蒸汽系统施工过程中提高系统供热效率措施的探讨

张勇 张旭 孙鹏

【摘要】：蒸汽系统施工过程中，很多系统附件能否正确安装将直接影响蒸汽系统的供热效率。系统中是否存在大量空气和不凝性气体，是否存在大量冷凝水都将直接影响系统和设备使用端的供、换热效率，从而直接影响蒸汽系统的稳定性和节能性。

【关键词】：饱和蒸汽；有效蒸汽压力；总传热系数；措施

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

1引言

蒸汽是应用最广泛的热量传输载体，系统的供热效率将直接影响生产效率和运行成本。本文将通过对蒸汽系统换热原理的理论分析，探讨总结出蒸汽系统施工过程中提高系统供热效率的方法。

2影响因素分析

2.1饱和蒸汽含热量分析

蒸汽系统供热主要是利用饱和蒸汽冷凝成凝结水释放的热量，而饱和蒸汽的一个主要特征就是饱和温度与压力是对应的。

例1：0.5Mpa下的饱和蒸汽干度95%，那么95%的0.5Mpa干饱和蒸汽的蒸发焓，（0.5Mpa饱和蒸汽蒸发焓2086KJ/Kg，水的焓671KJ/Kg）。

通过对比0.5Mpa下干度为95%的饱和蒸汽所含热量小于干度为100%的饱和蒸汽热量(2757KJ/Kg)。因此要提高供热效率首先就是要尽量控制蒸汽系统中冷凝水的含量。

2.2有效蒸汽压力含热量分析

当蒸汽系统开始运行时，管道内充满了空气和不凝性气体，这时它们就将在气体总体积中占一部分比例。根据道尔顿分压定理:

例2：蒸汽系统表压0.4Mpa，如果含有空气25%。

这时蒸汽混合物的温度只有144℃(对应0.3Mpa饱和蒸汽温度)，而不是0.4Mpa所对应的152℃。这说明混合气体所携带的热量低于纯饱和蒸汽，这不仅对换热应用有影响，也对那些需要保证最低温度以确保物理或化学变化的制程都有很大的影响。

2.3蒸汽换热分析

蒸汽换热器的工作原理是通过一次侧蒸汽与二次侧被加热介质进行热交换从而达到换热的目的，理想状态下蒸汽通过换热器金属加热面将热量传递给被加热介质，但实际是在传热过程中金属板不是唯一的热阻，蒸汽还会存在空气膜、冷凝水膜、污垢层。根据热力学方程：

Q单位时间传递的热量(W/㎡)

A换热面积(㎡)

∆T 温差(℃)

R热阻((㎡∙℃)/W)

障碍物厚度(m)

K导热系数(W /(m∙℃))

通过以上分析结合公式，我们可以分析出影响换热效率的热阻。

表2.3-1各种材料典型导热系数

例3：考虑一台汽水换热器蒸汽侧的空气膜、冷凝水膜、蒸汽侧污垢层厚度0.2mm，水侧的污垢层0.1mm，水膜0.05mm。

汽水换热器内部各层热阻

(1)各介质在系统中同时存在时：

(2)当排除系统中的空气和冷凝水时：

(3)当排除蒸汽侧和水侧污垢时：

通过计算结果我们可以看出当排除系统中的空气和冷凝水时导热系数提高了11倍，而当去除污垢层后导热系数又提高了4倍。因此空气膜、冷凝水膜、污垢层的厚度就是影响换热器效率的关键因素。

当然在蒸汽系统实际运行的环境下，完全消除这些物质的存在是不可能的，但是我们采取措施来减少各介质层厚度的目标。

3提高供热效率的施工措施

3.1管路的正确安装

(1)保证管道具有正确的坡度和坡向，在安装管道支架时，应严格控制测量标高，使支架上表面处在同一条坡度线上，管道敷设时应用水平尺进行测量。当管道稍又起伏时可用垫铁找坡，对于蒸汽管道坡度应在2‰。

(2)正确布置支架间距，防止管道过长下挠，造成冷凝水低点聚集形成水锤。

(3)分支管道安装时应从蒸汽主管上方取蒸汽，从侧面和底部取蒸汽会使主管的冷凝水和杂质随蒸汽一起进入支管。

(4)管道系统安装时还应该注意一下各个问题：

a.水平管道上不得使用同心变径，应使用偏心异径并保证低平。

b.选择过滤精度高的过滤器一般推荐100目Y型过滤器，在蒸汽水平管上安装时过滤网应水平安装。

c.管道提升处，弯头下沉部位应做好支撑，并在提升前加装疏水装置。d.管道下降段进入设备前，应加装一套疏水装置。

e.对蒸汽品质要求较高的设备前应加装。

f.除管道系统按设计要求保温外，还应该对截止阀，减压阀组，汽水分离器等管道系统附件，可选用阀门专用软质保温套进行保温，从而减少阀门附件的热量损失，减少冷凝水产生。

3.2正确安装疏水器

疏水阀是自动阻汽排水设备，疏水阀安装时应符合以下要求：

(1) 疏水点必须要保证冷凝水能到达蒸汽疏水阀。

(2) 疏水阀组应安装在靠近用热设备或管道及凝结水排出口之下，便于检修的地方。

(3) 疏水阀体应垂直安装，不得倾斜，利阻汽排水，使介质流向同阀体标示一致。

(4) 疏水阀体组装时，要设置好旁通、检查管、单向阀和过滤器，要便于检修拆卸。

3.3合理布置排气阀

安装管道系统时应在主管道提升段或被分隔区域的最高点、垂直安装的方形补偿器的最高点，管道系统的末端安装排气阀。排气阀应连接安装一根管路将其引至安全的区域排放。

4结论

在蒸汽管道施工过程中实施这些措施，可以消除因施工不当对系统造成的不良后果，也对蒸汽系统换热效率、系统安全、系统节能具有非常重要的意义。

【参考文献】：

1、 《蒸汽工程指南》 斯派莎克公司

2、 《热能与动力工程基础》 王承阳 冶金工业出版社

作者简介：张勇性别:男 身份证:612325198003210018

简介: 2002年毕业于西安工业学院 2002年就职中国三安建设有限公司至今 2008年被评为工程师职称 本人从工程至今一直从事设备安装工程,上汽通用五菱AFC总装车间公用及设备安装工程；西安麦德龙卖场钢结构设备安装工程;西安杨森制药厂4000L制备罐安装工程,2005年后担任陕汽总装车间,顶新集团饮品设备安装工程,上汽通用项目,林德气体制氢项目机械安装工程主任工程师,2009年编写<积放式悬挂输送机安装工法>被评为机械工业总公司企业级工法,2010年进入公司技术部担任技术总监一致全面指导所辖工程,同时负责集团<医药食品行业卫生级管道自动焊接技术>项目实施工作. 张旭 性别：男简介：1998年就职中国三安建设工程公司至今2002年被评为工程师职称 2009年被评为高级工程师 孙鹏性别：男简介：无锡职业技术学院机械分院 讲师

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