[推荐]排气阀、散热损失和管道标准总结
排气阀、散热损失和管道标准总结
扫卜空气
管道关闭一段时间后，在蒸汽进入管道前，管道中充满了空气。空气和其它不凝性气体也会随蒸汽一
起进入管道。和蒸汽相比，这些不凝性气体所占的比例很小。除非我们采取措施排除它们，否则当蒸汽冷
凝后，这些不凝性气体会在蒸汽管道和换热空间中积聚。不排除空气的后果就是延长起机时间，降低设备
效率和工艺制程的性能。
蒸汽系统中存在空气也会影响系统的温度。空气在整个系统中有自己的压力，再加上蒸汽的压力就是系
统的总压力。因此实际的蒸汽压力和温度要小于压力表读数显示的蒸汽/空气混合气体的压力和对应温度。
更重要的是空气对传热效果的影响。仅有1}m厚的空气膜，其热阻与25}m的水膜相同，与2mm厚的
铁板和15mm厚的铜墙相同。因此任何蒸汽系统的排空气都是很重要的。
蒸汽系统的排空气阀(同热静力蒸汽疏水阀的工作原理)应布置在冷凝水液面之上，这样只有蒸汽/空
气的混合气体到达排空气阀。最佳的安装位置是在蒸汽主管的末端，如图10.5.1所示。
排气阀的排放气体口应连接至安全的地方。实际应用中，如果冷凝水水管能靠重力流向开口箱，则
可以考虑将排气管接入冷凝水水管。
除了在主管末端安装排空气阀，还应安装在以下地方:
口与倒吊桶疏水阀平行安装，或者在有些实例中，与热动力疏水阀并行安装。这些疏水阀在起机阶段的
排空气性能较差。
口在很苛刻的蒸汽空间(例如蒸汽进入夹套锅的对面)。
口蒸汽/空气混合气体影响工艺制程品质的大型蒸汽空间(如高压杀菌锅)。
降低热损失
即使蒸汽主管的暖管过程结束，蒸汽也会由于辐射散热损失而继续冷凝。冷凝率取决于蒸汽温度、环
境温度以及管道保温效率。
要使蒸汽分配系统高效，应当采取适当的措施来确保热损失减小到最低程度。最经济的保温厚度根据
以下几个因素:
口安装成本
口蒸汽携带的能量
口管道口径
口管道温度
当室外管道保温时，还需考虑湿度和风速。
大多数保温材料的效果取决于如矿物棉、纤维玻璃或硅酸钙非活泼材料内含有的微小空气囊。通常安
装采用包铝的纤维玻璃、包铝的矿物棉和硅酸钙。重要的是保温材料不能变形或被水浸湿。有必要进行适
当的机械保护和防水处理，尤其室外安装。
蒸汽管道散热到水、或潮湿保温材料的热损失将是散热至空气热量的50倍之多。因此要特别注意保护
安装于积水地面或管道内的蒸汽管道，以防止被水浸没。同样也要保护绝缘层不会被梯子等物件损坏，避
免雨水的侵入。
除了安全阀，蒸汽系统中所有热的部分都需要保温。这包括全部的主管连接法兰、阀门和其它连接件。
同时还要在连接法兰的每一边切掉绝缘层，露出螺栓，留出维护的空间。这等效于0.5 m的光管长度。
幸运的是，目前广泛使用为连接法兰和阀门预制的绝热外罩。通常与紧固件一起提供，维护时很容易
解开绝缘外罩。
传热计算
管道散热损失的计算非常复杂和耗时，并且我们通常假定已知一些关于管壁厚度、传热系数以及不同
的导出常数等比较模糊的数据，但实际上这些数据并非如此。
这些计算公式的推导超出本章节的范围，但可在任何一本热力学书籍中找到有关的资料。此外，我们
的工程师也能使用许多计算软件。
因此管道散热损失可参考表10.5.1和一个简单的公式(公式2.12.2)。
表中假设环境温度在10一21℃之间，考虑不同蒸汽压力、不同管道口径下水平光管的散热损失。
┌────┬──────────────────────────────────┐
│蒸汽和 │ 管径(DN) │
│环境的 │15 } 20 } 25 } 32 } 40 } 50 } 65 } 80 } 100 } 150│
│温差(℃)├──────────────────────────────────┤
│ │ W/m │
├────┼──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬───┬───┬─────┤
│60 │60 │72 │88 │111 │125 │145 │172 │210 │250 │351 │
├────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼───┼───┼─────┤
│70 │72 │87 │106 │132 │147 │177 │209 │253 │311 │432 │
├────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼───┼───┼─────┤
│80 │86 │104 │125 │155 │171 │212 │248 │298 │376 │519 │
├────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼───┼───┼─────┤
│90 │100 │121 │146 │180 │196 │248 │291 │347 │443 │610 │
├────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼───┼───┼─────┤
│100 │116 │140 │169 │207 │223 │287 │336 │400 │514 │706 │
├────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼───┼───┼─────┤
│110 │132 │160 │193 │237 │251 │328 │385 │457 │587 │807 │
├────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼───┼───┼─────┤
│120 │149 │181 │219 │268 │282 │371 │436 │517 │664 │914 │
├────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼───┼───┼─────┤
│130 │168 │203 │247 │301 │313 │417 │490 │581 │743 │1 025 │
├────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼───┼───┼─────┤
│140 │187 │226 │276 │337 │347 │464 │547 │649 │825 │1 142 │
├────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼───┼───┼─────┤
│150 │208 │250 │306 │374 │382 │514 │607 │720 │911 │1 263 │
├────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼───┼───┼─────┤
│160 │229 │276 │338 │413 │418 │566 │670 │794 │999 │1 390 │
├────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼───┼───┼─────┤
│170 │251 │302 │372 │455 │457 │620 │736 │873 │1 090 │1 521 │
├────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼───┼───┼─────┤
│180 │275 │330 │407 │499 │497 │676 │805 │955 │1 184 │1 658 │
├────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼───┼───┼─────┤
│190 │299 │359 │444 │544 │538 │735 │877 │1 041 │1 281 │1 800 │
├────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼───┼───┼─────┤
│200 │325 │389 │483 │592 │582 │795 │951 │1 130 │1 381 │1 947 │
└────┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴───┴───┴─────┘
注:环境温度10℃到20℃之间，静止空气条件下的水平光管散热损失。
其它包含在公式内的因素，例如，如果管道保温的散热损失仅是非保温管道热损失的10%，公式将乘
以0.1的系数。
式中:
ms=蒸汽的冷凝水量(kg/h);
Q=散热损失(W加)(见表10.5.1);
L=管道有效长度，包含法兰和连接件(m);
f=绝热系数，例如，1表示光管，0.1表示保温良好;
hfe=蒸发烩(kJ/kg)0
等效长度:
配对法兰为0.5m
与管道同径的阀门为1.0m
例10.5.1
口径100mm的管道长50m，有8对配对法兰和2个阀门，饱和蒸汽压力为7 bar g。环境温度100C，保
温效率的系数为0.1 0
参考表10.5.1，按公式2.12.2，确定每小时蒸汽的冷凝量:
第1部分一无保温。
第2部分一管道保温，但阀门和法兰没有保温。
第3部分一完全保温。
等效长度:
(8对配对法兰@0.5m)+(2个阀门@1.0 m)=6.0m管道长度
7 bar g饱和蒸汽:
蒸汽温度=1700C
温差(管道和环境温度)170℃一100C=1600C
蒸发怡(hrg)=2 048 kJ/kg
口径100mm管道每米的热损失(见表10.5.1)= 999 W加
总结
作为总结，以下的几条可用来检查蒸汽分配系统是否有效率:
口蒸汽管道是否正确选型?
口蒸汽管道是否正确布置?
口蒸汽管道是否充分疏水?
口蒸汽管道是否充分排除空气?
口是否有预防蒸汽管道膨胀的措施?
口汽水分离器是否安装以提高蒸汽品质?
口是否有泄漏接头、填料密封或安全阀?为什么?
口多余的管道是否用盲板封住或去除?
口系统是否有效的保温?
Questions
1 .As a general rule, where should air vents be fitted in a steam system?
a|Atthe highest points
b|On a bypass around a steam trap
c|At points where air is driven by the incoming steam
d|Around all steam traps or points adjacent to them