采暖系统模拟演示装置

1、采暖系统模拟演示实验一、演示目的1）了解机械循环热水供暖系统的工作原理。2 ）了解机械循环热水供暖系统的主要形式及其特点。3） 了解机械循环热水供暖系统中锅炉、循环水泵膨胀水箱、集气罐、排气管的作用及其安 装特点，使学生了解常见的热水采暖系统形式，掌握系统中各部件的作用及连接方式。二、实验原理我们知道自然循环热水供暖系统的循环动力为散热器中心和锅炉之间高度内的水柱密度差。：P = gh（ 订）式中： P自然循环系统的作用压力，Pa;g 重力加速度， m/s2,取9.81 ;h 加热中心到冷却中心的垂直距离，m3P h 水冷却后的密度， kg/m ;3p g 热水的密度， kg/m。而机械循环热

2、水采暖系统的作用压头为水泵的压头和自然作用压头的共同作用，见图一。机械循环热水采暖系统中，由于作用压头大，水在管内流速大，管径相对小些，因此循环时 水在系统中的冷却温降小，其密度差也小。因而自然作用压头就小，循环动力主要靠水泵产生的压力。由于水泵的作用压力可以根据需要选取，所以该系统的作用半径远比自然循环系统大。三、演示装置结构本实验所用装置如附图所示。系统中各主要部件均为玻璃制作，其供水回水管亦是采用玻璃管。除水泵和模拟锅炉、供水水箱外，其余部件均固定在一块挂板上。散热器分以下几种形式在系统中进行连接：在立管A上面有二组散热器，其中 A1组为水平顺流式系统，该系统将同一楼层的各组散热器串联在

3、一起，热水水平地顺序流过各组散热器，水 温逐步降低。该系统散热器支管上不允许安阀门。这种结构形式的特点是可以节省管材，同垂直 顺流式系统一样，无法对散热器个体的散热量进行局部调节。1.散热器；乙热水锅炉：弘供水管路；4.回水管路，5膨胀水箱；6循环水泵图一A2组散热器为水平单管跨越式系统，该系统在散热器的支管间连接一段跨越管，热水一部 分流入散热器，一部分经跨越管直接流入下组散热器。这种形式允许在散热器支管或跨越管上安 装阀门，能够对散热器个体的散热量进行局部调节。立管B上面散热器的连接形式为双管上供下回式系统，一般当建筑物设有地下室或平屋顶 建筑物顶棚下不允许布置供水干管时，可采用这种布置形

4、式。该系统的特点是：各层阻力平衡较 容易，而排除系统中的空气较难，一般通过空气管或顶层散热器上的跑风阀进行排气，本装置利 用集气罐排气。集气罐一般是用直径100 200mm的钢管焊制而成，分为立式和卧式两种，每种又有I、 n两种形式（实验台用透明有机玻璃做成）。集气罐顶部连接直径 DN15的排气管，排气管应引至附近的排水设施处，排气管另一端装有阀门。集气罐一般设于系统供水干管末端的最高点处， 供水干管应向集气罐方向设上升坡度以使管中水流方向与空气气泡的浮升方向一致，有利于空气汇集到集气罐的上部，定期排除，当系统充水时，应打开集气罐上的排气阀，直至有水从管中流 出，方向关闭排气阀。系统运行期间，

5、应定期打开排气阀排除空气。排气阀应设在便于操作的地 方。立管C的上部连接着膨胀水箱。膨胀水箱的作用是容纳水受热膨胀而增加的体积。在机械 循环热水供暖系统中，膨胀水箱连接在回水干管循环水泵入口前，可以恒定循环水泵入口压力, 保证供暖系统压力稳定。膨胀水箱上接有膨胀管、循环管、信号管（检查管） 、溢流管和排水管。（1）膨胀管C:膨胀水箱设在系统的最高处，系统的膨胀水量通过膨胀管进入膨胀水箱。 机械循环系统膨胀管接在回水干管循环水泵入口前。膨胀管上不允许设置阀门，以免偶然关断使 系统内压力增高，以致于发生事故。（2）循环管 2：当膨胀水箱设在不供暖的房间内时，为了防止水箱内的水冻结，膨胀水箱 需设置

6、循环管。机械循环系统循环管接至定压点前的水平回水干管上。连接点对于定压点之间应 保持1.5 3m的距离。使热水能缓慢的在循环膨胀管和水箱之间流动。循环管上也不允许设置阀门，以免水箱内的水冻结。如果膨胀水箱设在非供暖房间，水箱 及膨胀管、循环管、信号管均应作保温。（3）溢流管 3：控制系统的最高水位。当水的膨胀体积超过溢流管口时，水溢出就近排入 排水设施中。溢流管上也不允许设置阀门，以免偶然关断，水从人孔处溢出。溢流管也可以来排 空气。（ 4）信号管（检查管） 1 ：检查膨胀水箱水位，决定系统是否需要补水。信号管控制系统 的最低水位，应接至锅炉房内或人们容易观察的地方，信号管末端应设置阀门。（

7、5）排水管：清洗、检修时放空水箱用。可与溢流管一起就近接入排水设施中，其上应安 装阀门。立管D上的系统上层是为单管跨越系统，具有水平单管跨越式系统的特点，克服了单管顺流 式系统无法调节个别散热器热量的缺点；下层是单管上供下回顺流式。立管E和F上的系统为单管上供下回顺流式系统，其特点上层的散热器可以个体调节，而下层散热器由于串联供水干管上，因此不能对散热器的散热量进行调节。四、实验步骤1 ） 熟悉玻璃模型供暖系统各种形式的组成特点，连接方式以及优缺点，明了整个系统中的 主要部件的作用。2） 向系统充水。首先打开管路上的阀门使整个系统畅通，然后打开阀门B和C,启动水泵,向系统充水。 充水时要让系统中的空气从集气罐中排出， 等到集气罐上的排气管开始排出水来后， 关闭排气管阀门；等到高位水箱的溢流管溢流时，关闭阀门B,打开阀门A,在水泵作用下，水沿供水干管进入散热器，经回水干管返回水泵吸入口，如此不断循环。3）观察排气管、集气管、膨胀水箱以及系统其他部位的工作情况。4）演示结束之后，将水泵断电，打开排气阀门及泄水阀，系统中的水全部放掉。本装置中 由于位置的限制，膨胀水箱没另设排水管，排污泄水同用一根管。五、问题讨论1）本演示中，室内热水采暖系统有几种连接方式。画出各种连接方式的原理图并简述其特 点。2）双管上供下回式供暖系统为什么容易