低压蒸汽供暖系统的基本形式 v重力回水低压蒸汽供暖系统 v机械回水低压蒸汽供暖系统v双管下供下回式低压蒸汽供暖系统v双管中供式低压蒸汽供暖系统v单管上供下回式低压蒸汽供暖系统v单管下供下回式低压蒸汽供暖系统1、重力回水低压蒸汽采暖系统n组成：由蒸汽管道+散热器+凝结水管构
8、成一个循环回路。n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。n工作原理n工作过程锅炉充水至I-I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。n工作过程: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。系统中的蒸汽 管道、散热器及凝结水管构成一个循环回路。n工作过程由于总凝水立管与锅炉连通，在锅炉工作时总凝水立 管的水位将升高h值，达到II-II水面。当凝水干管内为 大气压力时，h值为锅炉压力所折算的水柱高度。n工作
9、过程为使系统内的空气能从B点处顺利排除，B点前的凝水 干管必须敷设在II-II水面以上，再考虑锅炉压力波动 ，B点处应再高出II-II水面约200-250mm。n工作过程第一层散热器应在II-II水面以上才不致被凝结水堵塞，顺利排出空气从而保证其正常工作。 n干式凝水管：水平凝结水干管的最低点比水位 还高200-250mm，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。n湿式凝水管：管道II-II以下的总凝水立管始终充满凝结水，称为湿式凝水管，回水方式称为湿 式回水。n重力回水低压蒸汽供暖系统特点n型式简单，无需像
10、机械回水系统那样设置凝水箱和凝 水泵，运行时不消耗电能，宜在小型系统中采用。n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，凝水管里水面II-II高度就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，蒸汽就无法进入，从而影响散热 ）。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。2、机械回水低压蒸汽供暖系统n特点：“断开式”系统。凝水不直接返回锅炉，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。 1低压恒温式疏水器 2凝水箱 3空气管 4凝水泵 n优缺点：消
11、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。n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。n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。3、双管下供下回式低压蒸汽供暖系统n室内蒸汽干管与凝结水管均敷设在地下室或地沟 内，通过在室内蒸汽干管末端设置疏水器来排除 凝结水。n供汽立管中，凝结水 与蒸汽逆向流动，运行 时容易产生噪声，凝结 水过多时容易发生水击 。 3、双管下供下回式低压蒸汽供暖系统n适合室
12、温需要调节的多层建筑中，可以缓和上 热下冷的失调现象。顶层室内无需设置供汽干 管，比较美观，缺点是需要敷设地沟。4、双管中供式低压蒸汽供暖系统4、双管中供式低压蒸汽供暖系统n适合顶层或顶棚下不便设置蒸汽干管的多层建 筑。n中供式可以弥补上供式和下供式的缺点，不必 像下供式那样设置蒸汽干管末端疏水器，立管 长度比上供式小，可以利用蒸汽干管的沿途散 热。5、单管上供下回式低压蒸汽供暖系统n立管采用单管，可以节省管材。n蒸汽与凝水同向流动，不易产生水击现象。n底层散热器易充满凝结水 ，使散热器内的空气无法 通过凝结水干管排出。n由于散热器内低压蒸汽的 密度比空气小，通常在每 组散热器的1/3高度处设
13、置自动排气阀，可以排出散 热器内的空气。6、单管下供下回式低压蒸汽供暖系统6、单管下供下回式低压蒸汽供暖系统n建筑顶层无供汽干管，比较美观，安装简便，造价低。缺 点是需要敷设地沟，只适合于三层以下的建筑。n为了将凝结水顺利流回立管，散热器支管与立管的连接点 必须低于散热器出口水平面，散热器支管上的阀门应采用 球形阀或旋塞阀。n采用单根立管节省管道，但立管中汽、水逆向流动，故立 、支管的管径都需粗一些。n在每个散热器上必须安装自动排气阀。一旦停止供汽时， 散热器内形成负压，自动排气阀迅速补入空气，凝结水排 除干净，下次启动时，不会产生水击。三、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
14、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1、供汽压力保证散热器正常工作n合适的供汽压力将直接影响散热器 中蒸汽的冷凝放热、空气和凝结水的 排出。n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 散热器表面冷凝下来，形成一层凝水 薄膜，凝水顺利流出，空气排除干净 ，散热器工作正常。n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。n散热器中的空气不能排净，或由于蒸汽 冷凝，造成微负压而从干式凝水管吸入 空气。蒸汽将只占据散热器上部空间， 空气则停留在散热器下部。2、散热器不正常工作n在此情况下，沿着散热器壁流动 的凝水，在通过
15、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，散热量减少。n蒸汽供热系统散热器的排气阀应 在散热器的下1/3处。n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 器表面温度随蒸汽压力升高而 高出设计值，散热器的散热量 增加。n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。 3、排水阻汽n实际运行过程中，供汽压力总有波动，为
16、了避 免供汽压力过高时未凝结的蒸汽窜入凝水管， 在每个散热器的出口或每根凝水立管下端安装 疏水器。n蒸汽疏水器的作用自动阻止蒸汽逸漏；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 。4、防止水击n在蒸汽供暖系统中，管道中部分蒸汽通过管壁向周 围空气放热凝结成水。沿途凝结水夹杂在蒸汽流中 高速流动形成水滴，管底的沿途凝结水被蒸汽掀起 形成“水塞”。n在管路的阀门、弯头或向上的管段等流动方向发生 改变时，水滴和水塞在高速下与管壁撞击，产生水 击现象，出现噪声、振动或局部高压，严重时能破 坏管件接口的严密性和管路支架。 减轻“水击”的方法v水平敷设的供汽管路，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。进入散热器支管的坡度 i=0.010.02。
