1371蒸汽和冷凝水系统手册
第13冷凝水的排除失流图—适用于二次侧流体流量和入口温度恒定，出口温度发生变化的状况
章节13.7
在图13.7.4上绘出背压所对应的温度线HJ（100℃），这样就可能得出当设定温度为60℃下换热器发生失流时对应的二次侧流体入口温度。
失流发生时的负荷约占满负荷的55%（点F），此时二次侧流体的入口温度约为38℃（点G）。
温度(℃)
负荷百分比
图13.7.4 增加了背压线
结合图13.7.1和图13.7.3，我们很容易看出当出口设定温度从70℃降为60℃时对失流负荷的影响。在图13.7.5上，我们可以画出两条蒸汽温度线AB（160℃到70℃）和ED（132℃到60℃），它们和背压线JH交于不同的位置。热负荷较高时（设定温度为70℃）失流点约为33%（点F1）；当负荷较低时（设定温度为60℃）失流点约为55%（点F2）。
温度(℃)
负荷百分比
图13.7.5 失流点的变化
必须注意的是以上所对应的负荷百分数是基于不同的负荷的。在例13.7.1中，当二次侧出口设定温度为70℃时满负荷时的换热量为314kW；当设定点降为60℃时，满负荷时的换热量也降为251kW。
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例如
当二次侧出口设定温度为70℃时：
满负荷时的换热量为314 kW，失流发生时的负荷约为满负荷的33.33%。
0.3333 × 314 kW × 3600 s/h
当二次侧出口设定温度为60℃时：
满负荷时的换热量为251kW，失流发生时的负荷约为满负荷的55.55%。
0.5555 × 251 kW × 3600 s/h
从上面的计算我们很容易可以发现，当设定温度降低时，换热器发生失流时的负荷反而增加了。从图13.7.6所示的失流图上可以看出两种不同设定温度下失流发生的二次侧流体入口温度，这对诊断换热器是否发生失流很有帮助。
)
℃(度温负荷百分比
图13.7.6 两种失流工况下不同的介质温度入口
当设定温度为70℃时，二次侧入口温度上升为53℃时(点G1)，换热器会发生失流；当设定温度为60℃时，二次侧入口温度上升为38℃时(点G2)，换热器会发生失流；当然，可以通过公式13.2.4验证以上结果。
在较高的设定温度时, T2 = 70℃T1 = 100 - [1.555 (100 - 70)]T1 = 100 - [1.555 (30)]T1 = 100 - 46.7T1 = 53.3℃
较低的设定温度, T2 = 60℃T1 = 100 - [1.555 (100 - 60)]T1 = 100 - [1.555 (40)]T1 = 100 - 62.2T1 = 37.8℃
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第13冷凝水的排除失流图—适用于二次侧流体流量和入口温度恒定，出口温度发生变化的状况
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总结
从以上的信息可以得知，设定点温度降低时失流负荷反而增大。事实上，随着设定温度的不断降低，失流负荷会逐渐增大，直至换热器内的压力降低到和冷凝水管道内的背压相同。我们同样可以利用图13.7.7所示的失流图预测当设定温度降低到何种程度时，换热器内会一直发生失流。在此例中，当换热器内的蒸汽压力降低与冷凝水管道背压相同时，也就是换热器内温度降低到100℃（点K）时，换热器内会一直发生失流。
在图13.7.7中，我们可能过以下方法确定室换热器一直发生失流时的二次侧设定温度。从背压所对应的饱和蒸汽温度100℃点（点K），作一直线KL与满负荷时的温度线AB平行交右侧纵轴为点L。新的蒸汽温度线与二侧温度线BC交于点M，点M所对应的温度约为49℃。此例中，当换热器二次侧流体出口的设定温度降低到49℃或更低时，换热器内会一直发生失流。
温度(℃)
负荷百分比
图13.7.7 例13.7.1中，在100%失流负荷时出口温度约为49℃
选择合适的疏水装置
确定换热器内的蒸汽压力和其对应负荷的最终目的是要选择合适的疏水装置以排除各种工况下换热器内的冷凝水。
在此例中，需要根据以下信息选择疏水装置。最大蒸汽负荷 此负荷下的蒸汽压力 冷凝水系统背压 疏水装置的工作压差 失流时的蒸汽负荷 失流时的蒸汽负荷
= 543 kg/h （设定温度为70℃） = 5.2 bar g
= 0 bar g (大气压力) = 5.2 bar （满负荷时） = 168kg/h （设定温度为70℃） = 224kg/h （设定温度为60℃）
失流时疏水装置的工作压差 = 0 bar
在例13.7.1中，浮球式疏水阀必须同时满足以下两种情况下的冷凝水量
1. 必须能够排放满负荷时的冷凝水量，例如5.2 bar压差下排放543kg/h的冷凝水量。2. 必须排放失流状态下的冷凝水量，例如设定温度为60℃时的失流负荷224kg/h。为浮球式疏水阀提供静压头
当失流发生时，换热器内的蒸汽压力等于冷凝水系统的背压，疏水阀的前后没有压差推动冷凝水从疏水阀排出。因此，需要在疏水阀上游利用静压的型式产生一定的压力用于排除冷凝水。
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13.7
换热器冷凝水出口到疏水阀进口之间的静压头必须能够提供足够的压差使疏水阀可以排放224kg/h的冷凝水量。为了能够使换热器内的冷凝水能够更容易的排放，可以如图13.7.8所示在换热器蒸汽进口和控制阀之间安装一个破真空器。
从图13.7.9中可以看出DN25(1″)FT14－10浮球式疏水阀可以满足排水的要求。但是，为了使疏水阀能够在失时排放224kg/h的冷凝水，疏水阀前端必须要有4m的高度。
从实际应用中一般很难保证疏水阀前有4m的高度，因此，一般情况下通常会选择一个口径较大的疏水阀。如图13.7.8所示。
对于例13.7.1，如果疏水前可提供的安装高度只有200mm，从图13.7.10中可以看出DN40（1/2″）FT14－10能够满足冷凝水的排放要求。
图13.7.8 疏水阀的口径与静压头的高度有关
注:
如果冷凝水管道的背压大于大气压力，例如疏水阀后冷凝水管道有一定的提升或排放到具有压力的冷凝水管线，同样可以用以上的方法确定失流负荷和疏水阀口径。随着背压的不断增大，即使最大口径的疏水阀也有可能不能完成失流时的冷凝水排放。
在这种情况下，仅仅安装一个浮球式疏水阀已经不能满足要求，否则换热器内就会发生积水现象。这时我们需要采用冷凝水泵和疏水阀组合的型式，它可以在任何负荷下把换热器中的冷凝水有效的排除到冷凝水系统中。