供热课程设计

供热工程课程设计主要内容和要求：1．热负荷计算2．散热设备选择及计算3．管网水力计算4．绘制图纸若干张一：参数：1、设计题目：西安某宿舍楼采暖2、气象资料：西安冬季供暖室外计算温度 tw= -5℃冬季主导风向东北朝向修正系数n值：北 0.05 东北 0.05东 -0.05 东南 -0.13南 -0.02 西南 -0.13西-0.05 西北 0.053、土建资料：1）外墙：实心粘土砖3702）外窗：铝合金中空玻璃3）门：单层实体木门；4）屋面：平屋面上人屋面。

传热系数K＝0.467W/（m2·℃）；5）地面为不保温地面，K值按地带决定。

6）层高：3.0m，窗台距室内地坪1m，窗户高度均为1.5m。

4、热源：室外供热管网，供水温度95℃，回水温度70℃。

引入管处供水压力满足室内供暖要求。

5、建筑概况：总层数三层，总高度9m总面积1160m2二：热负荷计算供暖系统热负荷：是指在设计室外温度tw下,为达到室内温度tn，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量Q。

1）：Q=Q1+Q2+Q3Q1:围护结构传热耗热量Q2：由门窗缝隙渗入室内的冷空气耗热量，称为冷风渗透耗热量Q3：加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气耗热量，称为冷风侵入耗热量2）：围护结构的基本耗热量A:a t t KF q wn )('-='q '——围护结构的基本耗热量，W ；K ——围护结构的传热系数，W/（㎡·℃）； F ——围护结构的面积，㎡； tn ——冬季室内计算温度，℃；wt '——供暖室外计算温度，℃；a —围护结构的温差修正系数。

然后进行修正 由于不需要考虑风力附加耗热量和高度附加耗热量，只需要进行朝向修正耗热量。

围护结构传热系数K 值均匀多层材料（平壁）的传热系数KK = 1 R 0 =1 1a 0 + Σδi λi + 1 a w = 1 R n +R j +R wW/(m 2·℃)R 0——维护结构的传热阻，m 2·℃/ Wa n ,a w ——维护结构内、外表面的换热系数，W/(m 2·℃) R n ,R w ——维护结构内、外表面 的传热阻，m 2·℃/ W δi ——维护结构各层的厚度，mλi ——维护结构各层材料的导热系数，W/(m 2·℃) R j ——由单层或多层材料构成的维护结构个材料层的热阻B: 附加耗热量计算公式 Q = Q j (1 + βch + βf ) Q: 考虑各项附加后，某围护的耗热量 Q j —某围护的基本耗热量βch —朝向修正βf : 风力修正3）地面的传热系数贴土非保温地面如下表：第一地带靠近墙角的地面面积需要计算两次4）冷风渗透耗热量按房间换气次数来估算该房间的冷风渗透耗热量。

计算公式为'20.278()k n p w n w Q n V c t t ρ=- W (2-7)式中：n V ——房间内部体积，3m ；kn ——房间的换气次[3]数, 次/h ；ρw ——采暖室外计算温度下的空气密度(kg/m 3)； V n ——采暖房间的体积 (m 3)； t n ——采暖室内计算温度(℃)；t w ——采暖室外计算温度(℃)。

kn 可以按下表选用：概算换气次数 5)冷风侵入耗热量)(278.0''3t t c V Q w n p w -= wVW_ 流入的冷空气量''31jmQ N Q ⋅=式中：1j mQ ⋅——外门的基本耗热量，W ；3Q ——冷风侵入耗热量，W ；N ——考虑冷风侵入的外门附加率。

外门附加率N 值注：n---建筑物的楼层数。

6）查询的规范αB ：根据北京市标准《新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程》护肩总传热量不宜大于该房间基本供暖负荷的80%。

C ：根据北京市标准《新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程》取各向传热量总和的适当比例作为户间总穿热负荷，是考虑户间出现传热温差的概率。

一般可取50%。

D ：实用空调设计手册计算房间的采暖热负荷步骤(1)将房间编号（已编号完毕，见CAD图）；(2)根据房间的不同用途，来确定房间的室内计算温度；(3)计算或查出有关围护结构的传热系数，计算出其面积；(4)确定温差修正系数；(5)计算出各部分围护结构的基本耗热量(6)计算出房间的热负荷。

根据建筑物所处的地理环境和建筑形式，不考虑风力附加耗热量和高度附加耗热量。

下面以一层的002房间为例进行计算其他房间的具体热负荷计算数据见附表一层房间热负荷二层房间热负荷：三层房间热负荷：工程合计：60284.9 w三：散热器的计算M—132型散热器的宽度是132㎜，两边为柱状．中间有波浪形的纵向肋片。

柱型散热器传热系数高，散出同样热量时金属耗量少．易消除积灰，外形也比较美观。

每片散热面积少，易组成所需散热面积。

铸铁散热器是目前应用最广泛的散热器，它结构简单，耐腐蚀，使用寿命长，造价低。

1、计算公式123()pj n Q F K t t βββ=- 2m (3-1)式中:F ——散热器散热面积，2m ； Q ——散热器的散热量， W ； pj t ——散热器内热媒平均温度，℃； n t ——供暖室内计算温度，℃；， K ——散热器的传热系数，2/oW m C ⋅； 1β——散热器组装片数修正系数； 2β——散热器组连接形式修正系数； 3β——散热器组安装形式修正系数。

由于系统采用的为同侧进出式，故2β=1.0。

选取A=80m ； 3β=1.02。

计算散热器面积时，先取1β=1.00，但算出F 后，求出总片数，然后再根据 片数修正系统的范围乘以1β对应的值，其范围如下：表3.2 片数修正系数另外，还规定了每组散热器片数的最大值，对此系统的四柱760型散热器每组片数不超过25片。

在热水供暖系统中，pj t 散热器进出口水温的算术平均[3]值()2sg sh pj t t t +=℃ (3-2)式中：sgt——散热器进水温度，℃；sht——散热器出水温度，℃。

由于系统采用双管系统，各层散热器平均进出水温度相同。

()2sg sh pjt tt+= t pj= 82.5针对西安气象条件和实际选择，采用M-132型散热器。

散热器片数的计算按下列步骤进行：1、利用散热器散热面积公式求出房间内所需总散热面积(由于每组片未定，故先按1计算)；2、确定每片散热器的散热面积。

3、计算散热器片数，求实际所需散热器面器。

4、求实际采用片数。

选取某一房间进行计算。

以第一层001房间为例。

宿舍散热片片数计算表如下：一层房间散热器片数：二层房间散热器片数：三层房间散热器片数：散热器的布置：l、散热器宜安装在外墙窗台下，这样，沿散热器上升的对流热气流能阻止和改善从玻璃窗下降的冷气六和玻璃冷辐射的影响，是流经室内的气流比较暖和。

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、在垂直单管或双关供暖系统中，同一房间的两组散热器可以串联连接；贮藏室、盥洗室、厕所和厨房等辅助用室及走廊的散热器，可同临室串联连接。

四：水力计算：4.1水力计算原理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。

设计热水供暖系统，为使系统中各管段的水流量符合设计要求，以保证流进各散热器的水流量符合需要，就要进行管路的水力计算。

当流体沿管道流动时，由于流体分子间及其与管壁间的摩擦就要损失能量；而当流体流过管道的一些附件（如阀门、弯头、三通、散热器等）时，由于流动方向或速度的改变产生局部旋涡和撞击，也要损失能量。

前者成为沿程损失，后者称为局部损失。

因此，热水供暖系统单个计算管段的阻力损失可用下式表示：本系统利用的水力计算方法：根据最不利循环环路各管段改变后的流量和已知各管段的管径。

利用水力计算图表，确定该循环环路各管段的压力损失以及系统必需的循环作用压力，并检查循环水泵扬程是否满足要求。

其它的水力计算方法：一：已知备管段的流量和选定的比摩阻R 值或流速 值 从而确定管径二：就是根据管段的管径d 和该管段的允许压降ΔP ，来确定通过该管段(例如通过系统的某一立管)的流量。

jj y P Rl P P P Δ+=Δ+Δ=Δ式中：P Δ——计算管段的阻力损失，yP Δ——计算管段的沿程损失，R ——每米管长的沿程损失， l ——管段长度，m ，jP Δ——管段的局部损失，Pa 。

在管路的水力计算中，通常把管路中水流量和管径都没有的一段管子称为一个计算管段。

任何一个热水供暖系统的管路都是由许多串联或并联的计算管段所组成的。

每米管长的沿程阻力损失（比摩阻）可用公式：管内流动的摩阻系数λ取决于管内供热介质流动状态和管壁粗糙度。

对于流动状态，目前专业书中都认为室内供暖系统管内流动状态处于过渡区，室外热水管网管内流动状态处于阻力平方区。

管段的局部损失管段的局部损失，可按下式计算：2j Pa 2v P ρξΔ=Σ式中ζ∑——管段中总的局部阻力系数。

水流过热水供暖系统管路的附件（如三通、弯头、阀门等）的局部阻力系数ξ值可查阅文献。

表中所给出的数值都是用实验方法确定的。

利用上述公式可分别确定系统中备管段的沿程损失ΔP j 和局部损失ΔP d ，两者之和就是该管段的阻力损失。

5.1.2管段的沿程损失管段的局部损失计算如下：Pa y Rl P =Δ5.1.3当量局部阻力法（动压头法）当量局部阻力法的基本原理是将管段的沿程阻力损失转变为局部损失来计算。

该管段的沿程阻力损失相当于某一局部损失j P Δ，则l d v l d v P λξρλρξ===Δd 22d 22式中d ξ——当量局部阻力系数计算的过程和步骤热水供暖系统水力计算的最终目的是要选择适当的管径，使作用于每一循环环路上的作用压力能保证在环路的每一管段流过所需要的热水流量。

根据最不利循环环路管段的流量和给定的管径，利用水力计算图表，确定该循环环路各管段的阻力损失以及整个系统所必需的循环作用压力。

通过选用适当的R 值(或流速v 值)来决定管径。

如选用较大的Rpj 值，则管径可缩小，但系统的阻力损失增大，水泵电能消耗增加。

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太大。

目前在设计实践中Rpj 值一般选用60~120Pa/m 。

剩余的资用循环压力，由入口处的调压装置节流。

在机械循环系统中，循环压力主要是由水泵提供，同时也存在着重力循环作用压力。

对机械循环单管系统，如各建筑物各部分层数相同时，每根立管所产生的重力循环作用压力近似相等，可忽略不计。