供热课程设计说明书.doc

湖南工业大学本科课程设计目录第一章 概述21.1 设计目的21.2 设计任务21.3 工程概况21.4 冬季室内外设计参数21.5动力参数2第二章 供暖热负荷计算32.1 围护结构的耗热量32.2 冷风渗透耗热量42.3 休息室1的供暖热负荷计算52.3.1围护结构的耗热量52.3.2冷风渗透耗热量52.4各个房间负荷汇总5第三章 散热器的选型及安装形式73.1 散热器的选择73.2 散热器的布置73.3 散热器的安装尺寸73.4 散热器的计算73.4.1 散热器散热面积的计算公式73.4.2 散热器片数的计算公式83.4.3 散热器类型93.5 教室111的散热器计算93.6 各个房间散热器计算汇总11第四章 供暖系统的确定124.1供、回水管布置方式124.2系统敷设方式124.3供、回水方式124.4工程方案确定13第五章 水力计算145.1 水力计算的基本公式145.2 水力计算汇总14 第六章感谢20参考资料2025第一章 概述1.1 设计目的本课程的目的是培养学生运用所学的供热工程课程的理论和技术知识解决实际问题，进一步提高运算、制图和使用资料的能力。通过设计，了解室内采暖系统的设计内容、程序和基本原则，巩固所学理论知识，培养利用这些知识解决实际问题的能力，逐步树立正确的设计观点。提高Auto CAD、鸿业、天正暖通等相关设计软件的应用熟练度。1.2 设计任务 长春市某大学教学楼，设计包括采暖设计热负荷及热指标的计算、散热器选择计算、管道水力计算，掌握布置管道和附属设备选择的方法，供暖系统的确定方案以及施工图的绘制并确保施工图的可实施性。本设计采用散热器采暖方案。1.3 工程概况 该建筑为两层教学楼，每层有两个教室、两个休息室、四个门厅和两个厕所。建筑总面积1564平米。耐火等级为二级多层民用建筑。1.4 冬季室内外设计参数 该建筑位于长春，查该地区有关气象资料如下：表1.1长春市冬季室外设计参数地点供暖室外计算温度冬季主导风向冬季室外计算风速长春-25西南1.7m/s表1.2 室内计算温度教室休息室厕所门厅201812151.5动力参数 热源为城市热网，热媒采用热水，热水,，热力入口位于北方，向室内供水。压差为P=20000Pa。第二章 供暖热负荷计算2.1 围护结构的耗热量对于本居民住宅楼的热负荷计算只考虑围护结构传热耗热量、冷风渗透耗热量。1、围护结构的基本耗热量建筑物围护结构的基本耗热量，按一维稳态传热过程计算，按供热工程中公式1-1计算 (3-1)式中： 围护结构的基本耗热量（W）；K围护结构的传热系数W/（mK）；F围护结构的传热面积（m2）；tn供暖室内计算温度（）；供暖室外计算温度（）；a围护结构的温差修正系数。整个供暖建筑或房间的基本耗热量等于它的围护结构各部分基本耗热量的总和: (3-2)2、围护结构附加（修正）耗热量主要包括朝向修正、风力附加、高度附加、外门附加耗热量。（1） 朝向修正耗热量朝向修正率的取值见供热工程P18表2.1朝向修正率朝 向东、西南东南、西南北、东北、西北修正率-5%-30%-15%10%（2）风力附加耗热量该建筑处于长春市，冬季室外平均风速为1.7m/s。，按暖通规范，本设计不考虑风力附加。（3）高度附加耗热量暖通规范规定：民用建筑和工业辅助建筑物的高度附加率（楼梯间除外），当房间高度大于4m时考虑高度附加。本设计层高超过3m，应考虑高度附加2%。（4) 外门附加耗热量该建筑属于公共建筑，外门附加率xm取500%。2.2 冷风渗透耗热量在风压和热压造成的室内外压差作用下，室外的冷空气通过门，窗等缝隙渗入室内，被加热后逸出。把这部分冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗的热量，称为冷风渗透耗热量。冷风渗透耗热量可采用缝隙法进行计算，按供热工程中公式1-13计算。式中 冷风渗透耗热量（W）；冷空气的比定压热容，=1kJ/（kgK）；供暖室外计算温度下的空气密度，本设计取1.33kg/m3；经门、窗缝隙渗入室内的总空气量（m3/h）；0.28单位换算系数， 1kJ/h=0.28W。L按下式计算式中 每米门、窗缝隙渗入室内的空气量，按实用供热空调设计手册中表4.1-8取值。双层木框窗取1.89，单层木门取6.44； 门窗缝隙的计算长度（m）； 渗透空气量的朝向修正系数，由供热工程附录A-6中表查得。表2.2 长春渗透空气量的朝向修正系数n值地点北东北东东南南西南西西北长春0.350.350.150.250.710.90.42.3 休息室1的供暖热负荷计算2.3.1围护结构的耗热量1西外墙 F=6.65.2=34.32m2 ，K=0.45，xch =-5%所以 2第一地带 F=6.62=13.2m2 ，K=0.47，所以 3第二地带 F=6.61.3=8.58m2 ，K=0.23，所以 休息室1的围护结构总耗热量2.3.2冷风渗透耗热量因该房间没有外门外窗，所以该房间的冷风渗透耗热量为0。则该房间的总热负荷为983W。2.4各个房间负荷汇总表2.3 各个房间负荷房间编号用途负荷（W）房间编号用途负荷（）101门厅4647201门厅4462102门厅4699202门厅4500103门厅4647203门厅4462104门厅4699204门厅4500105休息室983205休息室1512106休息室983206休息室1512107男厕1986207男厕2570108男厕1994208男厕2573109女厕1986209女厕2570110女厕1994210女厕2573111教室10072211教室18820112教室10072212教室18820第三章 散热器的选型及安装形式3.1 散热器的选择设计选择散热器时，需考虑对散热器在热工、经济、卫生美观及使用寿命等方面的要求。具体要求需满足以下几个条件：1、 热工性能满足传热系数K值高，散热器散热性能好；2、 经济性能满足散热器单位散热量的成本越低越好；3、 安装使用方便，散热器结构形式便于组装，少占用房间面积和空间；4、 卫生美观，散热器外表光滑美观，不积灰、易于清洁，易与建筑装饰相协调；5、 使用寿命长，散热器不易被腐蚀和破坏。3.2 散热器的布置散热器布置在外墙窗台下，这样能迅速加热室外渗入的冷空气，阻挡沿外墙下降的冷气流，改善外窗、外墙对人体冷辐射的影响，使室温均匀。防止散热器冻裂，两道外门之间，门斗及开启频繁地外门附近不宜设置散热器；散热器一般明装或装载深度不超过130mm的强槽内。铸铁散热器的组装片数，不宜超过下列数值：粗柱形，20片；细柱形，25片；长翼型，7片。3.3 散热器的安装尺寸散热器的安装尺寸应保证底部距地面不小于60mm，通常取150mm；顶部距窗台板不小于50mm，背部与墙面净距不小于25mm。3.4 散热器的计算散热器计算的任务是确定供暖房间所需要的散热器的面积和片数。3.4.1 散热器散热面积的计算公式按下式计算 式中 -散热器散热面积，m2； -散热器的散热量，W；-散热器的传热系数，W/（m2），可查阅手册或相关产品说明；-散热器内热媒平均温度，；-供暖室内计算温度，；-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。其中，热媒平均温度为散热器进出口水温的算术平均值，单管系统各层水温由下式计算式中 -流出第i组散热器的水温，； -立管的供水温度，； -立管的总负荷，W； -沿水流方向，在第i组（包括第i组）散热器前的全部散热器的散热量，W。3.4.2 散热器片数的计算公式按下式计算 式中 每片或每1m长的散热器面积，m2/片或m2/m。计算散热器散热面积时，由于每组片数或总长度未定，可先假定=1进行计算，计算出和n的初始值，然后根据每组的片数或长度乘以修正系数，最后确定散热器面积。散热器片数修正系数的取值：6片以下，1=0.95，610片时；1=1.0；当散热器片数为1120片时，1=1.05；当散热器片数为2025片时，1=1.1。3.4.3 散热器类型本设计热媒供回水温度为95/70，连接方式为同侧上进下出，则=1.0，安装方式为在散热器上部有窗台板覆盖，则。根据散热器的选用原则，确定散热器的类型为四柱813型，其主要优点为：结构简单，耐腐蚀使用寿命长，造价低，传热系数高；易于清灰；每片散热器面积小，易于组成所需散热面积。其具体参数为：表3.1 四柱813型散热器参数表型号散热面积/（/片）水容量（1/片）质量/(kg/片）工作压力/Mpa传热系数计算公式K/W/.四柱813型0.281.480.53.5 教室111的散热器计算教室111热负荷，。本设计的散热器选择为四柱813型，散热器明装，上部有窗台板覆盖，散热器距台板高度为100mm，连接形式为同侧上进下出。该散热器传热系数的计算公式：W/(m2. )； 散热器组装片数修正系数，先假定；散热器连接形式修正系数，查参考文献【2】附录B中表B5得，；散热器安装形式修正系数，查参考文献【2】附录B中表B6得，；查参考文献【2】附录B中表B2得四柱型散热器每片散热面积为0.23m2。计算片数为（片）查附录B中表B4，当散热器片数为20片时，。因此，实际采用四柱型813型散热器100片。因为四柱型813型散热器组装片数不应超过25片，所以教室111布置4个散热器。校核计算如下：每个散热器的计算散热面积：；计算片数：（片）；查附录B中表B4，当散热器片数为20片时，；因此，教室111应采用四台四柱型813型散热器25片。3.6 各个房间散热器计算汇总房间名称耗热量（W）进水温度（）出水温度（）t（）传热系数123散热器面积（）散热器片数散热器台数门厅101、1034647957067.57.981.11.001.059.96222门厅102、1044699957067.57.981.11.001.0510.07222休息室105、106983957064.57.871.01.001.052.0391厕所107、1091986957070.58.091.051.001.053.84171厕所108、1101994957070.58.091.051.001.053.85171教室111、11210072957062.57.81.11.001.0522.97254门厅201、2034402957067.57.981.11.001.059.43212门厅202、2044500957067.57.981.11.001.059.64212休息室205、2061512957064.57.871.051.001.053.28151厕所207、2092570957070.58.091.11.001.055.20231厕所208、2102573957070.58.091.11.001.055.21231教室211、21218820957062.57.81.11.001.0544.59248表 3.2 散热器计算表第四章 供暖系统的确定4.1供、回水管布置方式供、回水管布置方式可分为同程式和异程式。异程式系统系统管路的总长度短，系统金属耗量低；但在较大的系统中，通过各个立管环路的压力损失较难平衡，出现远近立管流量失调，系统的水平热力失调。同程式系统各立管环路的总长度都相等，但金属耗量高。散热器阻力较小的系统中，不易采用同城式系统。本设计采用异程式供、回水管布置方式4.2系统敷设方式系统根据散热器的连接方式可以分为水平式系统和垂直式系统。水平式热水供暖系统结构管路简单，节省管材，无穿过各层楼板的立管，施工方便，造价低，可按层调节供热量。但该系统的排气方式较为复杂，水平串联的散热器不宜过多，过多时除后面的水温过低而使散热器片数过多外，管道的膨胀问题处理不好易漏水。垂直式热水供暖系统结构管路简单，节省管材，施工管理方便，造价低，但易造成垂直平失调。在无需考虑分区问题，目前被广泛采用。本设计采用垂直式系统。4.3供、回水方式供、回水方式可分为单管式和双管式。双管热水供暖系统因供回水支管均可装调节阀，系统调节管理较为方便，但双管热水供暖系统由于自然循环压头作用，容易引起垂直失调现象，故多用于四层以下的建筑。单管热水供暖系统构造简单，节省管材，造价低，而且可减轻垂直失调现象，故五到六层建筑中宜采用单管式采暖系统，不过一个垂直单管采暖系统所连接的层数不宜超过十二层。层数过多会使立管管径过大，下部水温过低，散热器面积过大不好布置。 本设计是教学楼无需分户热计量，总建筑为二层。由上述比较及分析可以确定，本设计采用双管热水供暖系统。4.4工程方案确定 综上所述，该供暖系统采用垂直干管异程式，立管共用的上供下回异程式双管系统。第五章 水力计算5.1 水力计算的基本公式1.根据已知的符合Q和供回水温差t，计算每根管段的流量G，公式为2.根据流量和选好的管径，计算各管段的压力损失，公式为式中 -管段的摩擦阻力系数； d-管段的内径，m； -热媒的密度，kg/m； v-热媒在管道内的流速，m/s。3.各环路间不平衡率按下式计算，不平衡率=式中 、-环路压力损失。5.2 水力计算汇总图5.1水力计算原理图表5.1 总供回水干管水力计算表编号Q(W)G(kg/h)L(m)D(mm)(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)Pj(Pa)P(Pa)SG1175064042.212500.5274.1301480148SH1175064042.212500.5274.1301480148表5.2 分支1供回水干管水力计算表编号Q(W)G(kg/h)L(m)D(mm)(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)Pj(Pa)P(Pa)BG1587532021.12400.4373.023146276422BG2496411707.652320.48107.111214114328BG3449351545.762320.4488.33117793270BG4351931210.642320.3455G525993894.162320.2530.921623193BG623498808.332250.4108.08121678294BG718792646.442250.3270.35114150191BG89742335.122200.2768.891.313846183BH1587532021.12400.4373.023146276422BH2496411707.652320.48107.111214114328BH3449351545.762320.4488.33117793270BH4351931210.642320.3455H525993894.162320.2530.921623193BH623498808.332250.4108.08121678294BH718792646.442250.3270.35114150191BH89742335.122200.2768.891.313846183由于分支1、2对称，下面列出分支1各立管供回水立管水力计算。表5.3分支1各立管供回水立管水力计算表1 分支1立管1供回水立管水力计算表立管总阻力(Pa)756资用压力(Pa)4095立管不平衡率81.50%编号Q(W)G(kg/h)L(m)D(mm)(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)Pj(Pa)P(Pa)VG13972136.645.2150.258.69230539344VG29112313.452200.2560.671.512146167VH19112313.452200.2560.671.512146167VH25140176.825.2150.2695.5249765561R1198668.323150.116.286492978R2198668.323150.116.286492978R1257088.413150.1326.167848127R2257088.413150.1326.1678481272 分支1立管2供回水立管水力计算表立管总阻力(Pa)770资用压力(Pa)3439立管不平衡率77.60%编号Q(W)G(kg/h)L(m)D(mm)(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)Pj(Pa)P(Pa)VG14706161.892150.2380.81.516241202VH14706161.895.2150.2380.81.542041461R1235380.943150.1222.1966741107R2235380.943150.1222.19667411073 分支1立管3供回水立管水力计算表立管总阻力(Pa)1042资用压力(Pa)2900立管不平衡率64.10%编号Q(W)G(kg/h)L(m)D(mm)(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)Pj(Pa)P(Pa)VG15036173.245.2150.2591.86247862540VG29742335.122200.2768.891.513853190VH19742335.122200.2768.891.513853190VH24706161.895.2150.2380.8242054474R1251886.623150.1325.1367547122R2251886.623150.1325.1367547122R1235380.943150.1222.1966741107R2235380.943150.1222.19667411074 分支1立管4供回水立管水力计算表立管总阻力(Pa)921资用压力(Pa)2565立管不平衡率64.10%编号Q(W)G(kg/h)L(m)D(mm)(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)Pj(Pa)P(Pa)VG14700161.685.2150.2380.6241954473VG29200316.482200.2561.791.512447170VH19200316.482200.2561.791.512447170VH24500154.85.2150.2274.24238650436R1235080.843150.1222.1466641107R2235080.843150.1222.1466641107R1225077.43150.1120.446613798R2225077.43150.1120.4466137985 分支1立管5供回水立管水力计算表立管总阻力(Pa)154资用压力(Pa)2379立管不平衡率93.50%编号Q(W)G(kg/h)L(m)D(mm)(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)Pj(Pa)P(Pa)VG198333.825.2150.052.98115117VG2249585.832150.1224.711.5491161VH1249585.832150.1224.711.5491161VH2151252.015.2150.089.94152354R198333.823150.052.9869716R1151252.013150.089.9463017476 分支1立管6供回水立管水力计算表立管总阻力(Pa)770资用压力(Pa)1790立管不平衡率57.00%编号Q(W)G(kg/h)L(m)D(mm)(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)Pj(Pa)P(Pa)VG14706161.892150.2380.81.516241202VH14706161.895.2150.2380.81.542041461R1235380.943150.1222.1966741107R2235380.943150.1222.19667411077 分支1立管7供回水立管水力计算表立管总阻力(Pa)898资用压力(Pa)1409立管不平衡率36.20%编号Q(W)G(kg/h)L(m)D(mm)(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)Pj(Pa)P(Pa)VG14648159.895.2150.2378.92241053463VG29050311.322200.2559.891.512045165VH19050311.322200.2559.891.512045165VH24402151.435.2150.2271.22237047418R1232479.953150.1221.6966540105R2232479.953150.1221.6966540105R1220175.713150.1119.636593694R2220175.713150.1119.6365936948 分支1立管8供回水立管水力计算表立管总阻力(Pa)1042本分支最不利立管编号Q(W)G(kg/h)L(m)D(mm)(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)Pj(Pa)P(Pa)VG15036173.245