蒸汽管道和用汽設(shè)備為什么要安裝疏水器？

2024-12-06

一、疏水器的基本原理與作用

（一）疏水器的原理

疏水器是一種用于自動排除蒸汽系統(tǒng)中凝結(jié)水的裝置。它主要是利用蒸汽和凝結(jié)水的物理性質(zhì)差異來工作。蒸汽是氣態(tài)，密度小、體積大、能量高；而凝結(jié)水是液態(tài)，密度大、體積小。疏水器通過感應(yīng)凝結(jié)水和蒸汽的不同特性，如密度、溫度、流速等，實(shí)現(xiàn)對凝結(jié)水的分離和排出。例如，常見的機(jī)械型疏水器是利用凝結(jié)水的重力和蒸汽的浮力差異來工作的。當(dāng)凝結(jié)水進(jìn)入疏水器時，在重力作用下，使疏水器內(nèi)部的機(jī)械裝置動作，打開排水通道，排出凝結(jié)水；而蒸汽的浮力會使機(jī)械裝置保持關(guān)閉狀態(tài)，防止蒸汽泄漏。

（二）疏水器的主要作用

1. 提高蒸汽系統(tǒng)的熱效率

• 在蒸汽管道和用汽設(shè)備中，如果凝結(jié)水不能及時排出，它會占據(jù)管道和設(shè)備的部分空間。當(dāng)蒸汽流經(jīng)含有凝結(jié)水的區(qū)域時，會與凝結(jié)水進(jìn)行熱量交換，導(dǎo)致蒸汽部分冷凝，這部分熱量就白白損失了。而疏水器能夠快速有效地排出凝結(jié)水，使蒸汽能夠充分發(fā)揮其熱能，提高整個蒸汽系統(tǒng)的熱效率。據(jù)統(tǒng)計，沒有安裝疏水器或者疏水器故障時，蒸汽系統(tǒng)的熱效率可能會降低10% - 30%。

2. 防止水擊現(xiàn)象

• 當(dāng)蒸汽快速流動時，如果遇到凝結(jié)水，由于蒸汽和凝結(jié)水的速度和密度差異很大，會產(chǎn)生劇烈的撞擊，這種現(xiàn)象被稱為水擊。水擊會產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力，對蒸汽管道和用汽設(shè)備造成嚴(yán)重的損壞，如管道破裂、設(shè)備變形等。疏水器能夠及時排出凝結(jié)水，避免蒸汽和凝結(jié)水的直接碰撞，從而有效地防止水擊現(xiàn)象的發(fā)生。

3. 保證用汽設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行

• 對于用汽設(shè)備，如換熱器、干燥器等，穩(wěn)定的蒸汽供應(yīng)是保證其正常工作的關(guān)鍵。如果凝結(jié)水在設(shè)備內(nèi)積聚，會影響蒸汽的進(jìn)入和熱量傳遞。例如，在換熱器中，凝結(jié)水會在換熱表面形成一層水膜，增加熱阻，降低換熱效率。安裝疏水器可以確保設(shè)備內(nèi)沒有凝結(jié)水積聚，使設(shè)備能夠在穩(wěn)定的蒸汽供應(yīng)下正常運(yùn)行，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

二、蒸汽管道安裝疏水器的必要性

（一）管道熱損失的控制

1. 長距離輸送中的熱量損失

• 在長距離蒸汽輸送管道中，蒸汽會不斷地散熱而凝結(jié)成水。如果沒有疏水器，這些凝結(jié)水會在管道底部積聚。隨著積聚的凝結(jié)水增多，蒸汽與凝結(jié)水的接觸面積增大，熱量損失會急劇增加。以一條長度為1000米、管徑為100mm的蒸汽輸送管道為例，在沒有疏水器的情況下，每小時因凝結(jié)水積聚導(dǎo)致的熱量損失可能高達(dá)數(shù)十萬焦耳。

2. 管道保溫效果的優(yōu)化

• 即使管道有良好的保溫措施，凝結(jié)水的存在也會影響保溫效果。因?yàn)槟Y(jié)水的導(dǎo)熱系數(shù)比蒸汽大得多，它會加速熱量從管道內(nèi)部向外部環(huán)境的傳遞。安裝疏水器可以及時清除管道內(nèi)的凝結(jié)水，保持管道內(nèi)以蒸汽為主的狀態(tài)，從而更好地發(fā)揮保溫材料的作用，減少熱量向外界環(huán)境的散失。

（二）管道安全運(yùn)行的保障

1. 防止管道腐蝕

• 凝結(jié)水中可能含有雜質(zhì)和溶解的氣體，如氧氣、二氧化碳等。這些物質(zhì)在管道內(nèi)與金屬壁接觸，會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致管道腐蝕。特別是在管道的底部，由于凝結(jié)水積聚，腐蝕現(xiàn)象更為嚴(yán)重。疏水器能夠及時排出凝結(jié)水，減少管道與腐蝕性物質(zhì)的接觸時間，從而延長管道的使用壽命。例如，在一些化工企業(yè)中，安裝疏水器后，蒸汽管道的腐蝕速率可以降低50%左右。

2. 避免管道變形和損壞

• 如前文所述，水擊現(xiàn)象會對管道造成巨大的損壞。在蒸汽管道啟動、停止或者蒸汽流量突然變化時，最容易產(chǎn)生水擊。通過安裝疏水器，在管道的關(guān)鍵位置（如管道的低點(diǎn)、拐彎處等）及時排出凝結(jié)水，可以大大降低水擊發(fā)生的概率，保證管道的結(jié)構(gòu)完整和安全運(yùn)行。

三、用汽設(shè)備安裝疏水器的重要性

（一）保證設(shè)備性能的發(fā)揮

1. 換熱器的性能優(yōu)化

• 在換熱器中，蒸汽的主要作用是提供熱量，使另一側(cè)的流體升溫或發(fā)生相變化。如果凝結(jié)水不能及時排出，會在換熱器的蒸汽側(cè)形成水層。這層水的存在會大大增加熱阻，降低傳熱系數(shù)。例如，在板式換熱器中，當(dāng)凝結(jié)水積聚時，傳熱系數(shù)可能會降低30% - 50%。安裝疏水器可以確保換熱器的蒸汽側(cè)始終保持干燥，提高傳熱效率，使換熱器能夠高效地完成熱量交換任務(wù)。

2. 干燥設(shè)備的效率提升

• 對于干燥設(shè)備，如噴霧干燥器、流化床干燥器等，蒸汽是提供干燥所需熱量的重要能源。如果設(shè)備內(nèi)有凝結(jié)水積聚，會降低蒸汽的有效利用，延長干燥時間，甚至導(dǎo)致產(chǎn)品干燥不完全。通過安裝疏水器，能夠保證干燥設(shè)備內(nèi)的蒸汽質(zhì)量，提高干燥效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量符合要求。例如，在食品干燥行業(yè)，安裝疏水器后，干燥設(shè)備的生產(chǎn)效率可以提高20% - 40%。

（二）設(shè)備使用壽命的延長

1. 減少設(shè)備磨損

• 對于一些有機(jī)械運(yùn)動部件的用汽設(shè)備，如蒸汽驅(qū)動的泵、壓縮機(jī)等，凝結(jié)水的存在可能會導(dǎo)致部件的磨損加劇。例如，在蒸汽泵中，凝結(jié)水可能會進(jìn)入活塞缸或者葉輪等關(guān)鍵部件，造成部件的腐蝕和磨損。安裝疏水器可以避免凝結(jié)水對設(shè)備部件的損害，減少設(shè)備的維修次數(shù)，延長設(shè)備的使用壽命。

2. 防止設(shè)備內(nèi)部結(jié)垢

• 有些凝結(jié)水中含有鈣、鎂等礦物質(zhì)，當(dāng)這些水在設(shè)備內(nèi)部蒸發(fā)時，礦物質(zhì)會沉淀下來，形成水垢。水垢會影響設(shè)備的熱傳遞和流體流動。例如，在蒸汽鍋爐的受熱面上，水垢的形成會導(dǎo)致鍋爐的熱效率降低，甚至引發(fā)安全事故。安裝疏水器可以減少凝結(jié)水在設(shè)備內(nèi)的停留時間，從而降低結(jié)垢的可能性，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。

蒸汽管道和用汽設(shè)備安裝疏水器是非常必要的。它不僅能夠提高蒸汽系統(tǒng)的熱效率、防止水擊等安全隱患，還能保證用汽設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和延長使用壽命，對于工業(yè)生產(chǎn)等眾多領(lǐng)域的蒸汽利用有著至關(guān)重要的作用。