蒸汽蓄熱器的工作原理,是利用水相態變化的汽化潛熱實現蓄熱。所以,其相同容積下的蓄熱能力,顯然要比基于顯熱蓄熱的熱水蓄熱器大得多。有鑒于此,蒸汽蓄熱器技術一般都是與高溫水供熱技術聯系在一起的。
常用的蒸汽蓄熱方法乃基于茹茲( RuthS)蓄熱原理:當蒸汽供熱負荷減小,鍋爐供送的蒸汽有余量時,便貯存起來;當用戶用汽量增大時,便在較低的壓力下放出蒸汽。這樣的蒸汽蓄熱器一般都是做成如圖53-6所示,兩端帶蝶形封頭、頂部留有汽室的臥式圓筒形容器。
容器內除頂部汽室外,幾乎全部充滿高溫熱水。貯入的蒸汽通過一根蒸汽管和一系列浸沒在水中的噴嘴進入容器。噴嘴的安排應保障蒸汽與水的迅速混合和冷凝。當需要間斷或連續地從蓄熱器里取用熱量時,部分飽和蒸汽即以設計給定的較低壓力,從容器的汽室中放出。在進汽和出汽的干管中,都裝有自動控制閥,根據相應干管內的壓力狀態來控制蒸汽的流向。當熱源供給的蒸汽有多余時,蒸汽便通過專門的止回閥進入蓄熱器。隨著蒸汽的進入,蓄熱器內的壓力便會升高,水的汽化沸點也相應地提高,這樣就增大了容器內的蓄熱量。當沒有新鮮蒸汽需要貯入容器,而卻要求供送低壓蒸汽時,出汽干管內的壓力便會降低,直至低于容器內的壓力。這時,在壓力的作用下,容器內的高溫水便會靠自身的熱量而汽化,生成蒸汽,由汽室通過另一止回閥放出,提供使用。由此可見,這種蓄熱器是在不斷變化的溫度和壓力下工作的。蓄熱器能實現供汽的壓力變化范圍,必須作為一項重要的設計數據預先確定。蓄熱器的蓄熱能力,以至其中所需的水量,都取決于這一壓力的變化范圍,因為作為閃發蒸汽之源的水的蒸發量,取決于蓄熱器所賴以工作的壓力差。蓄熱能力隨壓差的加大而增大。
實踐表明,蓄熱器的供汽能力受到容器內熱水表面積、蒸發速度的限制,即以蒸汽不致攜帶水滴逸出容器為度。表53-1為茹茲蒸汽蓄熱器的技術性能。