排空气、热损失及各类管道相关标准概述

从蒸汽系统中排放空气和其他不凝性气体，以及提供足够的保温，对于确保蒸汽设备的效率、安全和性能至关重要。

排空气

当蒸汽在停机一段时间后首次进入管道时，管道内充满空气。更多数量的空气和其他不凝性气体会随蒸汽进入，尽管这些气体的比例通常与蒸汽相比非常小。当蒸汽冷凝时，这些气体将在管道和换热器中积聚。应采取预防措施将它们排出。不排空气的后果是预热时间过长，设备效率和工艺性能下降。 蒸汽系统中的空气也会影响系统温度。空气将在系统内产生自身的压力，并将叠加到蒸汽压力上，形成总压力。因此，蒸汽/空气混合物的实际蒸汽压力和温度将低于压力表所显示的值。 更重要的是空气对传热的影响。仅1 mm厚的空气层可提供与25 μm厚水层、2 mm厚铁层或15 mm厚铜层相同的热阻。因此，从任何蒸汽系统中排空气是非常重要的。 蒸汽系统的自动排气阀（其工作原理与恒温式蒸汽疏水阀相同）应安装在冷凝水液位之上，以便只有空气或蒸汽/空气混合物才能到达它们。它们的最佳位置是在蒸汽干管的末端，如图10.5.1所示。 排气阀的排放必须通过管道排到安全的地方。在实践中，通往通气式收集器的冷凝水管可以接受排气阀的排放。

排气阀的排放必须通过管道排到安全的地方。在实践中，通往通气式收集器的冷凝水管可以接受排气阀的排放。

除了在干管末端排空气外，还应在以下位置安装排气阀：

• 与倒吊桶式疏水阀并联，或在某些情况下与热动力式疏水阀并联。这些疏水阀在启动时排空气有时较慢。
• 在难以排空的蒸汽空间（如夹套锅中与蒸汽进入侧相对的一侧）。
• 在较大的蒸汽空间（如高压釜），蒸汽/空气混合物可能影响工艺质量的场合。

减少热损失

即使蒸汽干管预热后，蒸汽仍会因辐射散热而持续冷凝。冷凝速率取决于蒸汽温度、环境温度和管道保温的效率。 为了使蒸汽分配系统高效运行，应采取适当措施将热损失减少到经济最低限度。最经济的保温厚度取决于几个因素：

• 安装成本。
• 蒸汽携带的热量。
• 管路尺寸。
• 管路温度。 当对外部管路进行保温时，必须考虑湿度和风速。 大多数保温材料的效率取决于被困在惰性材料基质（如矿棉、玻璃纤维或硅酸钙）中的微小空气单元。典型的安装使用铝皮玻璃纤维、铝皮矿棉和硅酸钙。重要的是保温材料不被压碎或浸水。足够的机械保护和防水至关重要，特别是在室外场所。 蒸汽管道到水或到湿保温层的热损失可以是同一管道到空气的热损失的50倍。应特别注意保护通过浸水地面或可能遭受洪水的地沟中的蒸汽管线。同样，保护保温层免受梯子等造成的损坏也很重要，以防止雨水渗入。 重要的是对系统的所有热部件进行保温，安全阀除外。这包括干管上的所有法兰连接件，以及阀门和其他附件。过去通常在法兰连接件两侧切断保温层，以便维护时能接触到螺栓。这相当于留下约0.5 m的裸露管道。 幸运的是，用于法兰连接件和阀门的预制保温罩现在更为普及。这些保温罩通常配有紧固件，可以方便地拆卸以便维护。

传热计算

管道热损失的计算可能非常复杂且耗时，并且假设关于管壁厚度、传热系数和各种推导常数的晦涩数据容易获取，但通常并非如此。 这些公式的推导超出了本模块的范围，但任何好的热力学教科书中都可以轻松找到更多信息。此外，精明的工程师还可以获得大量当代计算机软件。 因此，管道热损失可以通过查阅表10.5.1和一个简单的公式（公式2.12.2）轻松获得。 该表假设环境温度在10-21°C之间，并考虑了不同尺寸裸露水平管道中各种压力下蒸汽的热损失。

表10.5.1 管道散热

注：环境温度在10°C至20°C之间、静止空气条件下裸露水平管道的散热

其他因素可以包含在公式中，例如，如果管道用保温材料包裹，使热损失减少到裸管的10%，则乘以0.1的系数。

注：常数3.6给出以kg/h为单位的答案 等效长度：

• 一对配对法兰 0.5 m
• 管径阀门 1.0 m 示例10.5.1 50 m的100 mm管道有8对法兰和两个阀门，输送7 bar g的饱和蒸汽。环境温度为10°C，保温效率为0.1 参照表10.5.1和公式10.5.1的应用：确定每小时将冷凝的蒸汽量： 第1部分 - 无保温。 第2部分 - 管道有保温，但阀门和法兰未保温。 第3部分 - 完全保温。 附件等效长度：
• (8对法兰 @ 0.5 m) + (2个阀门 @ 1.0 m) = 6.0 m管道
• 7 bar g饱和蒸汽：

第1部分 - 无保温：

第2部分 - 管道有保温，但阀门和法兰未保温： 将两个元素分别考虑：

第3部分 - 管道和附件均有保温：

相关英国和国际标准

符号用于表示技术等效标准（=）和相关标准（≠）。

表10.5.2

总结

为了总结《蒸汽与冷凝水循环》中”蒸汽分配系统”章节的内容，以下检查清单可用于确保蒸汽分配系统高效有效地运行：