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摘要：随着能源危机的进一步加剧和现代化工业技术的迅速发展，对热能充分利用的要求日益提高，蒸汽疏水阀的研究工作得到了广泛的开展。蒸汽疏水阀生产厂家为适应现代工业的需要，研制工作更加深入，生产发展很快。本文将针对各种蒸汽疏水阀工作原理进行一个简单的说明。
关键词：蒸汽；疏水阀；原理
引言
蒸汽疏水阀是用于蒸汽供热设备和蒸汽管道上，能自动地排除蒸汽使用设备和管道中的冷凝水、空气及其它不可凝结的气体，并能防止蒸汽泄漏的自动阀门。蒸汽广泛地应用于工业生产和生活设施中，无论在蒸汽的输送管道系统，还是利用蒸汽来进行加热、干燥、保温、消毒、蒸煮、浓缩、换热、采暖、空调等工艺，过程中所产生的冷凝水都需要通过蒸汽疏水阀排除，而不允许蒸汽泄漏。蒸汽疏水阀性能的优劣，对于蒸汽系统的正常运行，用汽设备热效率的提高及能源的合理利用等方面具有至关重要的作用。
1疏水阀种类及工作原理
疏水阀种类很多，有浮筒式、浮球式、钟形浮子式、脉冲式、热动力式、热膨胀式。常用的有浮筒式、钟形浮子式和热动力式。
（1）浮筒式疏水阀
浮筒式疏水阀，主要有阀门、轴杆、导管、浮筒和外壳等构件组成。当设备或管道中的凝结水在蒸汽压力推动下进入疏水阀，逐渐增多至接 近灌满浮筒时，由于浮筒的重量超过了浮力而向下沉落，使节流阀开启。这样使得筒内的凝结水在蒸汽压力的作用下经导管和阀门排出。当浮筒内的凝结水接近排完时，由于浮筒的重量减轻而向上浮起，使节流阀关闭，浮筒内又开始积存凝结水。这样周期性地工作，既可自动排出凝结水，又能阻止蒸汽外逸。
（2）钟形浮子式疏水阀
钟形浮子式疏水阀又称吊桶式疏水阀（主要由调节阀、吊桶、外壳和过滤装置等构件组成。疏水阀内的吊桶被倒置，开始时处于下降位置，调节阀是开启的。当设备或管道中的冷空气和凝结水在蒸汽压力推动下进入疏水阀，随即由调节阀排出。一方面，当蒸汽与没有排出的少量空气逐渐充满吊桶内部容积，同时凝结水不断积存，吊桶因产生浮力而上升，使调节阀关闭，停止排出凝结水。另一方面，吊桶内部的蒸汽和空气有一小部分从桶顶部的小孔排出，而大部分散热后凝成液体，从而使吊桶浮力逐渐减小而下落，使调节阀开启，凝结水又排出。这样周期性地工作，既可自动排出凝结水，又能阻止蒸汽外逸。
（3）热动力式疏水阀
当设备或管道中的凝结水流入阻气排水阀后，变压室内的蒸汽随之冷凝而降低压力，阀片下面的受力大于上面的受力，故将阀片顶起。因为凝结水比蒸汽的粘度大、流速低，所以阀片与阀底间不易造成负压，同时凝结水不易通过阀片与外壳之间的间隙流入变压室，使阀片保持开启状态，凝结水 流经环行槽排出。
当设备或管道中的蒸汽流人疏水阀后，因为蒸汽比凝结水的粘度小、流速高，所以阀片与阀座问容易造成负压，同时部分蒸汽流入变压室，故使阀片上面的受力大于下面的受力，使阀片迅速关闭。这样周期性地工作，既可自动排出凝结水，又能阻止蒸汽外逸。
浮筒式疏水阀 钟形浮子式疏水阀 热动力式疏水阀
2各种蒸汽疏水阀的工作原理
当蒸汽冷凝时，它会释放出汽化的能量（潜热能）而形成冷凝水。冷凝水只含有饱和温度下水所含有的能量（显热能）。但是为了确保蒸汽系统中维持最大的热传导效率，此冷凝水必须排出系统之外，另外从锅炉中产生的一些不凝性气体和空气以及蒸汽系统起动时管道内的空气也必须排出蒸汽系统，但同时必须保留有用的蒸汽，这些功能就是由一种自动装置 — 蒸汽疏水阀来完成。
蒸汽疏水阀有各种不同的疏水方式，有些是感应密度的变化（如机械式）而动作，有些是感应温度的变化而动作排放，而有些是受通过它们的热态冷凝水本身的静压及动压之变化而感应开关的。目前疏水阀在世界范围内，按工作原理划分，主要有以下三大类。
2.1机械型蒸汽疏水阀
机械类疏水阀的第一大类是浮球式疏水阀，目前国际上主导的产品为杠杆式浮球疏水阀，其工作原理如图1所示。疏水阀除了排水阻汽功能外，要求具有良好的排空气性能。有些疏水阀除了排空气装置以外，还带有蒸汽汽锁释放装置，主要应用于发生蒸汽堵塞冷凝水无法到达疏水阀的场合即所谓的蒸汽汽锁情况，如使用虹吸管排除冷凝水（旋转滚筒设备）或疏水阀前有一段长管道时。
浮球式蒸汽疏水阀在冷凝水产生后立刻排出冷凝水，能够根据压力和负载的变化迅速排出大量的冷凝水，当对于其它类型的同口径疏水阀排量大，因此它最适合于换热要求高、设备不允许积水的各种换热设备以及带自动温度控制的设备的最佳选择。同时该类型的疏水阀出口总是浸没在冷凝水中，具有真正意义上排水阻汽的功能。
机械式疏水阀的另外一种主要形式为倒吊桶疏水阀，其工作过程如图2所示。倒吊桶疏水阀可以使用于高压的应用。倒吊桶中的空气如不排除就会阻碍疏水阀的正常工作，而倒吊桶疏水阀的排气非常缓慢，所以对于大量空气存在的场合就需要单独的热静力排空气阀，否则会造成设备积水，影响传热效率。因此通常建议安装单独的排空气阀以保证设备迅速有效的起动。很多倒吊桶疏水阀需要配置一个止回阀以防止在压力突然变化或过热时失去水封（闪蒸现象）。水封是保证倒吊桶疏水阀避免泄漏蒸汽的关键之一。倒吊桶疏水阀同样在蒸汽的饱和温度下排放冷凝水。
2.2热静力式蒸汽疏水阀
热静力式蒸汽疏水阀根据蒸汽和过冷态冷凝水或空气、蒸汽混合物之间的温度差来工作。它可用于允许过冷台冷凝水存在的设备，可利用冷凝水中的显热能。图3为压力平衡式热静力式蒸汽疏水阀的工作过程，这种疏水阀有一个填充液体的不锈钢密封囊，其填充液体的蒸发温度低于饱和蒸汽温度。选择不同的填充液体，冷凝水的排放温度不同，一般低于蒸汽饱和温度5-10度。压力平衡式疏水阀可根据压力变化进行自动调节，其排水温度保持与饱和温度曲线一起变化。同时该疏水阀在冷态时是常开的，排空气性能好。
图3 热静力蒸汽疏水阀-压力平衡式疏水阀的工作过程
双金属蒸汽疏水阀的工作原理是众所周知的双金属片的感温特性来工作。其工作过程如图4所示。双金属的工作曲线近于蒸汽饱和曲线，双金属疏水阀一般低于蒸汽饱和温度25-30度时排放冷凝水以充分利用冷凝水中的显热。双金属蒸汽疏水阀容易受背压大小的影响，背压增大将降低排放温度，增加了设备的积水量。
2.3热动力蒸汽疏水阀（圆盘式蒸汽疏水阀）
热动力蒸汽疏水阀（在国内又称为圆盘式蒸汽疏水阀）由于其结构紧凑、原理简单、工作可靠等特点在国内外被广泛使用，甚至达到被“滥用"的程度。热动力蒸汽疏水阀的工作原理如下图所示。它是根据低速冷凝水与高速闪蒸蒸汽之间的“动力"压差来工作，整个工作过程只有一个活动部件—不锈钢碟片，它具有良好的关紧力并可以防止冷凝水回流回设备，确保设备的最大工作效率。
（1）起机时，进口压力作用于碟片下部，顶起碟片，空气和较冷的冷凝水立即排出。（2）当仅低于蒸汽温度的热冷凝水流经疏水阀时，压力降低产生闪蒸蒸汽。高速的闪蒸蒸汽在碟片下方产生一个低压区，使碟片靠近阀座。（3）同时，集聚在碟片上方的闪蒸蒸汽也使碟片压紧阀座内环及外环。（4）由于顶盖的散热，碟片上方的闪蒸蒸汽冷凝，压力下降，碟片再次升起，排出冷凝水。工作循环不断重复。
3结束语
只有了解各种蒸汽疏水阀的原理，才能根据不同的情况，把各种蒸汽疏水阀应用到不同的工作领域上，促进工艺的发展。
参考文献
[1]各种蒸汽疏水阀工作原理及现状概述，上海中青机械制造有限公司，谷瀑环保设备网
论文作者:叶成
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第16期
论文发表时间:2017/11/21
标签：蒸汽论文; 疏水阀论文; 凝结水论文; 吊桶论文; 浮筒论文; 冷凝水论文; 设备论文; 《建筑学研究前沿》2017年第16期论文;