暖通小识--水封和疏水器

今天说两个小东西

一个是空调里面的水封,一个是动力里面的疏水器

为什么把它们放在一起呢?因为英文中,这两个东西都叫做trap

疏水器叫做steam trap

U型水封叫做 U trap

顾名思义,就是设立一个陷阱,把水封存在里面的意思


一般而言

当我们在做冷凝水管路的时候,需要做以下工作:

设计水封

设计计算冷凝水管路尺寸,坡度

安装施工验收

根据材质进行保温处理

考虑是否回收作为其他用水设备的补水水源


当我们在做蒸汽管路上的疏水器的时候,需要做以下工作:

设计蒸汽管路,考虑坡度,考虑自然补偿或者补偿器补偿问题,固定支架滑动支架滚动支架等问题

考虑多长管线需要设置一个疏水器

计算管线的冷凝水量,选用合理类型疏水器

冷凝回收的管路设计等.

鉴于蒸汽管路系统比较复杂,本文不展开讲述那么多,仅仅说一下管路上的疏水器的疏水量的计算和种类。其余的以后有空再说、

这里点一点:比如有冷凝系统的蒸汽动力型回收系统的设计,冷凝水泵的安装高度的计算,除氧水箱的进口压力考量等等


1. 水封

在一个空调箱里面,表冷器的冷凝水需要排出,因此需要设定排水管,当然排水管上面的水封是必不可少的,常见的水封为U性水封,现在也有乒乓球类的水封。

见下图

典型负压水封

这里注意了,敲黑板,有几点注意了

a. 凝水盆的负压等于什么啊?

Pc=ρ*g((h1-h2) ,看清楚了,是h1-h2,这是因为两个水平管内均为非满管流,因此管径的高度是不应该考虑进来的。两侧的水平管均应该使用底边高度。

笔者注:这里的h1-h2在计算出来以后还是要乘以安全系数的。一般乘以1.5倍

使用h1-h2-d作为负压水封高度是不对的!

b. h2这个高度有什么要求没有?

有的。考虑到停机时候,空调箱内部的负压消失,此时水封两侧的液面平齐

因此h2的高度应该是原有h1-h2高度的至少一半,否则一旦风机再次启动,则右侧的液体会全部转移到左侧,无法形成有效的水封形态。

因此我们得出结论,对于传统的U型水封,h1-h2必须大于Pc/ ρ*g,并且h2至少是(h1-h2)的一半。

c.乒乓球水封

但是对于乒乓球的水封, 则情况又不同了。因为负压情形下,乒乓球可以压住排水口,一般只考虑h1-h2的高度,即A的高度,而不需要考虑h2的高度,如下图

对于现在大部分的空调箱的供应商,已经逐渐开始使用乒乓球式的密封水封了。

笔者注:通常我们在进行冷凝水管设计的时候,需要进行冷凝水管管径的确定,冷凝水管一般是气液两相流,雷诺数较低,属于层流,流速缓慢,一般低于0.2m/s.因此可以采用推荐数值,具体可以参见Mcquay的空调设计手册,这里不赘述了


2.疏水器

蒸汽管路和蒸汽减压阀组前都会有疏水器存在,其意义是及时输送走管路内部的凝结水。

疏水器从过去到现在基本有三种形式,一种是机械式,包括浮球式,倒吊桶式;一种是热静力式,一种是热动力式。

当我们在考虑一种疏水器好不好用的时候,主要考虑以下情况


其疏水后的背压是否足够高,越高则排水能力越强

其疏水的流量够不够大,越大则输水能力越强

是否容易发生机械故障


下面先给大家看几个动画,让大家明白各种疏水器的工作原理


https://www.zhihu.com/video/937805537035915264


浮球式疏水器




https://www.zhihu.com/video/937778053825384448


倒吊桶式疏水器




https://www.zhihu.com/video/937779367255007232


双金属片热静力式




https://www.zhihu.com/video/937780723135082496


圆盘式热动力疏水器


现在使用比较多的是浮球式,因为其背压较高,并且疏水效果好。唯一需要注意的是浮球内部不能有杂物。否则会卡死,因此需要在之前安装过滤器。

各种疏水器的背压一般为

浮球式:0.8-0.85P

倒吊桶:0.7-0.8P

热静力:0.3P

热动力:0.5P


浮球式好处在于,一是二次侧背压高,冷凝水容易回收,考虑空调蒸汽加压,最末端的压力为2bar,则疏水器后还有大约1.5bar的压力,在正常情形下,可以满足回水要求;二是可以连续输水,可以看看上面的动画就明白了。热静力式使用场合少一些,热动力的使用场合最少,用的话主要也用在水平管路上。


上面说了疏水器的种类,下面说一下沿程管道的疏水量计算,注意注意敲黑板啦,不是末端用气设备点的疏水量,不是蒸汽加湿疏水量,是蒸汽管路的疏水量!!!

1.首先我们计算出单位长度下的散热量kj/h,这个也可以直接查手册,当然你也可以阅读我的值乎专栏文章当我们在谈论保温时,我们在谈些什么?-中

里面有计算说明


2.然后我们计算出蒸汽焓值和冷凝水焓值的差值,这个很好算,就是汽化潜热吗,kj/kg


3.接着将1和2相除就可以得出需要的疏水量啦kg/h,当然最后需要考虑乘上安全系数,手册上有的,作为疏水器安全指标。


笔者注: 如果是要求计算末端设备的疏水量,则简单多啦。直接将末端设备的比如蒸汽加湿量作为最不利疏水量即可kg/h.最后也要考虑乘上安全系数,作为疏水器选型指标。

同样对于减压阀组前的疏水器选型,同样是考虑后面的用户关闭,则考虑将全部的蒸汽量全部输水,同样乘以安全系数。和上一段类同。


下面给出几个蒸汽疏水的详图看一下

减压阀组的详图



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来源:知乎 www.zhihu.com
作者:Chongchong Zhang

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