级供热工程课程设计.docx

191 河南理工大学建筑环境与设备工程专业课程说明书课 程 供热工程 班 级 建环09-02班 学 号 310907060224 姓 名 邢友祥 指导教师 梁 庆 摘要 本次课程设计是郑州的某宿舍楼，然后根据该地的气象资料特征。计算该建筑物热负荷，合理选择确定该建筑物的供暖系统方案。以及散热设备的选择与计算。并根据该供暖方案对该系统进行水力计算以及系统的阻力平衡。绘制该建筑物的平面图.剖面图.供暖系统图。考虑该地区气象特征以及建筑物的特点。根据当地节能；环保要求。选择最合理的热水供暖系统。进行该系统的设计计算。关键词：设计；散热设备； 目录一.前言 3二.热负荷的计算 32.1.建筑物的概述 3 2.2热负荷的计算 3三. 供暖方案的确定以及散热器布置与选择 7 3.1热媒的选择 7 3.2供暖形式的确定 7 3.3散热器的布置 73.4散热器选择 73.5散热器的计算 7四.管路的水力计算 9 4.1水力计算步骤 9 4.2计算最不利环路的管径 9五.总结心得 11 六.附录 水力计算详表 12六.宿舍一层、二层、五层平面图 19七. 宿舍楼采暖系统图 22一、前言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。供热工程又分为供暖工程和集中供热，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。集中供热系统包括热源、热网和用户三部分。本次课程设计是运用供热工程的技术知识对郑州的某宿舍楼进行设计计算，以及散热设备的选择与计算，合理的选择供暖系统以及管路的水力计算。二、热负荷计算2.1. 建筑物的概述供热系统计算主要包括一下步骤：1.建筑物室内热负荷的计算2.确定供暖系统的设计方案以及热传媒形式，散热去的选型3.散热器的计算与布置4绘制系统轴测图，对管段分段并标注管长，各个散热器的热负荷大小5进行系统的水力计算，并平衡各管段的助力，一般异程式不大于15%，同程式不大于10%。气象资料：建筑物所在地：西安 本次课程设计的建筑物选择西安的某一宿舍楼，5层，层高3m，窗户1.5m供暖室外计算温度：tw =-5室内设计平均温度：1=18（宿舍）, 2=12（厕所、盥洗室）冬季室外计算风速V=1.8m/s冬季主导风向：北风，东风建筑物的方位：坐北朝南外墙：27墙（370mm），内面抹灰。K=1.57W/(m)；内墙：24墙（240mm），双面抹灰。K=1.72 W/(m)；外窗：单层金属玻璃推拉窗，尺寸：1.51.5，K=6.40 W/(m)；外门：单层木门，尺寸：0.92.0，门型无上亮，K=4.65 W/(m)；地面：不保温地面k值按划分地带计算 地带名称地面传热系数地带名称地面传热系数第一地带0.47第二地带0.23第三地带0.12第四地带0.072.2、热负荷计算1、对各个房间进行编号，如101、102、103501、502、5032、以房间101为例，计算该房间热负荷 房间的热负荷Q主要包括：Q=Q1+Q2+Q3 Q1围护结构耗热量 Q2冷风渗透耗热量 Q3冷风侵入耗热量1)围护结构耗热量Q1=（1+Xg）KF (- tw)(1+Xch+Xf) Xg高度附加率。建筑大于4m时，每增加1m附加2%，不得大于15% Xf风向附加率，一般取0 Xch朝向附加率 温差修正系数 K换热系数 F计算房间面积朝向附加率Xch北东、西南数值 010% -5% -15%-30%北外墙：q1=1.01.57（3.33-2.25）（12+5）1.0=204W北外窗：q2=1.06.42.25（12+5）1.0=244W西外墙：q3=0.71.57（63）（12+5）(1-0.05)=319W东内墙：q4=0.71.72（63）（12+5）（1-0.05）=350W南内墙：q4=0.71.72（3.33-1.8）（12+5）（1-0.20）=132W南内门：q5=0.74.65（20.9）（12+5）（1-0.20）=80W地面：q6=1.00.47(12+5) (12+6.6)=149W地面：q7=1.00.23(12+5) 5.2=20W101围护结构耗热量（已修正）：Q1=1498W。顶棚耗热量：传热系数K=1/(Rn+Rg+Rw) Rn、Rw顶棚内、外表面传热组 Rg=/顶棚厚度 材料导热系数聚苯板=0.03W/（m），=5cm混凝土=1.74 W/（m），=20cmRn=0.015m /W, Rw=0.04 m /WK=1/ 0.015+0.05/0.03+0.2/1.74+0.04=0.54 W/(m)。2)冷风渗透耗热量 采用缝隙法计算冷风渗透耗热量Q2公式如下：Q2=0.278Vw C p (t n-t w) 式中：V= Lln w 室外计算温度下的空气密度 C p空气的定压比热，取1 L每米渗入供暖房间的冷空气量 l 门、窗缝计算长度 n渗透空气量的朝向修正系数（参见暖通规范）经查表得：北向：v=1.50.46(周长)=3.6南向：v==2.2外窗：q1=0.2783.61.251（12+5）=21W门：q2=0.2782.21.3711（12+5）=14W总的冷风渗透耗热量Q2=21+14=35W3)冷风侵入耗热量： Q3=NQ1jm =0.65（4.651.817）=93W式中 Q外门基本耗热量， N考虑冷风侵入的外门附加率，由上可得101房间的热负荷为：Q=Q1+Q2+Q3=1498+35+93=1626W具体计算数据见下表1-1： 表1.1房间围护结构的名称及方向面积传热系数室内计算温度供暖室外计算温度室内外计算温度差温差修正系数朝向xch高度修正xg围护结构耗热量Q1冷风渗透耗热量Q2冷风侵入耗热量Q3房间总耗热量m2W/(m)%WWWW101南内门1.84.6512-5170.7-2008035931626南内墙8.11.720.7-20132北外墙7.651.5710204西外墙181.570.7-5319东内墙181.571-5350地面118.60.4710149地面25.20.231020北外窗2.256.4102443、根据以上计算101房间的方法，求出其他各个房间的热负荷，并列入下表格：表1.2房间号房间用途室内温度房间热负荷备注散热片数101男厕所121498W 12111女厕所 121595W 13102、110宿舍181679W共两个房间15103-109宿舍18 893W共七个房间8 122男盥洗室121403W11112女盥洗室121687W 14 113、121宿舍181394W共两个房间 13114-120宿舍181044W共七个房间 9 201男厕所12 1329W 10211女厕所121407W 11202、210宿舍 181510W共两个房间 13203-209 宿舍18731W共七个房间 7224男盥洗室121234W 10 212 女盥洗室 121499W 12 213、223 宿舍 181225W共两个房间 11214-222 宿舍 18878W共九个房间 8三层、四层各房间的数据和二层对应的房间一样五楼的就是在二层的基础上加上顶棚耗热量501男厕所121511W12511女厕所121589W13 502、510宿舍 181692W共两个房间 15503-509宿舍18915W共七个房间 8524男盥洗室121416W 11 512女盥洗室 121680W13513、523 宿舍 181407W共两个房间13514-522宿舍 181060W共九个房间 9总热负荷127133W三、供暖方案的确定以及散热器布置与选择3.1 热媒的选择该热水供暖系统，供水温度tg=95，回水温度th=70。3.2 供暖形式的确定该供暖系统采用机械循环上供下回式供暖双管系统。3.3 散热器的布置该题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。散热器的安装尺寸应保证3.4 散热器的选择 建筑性质适合选用的散热器居住建筑柱形、闭合串片、板式、扁管式、辐射对流式3.5散热器的计算根据上表散热器的选择，同时又表2-13所计算热负荷的大小，室内安装柱（M-132型）1)散热器的计算散热器面积的计算所需散热器传热面积F按下式计算： F= 式中F房间供暖所需的散热器散热面积Q散热器的散热量散热器内热媒平均温度，供暖室内计算温度，K散热器的传热系数散热器组装片数修正系数散热器连接形式修正系数散热器安装形式修正系数2）以102房间的散热器计算为例如下： 已知：Q=1626W，=（+）2=（95+75）2=82.5 =18 t=（）=64.5查供热工程附录（2-1）对M-132散热器 K=2.426=2.426=7.99修正系数： 散热器组装形式修正系数先假定=1.0 散热器连接形式修正系数先假定=1.0 散热器安装形式修正系数先假定=1.02散热器组装片数修正系数的选择为每组片数 20 0.95 1.00 1.05 1.10根据公式求得： F=1679（7.9964.5）=3.323N=Ff=3.3230.24=13.846片 当散热器片数位11-20片时，=1.05因此实际所需散热器面积为：=3.3231.05=3.489实际采用的片数 N=Ff=3.4890.24=14.53片。取整数，应采用M-132型散热器15片其他房间散热器片数计算结果已列入表1-2中。四、管路水力计算4.1 绘制管路的系统图 1.绘制管路的系统轴侧图（1-5）层。并标上管段，管长，以及热负荷大小。2.确定最不利环路，本系统采用异层式系统，取最远的立管为最不利环路。4.2 计算最不利环路的管径采用 重力循环系统. 计算步骤本设计采用 重力循环系统. 1、 选择最不利环路，最不利环路通过立管底层散热器1，经过管段153，这个环路从散热器1进过管段：1-25，进入锅炉，再经管段26-53进入散热器1。2、 计算通过最不利环路散热器1的作用压力P1。根据式： P1=gh（h-g）+Pf 立管距锅炉的水平距离3050m之间，锅炉中心距底层散热器中心的距离是3m，层高3m，查附录3-2得Pf=700Pa，根据供回水温度，查附录3-1，h=977.81kg/m g=961.921kg/m。代入公式得P1 =9.813（977.81-961.92）+700=1167Pa3、 确定最不利环路各管段的管径d（1） 求单位长度平均比摩阻 根据式： Rpj=P1/L1 L1最不利环路总长度，m 沿程损失占总损失的估计百分数 L1= 2+3.3+0.5+3.311+14.4+7.2+3.38+6.6+10+27+6.6+3.38+7.2+14.4+3.312+35=246.9m查表4-8得=50%则Rpj=0.51167/246.9=2.36Pa/m (2)根据各管段热负荷，求出各管段的流量，计算公式如下: G=0.86Q/(tg-th) kg/h Q热负荷 , W tg系统设计供水温度， th系统设计回水温度， （3）根据G、Rpj，查附录4-1，选择最接近Rpj的管径，将查出的d、R、v和G列如表1-3中 4、确定沿程压力损失py=RL。将每一管段R与L相乘，列入水利计算表1-3中。 5、确定局部阻力损失Z （1）确定局部阻力系数，列入表1-3中 （2）根据流速v，查附录4-3或有公式Pd=v/2得到动压Pd，列入表中，并由Pj=Pd算出Pj，列入表1-3中。6、 求各管段的压力损失P=py+pj。7、 求环路总压力损失8、 计算富裕压力。富裕压力应该大于10%=(1168-1039)/1168=11%10%9、 确定通过立管第二层散热器环路中个管段的管径 （1）计算通过立管第二层散热器环路的作用压力: P2=gH2（g-h）+Pf=9.816（977.81-961.92）+700=1635Pa （2）确定通过立管第二层散热器环路中各管段的管径 1）求平均比摩阻Rpj 根据并联平衡原理通过第二层管段的54、55的资用压力为: P54、55=P2-P1+(Py+Pj)1,53 =1635-1167+48.2=516.2管段54、55总长度为4，平均比摩阻为: Rpj=0.5516.2/4=64.5Pa 2)根据同样的方法，按54、55管段的流量G和Rpj，确定管段d，将相应的R、v列入表1-3中 3）求通过底层与第二层并联环路的压降不平衡率 x2=P54、55-(Py+Pj)1,53/P54、55 =(516.2-457.2)/516.2=11.4% 此时相对差额在允许+15%。10、 求通过立管第三层、第四层、第五层散热器环路上各管段管径， 计算方法同上计算结果见表1-3第三层不平衡率大于15%，管径已选用最小，因此要安装阀门消除剩余压力。 五心得体会 供热工程的课程设计终于告一段落了，当初在学习这门课的时候，没用功，所以学得不好，所以导致刚开始的时候基本上都不知道怎么入手，开始也不想去管它了，就想等到后面借其他同学的来看看就完事了，后面也知道课程设计比较重要，同时它也是对于我们这三年来学的课本知识的一种考查，是理论结合实践的一个很好的体现，所以我下定决心要去做它。通过自己的不断查阅以及同学的帮助下，熬了将近半个月，终于把这门课程设计写完了，过程确实是比较艰辛，但是做完了发现自己真的能从中学到东西，所以还是有些欣慰感的。在这设计的过程中也认识到了，合理的选择供暖系统是计算的关键，以及根据室内的热负荷大小计算散热器的片数，正确的选择散热器的型号。根据所选择的供暖系统以及供暖方式来合理的进行管路的水力计算，算出管段的各管径的大小，然后进行管道的阻力计算，以及平衡管段的阻力，这一系统让我对供热工程系统的设计以及水力计算有了全面的了解。当然，过程当中肯定存在不足，希望自己在以后的学习中 ，不断进步吧。六附录 （水力计算详表）采暖系统水力计算书工程名称 双管-异程采暖系统热媒供水温度() 95回水温度() 70平均密度(kg/m3) 983.24运动黏度(10-6m2/s) 0.479系统形式楼层数 5立管形式双管供回水方式上供下回立管数 2 4立管关系异程总负荷(W)127133W总流量(kg/h)4400 重力循环双管热水供暖系统管路水力计算表管段号 QGL d v Rpy =RLPdpj=PdP=py+pj Wkg/h mmmm/sPa/m Pa Pa Pa Pa 立管 第一层散热器1环路 作用压力P1=1167Pa11403 48 2 150.078.6 17.2 25 2.4160.377.526521 2303.8 320.062.5 9.5 41.777.0816.6311603 4003.3400.093.46 11.4 13.983.9815.44165115803.3500.071.916.312.412.418.715212497403.3500.092.989.813.983.9813.86259879003.3700.012.416.5173072510503.3700.081.645.4583546312503.3700.102.267.514.924.9212.494020114003.3700.112.799.815.955.9515.8104493915503.3700.123.3711.117.087.0818.2114967717003.3700.134.0013.218.318.3121.5125476519003.38015.955.9512.9135984720003.6800.112.337.715.955.9513.71469210240014.4800.133.2618.3155.2157661526007.2800.143.7949.6438.2168451629003.3800.164.6415.3112.5912.5927.9178851730003.3800.174.9516.3114.2114.2130.5189251832003.31000.101.414.6514.924.929.57199651933003.31000.111.494.915.955.9510.92010052035003.31000.111.565.115.955.95112110452136003.31000.121.946.417.087.0813.42210852237003.31000.121.856.117.087.0813.22311252339003.31000.122.036.617.087.0813.72412042441006.61000.132.2314.718.318.3123251274204400101000.142.55424.149.6261274204400271000.142.5568.96.09.64571262712042441006.61000.132.2314.719.319.31242811252339003.31000.122.036.6917.087.0813.72910852237003.31000.121.856.117.087.0813.23010452136003.31000.121.946.417.087.0813.53110052035003.31000.111.565.115.955.9511.1329651933003.31000.111.494.915.955.9510.1管段号 QGL d v RPy=RLPdPjP Wkg/h mmmm/sPa/m Pa Pa Pa Pa339251832003.31000.101.414.614.924.929.52348851730003.3800.174.9516.3114.2114.2130.5358451629003.3800.164.6415.3112.5912.5925.9367661526006.6800.143.7925.02.59.6424.149.13769210240014.4800.133.26123.350.2385984720003.3800.112.337.71 5.955.9513.7395476519003.3801 5.955.9512.9404967717003.3700.134.0013.21 9.319.3122.5414493915503.3700.123.3711.11 7.087.0818.2424020114003.3700.112.979.81 5.955.9514.8433546312503.3700.102.267.51 4.924.9212.4443072510503.3700.081.645.41 545259879003.3700.071.24 4.11 2.412.416.5146212497403.3500.092.989.81 3.983.9812.847165115803.3500.071.916.31 2.412.418.7148116034003.3400.093.4611.41 3.983.9815.44965212306.6320.062.516.54 1.777.123.6505105175 3320.051.544.6231.236.3911.0513871135 3250.073.4310.332.417.2317.552263790 3200.076.0318.13 2.417.2325.353140348 3200.041.283.83 0.792.376.17 l=246.9m （Py+Pj）153=1045Pa系统作用压力富裕率%=P1-（Py+Pj）153/P1=(1167-1045)/1167=10.4%10% 立管 第二层散热器环路2 作用压力P2=1635Pa54 5118 175 3 150.2593.46280.38 430.73122.92403.355 12344 2 1150.066.87 6.87 271.7747.853.9 (Py+Pj)54,55=457.2Pa 不平衡百分率x2=P54、55-(Py+Pj)1,53/P54、55=11.4% 立管 第三层散热器环路3 作用压力P3=2103Pa56 3884135 3 250.2057.27 171.8419.66 78.64250.457 1234 42 1 150.1785.62 85.62 2714.21 387.7473.3 (Py+Pj)55,56=723.7Pa 不平衡百分率x3=P56、57-(Py+Pj56.57/P56、57=24.1%15% 立管 第四层散热器环路4 作用压力P4=2571Pa58 2650 90 3 150.1326.93 80.8 48.31 33.24114.159 1234 42 1 100.1785.82 85.82 2714.21 383.6469.4 (Py+Pj)58、59=583.5Pa 不平衡百分率x4=（1452-1236.5）/1452=14.8% 立管 第五层散热器环路5 作用压力P5=3038Pa60 1416 48 3 100.19109.8 329.4 417.7571 40061 1416 48 1 100.19109.8 109.8 2717.75479.2 589 (Py+Pj60、61=989Pa 不平衡百分率x5=（1931-1756）/1931=9.1% 管2和管12供回水立管水力计算表序号Q(W)G(kg/h)D(mm)L(m)(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)Pd (Pa)Pj(Pa)Py+Pj(Pa)15082174.821DN153.50.25493.338326.6841931.593600.265926.9492122542.14DN1520.0613.7127.425271.83649.56356.98833857132.681DN1530.19255.47166.411418.19872.791239.2024122542.14DN1520.0613.7127.425271.83649.56356.9885263290.5408DN1530.13127.24381.72848.47433.896115.6246122542.14DN1520.0613.7127.425271.83649.56356.9887140748.4008DN1530.074.26412.79252.42212.10824.98140748.4008DN1520.074.2648.528272.42265.38473.91295082174.821DN1530.25493.338280.0151931.593600.265880.28103675126.42DN1530.18350.666151.997416.52166.084218.08111245084.28DN1530.12223.87571.62547.34329.371100.99612122542.14DN1530.0613.71211.13741.8367.34318.48 立管3和11供回水立管水力计算表序号Q(W)G(kg/h)D(mm) L(m)(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)Pd(Pa)Pj(Pa)Py+Pj(Pa)14908168.835DN150.50.24587.37343.687329.46788.4132.0872139447.9536DN1520.074.2258.449272.37764.18172.6333514120.882DN1530.17546.593139.779415.10560.42200.199481828.1392DN1520.0412.4794.958270.81922.127.0585269692.7424DN1530.13428.47885.43448.89135.565120.999681828.1392DN1520.0412.4794.958270.81922.127.0587187864.6032DN1530.09414.6944.0744.31417.25761.327881828.1392DN1520.0412.4794.958270.81922.127.0589106036.464DN1530.0533.2129.63741.3745.49815464DN1520.0533.2126.425271.37437.1143.535114908168.835DN1530.24587.373262.12329.46788.4350.52123848132.371DN1530.19255.228165.683418.11372.452238.135133030104.232DN1530.15135.354106.061411.23144.923150.98414221276.0928DN1530.1119.79559.38445.98523.94183.32515139447.9536DN1530.074.22512.67442.3779.50822.182立管410供回水立管水力计算表 序号负荷(W)流量(kg/h)管径管长(m)(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)动压(Pa)Pj(Pa)Py+Pj(Pa)14738162.987DN150.50.23681.73340.866327.46182.382123.2482104435.9136DN1520.0523.1646.328271.33335.99942.32733694127.074DN1530.18451.157153.472416.69266.769220.241487830.2032DN1520.0442.6615.322270.94325.46130.7835281696.8704DN1530.1430.86592.59649.738.801131.397687830.2032DN1520.0442.6615.322270.94325.46130.7837193866.6672DN1530.09715.55346.6644.59418.37865.038887830.2032DN1520.0442.6615.322270.94325.46130.7839106036.464DN1530.0533.2129.63741.3745.49815464DN1520.0533.2126.425271.37437.1143.535114738162.987DN1530.23681.733245.199327.46182.382327.581123678126.523DN1530.18350.743152.229416.54866.192218.42113280096.32DN1530.1430.54291.62549.5938.362129.9871492231.7168DN1530.0462.7948.38341.044.1612.54315104435.9136DN1530.0523.1649.49241.3335.33314.825 立管13供回水立管水力计算表序号负荷(W)流量(kg/h)管径管长(m)(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)动压(Pa)Pj(Pa)Py+Pj(Pa)19363322.087DN150.50.467301.089150.5443107.238321.715472.2592168758.0328DN1520.08412.09824.196273.48193.997118.19337676264.054DN1530.383205.235615.706472.076288.304904.014149951.5656DN1520.0759.78119.562272.74974.21493.77656177212.489DN1530.308135.324405.972446.674186.696592.668614995