供热工程课程设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上一 设计任务北京市水暖器材厂办公楼采暖工程设计。（采用上供下回单管系统）本楼为三层砖混结构建筑物，层高。窗户为单层钢窗，窗高,窗台高为 , 厚普通玻璃。墙体为厚砖墙，墙内、外表面为厚水泥砂浆。屋面构造类型详见暖通空调序号2（厚沥青膨胀珍珠岩）。不保温地面。建筑图详见附图。室内空气设计温度：办公室 、会议室、接待室为；内走道、厕所为。采暖管道由办公楼北面引入。建筑平面图详见附图。二 设计参数和原始资料根据建筑物所在城市北京市，查实用供热空调设计手册，以下简称供热手册及供热工程，查得以下设计参数。2.1气候设计参数采暖室外计算(干球)温度冬季大气压力冬季室外最多风向平均风

2、速冬季室外平均风速冬季日照率冬季主要风向办公室 、会议室、接待室内走道、厕所57%北、西北风1815表2.1 气候设计参数2.2土建设计参数外墙：墙体为厚砖墙，墙内、外表面为厚水泥砂浆。查得外墙传热系数。外窗：单层钢窗，厚普通玻璃。查得。屋面：选用厚沥青膨胀珍珠岩。查得。外门：选用双层中空旋转玻璃门。查的。地面：不保温地面。值按地带划分计算地面各地段的传热系数见表：地带名称地面传热系数地带名称地面传热系数第一地带0.47第二地带0.23第三地带0.12第四地带0.07表2.2 各地段的传热系数三 热负荷计算3.1围护结构的耗热量3.1.1围护结构耗热量包含的内容冬季供暖系统的热负荷，应根据建筑

3、物下列耗散和获得的热量确定：（1）围护结构的耗热量1；（2）加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量；（3）加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量；（4）通风耗热量（5）热管道及其他热表面的散热量；对于一般民用或工业辅助建筑，供暧设计热负荷的计算可简化为： （3-1）3.1.2围护结构的基本耗热量围护结构的基本耗热量按（3-2）式计算 （3-2）式中：j部分围护结构的基本耗热量，W；j部分围护结构的基本传热面积，；j部分围护结构的基本传热系数，；冬季室内计算温度，；冬季室外计算温度，；围护结构的温差修正系数，无量纲,见表2-1；序号围 护 结 构 特 征1外墙、屋顶、地面以及与室外相通的楼

4、板等1.002闷顶和与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等0.90表3.1 围护结构的温差正系数注：走廊采暖为15，各房间采暖为18，温差小于5摄氏度，所以我们忽略各个房间之间的传热影响，例如办公110、210、310与楼梯之间的传热和办公101、201、302与走廊之间的传热等。3.1.3围护结构的附加耗热量风力附加。采暖通风与空气调节设计规范(GBJ19-87)规定：建筑在不避风的高地、河边、河岸、旷野上的建筑物，以及城镇厂区内特别高出的建筑物，垂直的外围护结构附加。因北京冬季平均风速仅，且可避风，所以不考虑风力附加。（2）朝向修正耗热量产生原因：太阳辐射对建筑物得失热量的影响,规范规定

5、对不同朝向的垂直围护结构进行修正.修正方法： 朝向修正耗热量的修正率可根据不同地区进行选取，北京的朝向修正率为：东西南北-5-5-150（3）外门附加产生原因：冬季，在风压和热压的作用下，大量从室外或相邻房间通过外门、孔洞侵入室内的冷空气被加热成室温所消耗的热量称为冷风侵入耗热量。冷风侵入耗热量可采用外门附加的方法计算。对短时间开启，无热风幕的外门附加率值如下表：外门布置状况附加率一道门65%两道门（有门斗）80%三道门60%供暖建筑和生产厂房的主要出口50%表3-2 外门附加率值高度附加。房间高度大于时，每高出应附加，但总的附加率不应大于。因本建筑房屋高度仅，所以不考虑高度附加。楼层修正。在

6、建筑物中常常发生上热下冷的现象，尤其是上供下回式系统更为严重。为了克服这种现象，使各楼层室内温度基本一致，可采用楼层修正系数。和高度附加一样，楼层修正也是加在基本耗热量和其他耗热量的总和上。层数层次1233+100-5表3-3 上供下回式楼层修正3.1.4门窗缝隙渗入冷空气的耗热量1、产生原因：因风压与热质作用室外空气经门窗缝隙进入室内。2、由于缺乏足够的门、窗缝隙数据，对于民用建筑的规格计算可用换气次数法。计算公式如下： （3-3）式中: 空气比热，本设计中约;室外空气密度，的条件下为；房间的内部体积，；房间的换气次数，。房间具有外窗、外门的暴露面数目面面面房间换气次数Nk（次）1/41/2

7、1/2113/2表3-4 冷风渗入量折算为房间的换气次数在后续热负荷计算中，本人均选取中值进行计算。例如办公楼101的冷风渗透耗热量为：3.1.5供暖管道散入房间的热量供暖管道管径较粗时，散入室内的热量是很可观的，因此应该在供暖设计热负荷中扣除。通常只计算水平干管的散热量，立管和连接散热器的支管因管径小均不必扣除其散热量。 （3-4）式中：供暖管道散入房间的热量，；g每米长不保温供暖管道的散热量，可查资料得出；室内不保温管道长度，；考虑散热量的有效利用率。沿顶棚下的水平管道为0.5，沿地面上的水平管道为1.0。表3-5不同管径管道每米长传热系数若选用D40管径，以办公101为例：一层回水水温取

8、70度，管道传热系数取1.91，则管道散热量为：若实际管径大于D40，最低热负荷仍成立，可通过调节阀控制。3.2房间维护结构传热耗热量计算详表（见如下）表3-6 房间热负荷汇总四 供热系统选择l 考虑到本工程为三层办公建筑，根据实际规模和施工的方便性;l 本设计采用热水作为水媒;l 采用机械循环上供下回顺流同程式;l 散热片安装形式为同侧的上供下回;l 设计供回水温度为;l 回水干管的坡度不应小于，坡度应与水流方向相同。五 散热器及系统部件的选择计算5.1散热器的选择考虑到散热器耐用性和经济性，本工程选用铸铁四柱760型，高度为。它结构简单，耐腐蚀，使用寿命长，造价低，传热系数高；散出同样热量

9、时金属耗量少，易消除积灰，外形也比较美观；每片散热器的面积少，易组成所需散热面积。外表喷塑或烤漆。具体性能及参数如下表：型号散热面积水容量重量工作压力传热系数k四柱760型0.235m1.16L6.6kg0.5mpa8.49 w/m·表5.1 铸铁散热器参数5.2 散热器的布置散热器布置在外墙窗台下，这样能迅速加热室外渗入的冷空气，阻挡沿外墙下降的冷气流，改善外窗、外墙对人体冷辐射的影响，使室温均匀。为防散热器冻裂，两道外门之间，门斗及开启频繁的外门附近不宜设置散热器；散热器安装在墙面上，上加盖板。5.3 散热器的安装尺寸应保证底部距地面不小于，通常取；顶部距盖板取；背部与墙面净距不

10、小于。5.4 散热器的计算以下以办公101、201、301所在立管为例计算：（1）计算立管管段的水温（2）计算各组散热器的热煤平均温度 （3）计算散热器的传热系数K对四柱760型，不能超过25片。传热系数 (3-5)根据式（3-5）可求得：（4）计算散热面积 先假设片数修正系数，查附表得同侧上进下出连接形式修正系数，查附表得散热器形式修正系数，可得：（5）计算散热器片数n可得办公101散热器片数为：两个窗户下分别各安装14片。同理：办公201散热器片数为：两个窗户下分别各安装14、15片。办公301散热器片数为：两个窗户下分别安装12片和13片。其他房间的散热器计算结果见下表：5.5膨胀水箱的

11、选择 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。膨胀水箱的容积可按下式计算： （5.1）式中：膨胀水箱的有效容积（信号管到溢流管之间的容积）,;水的膨胀系数，;系统内的水容量，;系统内水受热和冷却时水温的最大波动值，一般以水温算起； 在低温水供暖系统中，则 （5.2）查表可知：四柱760型供暖系统设备供给热量的水容量是，本建筑总采暖负荷为，可求的膨胀水箱有效容积为。根据全通通用建筑设计图集选用如下型号膨胀水箱：表5-2可选用膨胀水箱型号根据上表可选择圆形2号，公称容积，有效容积，内径

12、，高度。5.6排气装置的选择在热水采暖系统中，积存的空气若得不到及时排除，就会破坏系统内热水的正常循环， 因此必须及时排除空气。系统在充水之前为空气所充满，充水时，空气经膨胀水箱或集气装置排出系统，充水由 回水干管进入系统，缓慢上升，直到空气排净，水充满整个系统为止。在机械循环上供下回式热水采暖系统中，集气罐通常设置在系统各分支环路的供水干管 的末端最高处。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。系统运行时，定期打开阀门将热水中分离出来并 聚集在集气罐内的空气排除。规格型号1234D/mm100150200250H（L）/mm3

13、00300320430质量/Kg4.396.9513.7629.29表5-3集气罐规格尺寸集气罐的有效容积应为膨胀水箱有效容积的1%，则可选用第一种型号，质量，。在本设计中，选用自动排气阀作为系统排气装置。5.7 管道热补偿为了防止供热管道升温时，由于热伸长或温度应力热引起管道变形或破坏，需要在管道上设置补偿器，以补偿管道的热伸长，从而减小管壁的应力和作用在阀件或支架结构上的作用力。补偿器的选择按照管路的伸长量来确定，管道受热的自由伸长量可按下式计算： （5-3）式中：管道的伸长量，m；管道的线膨胀系数，一般取0.012，mm/(m·)； 管壁最高温度，可取热媒的最高温度，()； 管

14、道安装时的温度，在温度不能确定时，可取最冷月平均温度（）；L计算管段的长度，(m)；在本设计中补偿采用管道的自然补偿。自然补偿是一种最简便、最经济的补偿方式，应充分加以利用。采用自然补偿器吸收热伸长时，其各臂的长度不宜采用过大的数值，其自由臂不宜大于30m。考虑到本建筑自由臂均小于30m，所以均可采用自然补偿，考虑到过走廊的埋地回水干管地方狭小，故采用波形补偿器。5.8其它设备的选择5.8.1供暖系统中阀门的设置l 多层建筑的供暖立管上应设调节阀门或关闭阀门，但楼梯间立管上不应装设阀门；l 各环干管的始端及系统总进、出口管上，应装设阀门；l 当系统需要部分运行或关断进行修理时，应在各分支干管上

15、装设关断阀门。5.8.2供暖系统中的阀门，宜按下列规定选择：关闭用：热水系统用闸阀；调节用：截止阀、对夹式蝶阀；放水用：旋塞或闸阀；5.8.3供暖管道的坡度，应符合下列规定：六 采暖系统流程简图采暖管道设计从办公109房间接入建筑内部。七 水力平衡计算（1）计算左侧系统水利平衡：1）确定散热器的热负荷表7-1散热器热负荷汇总2）在轴测图上进行管段编号、立管编号并注明个管段的热负荷和管长，如下图7-1所示.图7-1 供热系统左支水力计算图3）确定最不利环。本系统为同程式单管系统，一般取最远立管的环路作为最不利环路。如上图7-1所示，最不利环路是从入口经过立管，这个环路包括管段1到管段9。4）计算

16、最不利环路各管段的管径。本题采用推荐的平均比摩阻大致为来确定最不利环路各管段的管径。根据各管段的热负荷，求出各管段的流量，计算公式如下： (7-1)式中 Q管段的热负荷，； 系统的设计供水温度，此处为;系统的设计回水温度，此处为。5）根据，查供暖通风设计手册热水供暖系统管道水力计算表，选择最接近的管径。将查出的列入表7-2的第5、6、7栏和第3栏。例如，对于管段2，时，。查表，选择最接近的管径，如取DN32,用插补法计算，可求出。6）确定沿程压力损失。将每一管段和相乘，泪如水力计算表的第8栏。7）确定局部阻力损失A、确定局部阻力系数。根据系统图中管路的实际情况，列出个管段局部阻力管件名称（见表

17、7-2）。查表求出各阻力系数计入表中，最后将各管段总阻力系数列入水力计算表第9栏。B、根据管段流速，可查出动压头值，列入水力计算表的第10栏中。根据将求出的值列入水力计算表的第11栏中。表7-2最不利环路L7立管局部阻力系数计算表8）求各管段的压力损失。将水力计算表中的第8、11栏相加，列入表第12栏中。9）求环路总压力损失，即。表7-3最不利环路L7立管水力计算表用同样的方法计算通过最近立管L2的环路，从而确定出立管L2、回水干管个管段的管径及其压力损失。表7-4最近环路L2立管局部阻力系数计算表表7-5最近环路L2立管水力计算表 根据本题的水力计算表，立管L9的资用压力应等于入口处供水管起点，通过最近立管L2环路到回水干管管段13末端的压力损失，减去供水干管起点到供水干管管段5末端的压力损失的差值，亦等于。通过立管L10的资用压力为：通过立管L1的资用压力为：根据各立管的资用压力和立管各管段的流量，选用合适的立管管径。计算方法与前方法相同。表7-6 L8、L9、L1立管局部阻力系数计算表表7-7 L8、L9、L1立管水力计算表（2）计算右侧系统水利平衡：图7-2供热系统右支水力计算图按上述方法计算得