過(guò)熱蒸汽在管道內(nèi)活動(dòng)時(shí),一部分熱量會(huì)傳遞給周圍環(huán)境。傳遞熱量的巨細(xì)取決于第2章“蒸汽工程和傳熱”中斷定的一些參數(shù),并整理為公式2.5.10
OT
n=kA—
、x
公式2.5.1
式中:
Q=單位時(shí)刻的傳熱量(w>;
k=導(dǎo)熱系數(shù)(W/m·K);
A=傳熱面積(m2) ;
4T=溫差(K);
%=厚度(m)o
蒸汽體系中,能量的丟失就意味著功率降低,因而蒸汽管道需求保溫絕熱把這些丟失降低到起碼。但不管保溫原料多好,保溫厚度多厚,管道老是有必定的散熱丟失,這將使蒸汽沿著主管長(zhǎng)度方向發(fā)生冷凝。
第10.5章將評(píng)論保溫的效果。本章集中于對(duì)不行防止發(fā)生的冷凝水的處置。這些冷凝水假如不被掃除,將積累在管道內(nèi),致使沖蝕、水錘表象等疑問(wèn)。
此外,蒸汽中含有水滴將使蒸汽濕潤(rùn),降低了蒸汽的換熱潛力。假如水積累在管道內(nèi),管道有用的橫截面減小,蒸汽流速添加,甚至超過(guò)了引薦的上限。
管道安置
在歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 45510第4.12節(jié)中有關(guān)于蒸汽管道疏水的描繪。
EN 45510標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則:在盡能夠的狀況下,蒸汽主管應(yīng)沿活動(dòng)方向安置有不小于1:100的斜度(每1 OOm有1m的降低)。該斜度將保證冷凝水在重力和蒸汽活動(dòng)的效果下流向排放點(diǎn),然后在排放點(diǎn)冷凝水疏水點(diǎn)有必要要保證冷凝水能到達(dá)蒸汽疏水
閥。因而疏水點(diǎn)的規(guī)劃和安置有必要經(jīng)過(guò)精心的思考。還要思考停機(jī)狀況下沒(méi)有蒸汽活動(dòng)時(shí)冷凝水的殘留疑問(wèn)。重力效果將使水(冷凝水)沿管道斜度流向低點(diǎn),并在低點(diǎn)積累。蒸汽疏水閥因而應(yīng)當(dāng)安置在這些低點(diǎn)的方位。
大口徑蒸汽主管在起機(jī)期間構(gòu)成的冷凝水量較多,需求每隔30 m至50m安置疏水點(diǎn),并且還要安置在管道天然的最低處,如上升管道的底部。
在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),蒸汽沿著主管活動(dòng)的速度會(huì)高達(dá)145km/h,帶動(dòng)冷凝水一起活動(dòng)。圖10.3.2顯現(xiàn)口徑15mm的疏水管道直接銜接在主管的底部。
雖然口徑15mm管道的流量足夠,但它不行能捕獲很多沿蒸汽主管高速活動(dòng)的冷凝水。這樣的安置方法沒(méi)有用果。
更可靠的冷凝水掃除方法見(jiàn)圖10.3.30蒸汽主管口徑在100mm以內(nèi)時(shí),疏水管道的銜接方位應(yīng)至少在蒸汽主管集水槽底部25至30mm,對(duì)于口徑更大的蒸汽主管,距離至少50mm。下部的空間可防止管道雜質(zhì)和水垢進(jìn)入疏水閥。
水錘及其影響
水錘是高速活動(dòng)的冷凝水丸磕碰管道裝置件、閥門或設(shè)備時(shí)發(fā)生的噪聲和振動(dòng)。這說(shuō)明:
口因?yàn)槔淠牧魉龠h(yuǎn)遠(yuǎn)高于正常狀況下水的流速,釋放出的動(dòng)能也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常預(yù)期的能量。
口水是有密度、不行緊縮的流體,碰到阻礙物時(shí)沒(méi)有氣體那樣有“緩沖”的效果。
口當(dāng)碰到管路體系中阻礙物,如閥門和附件時(shí),水中的能量將被釋放。
水錘的表現(xiàn)包含宣布巨大的響聲,還有能夠呈現(xiàn)管道的振動(dòng)。
在嚴(yán)重的狀況下,水錘還會(huì)損壞管道和設(shè)備,并伴以幾乎爆炸的效果,其成果就是在決裂處走漏蒸汽,形成極其危險(xiǎn)的環(huán)境狀況。
杰出的工程規(guī)劃、裝置和保護(hù)可有用地防止水錘表象的發(fā)生,這需求更多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),而不是僅僅挑選正確的設(shè)備原料和壓力等級(jí)就能解決的。
通常狀況下水錘的本源來(lái)自管道的低點(diǎn)。比如:
口管道的下沉,能夠是管道支撐不當(dāng)。
口不恰當(dāng)?shù)墓艿劳淖儚?一應(yīng)運(yùn)用偏心變徑,底邊保持平直。
口不正確的過(guò)濾器裝置一過(guò)濾器的濾網(wǎng)應(yīng)當(dāng)水平裝置。
口不恰當(dāng)?shù)恼羝艿朗杷?br />
口不正確的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況一起機(jī)期間管道冷態(tài)時(shí)閥門開(kāi)啟過(guò)快。簡(jiǎn)而言之,通過(guò)以下措施可把水錘表象的能夠性減少至最低程度。
口蒸汽管道應(yīng)沿著活動(dòng)方向安置向下的斜度,每距離一段距離以及在最低點(diǎn)裝置疏水點(diǎn)。
口在所有疏水閥后裝置止回閥,否則在停機(jī)期間冷凝水將有能夠回流到蒸汽管道中。
口緩慢開(kāi)啟截止閥,讓殘存于體系中的冷凝水在被高速活動(dòng)的蒸汽帶動(dòng)之前}曼慢地流過(guò)疏水閥。這在起機(jī)期間尤為重要。
分支管道
分支管道通常比主管短的多。通常來(lái)說(shuō),假如分支管道不超過(guò)10m長(zhǎng),要保證管道內(nèi)的壓力,可按25}40m/s的流速來(lái)挑選管道口徑,而不需求擔(dān)心壓降過(guò)大。運(yùn)用第10.2章中的表10.2.4不一樣流速下飽和蒸汽管道流量表來(lái)選型是可行的。分支管道的銜接
分支管道的銜接應(yīng)該從主管道的上方取蒸汽,這樣能夠得到最枯燥的蒸汽(見(jiàn)圖10.3.8 )。假如從旁邊面或許最糟的狀況是從主管底部取蒸汽(見(jiàn)圖10.3.9(a)),蒸汽會(huì)帶著從蒸汽主管而來(lái)的冷凝水和管道雜質(zhì)進(jìn)入支管。成果濕潤(rùn)、齷齪的蒸汽進(jìn)入設(shè)備,影響到設(shè)備短期和長(zhǎng)期的作業(yè)性能。
圖10.3.9 (b)中的閥門應(yīng)盡能夠的靠近取汽口,這在銜接設(shè)備有能夠封閉一段時(shí)刻的狀況下可減小分支管道內(nèi)的冷凝水量。
降低管
當(dāng)然,分支管道也有低點(diǎn)。最常見(jiàn)的狀況是降低管銜接至一個(gè)截止閥或操控閥(見(jiàn)圖10.3.10 )。冷凝水會(huì)在封閉的閥門前積累,當(dāng)閥門再次打開(kāi)時(shí),冷凝水會(huì)隨蒸汽帶著出去,因而有必要在過(guò)濾器和操控閥之前的底部方位裝置疏水點(diǎn)和疏水閥組。
上升管道和疏水
有很多的狀況需求蒸汽主管穿越向上的空間,或許現(xiàn)場(chǎng)狀況使得蒸汽管道如前所述按1:100向下的斜度安置不太現(xiàn)實(shí)。在這種狀況下,冷凝水有必要向下與蒸汽反向活動(dòng)。因而明智的挑選是依照不超過(guò)15m/s這樣低的蒸汽流速來(lái)選型管道,并且管道斜度不低于1:40,至少每隔15m安置一個(gè)疏水點(diǎn)(見(jiàn)圖10.3.11)。
這樣安置的意圖是防止管道底部的冷凝水膜厚度添加而被活動(dòng)的蒸汽帶著起來(lái)
汽水分離器
現(xiàn)代的快裝
鍋爐相對(duì)于其體積來(lái)說(shuō)具有很大的蒸發(fā)量,但處置負(fù)載快速變化的能力有限。此外,如同在第3章鍋爐房中的講述那樣,一些其它的要素,比如:
口不正確的化學(xué)給水處置以及/或許丁DS操控
口瞬時(shí)的峰值負(fù)載
口爐水進(jìn)入蒸汽主管,使蒸汽帶水嚴(yán)重。此刻可裝置汽水分離器來(lái)掃除蒸汽中的水分,其剖面如圖作為通則,假如管道內(nèi)蒸汽流速在一個(gè)合理的限制規(guī)模以內(nèi),汽水分離器可按管道口徑選型(汽水分離器將在第12.5章節(jié)評(píng)論)。
汽水分離器既可掃除管壁上的水滴,也能掃除懸浮于蒸汽中的水霧。蒸汽主管上裝置汽水分離器可消除水錘表象的發(fā)生和影響,也要比添加管道口徑和安置集水槽價(jià)格便宜一些。
通常在操控閥和流量計(jì)之前引薦裝置汽水分離器。蒸汽主管從外部進(jìn)入建筑物之前裝置汽水分離器也是明智之選。這將保證外部蒸汽運(yùn)送體系發(fā)生的任何冷凝水被掃除,內(nèi)部體系得到的是枯燥的蒸汽。一起當(dāng)內(nèi)部用汽需求監(jiān)測(cè)和收費(fèi)計(jì)量時(shí)這也同等重要。
過(guò)濾器
裝置新管道時(shí),會(huì)常常在管道內(nèi)發(fā)現(xiàn)鑄件砂眼、包裝、接頭、金屬屑、焊渣等碎片,甚至螺栓螺母都?xì)埩粼诠艿纼?nèi)。在老的管路內(nèi)常常會(huì)有鐵銹,在水質(zhì)較硬的區(qū)域還容易沉淀碳酸鹽水垢。有時(shí)水垢變得松動(dòng),隨活動(dòng)的蒸汽沿著管道進(jìn)入用汽設(shè)備。這將形成閥門無(wú)法正常的開(kāi)啟/封閉。一起因?yàn)槌榻z表象一蒸汽和水的混合物高速通過(guò)一個(gè)部分開(kāi)啟的閥門所致使的沖蝕效果一也會(huì)形成用汽設(shè)備的永久損壞。一旦發(fā)生了抽絲表象,閥門將無(wú)法供給嚴(yán)密的封閉,即便閥座上的雜質(zhì)去除以后也是如此。
因而有必要在每個(gè)疏水閥、流量計(jì)、減壓閥和調(diào)節(jié)閥之前裝置與管道同徑的過(guò)濾器。圖10.3.13顯現(xiàn)了一個(gè)典型過(guò)濾器的剖面圖。
蒸汽從進(jìn)口“A”進(jìn)入過(guò)濾器,經(jīng)過(guò)多孔的濾網(wǎng)“B;,然后從出口“C”流出。蒸汽和水能夠很容易地通過(guò)濾網(wǎng),而雜質(zhì)不能。閥帽“D”可拆卸下來(lái),使得濾網(wǎng)能被抽取出來(lái)進(jìn)行常規(guī)的清潔。排污閥也可裝置在閥帽“D”處以便利平常清潔作業(yè)。
但是如前所述,過(guò)濾器本身也能夠是發(fā)生濕蒸汽的來(lái)歷。為防止這樣狀況,過(guò)濾器應(yīng)使濾網(wǎng)水平地安
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過(guò)濾器和濾網(wǎng)將在第12.4章節(jié)中翔實(shí)評(píng)論。
蒸汽主管的疏水方法
蒸汽疏水閥是蒸汽分配體系中最有用的冷凝水排放方法。
所挑選的蒸汽疏水閥有必要依照以下條件滿意體系要求:
口壓力等級(jí)
口排量
口適宜性
壓力等級(jí)
壓力等級(jí)很容易處置,需求知道或通過(guò)核算斷定蒸汽疏水閥最大能夠的作業(yè)壓力。
排量
排量,即需求掃除的冷凝水流量,能夠分為兩類:起動(dòng)負(fù)載和運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)載。
起動(dòng)負(fù)載一管道首要需求加熱到運(yùn)轉(zhuǎn)溫度。已知管道及其銜接件的質(zhì)量和比熱容,起動(dòng)負(fù)載可通過(guò)核算得出。相應(yīng)的,也可運(yùn)用表10.3.20
口起動(dòng)負(fù)載表給出了50m長(zhǎng)的管道加熱至作業(yè)溫度時(shí)發(fā)生的冷凝水量,50m是兩個(gè)疏水點(diǎn)之間引薦的最大距離。
口表中顯現(xiàn)的單位是千克。為了斷定均勻的冷凝率,有必要思考起動(dòng)的時(shí)刻。例如,假如暖管需求50 kg的蒸汽量,要在20min的時(shí)刻內(nèi)完成,那么均勻的冷凝慮為:
均勻冷凝水率=
60 m舊
20 min
x 50kg
均勻冷凝水率=150 kg/h
口當(dāng)選用這個(gè)排量進(jìn)行蒸汽疏水閥的選型時(shí),需求記住的是開(kāi)端暖管期間主管內(nèi)的初始?jí)毫H比大氣壓力高一點(diǎn)。但是冷凝水量仍然落在一個(gè)DN15“低排量”蒸汽疏水閥的疏水規(guī)模以內(nèi)。只有很少的應(yīng)用,即體系在非常高的壓力(70 bar g以上)以及管道口徑很大,才需求更大的疏水排量。運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)載一一旦蒸汽主管達(dá)到運(yùn)轉(zhuǎn)溫度,冷凝率主要與管道口徑以及保溫的原料和厚度有關(guān)。要準(zhǔn)確地核算蒸汽主管的運(yùn)轉(zhuǎn)散熱丟失,請(qǐng)參閱第2.12章節(jié)管道和空氣加熱器的蒸汽耗量。相應(yīng)的,為了快速地得到近似的運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)載,可運(yùn)用表10.3.3,給出了不一樣壓力下每50m保溫管道每小時(shí)的蒸汽冷凝里理門
適宜性
主管疏水還應(yīng)思考以下幾點(diǎn)限制條件:
口排放溫度一蒸汽疏水閥應(yīng)該在接近或在蒸汽飽和溫度下排放冷凝水,除非集水點(diǎn)和疏水閥之間有很長(zhǎng)的冷卻段。因而蒸汽主管的疏水閥通常挑選機(jī)械式疏水閥(如浮球疏水閥、倒吊桶疏水閥)或許熱動(dòng)力疏水閥。
口結(jié)凍損壞一蒸汽主管裝置在室外,環(huán)境溫度能夠降到攝氏零度以下的時(shí)分,熱動(dòng)力疏水閥是理想的挑選,因?yàn)樗粫?huì)被結(jié)凍損壞。即便裝置條件使得冷凝水在停機(jī)時(shí)殘留在疏水閥內(nèi)并致使結(jié)凍,熱動(dòng)力疏水閥也可在解凍后從頭作業(yè),而沒(méi)有損壞。
口水錘表象一過(guò)去,裝置條件很差,水錘表象常常發(fā)生,浮球疏水閥因?yàn)槠涓∏蛞妆凰N打壞而不是理想的挑選。現(xiàn)代的規(guī)劃和加工技術(shù)可制造健壯鞏固的部件,適用于蒸汽主管的疏水。浮球疏水閥的排量較大,對(duì)快速的負(fù)載變化能做出快速的響應(yīng),因而浮球疏水閥當(dāng)然是所有汽水分離器最好的疏水挑選。
常用于蒸汽主管疏水的蒸汽疏水閥見(jiàn)圖10.3.14。其間包含了熱靜力疏水閥。這是當(dāng)把冷凝水排放至滿溢的冷凝水回收管時(shí),熱靜力疏水閥是適宜的類型。
蒸汽疏水的詳述請(qǐng)參見(jiàn)第11章“蒸汽疏水”。
浮球式疏水閥、熱動(dòng)力式疏水閥、熱靜力式疏水閥、倒吊桶式疏水閥
適用于蒸汽主管疏水的蒸汽疏水閥蒸汽管道的走漏常被忽視。不管從經(jīng)濟(jì)上還是對(duì)環(huán)境的影響,走漏的代價(jià)都很大,因而需求保證蒸汽體系在最好的功率下正常作業(yè),一起對(duì)環(huán)境的影響最小。給出了不一樣壓力下,通過(guò)不一樣口徑開(kāi)孔的蒸汽走漏量。根據(jù)每年的作業(yè)時(shí)刻,這樣的走漏量能夠很容易地轉(zhuǎn)化為燃料的節(jié)省率。
總結(jié)
正確的管道規(guī)劃安置和疏水方法需求遵循下面幾項(xiàng)原則:
口蒸汽管道應(yīng)沿活動(dòng)的方向安置一向下的斜度,每10m不小于100mm的斜度(1:100)。蒸汽管道沿流
動(dòng)方向安置上升管道時(shí),每10m長(zhǎng)的管道其斜度不應(yīng)小于250mm(1:40)。
口蒸汽管道應(yīng)每隔3050 m安置一個(gè)疏水點(diǎn),在任何的體系低處也應(yīng)安置疏水點(diǎn)。
口安置疏水管道時(shí),應(yīng)在蒸汽主管下方設(shè)置一個(gè)大口徑的集水槽以收集冷凝水。
口假如要裝置過(guò)濾器,應(yīng)使其濾網(wǎng)側(cè)向裝置。
口分支管道應(yīng)老是從蒸汽主管的上方取汽,這樣可保證得到最枯燥的蒸汽。
口應(yīng)在任何要害的用汽設(shè)備前裝置汽水分離器,以便運(yùn)用枯燥的蒸汽。
口挑選的蒸汽疏水閥應(yīng)足夠健壯鞏固以防止水錘表象和結(jié)凍的損壞。
蒸汽疏水閥系列:
為提高設(shè)備功率,節(jié)約能源,有必要從蒸汽體系中掃除凝結(jié)水和空氣以及其他不凝性氣體且不走漏蒸
汽,并將凝結(jié)水回收使用。斯派莎克蒸汽疏水閥能為所有應(yīng)用供給最適宜的挑選。彪維斯派莎克蒸汽疏水閥運(yùn)轉(zhuǎn)
性能的檢測(cè)體系則進(jìn)一步完善該系列。
? 浮球式蒸汽疏水閥 ? 壓力平衡式蒸汽疏水閥
? 熱動(dòng)力式蒸汽疏水閥 ? 倒吊桶式蒸汽疏水閥
? 雙金屬式蒸汽疏水閥 ? 自動(dòng)疏水閥監(jiān)測(cè)儀
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