PDF《l 蒸汽基本知识》

目录 l 蒸汽基本知识 l 蒸汽泄露与损失对应表 l 蒸汽特性数据表 l 闪蒸蒸汽 l 蒸汽疏水阀种类 l 蒸汽疏水阀的选型 l 蒸汽凝结水如何排放 l 疏水阀选型和安全系数表 l 推荐选型表的使用说明 l 蒸汽疏水阀的安装和测试 l 蒸汽疏水阀故障排除 l 凝结水回收 l 蒸汽供应管线与凝结水回水管线的选型 l 怎样确定凝结水回水管线的尺寸 l 实用工程数据表 l 公制英制换算表 l 比重-比热表 l 总述 蒸汽就是把锅炉中的水,通过加热而产生的一种透明气体.

在一定压力下,必须用足够的能量才能把 水温升到沸点.之后再增加的能量只能把水转化为蒸汽,并不能升高水温. 蒸汽是一种高效、易控制的加热介质.它常用于将能量从一个集中点(锅炉)输送到工厂的各个地方, 去加热空气、水或工艺介质. 我们已经提到,把沸水变成蒸汽,要增加额外的热量.这些热量并没有损失掉,而是储存在蒸汽中, 随时准备释放出来,用于加热空气,煮马铃薯,熨裤子或者干燥纸张. 把沸水变成蒸汽所需要的热叫做蒸发热或者潜热.正如蒸汽特性数据表所示,不同的压力/温度组合, 需要的热量也不同. 工作中的蒸汽… 怎样利用蒸汽的热量? 在 工艺中,热从高温区向低温区的流动叫传热.从锅炉燃烧室开始,热通过炉管向水传递. 当锅炉压力升高,把蒸汽推出来时,蒸汽就会把供热系统中的管道加热.蒸 汽热流通过管壁传 给周围较冷的空气.散热会使一些蒸汽变回成水.这就是为什么供热管线一般都要加保温,来减 少传热损失. 但是,当蒸汽到达系统中的热交换器时,情况就不同了.此时需要蒸汽进行热传递,这种从 蒸汽中传递出的热量被用到空气加器中加热空气, 用到水加热器中加热水或用于烧水煮饭. 这种 传热不应受任何其他因素的干扰. 凝结水排放… 为什么是必须的? 凝结水是蒸汽系统传热的副产物. 它是在蒸汽输送过程中由于不可避免的散热形式的, 或在 加热设备和工艺设备中由于蒸汽向被加热物质传热后降温形成的. 一旦蒸汽凝结, 有价值的潜热 被释放,热凝结水就必须被立即排除掉.尽管从

1 Kg 凝结水中可以得到的热,比起

1 Kg 蒸汽 里的热要少很多,但凝结水还是有较高利用价值的热水,应该把它送回锅炉. 定义: kJ:热量单位,是指以把

1 kg 凉水升高 0.24 ℃所需要的热量.或者,一个 kJ,就是

1 kg 热水冷却 0.24℃时释放出来的热量.1 千卡 = 4.1868 kJ . 温度:热的程度,与能量多少没有关系. 热:能量的尺度,与温度无关.比如,1 个千卡可以把

1 kg 水的温度从 4℃升高到 5℃, 这1千卡可以是从 20℃的环境温度中来,也可以是从温度为

538 ℃的火焰中来. 图CG-1 这些

图表示在大气压力下需要多少热才能产生

1 kg 蒸汽.请注意,在到达沸点以前,每升 高1℃需要 4.18 千焦热量, 但是,在100℃时,把水变成蒸汽则需更多的热量. 图CG-2 如图所示,在0.7 MPa 压力下,需要多少热才能产生

1 kg 蒸汽.注意,在0.7 MPa 压力 下,把水烧开所需要的热量和温度要比在大气压力下需要的更多.但是在较高的温度下,把水转 换成蒸汽需要的热量却要少. 供汽系统需要排放凝结水 在蒸汽管线底部的凝结水是引起水击的原因之一.以40 m/s 的速度在管道中传输的蒸汽, 与管线底部的凝结水相遇会产生 水波 (参见图 CG-4).如果形成足够的凝结水量,高速流 动的蒸汽就会推着凝结水一起走,产 生一个危险的水头,并且在与其前面的液体的滚动中越来 越大,它可以破坏任何改变汽流方向的管件、调节阀、三通、弯头、盲板法兰.除了这种 水击 以外,高 速流动的凝结水冲凿金属表面,也能侵蚀各种管件. 传热设备需要排放凝结水 当蒸汽与比蒸汽温度低的凝结水相遇时, 会产生另一种水击,叫做热冲击.蒸汽所占的体 积比凝结水要大的多,当蒸汽体积突然减小时,会向整个系统放出冲击波.这种水击的形成,能 够损坏设备,并说明系统中的凝结水没有排除掉. 很明显, 传热设备中占加热据空间的凝结水会减少设备的有效换热尺寸和加热能力. 它应该 被快速排除掉,使系统中充满蒸汽(参见图 CG-5).蒸汽的凝结会形成一层水膜,附着在换热 器的内表面,不能变成液体的非凝结气体靠自身重力流动,它们形成一层薄膜与脏物、水垢一起 附在换热器表面,成为传热的潜在障碍(参见图 CG-3). 需要排除空气和二氧化碳气体 设备开车及锅炉给水时总会有空气存在, 给水中还可能会有能释放二氧化碳气体的溶解碳酸 盐.蒸汽流把这些影响传热的气体推到换热器的壁上.由于这些气体必须和凝结水一起排掉,而 加剧了凝结水的排放困难. 图CG-3 可能对传热产生障碍的因素:蒸汽热量必须穿过这些热阻到达低温流体 图CG-4 凝结水能在管道或管路里聚集,并被蒸汽推动产生水波,直到在点 A 处,把整个系统堵塞. 凝结水在点 B 产生了一个压差,引起蒸汽压力的变化,推动凝结水头,就象一个冲击水锤. 图CG-5 盘管中存有一半凝结水时,无法满负荷工作. 图CG-6 注意:蒸汽供应系统中的热辐射会引起凝结水的形成,所以要求在自然低点或控制阀前安装 蒸汽疏水阀.在换热器中,疏水阀的重要之处,就是要在凝结水成为传热的障碍之前就把它们排 掉.热凝结水可通过疏水阀返回锅炉重新使用. 空气对传热的影响 流向换热器表面的蒸汽流, 一般都夹带着空气和其它气体.这些气体既不能凝结,也不能 靠重力排除掉. 这种非凝结气体在蒸汽和换热器表面之间形成了一个障碍层. 有绝好隔热特性的 空气使传热效率降低.事实上,在某种条件下,只要有 0.5% 体积的空气混到蒸汽里,传热效率 就会降低一半(参见 CG-8 页中图 CG-8). 图CG-7. 含有空气和蒸汽的管道空间,只能传送蒸汽的分压热,而不是总压. 表CG-2. 由于空气存在引起温度下降对应表 压力 MPa 不含空气 时的蒸汽 温度℃ 与不同百分比空气混合后的蒸汽 温度(体积百分比)℃ 10% 20% 30% 0.07 115.6 112.4 108.9 104.9 0.17 130.7 127.2 123.4 119.1 0.35 147.8 143.9 139.7 135.1 0.52 160.2 156.1 151.6 146.6 0.69 170.1 165.7 161.0 155.8 蒸汽管道内 100% 充满蒸汽时,总压力为 0.7 MPa ,蒸汽压力为 0.7 MPa ,蒸汽温度为 164.3 ℃. 当管道内 90% 为蒸汽,10%为空气时,总压力为 0.7 MPa ,蒸汽压力为 0.62 MPa ,蒸汽温度为 160.2 ℃. 当非凝结气体(主要是空气)不断增加排不出去时,这些气体就会逐渐充满整个换热器,并 且完全阻止蒸汽的进入,设备就会被 气阻 . 腐蚀 引起结垢和腐蚀的两个主要原因是二氧化碳气体和氧气. 以碳酸盐溶解于锅炉给水中的一二 氧化碳气体进入系统,它一旦与冷的凝结水混合就会生成碳酸.有较强腐蚀性的碳酸,能够腐蚀 穿管道和换热器(参见图 CG-9).补水中加剧了碳酸的作用,加快了腐蚀速度,使钢铁表面变 得坑凹不平(参见图 CG-10). 除掉杂物 总 而言之,疏水阀必须排出凝结水,否则它会降低传热效率并产生水击.疏水阀还应能排 出空气和其它非凝结气体,因为它们会降低蒸汽温度,阻断系统,降低传热效 率,还会加剧破 坏性的腐蚀.必须尽快、彻底地排除凝结水、空气和二氧化碳气体.一台蒸汽疏水阀,实际上就 是一台自动阀门,打开可以排放凝结水、空气和二氧 化碳气体,关上可以阻断蒸汽.从经济角 度来看,蒸汽疏水阀应该能够长期运行,尽量减少故障. 曲线图 CG-5 空气/蒸汽混合曲线 在不同压力下, 不同的空气比例都会不同程度的引起温度的下降. 本表可以根据已知的压力 和温度确定所含空气的百分比.具体做法是,通过查找已知压力、温度在表上的交叉点,确定所 含空气的体积百分比.举例说明,假设系统压力为 1.72 MPa,热交换器温度为 190.6℃.从本表 中可查出其交叉点的空气含量为 30%, 即这时蒸汽中空气的含量为 30% 体积百分比. 蒸汽疏水阀必须做什么? 蒸汽疏水阀的工作, 就是要尽快地把积存在系统中的凝结水、 空气和二氧化碳气体排到系统 之外.而且,还要求高效、经济地工作.对好的蒸汽疏水阀的要求是什么? 1.蒸汽损失最小 从表 CG-3 中可以看出不为人所注意的蒸汽泄漏损失. 2. 寿命长,性能可靠 部件如果易损,会使疏水阀显得不可靠.使用高效疏水阀,可以减 少试验、修理、清洗、检查和其它损失以节省费用. 3.耐腐蚀 疏水阀的工作部件应该是耐腐蚀的,应该能防止凝结水中的酸和氧气的破坏. 4.能排出空气 蒸汽中总是含有空气,特别是在开车时.为了提高传热效率,防止系统产生 气阻,必须把系统中的空气排掉. 5. 能排出二氧化碳气体 在蒸汽温度下排出二氧化碳气体,可以防止碳酸的形成.所以, 疏水阀必须能够在或接近蒸汽温度下工作,因为二氧化碳气体能溶解在比蒸汽温度低的........