从开式集水箱泵送冷凝水
    之前已经讨论了为什么要回收冷凝水，一般我们需要把冷凝水用泵提升到锅炉给水箱。在讨论使用何种形式的泵回收冷凝水之前，先介绍泵的一些基本术语。
泵的术语
    气化压力一在特定温度下液态转化成气态的压力，换而言之，液体开始沸腾的压力。
  口水在1000C，大气压下将会沸腾。  口在1700C ,  7 bar g时将会沸腾。
  口在900C ,  0.7 bar g时将会沸腾。
    当用水泵泵送冷凝水时，气化压力是一个非常重要的考虑因素。冷凝水的温度通常接近饱和温度，使用离心泵就会出现问题，因为离心泵会在叶轮的中心处产生一个低压区，这样才能产生吸附作用，把液体吸进泵内。虽然压降不是很大，但由于冷凝水已接近饱和温度，所以还是有一部分冷凝水闪蒸成蒸汽。这些气所占的体积比质量相等的水的体积要大得多，气泡经过叶轮后会到叶轮的出口侧，压力增加，超过一定限度后，气泡瞬时破裂，冷凝水迅速补充该位置，同时伴随着噪声和较大的破坏性，这就是“汽蚀”。汽蚀时产生的噪声就像打磨砂石的声音，将损坏泵内的部件。
    所以我们建议，如果使用电动泵泵送冷凝水，那么在大气压下的冷凝水温度不要超过980C，一些泵要限制在94℃或96℃以下，这取决点于泵的设计情况、转速和泵的提升高度。
    压头(h)一压头用于描述某一处流体自身的势能。有几种压头形式:压力头、静压头和摩擦力压头，静压头和压力头实质上是一回事，只不过单位不一样，压力头的测量单位是Pa或bar g，而静压头的的测量单位是m。对于水来说10m的静压头接近1 bar g的压力压头(见图14.4.1)0
    压力头(hp)一压力头就是指某点的流体压力，例如:泵需要克服30m的静压头排放水，大概相当于3 bar g的压力头，泵的充水压头为1m，大概等于。.1 bar的压力头(见图14.4.2)0
    静压头(hs)一静压头是相对于某一基准点处液体的垂直高度，下面的例子就解释了静压头。如图14.4.2所示，泵的进口静压头(吸入压头或流水压头)为1m，排水压头为30m。请注意，所要泵送的水位置必须比水泵入口要高(称为灌注吸入)。

净静压差一这要看使用的是离心泵，还是机械泵。
如果是离心泵(见图14.4.3)，则净静压差就是指吸入压头和泵后压头的压差。

    如果是机械泵(见图14.4.4)吸入压头仅是提供充满水泵的能量，泵排水时该吸入压头不起任何作用，静压差也就是泵后压头。

    摩擦压头(hr)一当驱动流体沿管道流动时，摩擦压头(由摩擦而引起的压力损失)是在所难免的，这已经在10.2节管道和管道选型中详细讨论过了。
    采用第4章流量计和第10章蒸汽分配中使用的步骤计算压力损失，但通常使用最多的还是液体流量、管道直径和速度之间的关联表。为更精确些，各种管道附件对流体的阻碍作用也应该考虑进去，所以我们查表时，要用管道的等效长度(由于管道附件的阻碍作用，管道的等效长度比实际长度要长)。
    由于管道附件阻碍流体流动的原因，附件的等效长度和实际管道长度相加即为总的等效长度，一般情况下领称喳佣的逾段管道等效长度都会小于管道实际长度的10%.
                                  等效长度(}。)=实际长度+10%

    在大多数情况下，蒸汽设备工程师设计布置有泵的系统时，都会考虑合适的安装因素，请记住，本章将始终用上面的式子计算管道的等效长度，进而计算摩擦损失。
    由于摩擦而引起的压力损失，很大程度上取决于管道中水的流速，更简单的说，摩擦压头和流速的平方成正比。
    表14.4.1就给出了不同流量和管径下的摩擦压头。
例14.4.1
    泵后冷凝水管道为50mm，提升29m排至开式水槽中，管道长度为150m，流量为5000kg/h，确定:
    (A)摩擦力引起的压头损失?
    (B)总的提升压头，
A一计算摩擦压头
                            总等效长度为(}e)=150 +10=165 m
    由表14.4.1可以看到50mm的管道输送5004kg/h的冷凝水，将会产生1.0m bar加的摩擦压降，虽然可以用插值的方法获得更精确的值，但由于该例中的流量接近这个值，所以就采用1 m bar加。
    因此由于摩擦而引起的压力损失为:
                              165 x 1 mbar加=165 mbar (0.165 bar)
    1 bar相当于10m水柱，所以摩擦压头又为:
                                            0.165 bar x 10m/bar=1.65 m
B一总的提升压头
    也就是水泵需要克服的总压力

电动离心式冷凝水泵
泵的工作原理
    液体被泵导入转动叶轮的中心或孔眼内，液体经过叶轮推动，产生一定的速度向叶轮外侧流动。
应用场合
    当输送的液体流量比较大时，适合使用电动水泵，通常电动水泵是一个整体单元，用于冷凝水回收的电动水泵称为CRU, CRU包括:
  口集水箱。
  口靠感应探头或浮球控制的控制系统。
  口一个或二个电泵。
    CRU的瞬时流量可达到集水箱回收冷凝水量的1.5倍，当计算排放管的摩擦损失时，必须按照这个流量来计算。
    双泵单元中，需采用串级控制系统，这样冷凝水较少时只运行其中一台，冷凝水较多时，水箱中的液面会上升，上升到一定程度，另一台会自动投入运行。这种控制系统，也可允许当一台泵出现故障时，另一台自动投入运行。由于泵的泵水量为冷凝水回收水量的1.1倍，使得排放管的口径可以选小些。
    非常重要的是需要参照泵的制造商提供的泵的排水量，否则就可能导致泵的出口排放管选型过小。

电动冷凝水回收单元的选型
    确定电动冷凝水回收单元的口径，首先需要知道:
口运行时，回收至集水箱的冷凝水量;
口冷凝水的温度，不要超过制造商所规定的汽蚀温度值，通常制造商会有不同的叶轮适应不同的温度范围，例如900C, 940C和980C ;
口泵需要克服的总的压力，由现场条件决定;
口泵的排量以确定泵后回收管道的口径一应认真阅读制造商的数据资料。
例14.4.2为电动冷凝水回收单元的排放管道选型
    这里:
                冷凝水温度=940C
                  冷凝水量=1 000 kg / h
            静提升高度(hs)=30 m
                    管道长度=150 m
                冷凝水背压=只有摩擦损失(hr)
    可使用制造商提供的选型图，首先确定冷凝水回收单元，例如图14.4.7，由该图可知CRU1为最初选择。
    由图14.4.7, CRU1在提供最大扬程35m的情况下最多能处理2000kg/h的冷凝水量。
    然而，CRUs常间歇性工作，对一定量的冷凝水，泵工作时输送的冷凝水量通常较大，认识到这一点很重要。
    一般泵制造商的数据资料都表明，泵的实际排量为需要处理的冷凝水量的1.5倍，即:
    实际泵的排量=1.5 x 2000kg/h = 3000kg/h

所以必须要用3000kg/h，来确定泵后排放管的口径。
现在就可以计算回收管的最佳尺寸了。
                            实际管道长度=150 m
                            等效管道长度=150 m+10%=165 m
估算管道中的摩擦压头(hr)
    可在100}200Pa/m压降范围内选择某一摩擦损失后就可以确定泵的排放管口径。
    由压降表14.4.2可以看出，对于3000kg/h，压降100}200Pa/m, 40mm口径的管道足够了
    还要根据供应商的选型图对32.1 m的总提升压力进行校核，确定是否能克服该压头进行泵水，由图14.4.7可知该CRU能克服35m的压头，如果泵后压头超过了35m，那么就要重新计算，选择更大口径的管道了，或者需要选择扬程更大的CRUo
另一种确定泵后输送管道口径的方法
    由于静压头(hs)为30m，而CRU的设计压头为35m，还剩5m的压头用以克服摩擦损失(h, )，也可能选择一个较小口径的管道，但是摩擦损失较大。但是设计者必须衡量最初投入成本的节约和额外增加的运行成本。
    当然也需要较验流速，低于100℃时，流速不能超过3m/so
    表14.4.2表明，如果选择32mm口径的管道，流量为3000kg/h时摩擦压损为286Pa/m，流速大概为1 m/s，低于3m/s ,所以说选择合适。
                h，是286 Pa/m x 165 m=47 190 Pa(或4.72 m)
        因此，所需的总的提升压头(ha)=hs+h,
                                        ha=30+4.72 m
                                          ha=34.72 m
    CRU1中泵的压头为35m ,所以32mm的管道能够使用。但是从实际应用的观点来看，设计系统的极限值和实际靠得太近是不合理的，所以在该例中，40mm口径的管道可能更为可靠。
机械式冷凝水泵
工作原理
    机械式冷凝水泵包含一个体积较大泵体，冷凝水靠重力流入泵体。泵体内部有浮球通过弹簧机构控制着一套转换阀。冷凝水进入泵体后，水面上升时浮球浮起，浮球浮到一定程度后，触发弹簧机构，使得排气阀关闭，进汽阀打开，利用蒸汽的压力推动冷凝水排出。冷凝水排出后浮球下降，触发机构使得蒸汽进
口阀关闭，排气阀打开，泵体内重新开始充注冷凝水。
    泵的进出口都安装有止回阀，保证泵工作时冷凝水换正确方向的流动。
    当泵动作后排放冷凝水时，上面的集水罐储存冷凝水。

该泵的应用场合:
    通常，机械泵的排量低于电动泵，但是特别适合应用于如下场合:
  口冷凝水温度较高，易引起电动泵汽蚀;
  口真空条件下排除冷凝水;
  口设备空间有限;
  口需要较少的维护;
  口环境比较危险、潮湿;
  口无电力供应;
  口从易发生失流的温控设备中排除冷凝水(详见13章冷凝水的排除)。
    有时候(并不是总是这样)我们需要用机械式水泵代替冷凝水回收单元中的电动泵。机械式冷凝水回收单元包括冷凝水集水箱和泵组单元，无需其它控制系统机械泵就能根据冷凝水量自动的工作。
    随机械泵的每个循环，集水箱都会充满和排空，泵的瞬时流量大概是进入集水箱冷凝水持续流量的6倍，用以计算排放管的口径。选型时需要参考制造商的泵和排放管的选型资料，图14.4.10为典型
机械泵选型图。
机械式冷凝水回收泵的选型
    确定冷凝水泵的口径，需要知道:
  口到达冷凝水回收箱的最大冷凝水量。
  口动力蒸汽和压缩空气的压力，选择蒸汽还是空气取决于应用条件和现场环境。
  口集水箱到泵的注水压头。
  口冷凝水回收系统总的提升压头(背压)。
    机械泵的选型方法因制造商不同而不同，通常建立在经验数据的基础上，并转换成一些系数和计算图，通过例14.4.3，说明典型的机械泵选型方法。(当管道长度不大于1 OOm时，忽略摩擦损失。)
    如图14.4.10所示，如果动力蒸汽压力为5.2barg，泵后背压为26m，一台DN5。的机械泵能够泵出2600kg/h的冷凝水。该例中，选用DN50的机械泵完全可以处理21 OOkg/h的冷凝水。
确定机械式冷凝水泵的排放管道口径
    如果管道长度短于1 OOm，冷凝水在管道内的摩擦力相对较小，可以和机械泵的出口同口径。如果大于1 OOm，排放管的口径要大于泵的出口口径，并要校核管道口径，
排放管长于1 OOm
    如果输送管长于1 OOm，或者冷凝水流量接近泵的最大排量，要校核管道口径，保证摩擦损失(包括惯性损失)不超过泵所允许的范围内，惯性损失在例14.4.4中介绍。
    例14.4.4和例14.4.3中的题设条件相同，只是管道长度为250m o
例14.4.4确定输送管道为250mm的口径
    如果动力蒸汽压力为5.2 bar g，泵后背压为26m，一台DN5。的机械泵能够泵出2600kg/h的冷凝水。
    由图14.4.10可确定:
    泵的实际冷凝水量=21 OOkg/h
    要泵出21 OOkg/h的冷凝水，泵的最高允许背压为32m
    因此所允许的最大摩擦压损为32-26=6m(约60000Pa)
泵后输送管超过1 OOm时的惯性损失效果
    在超过1 OOm的管道内充满了大量液体，泵开始工作时，液体被突然加速会吸收掉一部分泵的能量，并导致水锤现象和噪声，这种加速过程减少一半允许的摩擦损失，因此:
                        总的可允许摩擦损失=50%X60000Pa=30000Pa
                          管道的等效长度=250m+10%=275m
            因此，允许的每米最大摩擦损失=30000Pa/275m=109Pa加
          这种泵的泵送流量为进水流量的6倍=6X2100kg/h =12600kg/h
总的可允许摩擦损失
    由于摩擦损失为109Pa/m ,  80mm的口径的管道能处理12600kg/h的冷凝水，实际上在摩擦损失为109Pa加时能够流通16480kg/h的冷凝水。
    通过表内插值计算，可得12600kg/h流量，80mm口径的管道内摩擦损失为65Pa/m o

满负荷运行的泵和较长的管道:
    在例14.4.4中，图14.4.10表明，在5.2 bar g的动力和26m的背压情况下能排放2600kg/h的冷凝水量。
如果冷凝水量(2500kg/h)接近泵的最大允许量，所以只剩下的较小压头用于克服摩擦阻力，对于同样是50mm口径的机械泵，就意味着后面的输送管道要更大些，见例14.4.50
    假定例14.4.5和例14.4.4一样，泵的口径为DN50，但是需要处理的冷凝水量为2500kg/h，请确定泵后输送管道的口径。
    按照冷凝水量为2500 kg/h，动力蒸汽压力为5.2 bar，泵的口径为DN50，查图14.4.11，得到能克服的背压为27m，该例中需要克服的背压为26m o
    所允许的摩擦损失=27-26=1 m
    1m水压头约为9806.65Pa，每米允许的摩擦损失为9806.65Pa/275m=35.7Pa加，50%用于‘I}}I生损失，则最大允许的摩擦损失为18Pa/m o
    和之前一样，排放管道按照泵出口的瞬时流量确定口径，本例中为持续流量的6倍，即15000kg/h，能够允许的摩擦损失为18Pa/m o
    表14.4.2表明，需要大于1 OOm的管道(实际上需要125mm)才能正常工作。
    虽然这样系统能正常工作，但是不经济，可以考虑采用更大一些的泵和较小的管道。
采用较大口径的泵和较小口径的管道
    假定题设条件和例14.4.4相同，使用口径为DN80机械泵，可以克服更高的背压压头，需要口径小一点的排放管就可以了。
    图14.4.12表明口径是80mm的泵在5.2 bar g的动力蒸汽的条件下，能排放2500kg/h的冷凝水，并能克服35m的背压压头。
                由例14.4.4可知，需克服的提升扬头=26m
          冷凝水的负荷为2500kg/h，最高允许背压=35m
                        所允许的摩擦压头为35-26=9m=882559.9Pa
          考虑惯’}生损失则每米允许的最大摩擦损失=50%X882599.9/275m=160Pa/m o
    而输送管道的口径要能输送的冷凝水流量6 x 2500kg/h = 15000kg/h，通过插值计算，表14.4.2表明口径是80mm的管道可输送20160kg/h，允许的摩擦损失为160Pa加，流速为1 m/so
    在该例中，由于使用了口径较大的泵，所以允许泵后的排放管可以小两号，流速大约为1m/s,  80mm口径的泵后用80mm口径的管道即可。
    注:DN80的泵仅比DN50的泵贵10%，但是泵后较长的输送管口径，包括管道附件可以更小些，安装费用也会低些，综合衡量这样更合算。
    如果允许的话泵后管道最好直接提升到一定高度，而后沿管道自流而下(见图14.4.14 )，如果水平管道的倾斜度使水流克服摩擦阻力(见表14.4.4 )，所以泵后的背压就是初始的提升段。可以在提升管的顶部安装破真空器，不仅可以帮助水流顺流而下，而且还会避免泵工作循环后水倒流。
    水平下降管道可能会遇到些障碍物，在高点安装自动排空气阀可防止空气气锁，帮助水流绕过障碍物.

开式冷凝水泵、疏水阀泵和泵阀组合的安装。
    开式泵后的排放管道按照泵的瞬时排量确定口径。
    较高温度和压力下的冷凝水流经闭式系统中的疏水阀泵或泵阀组合后，会在排放管内产生大量的闪蒸蒸汽。正因为如此，疏水阀泵和泵阀组合后的排放管道要按照满负荷疏水阀工作条件确定排放管的口径，而非泵工作条件。这样确定的管道口径也能满足泵的工作条件。

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