05《供热工程》第五课-室内蒸汽供暖系统

第五章室内蒸汽供热系统能源与安全工程学院成剑林蒸汽供热原理图1、热源2、蒸汽管路3、分水器4、散热设备5、疏水器6凝水管路7、凝水箱8、空气管9、凝水泵10、凝水管供热工程第五章室内蒸汽供热系统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第一节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，相态发生了改变。2、蒸汽和凝水在系统管路内流动时,其状态参数变化比较大，还会伴随相态变化。3、蒸汽在散热设备中定压凝结放热,散热设备的热媒温度为该压力下的饱和温度。4、蒸汽供暖系统中的蒸汽比容，较热水比容大得多。可大大减轻前后加热滞后的现象。5、蒸汽作为供热系统的热媒，其适用范围广。供热工程第五章室内蒸汽供热系统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/kg1qiqqr供热工程第五章室内蒸汽供热系统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=c△tG=251.2kJ／kg。采用蒸汽表压力200kPa供热，相应的汽化潜热r＝2164kJ／kg。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。36003.61000AQQQGrrr/kgh供热工程第五章室内蒸汽供热系统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？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第一节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，相态发生了改变。2、蒸汽和凝水在系统管路内流动时,其状态参数变化比较大，还会伴随相态变化。3、蒸汽在散热设备中定压凝结放热,散热设备的热媒温度为该压力下的饱和温度。4、蒸汽供暖系统中的蒸汽比容，较热水比容大得多。可大大减轻前后加热滞后的现象。5、蒸汽作为供热系统的热媒，其适用范围广。供热工程第五章室内蒸汽供热系统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；铸铁柱型和长翼型散热器不超过196kPa铸铁圆翼型散热器不超过392kPa详细见附录2-2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234i≥0.0051i≥0.003蒸汽凝水一、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二、低压蒸汽供暖系统的基本型式工作原理: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。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Ⅱ-Ⅱ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。供热工程第五章室内蒸汽供热系统二、低压蒸汽供暖系统的基本型式湿式凝水管:水面Ⅱ-Ⅱ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Ⅱ-Ⅱ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。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234i≥0.0051i≥0.003蒸汽凝水供热工程第五章室内蒸汽供热系统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1500～2000Pa。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。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“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i＝0.01—0.02。供汽干管向上拐弯处，必须设置疏水装置。234i≥0.0051i≥0.003蒸汽凝水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1、室内高压蒸汽供热系统的型式上供下回