热工基础知识.pdf

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1、1 热工基础知识 1 、 水 和 水 蒸 汽 有 哪 些 基 本 性 质 ？ 答 ： 水 和 水 蒸 汽 的 基 本 物 理 性 质 有 ： 比 重 、 比 容 、 汽 化 潜 热 、 比 热 、 粘 度 、 温 度 、 压 力 、 焓 、 熵 等 。 水 的 比 重 约 等 于 1 （ t / m 3 、 k g / d m 3 、 g / c m 3 ） 蒸 汽 比 容 是 比 重 的 倒 数 ， 由 压 力 与 温 度 所 决 定 。 水 的 汽 化 潜 热 是 指 在 一 定 压 力 或 温 度 的 饱 和 状 态 下 ， 水 转 变 成 蒸 汽 所 吸 收 的 热 量 ， 或 者 蒸

2、 汽 转 化 成 水 所 放 出 的 热 量 ， 单 位 是 ： K J / K g 。 水 的 比 热 是 指 单 位 质 量 的 水 每 升 高 1 所 吸 收 的 热 量 ， 单 位 是 K J / K g ， 通 常 取 4 . 1 8 K J 。 水 蒸 汽 的 比 热 概 念 与 水 相 同 , 但 不 是 常 数 ， 与 温 度 、 压 力 有 关 。 2 、 热 水 锅 炉 的 出 力 如 何 表 达 ？ 答 ： 热 水 锅 炉 的 出 力 有 三 种 表 达 方 式 ， 即 大 卡 / 小 时 （ K c a l / h ） 、 吨 / 小 时 ( t / h ) 、 兆 瓦

3、 （ M W ） （ 1 ） 大 卡 / 小 时 是 公 制 单 位 中 的 表 达 方 式 ， 它 表 示 热 水 锅 炉 每 小 时 供 出 的 热 量 。 （ 2 ） “ 吨 “ 或 “ 蒸 吨 “ 是 借 用 蒸 汽 锅 炉 的 通 俗 说 法 ， 它 表 示 热 水 锅 炉 每 小 时 供 出 的 热 量 相 当 于 把 一 定 质 量 （ 通 常 以 吨 表 示 ） 的 水 从 2 0 加 热 并 全 部 汽 化 成 蒸 汽 所 吸 收 的 热 量 。 （ 3 ） 兆 瓦 ( M W ) 是 国 际 单 位 制 中 功 率 的 单 位 ， 基 本 单 位 为 W （ 1 M W =

4、 1 0 6 W ） 。 正 式 文 件 中 应 采 用 这 种 表 达 方 式 。 三 种 表 达 方 式 换 算 关 系 如 下 ： 6 0 万 大 卡 / 小 时 （ 6 0 1 0 4 K c a l / h ） 1 蒸 吨 / 小 时 1 t / h 0 . 7 M W 3 、 什 么 是 热 耗 指 标 ？ 如 何 规 定 ？ 答 ： 一 般 称 单 位 建 筑 面 积 的 耗 热 量 为 热 耗 指 标 ， 简 称 热 指 标 ， 单 位 w / m 2 , 一 般 用 q n 表 示 ， 指 每 平 方 米 供 暖 面 积 所 需 消 耗 的 热 量 。 黄 河 流 域 各 种

5、 建 筑 物 采 暖 热 指 标 可 参 照 下 表 。 建 筑 物 类 型 住 宅 综 合 居 住 区 学 校 或 办 公 场 所 旅 馆 食 堂 餐 厅 非 节 能 型 建 筑 5 6 6 4 6 0 8 0 6 0 8 0 6 0 7 0 1 1 5 1 4 0 节 能 型 建 筑 3 8 4 8 5 0 7 0 5 5 7 0 5 0 6 0 1 0 0 1 3 0 上 表 数 据 只 是 近 似 值 ， 对 不 同 建 筑 结 构 ， 材 料 、 朝 向 、 漏 风 量 和 地 理 位 置 均 有 不 同 ， 纬 度 越 高 的 地 区 ， 热 耗 指 标 越 高 。 4 、 如 何

6、 确 定 循 环 水 量 ？ 如 何 定 蒸 汽 量 、 热 量 和 面 积 的 关 系 ？ 答 ： 对 于 热 水 供 热 系 统 ， 循 环 水 流 量 由 下 式 计 算 ： G = Q / c ( t g - t h ) 3 6 0 0 = 0 . 8 6 Q / ( t g - t h ) 式 中 ： G - 计 算 水 流 量 ， k g / h Q - 热 用 户 设 计 热 负 荷 ， W c - 水 的 比 热 ， c = 4 1 8 7 J / k g o t g t h 设 计 供 回 水 温 度 ， 一 般 情 况 下 ， 按 每 平 方 米 建 筑 面 积 2 2 .

7、 5 k g / h 估 算 。 对 汽 动 换 热 机 组 ， 由 于 供 回 水 温 差 设 计 上 按 2 0 计 算 ， 故 水 量 常 取 2 . 5 k g / h 。2 采 暖 系 统 的 蒸 汽 耗 量 可 按 下 式 计 算 ： G = 3 . 6 Q / r + h 式 中 ： G - 蒸 汽 设 计 流 量 ， k g / h Q - 供 热 系 统 热 负 荷 ， W r - 蒸 汽 的 汽 化 潜 热 ， K J / k g h - 凝 结 水 由 饱 和 状 态 到 排 放 时 的 焓 差 ， K J / k g 在 青 岛 地 区 作 采 暖 估 算 时 ， 一

8、般 地 可 按 每 吨 过 热 蒸 汽 供 1 . 2 万 平 方 米 建 筑 。 5 、 系 统 的 流 速 如 何 选 定 ？ 管 径 如 何 选 定 ？ 答 ： 蒸 汽 在 管 道 内 最 大 流 速 可 按 下 表 选 取 ： 单 位 ： （ m / s ） 蒸 汽 性 质 公 称 直 径 2 0 0 公 称 直 径 2 0 0 过 热 蒸 汽 8 0 6 0 饱 和 蒸 汽 6 0 3 5 蒸 汽 管 径 应 根 据 流 量 、 允 许 流 速 、 压 力 、 温 度 、 允 许 压 降 等 查 表 计 算 选 取 。 6 、 水 系 统 的 流 速 如 何 选 定 ？ 管 径 如

9、何 选 定 ？ 答 ： 一 般 规 定 ， 循 环 水 的 流 速 在 0 . 5 3 之 间 ， 管 径 越 细 ， 管 程 越 长 ， 阻 力 越 大 ， 要 求 流 速 越 低 。 为 了 避 免 水 力 失 调 ， 流 速 一 般 取 较 小 值 ， 或 者 说 管 径 取 偏 大 值 ， 可 参 考 下 表 ： 管 径 （ m m ） D N 2 0 D N 2 5 D N 3 2 D N 4 0 D N 5 0 D N 6 5 D N 8 0 流 速 （ m / s ） 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 在 选 择 主 管 路 的

10、管 径 时 ， 应 考 虑 到 今 后 负 荷 的 发 展 规 划 。 7 、 水 系 统 的 空 气 如 何 排 除 ？ 存 在 什 么 危 害 ？ 答 ： 水 系 统 的 空 气 一 般 通 过 管 道 布 置 时 作 成 一 定 的 坡 度 ， 在 最 高 点 外 设 排 气 阀 排 出 。 排 气 阀 有 手 动 和 自 动 的 两 种 ， 管 道 坡 度 顺 向 坡 度 为 0 . 0 0 3 ， 逆 向 坡 度 为 0 . 0 0 5 。 管 道 内 的 空 气 若 不 排 出 ， 会 产 生 气 塞 ， 阻 碍 循 环 ， 影 响 供 热 。 另 外 还 会 对 管 路 造 成

11、腐 蚀 。 空 气 进 入 汽 动 加 热 器 会 破 坏 工 作 状 态 ， 严 重 时 造 成 事 故 。 8 、 系 统 的 失 水 率 和 补 水 率 如 何 定 ？ 失 水 原 因 通 常 为 何 ？ 答 ： 按 照 城 市 热 力 网 设 计 规 范 规 定 ： 闭 式 热 力 网 补 水 装 置 的 流 量 ， 应 为 供 热 系 统 循 环 流 量 的 2 % ， 事 故 补 水 量 应 为 供 热 循 环 流 量 的 4 % 。 失 水 原 因 ： 管 道 及 供 热 设 施 密 封 不 严 ， 系 统 漏 水 ； 系 统 检 修 放 水 ； 事 故 冒 水 ； 用 户 偷

12、水 ； 系 统 泄 压 等 。 9 、 水 系 统 的 定 压 方 式 有 几 种 ？ 分 别 是 如 何 实 现 定 压 的 ？ 系 统 的 定 压 一 般 取 多 少 ？3 答 ： 热 水 供 热 系 统 定 压 常 见 方 式 有 ： 膨 胀 水 箱 定 压 、 普 通 补 水 泵 定 压 、 气 体 定 压 罐 定 压 、 蒸 汽 定 压 、 补 水 泵 变 频 调 速 定 压 、 稳 定 的 自 来 水 定 压 等 多 种 补 水 定 压 方 式 。 采 用 混 合 式 加 热 器 的 热 水 系 统 应 采 用 溢 水 定 压 形 式 。 （ 1 ） 膨 胀 水 箱 定 压 ： 在

13、 高 出 采 暖 系 统 最 高 点 2 - 3 米 处 ， 设 一 水 箱 维 持 恒 压 点 定 压 的 方 式 称 为 膨 胀 水 箱 定 压 。 其 优 点 是 压 力 稳 定 不 怕 停 电 ； 缺 点 是 水 箱 高 度 受 限 ， 当 最 高 建 筑 物 层 数 较 高 而 且 远 离 热 源 ， 或 为 高 温 水 供 热 时 ， 膨 胀 水 箱 的 架 设 高 度 难 以 满 足 要 求 。 （ 2 ） 普 通 补 水 泵 定 压 ： 用 供 热 系 统 补 水 泵 连 续 充 水 保 持 恒 压 点 压 力 固 定 不 变 的 方 法 称 为 补 水 泵 定 压 。 这 种

14、 方 法 的 优 点 是 设 备 简 单 、 投 资 少 ， 便 于 操 作 。 缺 点 是 怕 停 电 和 浪 费 电 。 （ 3 ） 气 体 定 压 罐 定 压 ： 气 体 定 压 分 氮 气 定 压 和 空 气 定 压 两 种 ， 其 特 点 都 是 利 用 低 位 定 压 罐 与 补 水 泵 联 合 动 作 ， 保 持 供 热 系 统 恒 压 。 氮 气 定 压 是 在 定 压 罐 中 灌 充 氮 气 。 空 气 定 压 则 是 灌 充 空 气 ， 为 防 止 空 气 溶 于 水 腐 蚀 管 道 ， 常 在 空 气 定 压 罐 中 装 设 皮 囊 ， 把 空 气 与 水 隔 离 。 气

15、 体 定 压 供 热 系 统 优 点 是 ： 运 行 安 全 可 靠 ， 能 较 好 地 防 止 系 统 出 现 汽 化 及 水 击 现 象 ； 其 缺 点 是 ： 设 备 复 杂 ， 体 积 较 大 ， 也 比 较 贵 ， 多 用 于 高 温 水 系 统 中 。 （ 4 ） 蒸 汽 定 压 ： 蒸 汽 定 压 是 靠 锅 炉 上 锅 筒 蒸 汽 空 间 的 压 力 来 保 证 的 。 对 于 两 台 以 上 锅 炉 ， 也 可 采 用 外 置 膨 胀 罐 的 蒸 汽 定 压 系 统 。 另 外 ， 采 用 淋 水 式 加 热 器 和 本 公 司 生 产 的 汽 动 加 热 器 也 可 以 认

16、 为 是 蒸 汽 定 压 的 一 种 。 蒸 汽 定 压 的 优 点 是 ： 系 统 简 单 ， 投 资 少 ， 运 行 经 济 。 其 缺 点 是 ： 用 来 定 压 的 蒸 汽 压 力 高 低 取 决 于 锅 炉 的 燃 烧 状 况 ， 压 力 波 动 较 大 ， 若 管 理 不 善 蒸 汽 窜 入 水 网 易 造 成 水 击 。 （ 5 ） 补 水 泵 变 频 调 速 定 压 ： 其 基 本 原 理 是 根 据 供 热 系 统 的 压 力 变 化 改 变 电 源 频 率 ， 平 滑 无 级 地 调 整 补 水 泵 转 速 而 及 时 调 节 补 水 量 ， 实 现 系 统 恒 压 点 的

17、 压 力 恒 定 。 这 种 方 法 的 优 点 是 ： 省 电 ， 便 于 调 节 控 制 压 力 。 缺 点 是 ： 投 资 大 ， 怕 停 电 。 （ 6 ） 自 来 水 定 压 ： 自 来 水 在 供 热 期 间 其 压 力 满 足 供 热 系 统 定 压 值 而 且 压 力 稳 定 。 可 把 自 来 水 直 接 接 在 供 热 系 统 回 水 管 上 ， 补 水 定 压 。 这 种 方 法 的 优 点 是 显 而 易 见 的 ， 简 单 、 投 资 和 运 行 费 最 少 ； 其 缺 点 是 ： 适 用 范 围 窄 ， 且 水 质 不 处 理 直 接 供 热 会 使 供 热 系 统

18、 结 垢 。 （ 7 ） 溢 水 定 压 形 式 有 ： 定 压 阀 定 压 、 高 位 水 箱 溢 水 定 压 及 倒 U 型 管 定 压 等 。 运 行 中 ， 系 统 的 最 高 点 必 然 充 满 水 且 有 一 定 的 压 头 余 量 ， 一 般 取 4 m 左 右 。 由 于 系 统 大 都 是 上 供 下 回 ， 且 供 程 阻 力 远 小 于 回 程 阻 力 ， 因 此 ， 运 行 时 ， 最 高 点 的 压 头 高 于 静 止 时 压 头 。 因 此 ， 静 态 定 压 值 可 适 当 低 一 些 ， 一 般 为 1 4 m 为 宜 。 最 大 程 度 地 降 低 定 压 压

19、 值 ， 是 为 了 充 分 利 用 蒸 汽 的 做 功 能 力 。 1 0 、 运 行 中 如 何 掌 握 供 回 水 温 度 ？ 我 国 采 暖 系 统 供 回 水 温 差 通 常 取 多 少 ？ 答 ： 我 国 采 暖 设 计 沿 用 的 规 定 ： 供 水 温 度 9 5 ， 回 水 温 度 7 0 ， 温 差 为 2 5 。 但 近 年 来 ， 根 据 国 内 外 供 热 的 先 进 经 验 ， 供 回 水 温 度 及 温 差 有 下 降 趋 势 ， 设 计 供 回 水 温 度 有 取 8 0 / 6 0 ， 温 差 2 0 的 。 1 1 、 什 么 是 比 摩 阻 ？ 比 摩 阻

20、 系 数 通 常 选 多 少 ？ 水 系 统 的 总 阻 力 一 般 在 什 么 范 围 ？ 其 中 站 内 、 站 外 各 为 多 少 ？4 答 ： 单 位 长 度 的 沿 程 阻 力 称 为 比 摩 阻 。 一 般 情 况 下 ， 主 干 线 采 取 3 0 7 0 P a / m ， 支 线 应 根 据 允 许 压 降 选 取 ， 一 般 取 6 0 1 2 0 P a / m ， 不 应 大 于 3 0 0 P a / m 。 一 般 地 ， 在 一 个 5 万 m 2 的 供 热 面 积 系 统 中 ， 供 热 系 统 总 阻 力 2 0 2 5 m 水 柱 ， 其 中 用 户 系

21、统 阻 力 2 4 m ， 外 网 系 统 阻 力 4 8 m 水 柱 ， 换 热 站 管 路 系 统 阻 力 8 1 5 m 水 柱 。 1 2 、 热 交 换 有 哪 几 种 形 式 ？ 什 么 是 换 热 系 数 ？ 面 式 热 交 换 器 的 主 要 热 交 换 形 式 是 什 么 ？ 答 ： 热 交 换 （ 或 者 说 传 热 ） 有 三 种 形 式 ： 导 热 、 对 流 和 辐 射 。 对 面 式 热 交 换 器 来 说 ， 换 热 的 主 要 形 式 是 对 流 和 导 热 ， 对 流 换 热 量 的 计 算 式 是 ： Q = A （ t 2 - t 1 ） ， 导 热 换

22、热 量 的 计 算 式 是 ： Q = （ / ） A （ t 2 - t 1 ） 。 在 面 式 热 交 换 器 中 的 传 热 元 件 两 侧 都 发 生 对 流 换 热 ， 元 件 体 内 发 生 导 热 。 1 3 、 面 式 热 交 换 器 有 哪 些 形 式 ？ 其 原 理 、 优 缺 点 各 为 何 ？ 答 ： 面 式 热 交 换 器 的 主 要 形 式 有 ： 管 壳 式 换 热 器 、 板 式 换 热 器 、 热 管 式 换 热 器 等 。 它 可 细 分 成 很 多 形 式 ， 其 共 同 的 缺 点 ： 体 积 大 ， 占 地 大 、 投 资 大 ， 热 交 换 效 率

23、低 （ 与 混 合 式 比 较 ） ， 寿 命 短 ； 它 们 的 优 点 是 凝 结 水 水 质 污 染 轻 ， 易 于 回 收 。 1 4 、 普 通 的 混 合 式 热 交 换 器 有 什 么 缺 点 ？ 答 ： 普 通 的 混 合 式 热 交 换 器 ， 蒸 汽 从 其 侧 面 进 入 ， 水 循 环 完 全 靠 电 力 实 现 ， 它 虽 具 有 体 积 小 、 热 效 率 高 的 优 点 ， 但 存 在 下 列 缺 点 ： 1 ） 、 不 节 电 ， 任 何 情 况 下 都 不 能 缺 省 循 环 水 泵 ； 2 ） 、 不 稳 定 ， 当 进 汽 压 力 较 低 ， 或 进 水

24、压 力 较 高 时 ， 皆 会 出 现 剧 烈 的 振 动 和 噪 声 ； 3 ） 、 同 样 ， 也 存 在 凝 结 水 回 收 难 的 问 题 。 1 5 、 供 热 系 统 常 用 到 哪 几 种 阀 门 ， 各 有 什 么 性 能 ？ 答 ： 供 热 系 统 常 用 到 的 阀 门 有 ： 截 止 阀 、 闸 阀 （ 或 闸 板 阀 ） 、 蝶 阀 、 球 阀 、 逆 止 阀 （ 止 回 阀 ） 、 安 全 阀 、 减 压 阀 、 稳 压 阀 、 平 衡 阀 、 调 节 阀 及 多 种 自 力 式 调 节 阀 和 电 动 调 节 阀 。 其 中 ： 截 止 阀 ： 用 于 截 断 介

25、质 流 动 ， 有 一 定 的 节 调 性 能 ， 压 力 损 失 大 ， 供 热 系 统 中 常 用 来 截 断 蒸 汽 的 流 动 ， 在 阀 门 型 号 中 用 “ J “ 表 示 截 止 阀 闸 阀 ： 用 于 截 断 介 质 流 动 ， 当 阀 门 全 开 时 ， 介 质 可 以 象 通 过 一 般 管 子 一 样 ， 通 过 ， 无 须 改 变 流 动 方 向 ， 因 而 压 损 较 小 。 闸 阀 的 调 节 性 能 很 差 ， 在 阀 门 型 号 中 用 “ Z “ 表 示 闸 阀 。 逆 止 阀 ： 又 称 止 回 阀 或 单 向 阀 ， 它 允 许 介 质 单 方 向 流

26、动 ， 若 阀 后 压 力 高 于 阀 前 压 力 ， 则 逆 止 阀 会 自 动 关 闭 。 逆 止 阀 的 型 式 有 多 种 ， 主 要 包 括 ： 升 降 式 、 旋 启 式 等 。 升 降 式 的 阀 体 外 形 象 截 止 阀 ， 压 损 大 ， 所 以 在 新 型 的 换 热 站 系 统 中 较 少 选 用 。 在 阀 门 型 号 中 用 “ H “ 表 示 。 蝶 阀 ： 靠 改 变 阀 瓣 的 角 度 实 现 调 节 和 开 关 ， 由 于 阀 瓣 始 终 处 于 流 动 的 介 质 中 间 ， 所 以 形 成 的 阻 力 较 大 ， 因 而 也 较 少 选 用 。 在 阀

27、门 型 号 中 用 “ D “ 表 示 。 安 全 阀 ： 主 要 用 于 介 质 超 压 时 的 泄 压 ， 以 保 护 设 备 和 系 统 。 在 某 些 情 况 下 ， 微 启 式 水 压 安 全 阀 经 过 改 进 可 用 作 系 统 定 压 阀 。 安 全 阀 的 结 构 形 式 有 很 多 ， 在 阀 门 型 号 中 用 “ Y “ 表 示 。 1 6 、 除 污 器 有 什 么 作 用 ？ 常 安 装 于 系 统 的 什 么 部 位 ？5 答 ： 除 污 器 的 作 用 是 用 于 除 去 水 系 统 中 的 杂 物 。 站 内 除 污 器 一 般 较 大 ， 安 装 于 汽 动

28、 加 热 器 之 前 或 回 水 管 道 上 ， 以 防 止 杂 物 流 入 加 热 器 。 站 外 入 户 井 处 的 除 污 器 一 般 较 小 ， 常 安 装 于 供 水 管 上 ， 有 的 系 统 安 装 ， 有 的 系 统 不 安 装 ， 其 作 用 是 防 止 杂 物 进 入 用 户 的 散 热 器 中 。 新 一 代 的 汽 动 加 热 器 自 带 有 除 污 器 1 7 、 有 时 候 发 现 有 的 用 户 暖 气 片 热 而 有 的 不 热 ， 何 故 ？ 如 何 解 决 ？ 答 ： 这 叫 作 系 统 水 力 失 调 ， 导 致 的 原 因 较 复 杂 ， 大 致 有 如

29、 下 原 因 ： （ 1 ） 管 径 设 计 不 合 理 ， 某 些 部 位 管 径 太 细 ； （ 2 ） 有 些 部 件 阻 力 过 大 ， 如 阀 门 无 法 完 全 开 启 等 ； （ 3 ） 系 统 中 有 杂 物 阻 塞 ； （ 4 ） 管 道 坡 度 方 向 不 对 等 原 因 使 系 统 中 的 空 气 无 法 排 除 干 净 ； （ 5 ） 系 统 大 量 失 水 ； （ 6 ） 系 统 定 压 过 低 ， 造 成 不 满 水 运 行 ； （ 7 ） 循 环 水 泵 流 量 ， 扬 程 不 够 ； 要 解 决 系 统 失 调 问 题 ， 首 先 要 查 明 原 因 ， 然 后

30、 采 取 相 应 措 施 1 8 、 汽 暖 和 水 暖 各 有 什 么 优 缺 点 ？ 答 ： 汽 暖 系 统 虽 有 投 资 省 的 优 点 ， 但 能 源 浪 费 太 大 ， 据 权 威 部 门 测 算 ， 汽 暖 比 水 暖 多 浪 费 能 源 约 3 0 % ， 因 此 近 年 汽 暖 方 式 正 逐 步 被 淘 汰 。 汽 暖 浪 费 能 源 主 要 表 现 在 ： ( 1 ) 国 内 疏 水 器 质 量 不 过 关 ， 使 用 寿 命 短 ， 性 能 差 ， 汽 水 一 块 排 泄 ； ( 2 ) 管 系 散 热 量 大 ， 除 工 作 温 度 高 的 原 因 外 ， 保 温 破 坏 ， 不 及 时 维 修 也 是 原 因 之 一 ； ( 3 ) 系 统 泄 漏 严 重 ， 同 样 的 泄 漏 面 积 ， 蒸 汽 带 出 的 热 量 比 水 大 得 多 。 汽 暖 除 了 不 经 济 之 外 ， 还 不 安 全 ， 易 发 生 人 员 烫 伤 和 水 击 暴 管 事 故 。 很 多 系 统 运 行 中 伴 随 有 振 动 和 水 击 声 ， 影 响 人 的 工 作 和 休 息 。 另 外 ， 汽 暖 房 间 空 气 干 燥 ， 让 人 感 到 不 舒 适 。 水 暖 系 统 虽 适 当 增 加 了 投 资 ， 但 克 服 了 上 述 弊 端 。