供熱課設(shè)明書

第一章熱負(fù)荷計(jì)算1.1設(shè)計(jì)的原始資料查《實(shí)用空調(diào)供熱設(shè)計(jì)手冊(cè)》得以下沈陽市氣象條件資料：建筑設(shè)計(jì)功能為住宅,每層高為2.7m，建筑物高度為13.5m1.2房間供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷計(jì)算首先，將采暖房間編號(hào)、結(jié)構(gòu)朝向及名稱如北外墻等，計(jì)入表中。（2）房間的熱負(fù)荷Q主要包括以下幾部分：Q，=Q，1+Q，2+Q，3式中：Q，1——圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量；Q，2——冷風(fēng)滲透耗熱量；Q，3——冷風(fēng)侵入耗熱量圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量：式中：K——圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，W/㎡·K；F——圍護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算面積，㎡；tn——冬季室內(nèi)空氣的計(jì)算溫度，℃；t，w——冬季室外空氣的計(jì)算溫度，℃；α——圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)；圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量：Q，1=KF(tn-t，w)α(1+xcn＋xf)冷風(fēng)滲透耗熱量計(jì)算:Q，2=0.278VρwCp(tn-t，w)V=Lln式中：L—每米門窗縫隙滲入室內(nèi)的空氣量，按當(dāng)?shù)囟酒骄L(fēng)速，m3/h·ml—門窗縫隙的計(jì)算長(zhǎng)度，mn—滲透空氣量的朝向修正系數(shù)，ρw—冬季供暖室外計(jì)算溫度下的空氣密度，Kg/m3；Cp—冷空氣的定壓比熱，C=1KJ/Kg·℃；tn—冬季室內(nèi)空氣的計(jì)算溫度，℃；tw′—冬季室外空氣的計(jì)算溫度，℃。查表可知：沈陽市的冷風(fēng)朝向修正系數(shù)：南向n=0.4，北向n=1.0，東向n=0.3，西向n=0.3向。北向外窗的總計(jì)算長(zhǎng)度14×12=168米，南向外窗的總計(jì)算長(zhǎng)度13×12=156米（5）冷風(fēng)侵入耗熱量計(jì)算：Q，3=NQ，1·j·m式中:N—考慮冷風(fēng)侵入的外門附加率Q，1·j·m—外門基本耗熱量1.2.1首層圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷（表1.2.1）1.2.2二~六層圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷（表1.2.2）1.3計(jì)算最小傳熱阻并校核(1)該外墻屬于Ⅰ型維護(hù)結(jié)構(gòu),維護(hù)結(jié)構(gòu)冬季室外計(jì)算溫度:tw.e=t，w最小傳熱阻計(jì)算公式R0.min=αRn（tn-tw.e）/△ty=1.0×0.115×37/37=0.115m2℃/W外墻的實(shí)際傳熱阻R0=1/K=1/0.98=1.02m2·℃/W>R0.min滿足要求(2)校核頂棚的最小傳熱阻該維護(hù)結(jié)構(gòu)屬于Ⅲ型，維護(hù)結(jié)構(gòu)的冬季室外的計(jì)算溫度tw.e應(yīng)采用tw.e=0.3t，w+0.7tp.min=0.3×（-19）+0.7×（-25）=-23.2℃最小傳熱阻計(jì)算R0.min=αRn（tn-tw.e）/△ty=1.0×0.115×41.2/37=0.128m2℃/W頂棚實(shí)際的傳熱阻R0=1/K=1/0.93=1.075>R0.min滿足要求。第二章散熱器計(jì)算2.1散熱器的布置布置散熱器時(shí)，應(yīng)注意下列的一些規(guī)定：1、散熱器一般應(yīng)安裝在外墻的窗臺(tái)下。2、為防止凍裂散熱器，兩道外門之間，不準(zhǔn)設(shè)置散熱器。3、散熱器一般應(yīng)明裝，布置簡(jiǎn)單。4、在垂直單管或雙管熱水供暖系統(tǒng)中，同一房間的兩組散熱器可以串聯(lián)連接。5、在樓梯間布置散熱器時(shí)，考慮樓梯間熱流上升的特點(diǎn)，應(yīng)盡量布置在底層或按一定比例分布在下班各層。6、鑄鐵散熱器的組裝片數(shù)，不宜超過下列數(shù)值。粗柱形（M132型）---------20片；細(xì)柱形（四柱）--------25片；長(zhǎng)翼型-------7片。2.2散熱器的選擇選鑄鐵四柱760型，高度為760mm它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耐腐蝕，使用壽命長(zhǎng)，造價(jià)低，傳熱系數(shù)高；金屬熱強(qiáng)度大，易消除積灰，外形也比較美觀；每片散熱器的面積少，易組成所需散熱面積。具體性能及參數(shù)：散熱面積：0.235㎡/片；水容量：1.16L/片；重量：6.6kg/片；工作壓力：0.5MPa。2.3散熱面積的計(jì)算散熱器散熱面積F按下式計(jì)算：m3式中：Q--------散熱器的散熱量，即房間熱負(fù)荷；K-----------散熱器的傳熱系數(shù)，選用的散熱器種類為四柱760型，則K=2.503△t0.298=8.49----------散熱器內(nèi)熱媒平均溫度，，為散熱器進(jìn)水溫度95℃，為散熱器出水溫度70，所以=82.5℃；-----------供暖室內(nèi)計(jì)算溫度，取18℃；-----------散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)，先假定為1；--------散熱器連接形式修正系數(shù)，由于支管與散熱器的連接方式為同側(cè)連接，上進(jìn)下出，查表得=1；--------散熱器安裝形式修正系數(shù)，由于散熱器明裝，上部有窗臺(tái)板，散熱器距窗臺(tái)板高度為100mm,查表得=10.2；以首層101房間為例：得出計(jì)算散熱器面積F，=2.44㎡；計(jì)算散熱器片數(shù)n，=F，/f=10.40片，根據(jù)片數(shù)查表得出實(shí)際的=1.0；則實(shí)際所需散熱面積F==2.44，實(shí)際采用片數(shù)n=F/f=10片。其余房間同理；計(jì)算結(jié)果列于下表名稱編號(hào)房間耗熱量QF，n，F(xiàn)n首層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層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熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算3.1繪制系統(tǒng)圖根據(jù)暖氣片組裝片數(shù)的最大值將其分為幾組后，確定總的立管數(shù)，繪制系統(tǒng)圖，標(biāo)明各段干管的負(fù)荷數(shù)，以及每組暖氣片的片數(shù)和負(fù)荷數(shù)，并對(duì)各個(gè)管段進(jìn)行標(biāo)注。3.2水力計(jì)算3.2.1供暖系統(tǒng)水力計(jì)算的任務(wù)在滿足熱負(fù)荷所要求的熱媒流量條件下，確定系統(tǒng)的管段管徑，以及系統(tǒng)的壓力損失。水利計(jì)算應(yīng)具備的條件是，必須首先確定供暖系統(tǒng)的設(shè)備及管道布置，已知系統(tǒng)各管段的熱負(fù)荷及管段的長(zhǎng)度。在設(shè)計(jì)過程中，水利計(jì)算一般有兩種情況，一種是事先給定資用循環(huán)壓力，然后根據(jù)熱負(fù)荷等已知條件確定管徑。對(duì)于室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)，資用壓力的確定原則：（1）連接于已確定或已建成的熱網(wǎng)室內(nèi)供暖系統(tǒng)，其循環(huán)壓力按供回水壓力差確定；（2）標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)或?qū)碛锌赡苓B接城市熱網(wǎng)且需使用混水器時(shí)，其循環(huán)壓力應(yīng)在10KPa；水力計(jì)算的另一種情況是，在計(jì)算時(shí)無確定的資用壓力。此時(shí)則應(yīng)該根據(jù)熱負(fù)荷等已知條件，以及系統(tǒng)各并聯(lián)環(huán)路的壓力平衡和技術(shù)經(jīng)濟(jì)原則來確定管徑，并同時(shí)確定系統(tǒng)的壓力損失。本次設(shè)計(jì)采用第二種方法計(jì)算。3.2.2供暖系統(tǒng)管路水力計(jì)算的主要任務(wù)（1）按已知系統(tǒng)各管段的流量和系統(tǒng)的循環(huán)作用壓力(壓頭)。確定各管段的管徑；（2）按已知系統(tǒng)各管段的流量和各管段的管徑，確定系統(tǒng)所必需的循環(huán)作用壓力(壓頭)；（3）按已知系統(tǒng)各管段的管徑和該管段的允許壓降，確定通過該管段的水流量。室內(nèi)熱水供暖管路系統(tǒng)是由許多串聯(lián)或并聯(lián)管段組成的管路系統(tǒng)。管路的水力計(jì)算從系統(tǒng)的最不利環(huán)路開始，也即從允許的比摩阻最小的一個(gè)環(huán)路開始計(jì)算。熱水供暖系統(tǒng)的循環(huán)作用壓力的大小，取決于：機(jī)械循環(huán)提供的作用壓力，水在散熱器內(nèi)冷卻所產(chǎn)生的作用壓力和水在循環(huán)環(huán)路中困管路散熱產(chǎn)生的附加作用壓力。各種供暖系統(tǒng)型式的總循環(huán)作用壓力的計(jì)算原則和方法。進(jìn)行第一種情況的水力計(jì)算時(shí)，可以預(yù)先求出最不利循環(huán)環(huán)路或分支環(huán)路的平均比摩阻Rpj，即Pa/m式中:ΔP——最不利循環(huán)環(huán)路或分支環(huán)路的循環(huán)作用壓力，Pa；∑L——最不利循環(huán)環(huán)路或分支環(huán)路的管路總長(zhǎng)度，m；a——沿程損失約占總壓力損失的估計(jì)百分?jǐn)?shù)。根據(jù)式中算出的及環(huán)路中各管段的流量．利用水力計(jì)算圖表，可選出最接近的管徑．并求出最不利循環(huán)環(huán)路或分支環(huán)路中各管段的實(shí)際壓力損失和整個(gè)環(huán)路的總壓力損失值。第一種情況的水力計(jì)算．有時(shí)也用在已知備管段的流量和選定的比摩阻R值或流速值的場(chǎng)合，此時(shí)選定的R和值，常采用經(jīng)濟(jì)值，稱經(jīng)濟(jì)比摩阻或經(jīng)濟(jì)流速。選用多大的R值(或流速值)來選定管徑，是一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題。如選用較大的R值(值)，則管徑可縮小，但系統(tǒng)的壓力損失增大，水泵的電能消耗增加。同時(shí)，為了各循環(huán)環(huán)路易于平衡．最不利循環(huán)環(huán)路的平均比摩阻不宜選得過大。目前在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，值一般取60～120Pa/m為宜。當(dāng)系統(tǒng)的最不利循環(huán)環(huán)路的水力計(jì)算完成后，即可進(jìn)行其它分支循環(huán)環(huán)路的水力計(jì)算?！杜ㄒ?guī)范》規(guī)定，熱水供暖系統(tǒng)最不利循環(huán)環(huán)路與各并聯(lián)環(huán)路之間(不包括共同管段)的計(jì)算壓力損失相對(duì)差額，不應(yīng)大于±15％。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，為了平衡各并聯(lián)環(huán)路的壓力損失，往往需要提高近循環(huán)環(huán)路分支管段的比摩阻和流速。但流速過大會(huì)使管道產(chǎn)生噪聲。目前，《暖通規(guī)范》，規(guī)定。最大允許的水流速不應(yīng)大于下列數(shù)值：民用建筑1.2m/s生產(chǎn)廠房的輔助建筑物2m/s，整個(gè)熱水供暖系統(tǒng)總的計(jì)算壓力損失，宜增加10﹪附加值，以此確定系繞必需的循環(huán)作用壓力。3.2.3確定最不利管路及水力計(jì)算方法室內(nèi)熱水供暖管路系統(tǒng)是由許多串聯(lián)或并聯(lián)管段組成的管路系統(tǒng)，管路的水力計(jì)算從系統(tǒng)的最不利環(huán)路開始，由n個(gè)串聯(lián)管路組成的最不利環(huán)路，總壓力損失為n個(gè)串聯(lián)管段壓力損失之和。首先要計(jì)算出最不利環(huán)路或分支環(huán)路的平均比摩阻。（1）最不利環(huán)路的特點(diǎn)最不利環(huán)路就是單位管長(zhǎng)允許的平均壓降的最小的環(huán)路，對(duì)于機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)，一般為管路最長(zhǎng)，阻力最大的環(huán)路。（2）熱水供暖系統(tǒng)管路水力計(jì)算的基本公式熱水供暖系統(tǒng)中計(jì)算管段的壓力損失，可用下列公式計(jì)算：式中：——計(jì)算管段的壓力損失，；——計(jì)算管段的沿程損失，；——計(jì)算管段的局部損失，；——每米管長(zhǎng)的沿程損失，；-----管段長(zhǎng)度，m。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，采用“當(dāng)量局部阻力法”或“當(dāng)量長(zhǎng)度法”進(jìn)行管路的水力計(jì)算。本設(shè)計(jì)中采用“當(dāng)量長(zhǎng)度法”。3.2.4水力計(jì)算方法本設(shè)計(jì)的計(jì)算過程同單管順流式熱水供暖系統(tǒng)管路的水力計(jì)算過程，將整個(gè)系統(tǒng)分為左、右兩環(huán)分別計(jì)算，現(xiàn)以左側(cè)環(huán)路水力計(jì)算為例，計(jì)算步驟如下：（1）首先在系統(tǒng)圖上，對(duì)各管段進(jìn)行編號(hào)，并注明管段長(zhǎng)度和熱負(fù)荷。（2）確定最不利環(huán)路。最不利環(huán)路為從散熱器Ⅰ1經(jīng)過管段1～14，進(jìn)入室外管網(wǎng)，再經(jīng)管段15～34進(jìn)入散熱器Ⅰ1。（3）計(jì)算最不利環(huán)路各管段的管徑。計(jì)算流量G的值可用以下公式計(jì)算得出：㎏/h式中：Q——管段的熱負(fù)荷，W；——系統(tǒng)的設(shè)計(jì)供水溫度，℃；——系統(tǒng)的設(shè)計(jì)回水溫度，℃。（4）利用流量G和比摩阻R，查《供熱工程》（第四版）附錄4-1，選擇最接近的管徑。（5）確定沿程壓力損失RL。（6）確定局部阻力系數(shù)，查《供熱工程》（第四版）附錄4-2。（7）查《供熱工程》（第四版）附錄4-3，根據(jù)管段流速v，可查出動(dòng)壓頭值（8）求出各管的壓力損失。（9）根據(jù)立管的資用壓力和立管的計(jì)算壓力損失，求中間各并聯(lián)立管的壓力損失不平衡率，使其不平衡率在10%以內(nèi)，從而確定出各立管的管徑。表3-1機(jī)械循環(huán)雙管熱水供暖系統(tǒng)管路水力計(jì)算管段號(hào)QGLdvRRL∑.∑+WKg/hmmmm/sPa/mpapapapa123456789101112立管Ⅺ第一層散熱器Ⅰ1環(huán)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第二層散熱器Ⅰ2環(huán)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第三層散熱器Ⅰ3環(huán)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第四層散熱器Ⅰ4環(huán)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％，利用閥門調(diào)節(jié)立管Ⅺ第五層散熱器Ⅰ5環(huán)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％，利用閥門調(diào)節(jié)立管Ⅺ第六層散熱器Ⅰ6環(huán)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％，利用閥門調(diào)節(jié)表3-2局部阻力系數(shù)計(jì)算表管段號(hào)局部阻力個(gè)數(shù)∑管段號(hào)局部阻力個(gè)數(shù)∑1散熱器12.019Φ20彎頭12.0Φ15,90°彎頭22×2.0直流三通11.0截止閥110閘閥10.5乙字彎22×1.5乙字彎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括彎13.02Φ50彎頭11.5∑=5.0直流三通11.025、27、29、31、33合流四通12.0閥門10.5Φ15括彎13.0乙字彎11.0∑=5.0∑=2.026、28、30、32Φ15乙字彎22×1.53Φ50彎頭11.0截止閥116∑=1.0散熱器12.04合流三通13.0Φ15,90°彎頭22×2.0∑=3.0分合流四通22×3.05分流三通13.0∑=31.0∑=3.034Φ15乙字彎22×1.56～11直流三通11.0截止閥116∑=1.0散熱器12.012、13Φ32彎頭11.5Φ15,90°彎頭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其它管徑見圖