解决纺织厂空气加热设备蒸汽供应问题

（一）加热器分类

按热媒种类分为电加热器、蒸汽加热器、热水加热器等；按结构型式分为光管式加热器、翼片式加热器等；按使用方式分为预热器、再热器、天窗排管等。

图4－21　光管式加热器

1—光管　2—管板　3—供汽管　4—联箱　5—回水管

1.光管式加热器纺织厂常用的加热器为光管式加热器，因为光管式加热器阻力小、易清扫、造价低。常用的热媒为蒸汽或热水。

光管加热器一般采用直径为25mm左右的钢管，按一定距离焊接在两个联箱（或直径较大的钢管）之间，如图4－21所示，根据需要可做成1～4排。

光管加热器装于室内供直接采暖用时，通常称为光管散热器，光管散热器一般管径较大，常做成单排。

2.天窗排管为了提高车间上部温度，消除天窗凝水，一般把蒸汽管道敷设在锯齿形厂房天窗下，这种蒸汽管道叫做天窗排管。天窗排管实际上起着散热器的作用，所以也可以按需要的散热量，决定散热面积和选取管径。因为天窗排管是沿着天窗下沿敷设的，所以长度较长。又因为蒸汽进入天窗排管后，管壁温度升高，使工作温度与安装时的温度差异较大。为此，一定要考虑管道热胀冷缩问题。

管道因热膨胀的伸长量Δl可用下式计算。

式中：K——常用钢管的热胀冷缩系数，mm/（m·℃），一般为0.012；

L——管道长度，m；

t1——管道安装时温度，℃；

t2——管道工作时温度，℃。

由上式可知，若是管道长度较长，温差较大，则管道伸长量较大。如果管道没有自由伸缩的可能，将使管道本身承受很大的热应力，而使管道或管道支架发生损坏，因此在管道中应设有热补偿器。补偿器种类很多，如套管补偿器、方形补偿器和波纹管补偿器等。当伸长量较小时，可用管子的自然拐弯来补偿管道的热伸长量，一般称为自然补偿。天窗排管常使用方形补偿器。方形补偿器是一个做成π形的弯曲管件，如图4－22所示。当管道受热伸长时，由于π形弯的变形（虚线所示）补偿了管道的伸长量，因此减少了对固定支架的推力和管子本身的热应力。方形补偿器的具体补偿量可由有关说明书中选取。

图4－22　π形补偿器

对于用蒸汽为热媒的空气加热器，为了阻挡蒸汽进入凝水管，并能使凝结水顺利排出，必须设有疏水器。纺织厂供热系统中常采用的疏水器为倒吊筒式疏水器，其特点是排水性能好、体积小、重量轻、易排出空气。

纺织厂中加热设备的蒸汽供应系统及疏水器的安装位置可参考图4－23。蒸汽首先经分汽包进行分配和调节，然后分成若干条管路供给车间各用汽设备。

图4－23　车间加热设备的蒸汽供应系统示意图

1—分汽包　2—压力表　3—供气支管　4—π形补偿器　5—天窗排管
6—回水管　7—疏水器　8—外来供气管

（二）加热器计算

1.加热空气所需要的热量加热空气所需要的热量就是加热器应该产生的热量。

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式中：Q——空气加热所需热量，W；

CP——空气的定压比热容，J/（kg·℃）；

m——被加热的空气量，kg/s；

t1——加热前空气的温度，℃；

t2——加热后空气的温度，℃。

在工程上，预热器或再热器的加热量一般用焓差来计算，详见第三章。

图4－24　光管加热器的传热系数

2.加热空气所需要的加热面积

式中：F——加热面积，m；

Q——加热空气所需要的热量，W；

t——热媒的平均温度，℃；

t'——空气通过加热器的平均温度，℃；

K——加热器的传热系数，W/（m2·℃）。

热媒为蒸汽的平均温度可根据蒸汽压力来确定，热媒为热水的平均温度可根据进出口水温来确定。空气通过加热器的平均温度可用下式计算。

3.加热器的传热系数光管加热器的传热系数K，可根据热媒种类、管子排数和空气流速从图4－24中查得。

若空气通过加热器属受迫运动（如空气在风机作用下通过再热器），则由图4－24查得的K值还需乘以从表4－6中查得的修正值i。若空气通过加热器属自然流动（如装在车间内的散热器），则由表4－7查得K值。

表4－6　修正系数表

表4－7　空气自然流动时光管加热器的传热系数

注　tsh为散热器中热水的平均温度（℃），th为室内空气温度（℃）；蒸汽压力P（MPa）为表压力。