蒸汽作為供暖系統(tǒng)的熱媒,應(yīng)用極為普遍。蒸汽供暖的原理是蒸汽從熱源沿蒸汽管路進(jìn)入散熱設(shè)備,蒸汽凝結(jié)放出熱量后,凝水通過疏水器再返回?zé)嵩粗匦录訜帷?/p>
相比熱水供暖系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)(1)熱水在系統(tǒng)散熱設(shè)備中,靠其溫度降低放出熱量,而且熱水的相態(tài)不發(fā)生變化。蒸汽在系統(tǒng)散熱設(shè)備中,靠蒸汽凝結(jié)成水放出熱量,相態(tài)發(fā)生變化。
(2)熱水在封閉系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動,其狀態(tài)參數(shù)(主要指流量和比容)變化很小。蒸汽和凝水在系統(tǒng)管路內(nèi)流動時,其狀態(tài)參數(shù)變化比較大,還會伴隨相態(tài)變化。例如濕飽和蒸汽沿管路流動時,由于管壁散熱會產(chǎn)生沿途凝水,使輸送的蒸汽量有所減少;當(dāng)濕飽和蒸汽經(jīng)過阻力較大的閥門時,蒸汽被絕熱節(jié)流,雖焓值不變,但壓力下降,體積膨脹,同時,溫度一般要降低。濕飽和蒸汽可成為節(jié)流后壓力下的飽和蒸汽或過熱蒸汽。在這些變化中,蒸汽的密度會隨著發(fā)生較大的變化。又例如,從散熱設(shè)備流出的飽和凝水,通過疏水器和在凝結(jié)水管路中壓力下降,沸點(diǎn)改變,凝水部分重新汽化,形成所謂“二次蒸汽”,以兩相流的狀態(tài)在管路內(nèi)流動。
蒸汽和凝水狀態(tài)參數(shù)變化較大的特點(diǎn)是蒸汽供暖系統(tǒng)比熱水供暖系統(tǒng)在設(shè)計和運(yùn)行管理上較為復(fù)雜的原因之一。由這一特點(diǎn)而引起系統(tǒng)中出現(xiàn)所謂“跑、冒、滴、漏”問題,解決不當(dāng)時,會降低蒸汽供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和適用性。
(3)在熱水供暖系統(tǒng)中,散熱設(shè)備內(nèi)熱媒溫度為熱水流進(jìn)和流出散熱設(shè)備的平均溫度。蒸汽在散熱設(shè)備中定壓凝結(jié)放熱,散熱設(shè)備的熱媒溫度為該壓力下的飽和溫度。如仍以高溫水130℃/70℃供暖和采用蒸汽表壓力為200kPa的供暖為例。高溫水供暖系統(tǒng)的散熱器熱媒平均溫度為(130+70)/2=100℃,而蒸汽供暖系統(tǒng)散熱器熱媒平均溫度為t=133.5℃。因此,對同樣熱負(fù)荷,蒸汽供熱要比熱水供熱節(jié)省散熱設(shè)備的面積。但蒸汽供暖系統(tǒng)散熱器表面溫度高,易燒烤積在散熱器上的有機(jī)灰塵,產(chǎn)生異味,衛(wèi)生條件較差。由于上述跑、冒、滴、漏而影響能耗以及衛(wèi)生條件等兩個主要原因,因而在民用建筑中,不宜使用蒸汽供暖系統(tǒng)。
(4)蒸汽供暖系統(tǒng)中的蒸汽比容,較熱水比容大得多。例如采用蒸汽表壓力200kPa供暖時,飽和蒸汽的比容是水的比容的600多倍。因此,蒸汽管道中的流速,通??刹捎帽葻崴魉俑叩枚嗟乃俣?,可大大減輕前后加熱滯后的現(xiàn)象。
(5)由于蒸汽具有比容大,密度小的特點(diǎn),因而在高層建筑供暖時,不會像熱水供暖系統(tǒng)那樣,產(chǎn)生很大的水靜壓力。此外,蒸汽供熱系統(tǒng)的熱惰性小,供汽時熱得快,停汽時冷得也快,很適用于間歇供熱的用戶。
室內(nèi)蒸汽供暖系統(tǒng)的分類(1)按照供汽壓力的大小,將蒸汽供暖分為為三類:供汽的表壓力高于70kPa時,稱為高壓蒸汽供暖;供汽的表壓力等于或低于70kPa時,稱為低壓蒸汽供暖;當(dāng)系統(tǒng)中的壓力低于大氣壓力時,稱為真空蒸汽供暖。
(2)按照蒸汽干管布置的不同,蒸汽供暖系統(tǒng)可有上供式、中供式、下供式三種。
(3)按照立管的布置特點(diǎn),蒸汽供暖系統(tǒng)可分為單管式和雙管式。當(dāng)前國內(nèi)絕大多數(shù)蒸汽供暖系統(tǒng)采用雙管式。
(4)按照回水動力不同,蒸汽供暖系統(tǒng)可分為重力回水和機(jī)械回水兩類。高壓蒸汽供暖系統(tǒng)都采用機(jī)械回水方式。
低壓蒸汽供暖系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)注意的事項(1)在設(shè)計低壓蒸汽供暖系統(tǒng)時,一方面盡可能采用較低的供汽壓力,另一方面系統(tǒng)的干式凝水管又與大氣相通,因此,散熱器內(nèi)的蒸汽壓力只需比大氣壓力稍高一點(diǎn)即可,靠剩余壓力以保證蒸汽流入散熱器所需的壓力損失,并靠蒸汽壓力將散熱器中的空氣驅(qū)入凝水管。設(shè)計時散熱器入口閥門前的蒸汽剩余壓力通常為1500~20000pa。
(2)在實(shí)際運(yùn)行過程中,供汽壓力總有波動,為了避免供汽壓力過高時未凝結(jié)的蒸汽竄入凝水管,可在每個散熱器出口或在每根凝水立管下端安裝疏水器。
(3)為了減輕水擊現(xiàn)象,水平敷設(shè)的供汽管路,必須具有足夠的坡度,并盡可能保持汽水同向流動,蒸汽干管汽水同向流動時,坡度a宜采用0.003,不得小于0.002。進(jìn)入散熱器支管的坡度i=0.01~0.02。1
本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:
鄭國忠 - 副教授 - 華北電力大學(xué)