供熱工程課程設(shè)計(jì)--一幢三層樓的熱水供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　《供熱工程》課程設(shè)計(jì)說明書</p><p>　　姓 名 </p><p>　　學(xué) 號(hào) 10 </p><p>　　專 業(yè) 熱能與動(dòng)力工程 </p><p>　　課程名稱 供熱工程 </p><p>　　指導(dǎo)教

2、師 </p><p><b>　　熱能與動(dòng)力工程系</b></p><p><b>　　2013年12月</b></p><p>　　2013年10級(jí)《供熱工程》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p><b>　　一、課程設(shè)計(jì)目的</b></

3、p><p>　　課程設(shè)計(jì)是《供熱工程》課程的主要的教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合的環(huán)節(jié)之一。通過該課程設(shè)計(jì)可使學(xué)生對(duì)該門課程的內(nèi)容和應(yīng)用有更加深刻的理解和掌握，為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。使學(xué)生通過本課程設(shè)計(jì)掌握以熱水作為熱媒的散熱器供暖系統(tǒng)的工作原理和基本的設(shè)計(jì)過程。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　一幢三層樓的熱水供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)&

4、lt;/p><p><b>　　三、原始數(shù)據(jù)</b></p><p>　　1、 供暖形式：單管順流機(jī)械循環(huán)同程系統(tǒng)，供水溫度75℃，回水溫度50℃。</p><p>　　2、 地點(diǎn)：具體分配見附表；外墻厚度：49墻，K＝1.27℃； 屋頂K＝0.85℃，標(biāo)準(zhǔn)層層高為3.0米，底層、頂層層高為3.2米。</p><p>　　3

5、、 塑鋼窗K＝2.6℃，窗高均為2.0m，窗寬根據(jù)圖紙尺寸。</p><p>　　4、 外門按有門斗的兩道門考慮，外門K值根據(jù)類型按附錄1-4選取，地面為不保溫地面，K值按劃分地帶計(jì)算。</p><p>　　5、 走廊溫度取比室內(nèi)溫度低3℃，衛(wèi)生間取與房間相同溫度。</p><p>　　6、 房間換氣次數(shù)按0.1次/時(shí)計(jì)算。</p><p>

6、<b>　　四、設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求</b></p><p><b>　　內(nèi)容：</b></p><p>　　供暖系統(tǒng)的熱負(fù)荷計(jì)算；散熱器片數(shù)計(jì)算；供暖系統(tǒng)的水力計(jì)算。（4天）</p><p>　　繪制供暖系統(tǒng)的頂層采暖平面圖和系統(tǒng)圖。（3天）</p><p><b>　　答辯。（0.5天）&l

7、t;/b></p><p><b>　　具體要求：</b></p><p>　　計(jì)算說明書要求計(jì)算機(jī)打印，推薦用Excel編程計(jì)算。</p><p>　　按《暖通規(guī)范》繪制圖紙。</p><p><b>　　五、完成及指導(dǎo)時(shí)間</b></p><p>　　全部設(shè)計(jì)內(nèi)容1

8、.5周內(nèi)（2013年12月11日至2013年12月20日）完成，其中最后一天為答辯時(shí)間。指導(dǎo)教師每天安排1次指導(dǎo)時(shí)間，具體時(shí)間與所指導(dǎo)學(xué)生共同商定后執(zhí)行。</p><p><b>　　六、成績?cè)u(píng)定</b></p><p>　　學(xué)生課程設(shè)計(jì)總成績由兩部分組成：一是指導(dǎo)教師評(píng)分，占30%，依據(jù)設(shè)計(jì)過程中的工作態(tài)度，完成設(shè)計(jì)計(jì)算及繪圖的正確性合理評(píng)分。二是答辯教師評(píng)分，占7

9、0%，依據(jù)其計(jì)算書，圖紙的質(zhì)量，回答問題的正確性評(píng)分。</p><p><b>　　七、參考資料</b></p><p>　　1、《供熱工程》（第三版），孫剛主編，中國建筑工業(yè)出版社；</p><p>　　2、《學(xué)看暖通空調(diào)施工圖》，樂嘉龍編著，中國電力出版社；</p><p>　　3、《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，陸耀慶主

10、編，中國建筑工業(yè)出版社。</p><p><b>　　1 采暖熱負(fù)荷計(jì)算</b></p><p>　　供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷是供暖設(shè)計(jì)中最基本的數(shù)據(jù)。它直接影響供暖系統(tǒng)方案的選擇、供暖管道管徑和散熱器等設(shè)備的確定、關(guān)系到供暖系統(tǒng)的使用和經(jīng)濟(jì)效果。</p><p>　　1.1 采暖熱負(fù)荷計(jì)算原理</p><p>　　1.1.1

11、 圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本熱負(fù)荷</p><p>　　在工程設(shè)計(jì)中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量是按一維穩(wěn)定傳熱過程進(jìn)行計(jì)算的，即假設(shè)在計(jì)算時(shí)間內(nèi)，室內(nèi)、外空氣溫度和其它傳熱過程參數(shù)都不隨時(shí)間變化。實(shí)際上，室內(nèi)散熱設(shè)備散熱不穩(wěn)定，室外空氣溫度隨季節(jié)和晝夜變化不斷波動(dòng)，這是一個(gè)不穩(wěn)定傳熱過程。但不穩(wěn)定傳熱計(jì)算復(fù)雜，所以對(duì)室內(nèi)溫度容許有一定波動(dòng)幅度的一般建筑物來說，采用穩(wěn)定傳熱計(jì)算可以簡化計(jì)算方法并能基本滿足要求。但對(duì)于室內(nèi)溫度要求嚴(yán)格

12、，溫度波動(dòng)幅度要求很小的建筑物或房間，就需采用不穩(wěn)定傳熱原理進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量計(jì)算。</p><p>　　圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量，可按下式計(jì)算：</p><p>　?。?</p><p>　　式中 ---圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù), Ｗ/ m2·℃；</p><p>　　---圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積, m2；</p&g

13、t;<p>　　---冬季室內(nèi)計(jì)算溫度, ℃；</p><p>　　---供暖室外計(jì)算溫度,℃；</p><p>　　---圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)。</p><p>　　1.1.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的附加（修正）耗熱量</p><p>　　圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量，是在穩(wěn)定條件下，按公式計(jì)算得出的。實(shí)際耗熱量會(huì)受到氣象條件以及建筑情況等各種

14、因素影響而有所增減。由于這些因素影響，需要對(duì)房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量進(jìn)行修正。這些修正耗熱量稱為圍護(hù)結(jié)構(gòu)附加耗熱量。通常按基本耗熱量的百分率進(jìn)行修正。附加耗熱量由朝向修正、風(fēng)力附加和高度附加耗熱量等。</p><p>　　1.1.2.1 朝向修正耗熱量 </p><p>　　采用的修正方法是按圍護(hù)結(jié)構(gòu)的不同朝向，采用不同的修正率。需要修正的耗熱量等于垂直的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量乘以相應(yīng)的

15、朝向修正率。</p><p>　　《暖通規(guī)范》規(guī)定：宜按下列規(guī)定的數(shù)值，選用不同朝向的修正率</p><p>　　北、東北、西北 0—10%； 東南、西南 -10%—-15%；</p><p>　　東、西 -5%； 南 -15%—-30%。</p><p>　　計(jì)算取值：北0； 東、西

16、 -5%； 南 -20%。</p><p>　　1.1.2.2 風(fēng)力附加耗熱量 </p><p>　　風(fēng)力附加耗熱量是考慮室外風(fēng)速變化而對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量的修正。</p><p>　　《暖通規(guī)范》規(guī)定：在一般情況下，不必考慮風(fēng)力附加，只對(duì)建在不避風(fēng)的高地、河邊、海岸、曠野上的建筑物，以及城鎮(zhèn)、廠區(qū)內(nèi)特別突出的建筑物，才考慮垂直外圍結(jié)構(gòu)附加5%—10%。</

17、p><p>　　1.1.2.3 高度附加耗熱量 </p><p>　　高度附加耗熱量是考慮房屋高度對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量的影響而附加的耗熱量。</p><p>　　《暖通規(guī)范》規(guī)定：民用建筑和工業(yè)輔助建筑物的高度附加率，當(dāng)房間高度大于4m時(shí)，每高出1m應(yīng)附加2%，但總的附加率不應(yīng)大于15%。</p><p>　　1.1.3 冷風(fēng)滲透耗熱量</

18、p><p>　　在風(fēng)力和熱壓造成的室內(nèi)外壓差作用下，室外的冷空氣通過門、窗等縫隙滲入室內(nèi)，被加熱后逸出。把這部分冷空氣從室外溫度加熱到室內(nèi)溫度所消耗的熱量，稱為冷風(fēng)滲透耗熱量Q'2。</p><p>　　按換氣次數(shù)法計(jì)算冷風(fēng)滲透耗熱量：</p><p>　　式中Vn---房間的內(nèi)部體積,m3；</p><p>　　ρw---供暖室外計(jì)算溫

19、度下的空氣密度,kg/ m3；</p><p>　　cp---冷空氣的定壓比熱，c=1KJ/kg·℃；</p><p>　　0.278---單位換算系數(shù), 1KJ/h=0.278Ｗ；</p><p>　　nk---房間的換氣次數(shù)，0.1次/h。</p><p>　　1.1.4 冷風(fēng)侵入耗熱量</p><p>

20、　　在冬季受風(fēng)壓和熱壓作用下，冷空氣由開啟的外門侵入室內(nèi)。把這部分冷空氣加熱到室內(nèi)溫度所消耗的熱量稱為冷風(fēng)侵入耗熱量。</p><p>　　由于流入的冷空氣量不易確定，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，冷風(fēng)侵入耗熱量可采用外門基本耗熱量乘以《供熱工程》表1-10的百分?jǐn)?shù)的簡便方法進(jìn)行計(jì)算。亦即</p><p>　　Q'3= N Q'1.j.m Ｗ

21、 </p><p>　　式中Q'1.j.m---外門的基本耗熱量，Ｗ；</p><p>　　N---考慮冷風(fēng)侵入的外門附加率。由表1-10 取80n%</p><p>　　1.2 三層樓采暖熱負(fù)荷計(jì)算</p><p>　　1.2.1 樓的參數(shù)</p><p>　　室內(nèi)計(jì)算溫度：22℃ &l

22、t;/p><p>　　供暖室外計(jì)算溫度：-9℃</p><p><b>　　朝向：上北下南。</b></p><p>　　2.2.2 室內(nèi)熱負(fù)荷計(jì)算參數(shù)</p><p>　　1.外墻厚度：49墻，K＝1.27 ℃； 屋頂K＝0.85 ℃，標(biāo)準(zhǔn)層層高為3.0米，</p><p>　　底層、頂層層高為3.

23、2米。</p><p>　　2.塑鋼窗K＝2.6 ℃，窗高均為2.0m。</p><p>　　3．外門按有門斗的兩道門考慮，地面為不保溫地面，K值按劃分地帶計(jì)算。</p><p>　　4. 走廊溫度取與室內(nèi)溫度相差3℃，衛(wèi)生間取與房間相同溫度。</p><p>　　5. 房間換氣次數(shù)按0.1次/時(shí)計(jì)算。</p><p>

24、;　　一至三層各房間熱負(fù)荷計(jì)算結(jié)果如表1所示：</p><p>　　表1 一至三層各房間熱負(fù)荷</p><p>　　一至三層各房間熱負(fù)荷匯總?cè)绫?所示</p><p>　　表2 熱力計(jì)算匯總</p><p>　　2 散熱設(shè)備的計(jì)算與選取</p><p>　　2.1 散熱設(shè)備的選取</p><p&

25、gt;　　散熱器供暖是傳統(tǒng)的供暖方式，也是現(xiàn)今使用最廣泛的供暖方式。它使用方便，易于調(diào)節(jié)。特別應(yīng)用于對(duì)于環(huán)境美觀和溫度精度要求不高的場(chǎng)所。</p><p>　　從簡單經(jīng)濟(jì)考慮，本方案采用散熱器供暖。</p><p>　　2.1.1散熱器選取的規(guī)定</p><p>　　選擇散熱器時(shí)，應(yīng)符合下列規(guī)定；</p><p>　　1 散熱器的工作壓力，應(yīng)

26、滿足系統(tǒng)的工作壓力，并符合國家現(xiàn)行有關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；</p><p>　　2 民用建筑宜采用外形美觀，易于清掃的散熱器；</p><p>　　3 放散粉塵或防塵要求較高的工業(yè)建筑，應(yīng)采用易于清掃的散熱器；</p><p>　　4 具有腐蝕性氣體的工業(yè)建筑或相對(duì)濕度較大的房間，應(yīng)采用耐腐蝕的散熱器；</p><p>　　5 采用鋼制散熱器時(shí)，

27、應(yīng)采用閉式系統(tǒng)，并滿足產(chǎn)品對(duì)水質(zhì)的要求，在非采暖季節(jié)采暖系統(tǒng)應(yīng)沖水保養(yǎng)；蒸汽采暖系統(tǒng)不應(yīng)采用鋼制柱型，板型和匾管等散熱器；</p><p>　　6 采用鋁制散熱器時(shí)，應(yīng)采用內(nèi)防腐型鋁制散熱器，并滿足產(chǎn)品對(duì)水質(zhì)的要求；安裝熱量表和恒溫閥的熱水采暖系統(tǒng)不宜采用水流通道內(nèi)含有粘沙的鑄鐵等散熱器。</p><p>　　2.1.2散熱器布置的注意事項(xiàng)</p><p>　　1

28、散熱器一般安裝在外墻的窗臺(tái)下，這樣，沿散熱器上升的對(duì)流熱空氣流能夠阻止和改善從玻璃窗下降的冷氣流和玻璃冷輻射的影響，使流經(jīng)室內(nèi)的空氣比較暖和舒適。</p><p>　　2 為防止凍裂散熱器，兩道外門之間，不準(zhǔn)設(shè)置散熱器。在樓梯間或其它有凍結(jié)危險(xiǎn)的場(chǎng)所，其散熱器應(yīng)有單獨(dú)的立，支管供熱，且不得裝設(shè)調(diào)節(jié)閥。</p><p>　　3 散熱器一般應(yīng)明裝，布置簡單。內(nèi)部裝修要求較高的民用建筑可采用暗裝

29、。托兒所和幼兒園應(yīng)暗裝或加防護(hù)罩，以防燙傷兒童。</p><p>　　4 在垂直單管或雙管熱水系統(tǒng)中，同一房間的兩組散熱器可以串聯(lián)連接；貯藏室、涮洗室、廁所和廚房等輔助用室及走廊的散熱器，可同臨室串聯(lián)連接。兩串聯(lián)散熱器之間的串聯(lián)管直徑應(yīng)與散熱器接口直徑相同，以便水流暢通。</p><p>　　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部各層。&

30、lt;/p><p>　　2.2 散熱器選型計(jì)算</p><p>　　2.2.1 散熱器的選型計(jì)算原理</p><p>　　房間內(nèi)安裝四柱813型散熱器，散熱器明裝上部有窗臺(tái)蓋板覆蓋，供暖系統(tǒng)為單管順流式，設(shè)供回水溫度為75℃/50℃；室內(nèi)供暖管道明裝，支管與散熱器的連接方式為同側(cè)連接，計(jì)算散熱器面積時(shí)，不考慮管道向室內(nèi)散熱的影響。</p><p>

31、;　　散熱器散熱面積 F按下式計(jì)算：</p><p><b>　　㎡</b></p><p>　　式中：Q—散熱器的散熱量， Ｗ；</p><p>　　tpj—散熱器內(nèi)熱媒平均溫度， ℃；</p><p>　　tn—供暖室內(nèi)計(jì)算溫度， ℃；</p><p>　　K—散熱器的傳熱系數(shù)， Ｗ/㎡.℃；

32、</p><p>　　β1—散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)；</p><p>　　β2—散熱器連接形式修正系數(shù)；</p><p>　　β3—散熱器安裝形式修正系數(shù)。</p><p>　　散熱器內(nèi)熱媒平均溫度tpj隨供暖熱媒（蒸汽火熱水）參數(shù)和供暖系統(tǒng)形式而定。在熱水供暖系統(tǒng)中，tpj為散熱器進(jìn)出口水溫的算術(shù)平均值。 </p><p

33、>　　℃ </p><p>　　式中tsg—散熱器進(jìn)水溫度，℃；</p><p>　　tsh—散熱器出水溫度，℃；</p><p>　　tpj—室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度，℃。</p><p>　　確定所需散熱器面積后，可按下式計(jì)算所需散熱器的總片數(shù)或總長度。</p><p>　　

34、n=F/f ( m或片) </p><p>　　式中f—每片或每米長的散熱器散熱面積，㎡/片或㎡/m。</p><p>　　然后根據(jù)每組片數(shù)或長度乘以修正系數(shù)β1，最后確定散熱器面積。暖通規(guī)范規(guī)定，柱型散熱器面積可比計(jì)算值小0.1㎡（片數(shù)n只能取整數(shù)），翼型和其它散熱器的散熱面積可比計(jì)算值小5%。</p><p>　　按照規(guī)

35、定散熱器應(yīng)安裝在外墻的窗臺(tái)下，這樣，沿散熱器上升的對(duì)流熱氣流能阻止和改善從玻璃窗下降的冷氣流和玻璃冷輻射的影響，使流經(jīng)室內(nèi)的空氣比較暖和舒適。</p><p>　　查《供熱工程》，四柱-813型散熱器的傳熱系數(shù)可有下式獲得：</p><p><b>　　修正系數(shù)：</b></p><p>　　散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)，先假設(shè)β1=1.0</

36、p><p>　　散熱器連接形式修正系數(shù)，β2=1.0</p><p>　　散熱器安裝形式修正系數(shù)，β3=1.02</p><p><b>　　則 </b></p><p>　　四柱813型散熱器每片散熱面積為0.28m3，計(jì)算片數(shù)n`為</p><p>　　根據(jù)散熱器片數(shù)選擇合適的β1<

37、/p><p>　　則實(shí)際所需的散熱器面積為F=F`*β1</p><p>　　實(shí)際采用片數(shù)n為n=F/f，結(jié)果取整數(shù)。</p><p>　　一至三層各房間的散熱器計(jì)算如表3所示：</p><p>　　表3 房間的散熱器計(jì)算結(jié)果</p><p>　　一至三層各房間散熱器片數(shù)計(jì)算結(jié)果匯總?cè)绫?所示：</p>&

38、lt;p>　　表4 房間的散熱器計(jì)算結(jié)果匯總</p><p><b>　　3 水力計(jì)算</b></p><p>　　3.1 管路布置與敷設(shè)</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用機(jī)械循環(huán)、單管順流式的系統(tǒng)。散熱片安裝形式為同側(cè)的上供下回。供水立管之間為同程式，在底層設(shè)一根總的回水同程管。設(shè)計(jì)供回水溫度為75/50℃。根據(jù)建筑的結(jié)構(gòu)形式，布置干管和

39、立管，為每個(gè)房間分配散熱器</p><p>　　3.2系統(tǒng)水力計(jì)算步驟</p><p>　　1、在軸側(cè)圖上進(jìn)行管段編號(hào)，立管編號(hào)并注明各管段的熱負(fù)荷和管長。</p><p><b>　　確定最不利環(huán)路。</b></p><p>　　計(jì)算最不利環(huán)路各管段的管徑：</p><p>　　(1)、雖然引入

40、口處外網(wǎng)的供回水壓差較大，但考慮到系統(tǒng)中各環(huán)路的壓力損失易于平衡，設(shè)計(jì)采用推薦的平均的比摩阻Rpj大致為60～120Pa/m來確定最不利環(huán)路各管段的管徑。</p><p>　　(2)、根據(jù)各管段的熱負(fù)荷，求出各管段的流量，計(jì)算公式如下：</p><p>　　G＝3600Q/4187*（tg′－th′）＝0.86Q/（tg′－th′） Kg/h</p><p>　　Q

41、——管段的熱負(fù)荷，W；</p><p>　　tg′——系統(tǒng)的設(shè)計(jì)供水溫度，℃；</p><p>　　th′——系統(tǒng)的設(shè)計(jì)回水溫度，℃。</p><p>　?。?）、根據(jù)平均比摩阻和各管段的流量查《供熱工程》附錄表4－1，選定合適的管徑、流速和壓降。</p><p>　　確定出供水干管各個(gè)管段、立管和回水干管的管徑及其壓力損失。計(jì)算結(jié)果見水利計(jì)

42、算表。</p><p>　　4、確定各管段的長度壓力損失Δpy。</p><p>　　5、確定局部阻力損失。</p><p>　　（1）、確定局部阻力系數(shù)；</p><p>　?。?）、利用管段流速，查出動(dòng)壓頭的值，根據(jù)ΔPj=ΔPd*算出局部損失；</p><p>　　6、求各管段的壓力損失ΔP＝Δpy＋ΔPj;&l

43、t;/p><p>　　7、 同樣方法，計(jì)算通過最近立管1、回水干管各管段的管徑及其壓力損失。</p><p>　　8、求并聯(lián)環(huán)路立管11和立管1的壓力損失不平衡率，使其不平衡率在±5℅以內(nèi)。</p><p>　　9、 確定其他立管的管徑。根據(jù)各立管的資用壓力和立管各管段的流量，選用合適的立管管徑。</p><p>　　10、 求各立管的