采暖设计论文.doc

1、河南机电高等专科学校毕业设计说明书/、乙1 .刖 己用人工方法向室内供给热量，保持一定的室内温度，以创造适宜 的生活条件或工作条件的技术称为供暖。将自然界的能源直接或间接地转化为热能，以满足人们需要的科 学技术，称为供热工程。供暖工程是以保持一定的室内温度，以创造适宜的生活条件或工 作条件为主要任务，集中供热是指以热水或蒸汽作为热媒，由一个或 多个热源通过热网向城市、镇或其中某些区域热用户供应热能的方式。生活中常见的是集中供热工程，目前已成为现代化城镇的重要基 础设施之一，是城镇公共事业的重要组成部分。集中供暖系统热源主要是热电站和区域锅炉房（工业区域锅炉房 一般采用蒸汽锅炉，民用区域锅炉房一

2、般采用热水锅炉），以煤、重 油或天然气为燃料；有的国家已广泛利用垃圾作燃料。核能供热有节 约大量矿物燃料，减轻运输压力等优点。热网分为热水管网和蒸汽管 网，由输热干线、配热干线和支线组成，其布局主要根据城市热负荷 分布情况、街区状况、发展规划及地形地质等条件确定，一般布置成 枝状，敷设在地下。主要用于工业和民用建筑的采暖、通风、空调和 热水供应，以及生产过程中的加热、烘干、蒸煮、清洗、溶化、致冷、 汽锤和气泵等操作，本设计主要采用集中供热管网。集中供热的优点是：提高能源利用率、节约能源。供热机组的 热电联产综合热效率可达85% ,而大型汽轮机组的发电热效率一般不 超过40 % ;区域锅炉房的大

3、型供热锅炉的热效率可达80 %90 %。 有条件安装高烟囱和烟气净化装置，便于消除烟尘，减轻大气污染， 改善环境卫生，还可以实现低质燃料和垃圾的利用。减少司炉人员 及燃 料、灰渣的运输量和散落量，降低运行费用，改善环境卫生。 易于实现科学管理，提高供热质量。可以腾出大批分散的小锅炉 房及燃料、灰渣堆放的占地，用于绿化，改善市容。实现集中供热是 城市能源建设的一项基础设施，是城市现代化的一个重要标志，也是 国家能源合理分配和利用的一项重要措施。展望未来，集中供热将面临新的竞争和挑战时间内，在供热及能 源利用技术方面还需要不断改进和提高。实现供热技术进步关键在于 抓好建立完善和技术开发体系、推广供

4、热能技术等等。132 .工程概况2.1 建筑概况(1)建筑物层高为3米(2)维护结构热工计算参数：外墙：传热系数K=1.63, 结构型式为m型内墙：传热系数K=1.73，结构型式为m型屋面：结构型式为II型，传热系数K=1.06外窗：推拉铝窗，900*1500mm,传 热系数K=3.26内门：双层实木门，传 热系数K=2.33 , 800*2000mm 地面：不保温地面计算传热的地板传热系数K=1.63(3)郑州每米窗缝基准渗风量：Lh=1.24 (m3/mh)2.2 室内参数室内设计温度16 C2.3 室外气象参数供暖室外计算温度tw=-7 C冬季平均室外风速vpj =3.4m/s夏季大气压

5、力99.17KPa夏季平均风速2.6 m/s极端最低温度-17.9 C极端最高温度43.0 C最大冻土深度27cm累年(19511980 )最低日平均温度-17.1 C3热负荷计算3.1计算最小传热阻并校核该外墙属于田型维护结构，围护结构冬季室外计算温度tw 0.3twn 0.7tp.min0.3*( 7) 0.7*( 17.1)14.07 C最小传热阻计算公式 Rmin(tn tw)1.00*30.070.576m2 C/wty n52.2222外墙的实际传热阻Ro 1/k 1/1.63 0.613mc/wRmin满足要求校核屋面的最小传热阻该维护结构属于R型，维护结构的冬季室外的计算温度T

6、wc应采用tw 0.6* twn 0.4tp.min0.6*( 5) 0.4*( 17.1)9.84 CRmin一-2 一，0.495m C /w(tn tw)1.00*25.84ty n 6.0*8.7顶棚的实际的传热阻R0 1/k 1/1.06 0.943 Rmin ,满足要求3.2房间供暖设计热负荷(1)首先，将采暖房间编号，101113、201213、301309、401 409。(2)围护结构朝向及名称，修正系数、传热面积房间总耗量等依次记 录。(3)房间的热负荷Q主要包括以下几部分：Q Qi Q2 Q3式中：Q 围护结构传热耗热量；Q2-冷风渗透耗热量；Q3-冷风侵入耗热量；3.2

7、.1 维护结构的基本耗热量(1)维护结构稳定传热时，基本耗热量可按下式计算QiKF (tn twn)式中：K 围护结构的传热系数，W/m2 C;F 围护结构的计算面积，m2;tn冬季室内空气的计算温度，C；twn冬季室外空气的计算温度，C；维护结构的温差修正系数；是用来考虑供暖房间并不直接接触室 外大气时，围护结构的基本耗热量会因内外传热温差的削弱而减少的修 正，其值取决于邻室非供暖房间或空间的保温性能和透气情况。将房间维护结构按材料、结构类型、朝向及室内外温差的不同，划分 成不同的部分，整个房间的基本耗热量等于各部分维护结构耗热量的总和。(2)直接铺在土壤上的非保温地面，按划分地带法计算。表

8、3-1非保温地面的传热热阻及传热系数地带RoKo地带RoK0第一地带2.150.47第三地带8.600.12第二地带4.300.23第四地带14.200.07(3)维护结构的附加耗热量朝向修正考虑建筑物受到太阳辐射的影响，这就需要对维护结构的基本耗热量进行修正。修正的方法是按维护结构的不同朝向采用不同的修正率表3-2 朝向修正率朝向修正率朝向修正率北、东北、西北0 10%东南、西南-10% 下-15%东、西-5%南-15% 下-30%3.2.2冷风渗透耗热量计算冷风渗透耗热量时，应考虑建筑物的高低，内部通道情况，室内 外温差，室外风向，风速和门窗种类，构造，朝向等影响，凡暴露于室外 的可开启的

9、门窗均应计算这部分耗热量。渗入冷空气所消耗的热量Q2可按下式计算：(按缝隙法)Q20.28V wCp(tn twn)其中：VnLhLV 冷空气的渗入量，m3/h;n 渗透空气量的朝向修正系数；Lh每米门窗缝隙渗入室内的空气量，按当地冬季平均风速，m3/(h m) L 一门窗缝隙的计算长度，m；Q2冷风渗透耗热量，m3/h;0.28单位换算系数，1kJ/h 0.28w;w一供暖室外计算温度下的空气密度，kg/m3;Cp冷空气的定压比热容，Cp 1kJ/(kg C)；tn一冬季室内空气的计算温度，C;twn 一冬季室外空气的计算温度，C ；冷风侵入耗热量计算 Q3 N Q1 w式中：Q3冷风侵入耗

10、热量，m3/h;Qi 外门基本传热耗热量；N 外门附加率；101房间供暖设计热负荷计算101房间为监控室，查附录1,冬季室内计算温度tn=16C ,查附录3郑州 供暖室外计算温度t wn=-7 C。(1)计算维护结构的传热耗热量北外墙 传热系数k 1.63w/(m2 C),查附录4温差修正系数 1,传 热面积F (3.9*3)1.5*1.89.0m2,北外墙的基本传热耗热量为：_ _ Q1 KF(tn twn) 1 1.63 9.0 (16 7)w 337.41w查表3-2,郑州的北向的朝向修正率为5% ,朝向修正耗热量为337.4w X5%=16.87w北外墙的实际耗热量为354.27w北外

11、窗 北外窗的传热系数k 3.26w/(m2 C),温差修正系数 1, 传热面积F 1.5*1.8 2.7m2,北外窗的基本传热耗热量为： , ，Q1 KF (tn twn) 1 3.26 2.7 23=202.44朝向修正耗热量为202.45 X 5%=10.12w北外窗的实际耗热量为212.56w西外墙传热系数k 1.63w/(m2 C),查附录4温差修正系数 1, _ _ _ _ _ _ _ _Q1KF (tn twn) 1 1.63 12 (16 7)w 449.88w查表3-2 ,郑州的西向的朝向修正率i 5 %朝向修正耗热量为Q； 449.88 ( 0.05)22.45w本建筑物建设

12、在市区内，不需要进行风力修正；层高未超过4m,不 需要进行高度修正。西外墙的实际耗热量Q1 Qi Q； 449.88 22.45 427.43w南内墙 传热系数k 1.73w/(m2 C),查附录4,温差修正系数0.70,传热面积F 3.9*3 0.8*210.1m2,南内墙的基本传热耗热量为Q1KF(tn twn) 0.70 1.73 10.1 23=281.31w南内门 传热系数k 2.33w/(m2 C),查附录4,温差修正系数0.70,传热面积F 0.8*21.6m2,南内墙的基本传热耗热量为：Q1KF(tn twn) 0.70 2.33 1.6 23=60.02w地面 将101房间的

13、地面划分地带第一地带：传热系数k 0.47w/(m2 C)传热面积 F (4 3.9)*215.8m2第一地带传热耗热量为：Q1KF(tn twn) 1 0.47 15.8 (16 7)w 170.80W第二地带：传热系数k 0.23w/(m2 C)传热面积F 1.9*23.8m2第二地带传热耗热量为：Q2KF(tn twn) 1 0.23 3.8 (16 7)w 20.10w因此，101房间地面的传热耗热量为Q Q1 Q2 (170.80 20.10)w 190.90W101房间围护结构的总耗热量为：354.27+212.56+427.43+190.90+281.31+60.02=1526.

14、49w(2)计算101房间的冷风渗透耗热量(按缝隙法计算)北外窗为推拉铝窗，其缝隙长度L (1 4 1.8 2) =7.6m查附录7,郑州市的朝向修正系数北向n 0.65已知：郑州市每米门窗缝隙进入室内的理论渗透空气量Lh 1.24(m3/m h)北外窗的冷风渗入量计算为：V nLhL (0.65 1.24 7.6) 6.12m3/h根据 twn 7C,查得 w 1.2kg/m3取空气定压比热容cp 1kJ/(kg C)北外窗的冷风渗透耗热量为47.30wQ 0.28V wCp(tn twn) 0.28 6.12 1.2 1 (16 7)因此，101监控室的总耗热量为1526.49+47.30

15、=1573.79w以此可算出其它房间的热负荷，见附表14供暖方案的确定以及散热器布置与选择4.1 热媒的选择供暖系统常用的热媒有水、蒸汽和空气。以热水作为热媒的供暖系统 称为热水供暖系统。热水供暖系统的热能利用率高，输送时无效损失较小， 散热设备不易腐蚀，使用周期长，且散热设备表面温度低，符合卫生要求。 系统操作方便，运行安全，易于实现供水温度的集中调节，系统蓄热能力 强，散热均衡，适于远距离输送。所以本次毕业设计选择热水供暖系统， 供水温度tg=95C,回水温度th=70C.4.2 供暖形式的确定本题采用机械循环等温异程式双管上供下回式供暖系统，每组散热器 供水管上有一截止阀。机械循环与自然

16、循环系统有很多区别，比如循环动 力不同、膨胀水箱连接点和作用不同、排气方式不同等。机械循环形式简 单、施工方便、造价低等优点，所以是一种广泛采用的形式。4.3 散热器的布置(1)该毕业设计散热器安装在窗台下面，这样沿散热器上升的对流热 气流能阻止和改善从玻璃下降的冷气流和玻璃冷辐射的影响，使流经室内 的空气流比较暖和舒适。(2)为了防止把散热器冻裂，因此在两道外门之间不应设置散热器。(3)把散热器布置在楼梯间的底层，可以利用热压的作业，使加热的 空气自动上升到楼梯的上部，补偿其耗热量。因此规定楼梯间的散热器应 尽量布置在底层或按一定的比例布置在下部的各层。4.4 散热器的选择选择散热器时应考虑

17、系统的工作压力，选用承压能力要求的散热器； 有腐蚀性气体的生产厂房或相对湿度大的房间，应选用铸铁散热器；热水 供暖系统选用钢制散热器时，应采取防腐措施；热水供暖系统选用散热器 时，应注意采用等电位连接，即钢制散热器与铝制散热器不宜在同一热水 供暖系统中使用；总而言之，应根据实际情况，选择经济、耐久、美观的 散热器。4.5 散热器的计算根据上述散热器的选择，同时根据所计算热负荷的大小，室内安装二 柱(M-132型)或四柱760型散热器。确定了供暖设计热负荷、供暖系统的形式和散热器的类型后，就可进 行散热器的计算，确定供暖房间所需散热器的面积和片数。(1)散热器的散热面积供暖房间的散热器向房间供应

18、热量以补偿房间的热损失，根据热平衡 原理，散热器的散热量应等于房间的供暖设计热负荷。散热器散热面积的计算公式为QK(tpj tn)1.2.3式中F一房间供暖所需的散热器散热面积，m2；Q一房间供暖热负荷，WK 一散热器的传热系数，W/(m . C )；tpj 一散热器热媒的算术平均温度，C；tn一供暖室内计算温度，C ；1一散热器组装片数或散热器的长度修正系数；2 一散热器连接形式修正系数；3一散热器安装形式修正系数；表4-1散热器组装片数修正系数每组片数2010.951.001.051.10注：上表仅适用于各种柱式散热器，方翼型和圆翼型散热器不修正，其它散热器需要修正时，见产品说明。散热器连

19、接形式修正系数2的选择：实验测定散热器传热系数时，散 热器与支管的连接形式为同侧上进下出的连接方式，则2=19；(2)散热器的片数或长度n= F/f式中n 一散热器的片数或长度;一所需散热器的散热面积；f 一每片或每m散热器的散热面积，可查附录10确定。(3)散热器片数的计算101监控室已知双管系统 Q=1573.79w , tg=95 C, t h=70 C tn =16 C。计算散热器的热媒平均温度tm pjtpj= (95+70) /2=82.5 CA t= tpj - tn =66.5 C 。p n计算散热器的传热系数k,查附录10, M-132型散热器传热系数的计算公式为 K=2.4

20、26 A t 0.286=2.426 X ( 66.5 ) 0 286=8.06w/ ( m2. C )计算散热器面积F。先假设修正系数 尸1.0,同侧上进下出连接形式修正系数=1.0 ,该散热器安装形式修正系数3=1.02 。F Q 1. 2. 3=1573.79/(8.06 X 66.5 ) X 1 X 1 X 1.02=2.99 m 2K(tpj tn)计算散热器片数n查附录10, M-132型散热器每片面积f=0.24m 2片n=2.99/0.24=12.46 片查表4-1 ,片数修正系数1=1.05,12.46 X 1.05片=13.08片0.08 X0.24=0.020.1 m 2

21、所以n=13片各层房间散热器片数的计算见附表2所示5.管路的水力计算机械循环热水供暖系统由水泵提供动力，系统作用半径较大，供暖系 统的总压力损失也较大，一般约为1020kpa,较大型系统总压力损失可达 2050kpa。机械循环双管系统，一根立管上的各层散热器是并联关系，各 层散热器之间由于作用压力的不同而产生垂直失调的问题，自然循环的作 用压差应考虑进去，不能忽略。5.1 室内热水供暖系统水力计算的任务与方法(1)室内热水供暖系统水力计算的任务已知各管段的流量和系统的循环作用压力，确定各段管径。这是实 际工程设计的主要内容。已知各管段流量和管径，确定系统所需循环压力。常用于校核计算， 校核循环

22、水泵扬程是否满足要求。已知各管段管径和该管道的允许压降，确定该管段的流量。常用于 校核已有的热水供暖系统各管段的流量是否满足要求。(2)室内热水供暖系统水力计算的方法供暖系统水力计算的方法有等温降法和不等温降法两种。下面主要介 绍等温降法的计算步骤。根据温降，计算各管段流量。根据系统的循环作用压力，确定最不利环路的平均比摩阻Rpj,机械 循环热水供暖系统推荐选用的经济比摩阻飞一般为60-120P a / ni根据经济比摩阻和各管段流量G,查附录13选出最接近的管径d, 确定该管径下管段的实际比摩阻Rsj和实际流速Vsjo计算确定个管段的沿程压力损失Pyo确定各管段的局部阻力系数，计算确定各管段的局部压力损失Pjo 确定系统总的压力损失。应注意管中的流速不能超过规定的最大允许流速。5.2 计算最不利环路的管径本设计采用机械循环系统.(1)选择最不利环路，并标管段、计算流量；(2)根据热负荷、经济比摩阻确定环路管径，流速，以及平均比摩阻 的大小。(3)计算各管段的沿程压力损失py;(4)确定局部压力损失pj ;(5)求各管段的压力损失p py pj ;(6)求环路的总压力损失 p;计算结果见附表3。结论在生活和生产过程中，会有很多的地方须