供热课设明书

第一章热负荷计算1.1设计的原始资料查《实用空调供热设计手册》得以下沈阳市气象条件资料：建筑设计功能为住宅,每层高为2.7m，建筑物高度为13.5m1.2房间供暖设计热负荷计算首先，将采暖房间编号、结构朝向及名称如北外墙等，计入表中。（2）房间的热负荷Q主要包括以下几部分：Q，=Q，1+Q，2+Q，3式中：Q，1——围护结构耗热量；Q，2——冷风渗透耗热量；Q，3——冷风侵入耗热量围护结构的基本耗热量：式中：K——围护结构的传热系数，W/㎡·K；F——围护结构的计算面积，㎡；tn——冬季室内空气的计算温度，℃；t，w——冬季室外空气的计算温度，℃；α——围护结构的温差修正系数；围护结构的耗热量：Q，1=KF(tn-t，w)α(1+xcn＋xf)冷风渗透耗热量计算:Q，2=0.278VρwCp(tn-t，w)V=Lln式中：L—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·ml—门窗缝隙的计算长度，mn—渗透空气量的朝向修正系数，ρw—冬季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，C=1KJ/Kg·℃；tn—冬季室内空气的计算温度，℃；tw′—冬季室外空气的计算温度，℃。查表可知：沈阳市的冷风朝向修正系数：南向n=0.4，北向n=1.0，东向n=0.3，西向n=0.3向。北向外窗的总计算长度14×12=168米，南向外窗的总计算长度13×12=156米（5）冷风侵入耗热量计算：Q，3=NQ，1·j·m式中:N—考虑冷风侵入的外门附加率Q，1·j·m—外门基本耗热量1.2.1首层围护结构热负荷（表1.2.1）1.2.2二~六层围护结构热负荷（表1.2.2）1.3计算最小传热阻并校核(1)该外墙属于Ⅰ型维护结构,维护结构冬季室外计算温度:tw.e=t，w最小传热阻计算公式R0.min=αRn（tn-tw.e）/△ty=1.0×0.115×37/37=0.115m2℃/W外墙的实际传热阻R0=1/K=1/0.98=1.02m2·℃/W>R0.min满足要求(2)校核顶棚的最小传热阻该维护结构属于Ⅲ型，维护结构的冬季室外的计算温度tw.e应采用tw.e=0.3t，w+0.7tp.min=0.3×（-19）+0.7×（-25）=-23.2℃最小传热阻计算R0.min=αRn（tn-tw.e）/△ty=1.0×0.115×41.2/37=0.128m2℃/W顶棚实际的传热阻R0=1/K=1/0.93=1.075>R0.min满足要求。第二章散热器计算2.1散热器的布置布置散热器时，应注意下列的一些规定：1、散热器一般应安装在外墙的窗台下。2、为防止冻裂散热器，两道外门之间，不准设置散热器。3、散热器一般应明装，布置简单。4、在垂直单管或双管热水供暖系统中，同一房间的两组散热器可以串联连接。5、在楼梯间布置散热器时，考虑楼梯间热流上升的特点，应尽量布置在底层或按一定比例分布在下班各层。6、铸铁散热器的组装片数，不宜超过下列数值。粗柱形（M132型）---------20片；细柱形（四柱）--------25片；长翼型-------7片。2.2散热器的选择选铸铁四柱760型，高度为760mm它结构简单，耐腐蚀，使用寿命长，造价低，传热系数高；金属热强度大，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。具体性能及参数：散热面积：0.235㎡/片；水容量：1.16L/片；重量：6.6kg/片；工作压力：0.5MPa。2.3散热面积的计算散热器散热面积F按下式计算：m³式中：Q--------散热器的散热量，即房间热负荷；K-----------散热器的传热系数，选用的散热器种类为四柱760型，则K=2.503△t0.298=8.49----------散热器内热媒平均温度，，为散热器进水温度95℃，为散热器出水温度70，所以=82.5℃；-----------供暖室内计算温度，取18℃；-----------散热器组装片数修正系数，先假定为1；--------散热器连接形式修正系数，由于支管与散热器的连接方式为同侧连接，上进下出，查表得=1；--------散热器安装形式修正系数，由于散热器明装，上部有窗台板，散热器距窗台板高度为100mm,查表得=10.2；以首层101房间为例：得出计算散热器面积F，=2.44㎡；计算散热器片数n，=F，/f=10.40片，根据片数查表得出实际的=1.0；则实际所需散热面积F==2.44，实际采用片数n=F/f=10片。其余房间同理；计算结果列于下表名称编号房间耗热量QF，n，Fn首层1011312.62.4410.41.02.44101021236.422.309.81.02.3010103622.381.164.90.952.199104946.671.767.51.01.768105939.521.195.10.951.135106670.251.255.30.951.1951071030.451.928.21.01.928108759.911.416.01.01.416109812.191.516.41.01.5161101125.872.18.91.02.19111731.561.365.81.01.366112731.61.365.81.01.366113635.841.185.00.951.135114635.841.185.00.951.1351151037.861.938.21.01.938116538.031.004.30.950.954117620.321.164.90.951.105118731.561.365.81.01.366119829.181.546.61.01.547120731.931.635.80.951.306121759.911.426.01.01.426122635.841.185.00.951.135123731.561.365.81.01.366124759.911.426.01.01.4261251030.451.928.21.01.928126731.561.365.80.951.296127670.251.255.30.951.195128635.841.185.00.951.135129946.671.767.51.01.7681301312.62.4410.41.02.4410131622.381.164.90.952.1991321236.422.309.81.02.30102~6层201999.91.867.91.01.868202923.727.727.31.07.727203324.550.602.60.950.572204783.91.466.21.01.466205410.420.763.30.950.733206349.510.652.80.950.623207842.641.576.71.01.577208807.890.954.00.950.904209537.261.004.30.950.954210713.491.335.71.01.336211456.670.853.70.950.813212456.670.853.70.950.813213406.74214406.74215725.161.01.354216331.84217299.58218456.670.853.70.950.813219666.41220411.19221507.89222406.74223456.670.853.70.950.813224507.89225842.641.576.71.01.577226456.670.853.70.950.813227349.510.652.80.950.623228406.74229783.91.466.21.01.466230999.91.867.91.01.868231324.550.602.60.950.572232923.727.727.31.07.727热水供暖系统水力计算3.1绘制系统图根据暖气片组装片数的最大值将其分为几组后，确定总的立管数，绘制系统图，标明各段干管的负荷数，以及每组暖气片的片数和负荷数，并对各个管段进行标注。3.2水力计算3.2.1供暖系统水力计算的任务在满足热负荷所要求的热媒流量条件下，确定系统的管段管径，以及系统的压力损失。水利计算应具备的条件是，必须首先确定供暖系统的设备及管道布置，已知系统各管段的热负荷及管段的长度。在设计过程中，水利计算一般有两种情况，一种是事先给定资用循环压力，然后根据热负荷等已知条件确定管径。对于室内热水供暖系统，资用压力的确定原则：（1）连接于已确定或已建成的热网室内供暖系统，其循环压力按供回水压力差确定；（2）标准设计或将来有可能连接城市热网且需使用混水器时，其循环压力应在10KPa；水力计算的另一种情况是，在计算时无确定的资用压力。此时则应该根据热负荷等已知条件，以及系统各并联环路的压力平衡和技术经济原则来确定管径，并同时确定系统的压力损失。本次设计采用第二种方法计算。3.2.2供暖系统管路水力计算的主要任务（1）按已知系统各管段的流量和系统的循环作用压力(压头)。确定各管段的管径；（2）按已知系统各管段的流量和各管段的管径，确定系统所必需的循环作用压力(压头)；（3）按已知系统各管段的管径和该管段的允许压降，确定通过该管段的水流量。室内热水供暖管路系统是由许多串联或并联管段组成的管路系统。管路的水力计算从系统的最不利环路开始，也即从允许的比摩阻最小的一个环路开始计算。热水供暖系统的循环作用压力的大小，取决于：机械循环提供的作用压力，水在散热器内冷却所产生的作用压力和水在循环环路中困管路散热产生的附加作用压力。各种供暖系统型式的总循环作用压力的计算原则和方法。进行第一种情况的水力计算时，可以预先求出最不利循环环路或分支环路的平均比摩阻Rpj，即Pa/m式中:ΔP——最不利循环环路或分支环路的循环作用压力，Pa；∑L——最不利循环环路或分支环路的管路总长度，m；a——沿程损失约占总压力损失的估计百分数。根据式中算出的及环路中各管段的流量．利用水力计算图表，可选出最接近的管径．并求出最不利循环环路或分支环路中各管段的实际压力损失和整个环路的总压力损失值。第一种情况的水力计算．有时也用在已知备管段的流量和选定的比摩阻R值或流速值的场合，此时选定的R和值，常采用经济值，称经济比摩阻或经济流速。选用多大的R值(或流速值)来选定管径，是一个技术经济问题。如选用较大的R值(值)，则管径可缩小，但系统的压力损失增大，水泵的电能消耗增加。同时，为了各循环环路易于平衡．最不利循环环路的平均比摩阻不宜选得过大。目前在设计实践中，值一般取60～120Pa/m为宜。当系统的最不利循环环路的水力计算完成后，即可进行其它分支循环环路的水力计算。《暖通规范》规定，热水供暖系统最不利循环环路与各并联环路之间(不包括共同管段)的计算压力损失相对差额，不应大于±15％。在实际设计过程中，为了平衡各并联环路的压力损失，往往需要提高近循环环路分支管段的比摩阻和流速。但流速过大会使管道产生噪声。目前，《暖通规范》，规定。最大允许的水流速不应大于下列数值：民用建筑1.2m/s生产厂房的辅助建筑物2m/s，整个热水供暖系统总的计算压力损失，宜增加10﹪附加值，以此确定系绕必需的循环作用压力。3.2.3确定最不利管路及水力计算方法室内热水供暖管路系统是由许多串联或并联管段组成的管路系统，管路的水力计算从系统的最不利环路开始，由n个串联管路组成的最不利环路，总压力损失为n个串联管段压力损失之和。首先要计算出最不利环路或分支环路的平均比摩阻。（1）最不利环路的特点最不利环路就是单位管长允许的平均压降的最小的环路，对于机械循环系统，一般为管路最长，阻力最大的环路。（2）热水供暖系统管路水力计算的基本公式热水供暖系统中计算管段的压力损失，可用下列公式计算：式中：——计算管段的压力损失，；——计算管段的沿程损失，；——计算管段的局部损失，；——每米管长的沿程损失，；-----管段长度，m。在实际工程设计中，为了简化计算，采用“当量局部阻力法”或“当量长度法”进行管路的水力计算。本设计中采用“当量长度法”。3.2.4水力计算方法本设计的计算过程同单管顺流式热水供暖系统管路的水力计算过程，将整个系统分为左、右两环分别计算，现以左侧环路水力计算为例，计算步骤如下：（1）首先在系统图上，对各管段进行编号，并注明管段长度和热负荷。（2）确定最不利环路。最不利环路为从散热器Ⅰ1经过管段1～14，进入室外管网，再经管段15～34进入散热器Ⅰ1。（3）计算最不利环路各管段的管径。计算流量G的值可用以下公式计算得出：㎏/h式中：Q——管段的热负荷，W；——系统的设计供水温度，℃；——系统的设计回水温度，℃。（4）利用流量G和比摩阻R，查《供热工程》（第四版）附录4-1，选择最接近的管径。（5）确定沿程压力损失RL。（6）确定局部阻力系数，查《供热工程》（第四版）附录4-2。（7）查《供热工程》（第四版）附录4-3，根据管段流速v，可查出动压头值（8）求出各管的压力损失。（9）根据立管的资用压力和立管的计算压力损失，求中间各并联立管的压力损失不平衡率，使其不平衡率在10%以内，从而确定出各立管的管径。表3-1机械循环双管热水供暖系统管路水力计算管段号QGLdvRRL∑.∑+WKg/hmmmm/sPa/mpapapapa123456789101112立管Ⅺ第一层散热器Ⅰ1环路1862301150.042.642.6425.00.7919.7522.39295056327030500.424623002.086.72173．442473.4439505632709500.42464141.086.7286.72500.72495056327030500.424623003.086.72260.162560.16595056327016.5500.42467593.086.72260.161019.1669505632701500.4246461.086.7286.72132.7278738330068.7500.3841.63621.070.9970.99432.9987301725126.9400.531117661.0138.1138.10904.1096876623664.5400.5099.04461.0122.9122.90568.90106048020813400.4577.32321.099.5599.55331.55114701316173.9320.4596.33761.099.5599.55475.55123989713723320.3870.12101.570.99106.49316.49133989713729.6320.3870.16731.570.99106.49779.49143989713723320.3870.12101.070.9970.99280.9915287999916.9320.2837.62591.038.5438.54297.5416207447147.8250.3685.16641.063.7163.71727.7117138804776.6250.2439.62611.028.3228.32289.321862842165.1200.1630.11541.012.5912.59166.591962842162200.1630.160.24.512.5956.66116.862045391562150.2275.41515.023.79118.95269.952137281282150.1951.71035.017.7588.75191.7522290399.92150.1532.765.45.011.0655.30120.723208571.72150.1017.835.65.04.9224.6060.224126743.62150.067.2614.55.01.778.8523.35∑（+）1～24=14182.5pa立管Ⅺ第二层散热器Ⅰ2环路∑（+）1、24=45.74pa2550171732.7250.096.0116.25.03.9819.936.12650117.21150.021.751.7531.00.206.207.95∑（+）25、26=44.05pa不平衡率==3.7％＜15％立管Ⅺ第三层散热器Ⅰ3环路∑（+）23、26=68.15pa2741991442.7200.1114.238.35.05.9529.7568.052850117.21150.021.751.7531.00.206.207.95∑（+）27、28=44.05pa不平衡率==-11.5％＜15％立管Ⅺ第四层散热器Ⅰ4环路∑（+）22、28=128.65pa2933811162.7200.109.5525.85.04.9224.650.43050117.21150.021.751.7531.00.206.27.95∑（+）29、30=58.35pa不平衡率==54.6％＞15％，利用阀门调节立管Ⅺ第五层散热器Ⅰ5环路∑（+）21、30=199.7pa31256388.22.7150.1326.371.05.08.3141.55112.553250117.21150.021.751.7531.00.206.207.95∑（+）31、32=120.5pa不平衡率==39.7％＞15％，利用阀门调节立管Ⅺ第六层散热器Ⅰ6环路∑（+）20、32=277.9pa33175560.42.7150.0812.934．85.03.1515.7550.5534125443.11150.067.117.1131.01.7754.8761.98∑（+）33、34=112.53pa不平衡率==59.5％＞15％，利用阀门调节表3-2局部阻力系数计算表管段号局部阻力个数∑管段号局部阻力个数∑1散热器12.019Φ20弯头12.0Φ15,90°弯头22×2.0直流三通11.0截止阀110闸阀10.5乙字弯22×1.5乙字弯11.0分流三通13.0∑=4.5合流四通13.520～24直流四通12.0∑=25.0Φ15括弯13.02Φ50弯头11.5∑=5.0直流三通11.025、27、29、31、33合流四通12.0阀门10.5Φ15括弯13.0乙字弯11.0∑=5.0∑=2.026、28、30、32Φ15乙字弯22×1.53Φ50弯头11.0截止阀116∑=1.0散热器12.04合流三通13.0Φ15,90°弯头22×2.0∑=3.0分合流四通22×3.05分流三通13.0∑=31.0∑=3.034Φ15乙字弯22×1.56～11直流三通11.0截止阀116∑=1.0散热器12.012、13Φ32弯头11.5Φ15,90°弯头22×2.0∑=1.5分流四通13.014～18直流三通11.0合流三通13.0∑=1.0∑=31.0其它管径见图