供热及锅炉课程设计讲解

课程设计（学年论文）说明书 课题名称： 供热工程课程设计 专业班级： 2012级热动 学生学号： 学生姓名： 学生成绩： 指导教师： 课题工作时间： 2014.12.15 至 2014.12.19 大学教务处 一、课程设计的任务和要求要求： 1、熟练掌握AUTOCAD绘图软件2、能够独立查阅资料，具有收集、加工各种信息及获得新知识的能力；能提出并较好地的实施方案。3、掌握供热工程设计流程。4、初步进行供热及锅炉系统设计。5、工作努力，遵守纪律，按时签到，工作作风严谨务实，按期圆满完成规定的任务。6、综述简练完整，立论正确，论述充分，结论严谨合理；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确。7、工作中有创新意识，对前人工作有一定改进或独特见解。8、内容不少于3000字，图和计算结果可以打印。 任务： 1、 根据设计要求，进行供热设计。地点：北方某城市（自己选择，例如哈尔滨、西安、北京等，不能重复）2、 根据设计任务书中给出的建筑物所在地区，查出该地区的有关气象参数（如供暖室外计算温度，冬季室外计算风速，冬季主导风向等）3、 根据土建图纸，找出建筑物的建筑特点7u7uujvbfnju76（建筑物的方位、层数）和各部位的建筑构造与热工特征，外墙、屋顶、地面门窗构造)。4、 热负荷计算5、 散热器面积和片段的计算，确定散热器型式、安装方式、系统联接型式后，确定散热器内热媒平均温度。6、 供暖系统型式的确定，管道布置及水力计算7、 热源入口供回水温度为95/70；8、 图纸齐全，平面布置图、热力站点入口布置图和系统轴测图各一张。二、进度安排第一周周一开题动员及开题周二供热负荷计算周三供热系统布置及计算周四画图周五答辩三、参考资料或参考文献1. 田玉卓等. 供热工程.北京：机械工业出版社，20112. 民用建筑供热通风空气调节规范.北京：中国计划出版社，2010.3. 陆耀庆. 供暖通风设计手册.北京：中国建筑工业出版社，2010.4. 陆耀庆. 实用供热空调设计手册.北京：中国建筑工业出版社，20095. 吴味隆等.锅炉及锅炉房设备. 北京：中国建筑工业出版社, 2006.6. 张国强,刘建龙. 建筑设备工程制图与CAD技术. 北京：化学工业出版社, 2009.7. 供热相关设计规范指导教师签字 教研室主任签字： 年 月 日4、 课程设计（学年论文）摘要（中文）本次课程设计首先是选择某地一建筑物，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，管路计算图，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，选择合理的散热供暖系统，进行该系统的设计计算。关键词：热负荷;散热设备；水力计算5、 课程设计（学年论文）摘要（英文） This time we have a curriculum design about heat supply engineering.First,choose a construction of somewhere you like,then heating power calculation is done to get the total heating load of the construction on the basis of local meteorological characteristics.Second,choose and ascertain the heating system programme of this building reasonably.Third,the calculation of radiating facility.Whats more, according to the heating system programme,hydraulic calculation and dragbalance should be done.Last,draw ichnography of the constraction diagram and heating systen diagram. In order to save energy and protect environmental we choose the most reasonable hot water heating system then design and calculate of it in consideration of the local meteorological phenomena feature and structure characteristics. 目录第一章 概述61.1 设计目的61.2 设计任务61.3 工程概况6第二章 设计依据82.1 设计依据72.2 设计范围72.3 冬季室内外设计参数72.4 建筑参数72.5 动力参数7第三章 热负荷计算83.1围护结构的耗热量83.1.1围护结构的基本耗热量93.1.2围护结构附加耗热量93.2冷风渗透耗热量93.3房间热负荷计算：103.3.1宿舍101热负荷计算10第四章 方案确定144.1 热水供暖的方式144.1.1供回水方式选择144.1.2供回水敷设方式的选择144.1.3热媒流经路程的选择144.2 工程方案确定14第五章 散热器的选型及安装形式155.1散热器的选择155.2 散热器的布置155.3 散热器的安装155.4 散热器的计算15第六章 热水供暖系统水力计算及布置206.1 供暖系统的确定206.2 设计计算公式20第七章 管道保温及其附件25 7.1管道的选择257.2附件的选择257.3保温措施25参考资料26致谢27第一章 概述1.1 设计目的本课程为供热工程，它是建筑环境与设备工程专业的重要学科。通过课程设计等实践性教学环节，掌握建筑物供暖系统和集中供热系统的工程设计原理和方法，以及运行管理的基本知识。培养我们的设计思想和严谨的态度，让我们对建筑采暖有了进一步的认识，同时进一步加强ACS、CAD等相关软件的运用。1.2 设计任务 本设计为长春市某二层多媒体教室热水供暖设计，设计包括采暖设计热负荷及热指标的计算、散热设备选择计算、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 整个建筑物共有两层，建筑面积为626.4，建筑总高7.4m。一层与二层的建筑布局基本相同，每层各有两间盥洗室，两间卫生间，两间门厅，两个楼梯间，一楼有两间值班室，十六间宿舍，二楼有二十间宿舍。 图1.3.1宿舍一楼平面图图1.3.2宿舍一楼平面图 第二章 设计依据图1.3.2宿舍二楼平面图2.1 设计依据 1. 采暖通风与空气调节设计规范GB50019-20032. 简明供热设计手册2.2 设计范围工程地点：山西运城市供暖区域：宿舍、卫生间、盥洗室2.3 冬季室内外设计参数 该建筑位于山西运城，由文献【5】得到该地区的有关气象资料如下：表2.1 长春市冬季室外设计参数地点 采暖室外计算温度 冬季最多风向平均风速外墙面积山西运城-7 2.7m/s9.66 表2.2 室内计算温度（）宿舍值、班室卫生间 盥洗室2012182.4 建筑参数 外墙厚150mm，内墙240mm。窗都是绿色塑钢窗，门都是弹簧门。门窗标准尺寸参考图纸。门和窗以及墙的传热系数由图纸提供。2.5 动力参数热源：城市热网热媒：热水 热水参数：=95 =70。热力入口位置：一层东面走廊北侧 供回水管管径：DN32 压差P=20000 第三章 热负荷计算对于民用建筑，热负荷主要考虑围护结构传热耗热量和冷风渗透耗热量。3.1围护结构的耗热量围护结构的耗热量由围护结构基本耗热量和围护结构附加耗热量组成。3.1.1围护结构的基本耗热量由文献【3】可知，维护结构的基本耗热量按一维稳态传热过程计算，假定室内外空气温度和其他影响传热过程的因素都不随时间变化，可按下式计算：q=KF(t-t) (3-1)式中 q围护结构基本耗热量 （W）； K 维护结构的传热系数 W/(K)； F 维护结构的传热面积 （）； t供暖室内计算温度 （）； t供暖室外计算温度 （）； 围护结构的温度修正系数对于保温性能差，且容易与室外空气流通的情况，非供暖房间或空间的空气温度更接近于室外空气温度，则值更接近于1. 本设计中楼梯间为非供暖区域，与室外空气流通较多，其温度更接近于室外温度，故=13.1.2围护结构附加耗热量朝向修正耗热量在本设计中，需要供热的房间有东、南、北三面受到日射影响。由文献【3】可知，故朝向修正率为：东面的=45%；南面的=10%;北面的=45%3.2冷风渗透耗热量由文献【3】可知，通过每米门缝进入室内的理论空气量为： 式中 外门缝隙渗透参数 冬季室外计算温度下空气密度 冬季最多风向平均风速 门窗缝隙渗风指数实际渗入室内的冷空气体积为：V=由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量按下式计算Q=0.28Vc (t-t) (3-4)式中 Q 冷风渗透耗热量 （W）； c 冷空气的定压比热容，取1Kj/(kg*K)； 供暖室外计算温度下的空气密度 （kg/m）； V 渗透冷空气量 （m/h）； 0.28 单位换算系数。 表3-1 维护结构传热系数维护结构K（w/)外墙0.62外窗2.05地面0.35内墙0.59内门3.54屋面1.913.3房间热负荷计算：考虑到走廊有两侧有门，冷风渗透和冷风侵入两比较大，而且人停留时间比较短，所以不考虑装散热器，所以此处的热负荷不计。3.3.1宿舍101热负荷计算北墙的基本耗热量：=KF(t-t) =0.629.66（20+7）=161.7W北窗的基本耗热量：=KF(t-t)=2.052.55（20+7）=141.14W内墙的基本耗热量：W内门的基本耗热量：地面的基本耗热量：一二层门厅温度相同，无换热，故不考虑楼板换热。宿舍101与宿舍102相邻，且设计温度相同，故无相对换热。宿舍101的围护结构耗热量为：=878W冷风渗透耗热量：通过每米门缝进入室内的理论空气量为：冷风渗透耗热量Q=0.28 L c (t-t) =0.2836.631.38（20+7）=368W所以，宿舍101的热负荷为：Q=878+368=1246W 表3-2各个房间负荷汇总表房间编号用途建筑面积（）设计温度（）总供暖负荷（W）地面负荷（W）墙面负荷(W)房顶负荷(W)围护结构负荷(W)冷风负荷(W)101宿舍19.82012391697020871368102宿舍19.82010591695220691368103宿舍19.82010591695220691368104宿舍19.82010591695220691368105宿舍19.82010591695220691368106宿舍19.82010591695220691368107宿舍19.82010591695220691368108宿舍19.82010591695220691368109宿舍19.82012391697020871368110宿舍19.8209461694090578368111宿舍19.8209461694090578368112宿舍19.8209461694090578368113宿舍19.8209461694090578368114宿舍19.8209461694090578368115宿舍19.8209461694090578368116宿舍19.8209461694090578368123值班室19.82011881696510820368124值班室19.82011881696510820368121男卫生间19.812130616987801047259126女卫生间23.412143220092601126306122男盥洗室19.81210941696660835259125女盥洗室23.41212082007020902306201宿舍19.820199407029241626368202宿舍19.820179705059241429368203宿舍19.820179705059241429368204宿舍19.820179705059241429368205宿舍19.820179705059241429368206宿舍19.820179705059241429368207宿舍19.820179705059241429368208宿舍19.820179705059241429368209宿舍19.820199407029241626368210宿舍19.820170104099241333368211宿舍19.820170104099241333368212宿舍19.820170104099241333368213宿舍19.820170104099241333368214宿舍19.820170104099241333368215宿舍19.820170104099241333368216宿舍19.820170104099241333368217宿舍19.820170104099241333368218宿舍19.820170104099241333368219宿舍19.820170104099241333368220宿舍19.820170104099241333368221男卫生间19.812206108789241802259224女卫生间23.4122325092610932019306222男盥洗室19.812184906669241590259223女盥洗室23.4122101070210931795306 第四章 方案确定根据建筑物的具体条件，考虑功能可靠、经济，便于管理、维修等因素，本设计采用热水采暖系统。由于引入口处供回水压差为P=20000 Pa，满足二层楼静水压力,故可直接引用，无需加压水泵。4.1 热水供暖的方式4.1.1供回水方式选择供、回水方式可分为单管式和双管式【3】。本建筑只有两层，双管式和单管式都可以满足条件。双管式系统因供回水支管均可装调节阀，系统调节管理较为方便，故易被人们接受，故采用双管式。4.1.2供回水敷设方式的选择系统敷设方式可分为垂直式和水平式系统3。本工程有两层，无需考虑分区，一层和二层散热器通过立管连接，便于施工，故采用垂直式系统。4.1.3热媒流经路程的选择供、回水管布置方式可分为同程式和异程式1异程式系统布置简单、节省管材，但各立管的压力损失难以平衡，会出现严重的水力失调。同程式系统各立管环路的总长度相等，偏于调节，水力工况较好。本设计采用同程式系统。根据建筑特点，本工程采用环状同程式系统，即在底层设一根总的回水同程管。4.2 工程方案确定综合上述分析，本工程热水供暖系统采用垂直双管、同程式系统。 第五章 散热器的选型及安装形式5.1散热器的选择由文献【3】可知，所选型号为四柱813型。耐腐蚀，使用寿命长，造价低，传热系数高；金属热强度大，易消除积灰，外形也比较美观；每片散热器的面积少，易组成所需散热面积。具体性能及参数见【3】附录，如下表5.1：表5.1 散热器规格及传热系数型号散热面积水容量质量工作压力传热系数四柱型8130.28m/片1.4L/片8kg/片0.5MPa 7.8w/5.2 散热器的布置1. 散热器布置一般安装在外墙窗台下，这样沿散热器上升的对流热气能阻止和改善从玻璃下降的冷气流和玻璃冷辐射的影响，使流经室内的空气比较暖和舒适；2. 为防止散热器冻裂，两道外门之间，不准设置散热器。在楼梯间或其它有冻结危险的场所，其散热器应由单独的立、支供热，且不得装设调节阀；3. 本设计为学生宿舍，为了学生安全，应该明装并加防护罩；4. 在垂直单管或双管热水供暖系统中，同一房间的两组散热器可以串联连接5. 铸铁散热器的组装片数，不宜超过下列数值：二柱（M132型）20片；柱型（四柱）25片；长翼型7片。考虑到传热效果，本设计散热片安装形式为同侧的上进下出。本设计散热器布置见平面图。5.3 散热器的安装底部距地面不小于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。5.4 散热器的计算以宿舍101为例：热负荷Q=1239W，供水温度为tg=95，th=70，=20， =62.5由附录表可知：K=7.8 w/m修正系数：散热器组装片数修正系数，先假定=1.0；散热器连接形式修正系数，查附录表B-5，=1.0；散热器安装形式修正系数，查附录表B-6，=1.06；根据式（2-2）3=2.48 四柱640型散热器每片散热面积为0.28m2，计算片数n为：n= F/f=2.48/0.288.86片由文献【3】，查附录表B-4，当散热器片数为610片时，1=1.00。则每组实际所需散热器片数为：8.869片表5.2 各房间的散热器计算名称编号用途房间耗热量KFnN/片一层101宿舍123982.52062.57.82.7119.6 102宿舍105982.52062.57.82.398.2 103宿舍105982.52062.57.82.398.2 104宿舍105982.52062.57.82.398.2 105宿舍105982.52062.57.82.398.2 106宿舍105982.52062.57.82.398.2 107宿舍105982.52062.57.82.398.2 108宿舍105982.52062.57.82.398.2 109宿舍123982.52062.57.82.7119.6 110宿舍94682.52062.57.82.187.3 111宿舍94682.52062.57.82.187.3 112宿舍94682.52062.57.82.187.3 113宿舍94682.52062.57.82.187.3 114宿舍94682.52062.57.82.187.3 115宿舍94682.52062.57.82.187.3 116宿舍94682.52062.57.82.187.3 123值班室118882.52062.57.82.6119.2 124值班室118882.52062.57.82.6119.2 121男卫生间130682.51270.58.092.4128.7 126女卫生间143282.51270.58.092.7139.5 122男盥洗室109482.51270.58.09297.3 125女盥洗室120882.51270.58.092.2118.0 二层201宿舍199482.52062.57.84.6 1816.3 202宿舍179782.52062.57.84.1 1614.7 203宿舍179782.52062.57.84.1 1614.7 204宿舍179782.52062.57.84.1 1614.7 205宿舍179782.52062.57.84.1 1614.7 206宿舍179782.52062.57.84.1 1614.7 207宿舍179782.52062.57.84.1 1614.7 208宿舍179782.52062.57.84.1 1614.7 209宿舍199482.52062.57.84.6 1816.3 210宿舍170182.52062.57.83.9 1513.9 211宿舍170182.52062.57.83.9 1513.9 212宿舍170182.52062.57.83.9 1513.9 213宿舍170182.52062.57.83.9 1513.9 214宿舍170182.52062.57.83.9 1513.9 215宿舍170182.52062.57.83.9 1513.9 216宿舍170182.52062.57.83.9 1513.9 217宿舍170182.52062.57.83.9 1513.9 218宿舍170182.52062.57.83.9 1513.9 219宿舍170182.52062.57.83.9 1513.9 220宿舍170182.52062.57.83.9 1513.9 221男卫生间206182.51270.58.094.0 1914.4 224女卫生间232582.51271.58.094.5 2116.0 222男盥洗室184982.51272.58.093.5 1712.5 223女盥洗室210182.51273.58.093.9 1914.0 图5.2.1 宿舍一楼散热片布置图图5.2.2 宿舍二楼散热片布置图第六章 热水供暖系统水力计算及布置6.1 供暖系统的确定 本设计中，供水系统由一根总立管引入，然后分配给两根立管分别负责东西部分的供水，所有散热器的回水经水平干管流入总回水立管，最后进入市政管网。为上供下回双管制机械循环热水供暖系统。6.2 设计计算公式总阻力： （5-1）比摩阻： （5-2）雷诺数： （5-3）摩擦阻力系数： （5-4）水流量： （5-5）式中：计算管段的压力损失，Pa; 计算管段的沿程损失，Pa； 计算管段的局部损失，Pa； R每米管长的沿程损失，Pa/m； L管段长度，m； 摩擦阻力系数 d管子内径，mm； v热煤在管中的流速，m/s； 热煤密度，kg/m； 热煤的运动粘滞系数，这里平均温度为83，取。 该系统的计算系统图为：图1.水力计算系统图（1）选择最不利环路：由图上可知：最不利环路为通过最底层散热器（859.1W)从管段17的环路 该工程东西两个区的水力工况近似相等，所以我们以西区（立管1）的环路为例进行水力计算，东区的数据亦采用西区。9、计算通过最不利环路散热器的作用压力 =gH()+=9.811(977.81-961.92)+350=506.8Pa10、确定最不利环路各管段的管径d 1）求最不利环路的平均比摩阻=0.5506/124=2.04pa/m 2)选择最接近的管径以管段1为例进行计算：G=29.55kg/h,查表D-1，取管径为DN=15mm，得到R=2.64pa/m，v=0.04m/s则管段1的沿程阻力为：=RL=2.643.28=8.65pa局部阻力为：0.792=1.58pa管段1的总的损失为：=8.65+14.22=22.87pa现在将系统的水力计算结果列于下表： 表6.1机械循环双管热水供暖系统管路水力计算表123456789101112管段号Q/WG/(kg/h)L/md/mmv/(m/s)R/(Pa/m)Py=RL/PaPd/PaPj=Pd/PaP=Py+Pj/Pa立管1 第一层散热器环路 作用压力 P1= 668 Pa1109437.63 3.7150.06 3.30 12.21191.50 28.50 40.71 24644159.75 7.1320.05 1.31 9.30 31.23 3.69 12.99 310424358.59 6.6400.08 2.89 19.07 13.00 3.00 22.07 415718540.70 6.6500.07 1.68 11.09 12.41 2.41 13.50 521012722.81 6.6500.09 2.85 18.81 14.36 4.36 23.17 626306904.93 6.6700.07 1.24 8.18 12.41 2.41 10.59 7309161063.51 7.2700.08 1.68 12.11 13.40 3.40 15.51 8342051176.65 12.3700.09 2.03 24.97 2.53.98 9.95 34.92 9684102353.30 10.5700.19 7.34 77.11 616.84 101.04 178.15 10342051176.65 12.3700.09 2.03 24.97 3.53.98 13.93 38.90 11309161063.51 7.2700.08 1.68 12.11 13.40 3.40 15.51 1226306904.93 6.6500.07 1.20 7.92 12.41 2.41 10.33 1321012722.81 6.6500.09 2.85 18.81 14.36 4.36 23.17 1415718540.70 6.6500.07 1.68 11.09 12.41 2.41 13.50 1510424358.59 6.6400.08 2.89 19.07 13.00 3.00 22.07 164644159.75 10.3320.05 1.31 13.49 31.23 3.69 17.18 L=120.8（Py+Pj）=492Pa系统作用压力富裕率 %=P1-（Py+Pj）/P1=(668-492)/668=26.3%立管1 第二层散热器环路 作用压力 P1=634 Pa173550113.60 3.7150.16441.81552213.24291.28446.2818170158.51 2150.08612.3 24.6203.657397.6（Py+Pj）=544 Pa 不平衡率X=立管2 通过第一层散热器换路 作用压力P=455 Pa195780198.83 0.5200.1626.0113.01 312.5937.7750.78 20143249.26 2150.078.9317.86 272.4165.0782.93 21237881.80 3.7150.1222.6983.95 47.0828.32112.27 225780198.83 3.7200.1626.0196.24 412.5950.36146.60 （Py+Pj）=393Pa 不平衡率X=立管2 通过第二层散热器换路 作用压力P=634 Pa233402117.03 3.7150.1743.9162.432114.21298.41460.8424170158.51 2150.0912.8425.68273.98107.46133.14（Py+Pj）=594Pa 不平衡率X=立管3 通过第一层散热器换路 作用压力P=455 Pa255294182.11 0.5200.14221.8410.92219.92208.32219.242694632.54 2150.0482.95.8111.1412.5418.3427189265.08 3.7150.09514.9255.20444.4517.873.004285294182.11 3.7200.14221.8480.80849.9239.68120.488（Py+Pj）=431Pa 不平衡率X=立管3 通过第二层散热器换路 作用压力P=634 Pa293402117.03 3.7150.16743.9162.432113.7287.7450.1330170158.51 2150.08812.4724.94273.8102.6127.54（Py+Pj）=578Pa 不平衡率X=立管6 通过第一层散热器换路 作用压力P=455 Pa314610158.58 0.5200.1317.198.595218.31174.51183.10532120841.56 2150.066.7813.56111.7719.4733.0333120841.56 3.7150.066.7825.08641.777.0832.166344610158.58 3.7200.1317.1963.603118.3191.41155.013（Py+Pj）=403 Pa 不平衡率X=立管6 通过第二层散热器换路 作用压力P=634 Pa353402117.03 3.7150.16743.9162.432113.7287.7450.1336170158.51 2150.08812.4724.94273.8102.6127.54（Py+Pj）=578 Pa 不平衡率X=立管7 通过第一层散热器换路 作用压力P=455 Pa373289113.14 0.5150.1632713.5313.139.352.838118840.87 2150.06438671.7712.3998.3939118840.87 3.7150.0631114.741.777.08121.78403289113.14 3.7150.16332118.4413.152.4170.8（Py+Pj）=444 Pa 不平衡率X=立管7 通过第二层散热器换路 作用压力P=634 Pa41210172.27 3.7150.127.93103.341218.92187.32290.66142210172.27 2150.127.9355.86278.92