供热复习.docx
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供热复习
一、按要求选择正确答案
1.热水网路循环水泵的扬程与下列哪个因素无关？
A.热用户建筑物高度；B.热网长度；C.管径大小；D.流速快慢
2.蒸发量为10T/h的蒸汽锅炉能负担的供暖面积（热负荷按35W/m2计）约为：
A.70000m2；B.140000m2；C.200000m2；D.2800000m2
3.室外热水网路管内流速的范围一般为：
A.0.01～0.1m/s；B.0.5～2.0m/s；C.5～10m/s；D.20～40m/s
4.热水网路系统的定压线高度与下列哪个因素无关？
A.用户系统的充水高度；B.散热设备的承压能力；
C.热媒的汽化压力；D.热用户循环所需的压力。
5.下列哪些措施有利于提高网路的水力稳定性？
A.适当增大靠近热源的网路干管的管径；B.减少网路干管的压降；
C.适当增大用户系统的压降；D.适当增大用户系统的管径。
6.供热管道保温材料的导热系数一般不大于：
A.0.01W/m.K；B.0.1W/m.K；C.1W/m.K；D.10W/m.K
7.热水管网供热半径不宜超过：
A.2.5km；B.10km；C.40km；D.80km
8.室外热水管网的推荐比摩阻（单位长度的沿程压力损失）约为：
A.0.4～0.8Pa/m；B.4～8Pa/m；C.40～80Pa/m；D.400～800Pa/m
9.下列哪些是水作为热媒与蒸汽相比的优点？
A.输送热媒的耗电小；B.蓄热能力强；C.可以进行质调节；D.热效率高
10.下列哪个不是保温材料的特点？
A.导热系数小；B.具有一定的强度；C.不易燃烧；D.密度大
一、按要求选择正确答案
1、A、2、C、3、B、4、D、5、ABC、6、B、7、B、8、C、9、BCD、10、D
二、问题回答
1．供暖系统的体积热指标qv主要与什么有关？
其单位是什么？
答：
与建筑物的围护结构及外形有关。
如围护结构传热系数、建筑物高度、窗墙比、体型系数等，其单位是W/℃m3
2．画出具有二层散热器的双管自然循环热水供暖示意图，说明易产生垂直失调的原因。
答：
参见教材P52，图3-6.垂直失调的原因是各层散热器与锅炉的高差不同，将形成上层主要压力大，下层主要压力小的现象，各层的循环作用压力不同。
3、一机械循环热水供暖系统采用高位膨胀水箱定压，试用室内供暖水压图说明该系统是如何保证安全可靠运行的？
答：
1）高位膨胀水箱能够吸纳系统水温升高时热胀而多出的水量；2）补充系统水温降低和泄漏时短缺的水量；3）稳定系统的压力；4）适当的高位，避免位置较低的用热设备超压。
4、当流入散热器的流体温度不变，其流量发生较大变化时，对散热器的散热量影响大不大？
为什么？
答：
大。
因为流量的较大变化，将引起散热器内热媒的平均温度发生较大变化，进而引起散热器传热温差发生较大变化，由此将对散热器的散热量产生较大影响。
5、住宅机械循环热水供暖系统常采用哪种布置方式？
说明理由并图示该布置方式。
答：
垂直双管与水平双管相结合的管路布置形式。
即每个单元公用一组垂直供回水立管，该组立管与每户一组水平双管相连接。
主要便于分户热计量。
三、某热水网路及设计水压图如下图所示，定压点设在Ⅰ区回水干管上的某一点。
按要求回答下列问题。
1.如果Ⅱ区减小流量（关小B阀），网路的水压图将如何变化？
2.如果Ⅰ区停止运行（关闭A阀），热水网路水压图又会如何变化？
3.试分析1、2两种状态下的水力工况（主要从流量变化、水力失调等方面分析）。
（假定循环水泵扬程不变）。
B
A
Ⅱ
Ⅰ
答：
关小B阀，Ⅱ区各用户流量等比例减小，Ⅰ区用户流量等比例增加。
系统总流量减少。
关闭A阀，Ⅰ区用户流量为零，Ⅱ区各用户流量等比例增加，系统总流量减少。
四、一双管供热系统，为了计量供热量，在垂直立管处装一热量计，在每户的入口处装一个流量计。
这样试图用流量计的读数去分配各户用热量，从而计算各户的热费。
即：
由热量计知总供热量Q、和由流量计知各户流量G1、G2，计算各家应承担的热费（热量）为：
Qi＝Q*
，试分别分析下述工况用这种计量方法是否合理，为什么？
1.当两个用户的设计负荷相同、散热器形式、大小也相同，而实际运行室内得热量不同（如日照、人员等）时，温控阀控制的两个用户的室内温度相同；
2.当两个用户的设计负荷不相同、散热器大小不相同但形式相同，温控阀控制的两个用户的室内温度不相同。
答：
1.不合理。
因为此时两个用户的室内温度相同，因实际运行室内得热量不同（如日照、人员等），从而导致得热量多的用户散热器的散热量需减少，减少流量，散热器内热水的平均温度降低，回水温度降低。
因此两个用户散热器内热水的温降不相同，因此二者的流量比，不等于二者的用热比。
2.不合理。
因为温控阀控制的两个用户的室内温度不相同，室内温度低的用户，其散热器的散热量更多，回水温度更低，因此两个用户散热器内热水的温降不相同，导致二者的流量比，不等于二者的用热比。
五、某热水供暖系统的总热负荷为5.18GJ/h。
在热力站内设置汽水热交换器以加热管网循环水。
已知供汽饱和焓值为2700KJ/kg，饱和冷凝水温度为1600C，热网设计供、回水温度为95/700C，热交换器效率为96％，水的比热为4.187kJ/kg.K，热交换器的传热系数K＝5000W/m2.K。
试确定：
1．蒸汽耗量D；（4分）
2．热网循环水量G；（4分）
3．热交换器面积F。
（6分）
答：
1.D=（5.18×109）/（2.7×106×0.96-4.187×160×103）=2660kg/h
2.G=（5.18×109）/（4187×25）=49486.5kg/h
3.△t=（90-65）/ln（90/65）=76.8或
△t=（90+65）/2=77.5
F=（5.18×109）/（5000×76.8×0.96×3600）=3.9m2
3.重力循环单管与双管系统相比：
1）作用压力不同：
2）各层散热器的平均进出口温度不同：
单管系统中，各层散热器的进出口水温是不相等的，越往下，进水温度越低，因而各层散热器的传热系数K值也不相等。
故单管系统立管的散热器总面积一般比双管系统的稍大。
双管系统中，进入和流出各层散热器的供回水温度相同
3）垂直失调的原因不同：
单管系统中，由于立管的供水温度或流量不符合设计要求，各层散热器的传热系数K随各层散热器平均计算温度差的变化程度不同而造成垂直失调。
双管系统中，由于各层作用压力不同而造成垂直失调
4.适合热计量的供热采暖系统应具备以下条件
1）调节功能即系统必须具有可调节性
2）与调节功能相应的控制装置
3）每户按热计量功能
5.机械循环单管热水供暖系统管路的计算步骤：
1.确定最不利环路。
2.在轴测图上，进行管段编号，立管编号，并注明各管段的热负荷和管长。
3.计算最不利环路
1）计算Rpj，用推荐的平均比摩阻来确定最不利环路各管段的管径。
2）根据公式计算流量，并填入水力计算表中
3）根据G、Rpj，查水力计算表，选择接近Rpj的管径，查出d、R、v列入表中。
4）计算沿程阻力5）计算局部阻力6）求各管的阻力△P
7）求最不利环路的总压力损失入口处的剩余循环作用压力用调节阀门节流消耗掉。
4.确定其它立管的管径。
1）求立管Ⅳ的资用压力2）求Rpj3）选择管径，计算阻力损失、不平衡率
6.机械循环同程式热水供暖系统管路的计算步骤：
1.计算通过最远立管Ⅴ的环路，从而确定出供水干管各管段、立管Ⅴ和回水总干管的管径及其压力损失。
2.用同样方法通过最近立管Ⅰ的环路，从而确定出立管Ⅰ和回水干管的管径及其压力损失
3.求并联环路立管Ⅰ和立管Ⅴ的压力损失不平衡率。
使其限制在5%内。
计算系统的总压力损失。
4.绘制出管路压力平衡分析图。
5.由压力平衡分析图求出各立管的供回水节点间的资用压力值，求出Rpj,根据流量和比摩阻选择管径，计算压力损失，并求出不平衡率，限制在10%内。
7.闭式与开式热水供热系统的优缺点
（1）补水量：
闭式热水供热系统的网路补水量少，一般为热水供暖系统循环水量的1%以下。
开式热水供暖系统的补水量很大，其补水量为热水功能管网漏水量和热水供应用户的用水量之和，且投资和运行费用高，不易检测系统严密程度。
（2）水质情况：
闭式热水供热系统中，热水供应水的水质与城市上水水质相同且稳定
开式热水供暖系统中，水质不稳定，不易符合卫生质量要求。
（3）设备投资：
闭式热水供热系统中，热力站或用户引入口处设备增多，投资增加，运行管理也复杂
开式热水供暖系统中，热力站或用户应入口处设备装置简单，节省基建投资
（4）在利用低位热能方面，开式系统比闭式系统要好点
9.热水网络水力计算的设计步骤：
（1）确定热水网路中各管断的计算流量（计算流量：
G=Q*S/（tg-th）/CpS：
漏损系数，1.05）
（2）确定热水网路的主干线及其沿程比摩阻（一般情况下R=40~80Pa/m）
（3）根据网路主干线各管段的计算流量和初步选用的平均比摩阻R值，确定主干线各管段的标准管径和相应的实际比摩阻。
（4）根据选用的标准管径和管段中局部阻力的形式，确定各管段局部阻力的当量长度
的总和，以及管段的折算长度
（5）根据管段的折算长度
和查到的比摩阻，计算主干线各管段的总压降
（6）主干线水力计算完成后，便可进行热水网路支干线、支线等水力计算
分阶段改变流量的质调节
1．分阶段改变流量的质调节的特点：
在供暖期中按室外温度高低分为几个阶段；在每一阶段中，网路的循环水量始终保持不变；室外温度较较低的阶段，保持设计最大流量，在室外温度较高的阶段，保持较小的流量
2．质调节与分阶段改变流量的质调节方式相比：
1）网路的供热量和散热器的放热量是相等的。
2）分阶段改变流量的质调节与纯质调节相比，网路的供水温度升高，回水温度降低。
3）分阶段改变流量的质调节比质调节的供回水温差大，供水温度的升高和回水温度降低的数值是相等的，散热器的平均温度是应保持相等的。
在某一相同室外温度下，采用不同的调节方式，网路的供热量和散热器的放热量应是相等的。
第一章供暖系统的设计热负荷
第一节供暖系统的设计热负荷
1.供暖系统的热负荷：
指在某一室外温度tw下，为了达到要求的室内温度tn,
供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。
（它随着建筑物得失热量的变化而变化）
2.供暖系统的设计热负荷：
在设计室外温度tw’下，为了达到要求的室内温度tn，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热Q’。
（设计供暖系统的最基本依据）
3.建筑物或房间得失热量的途径：
失热量有：
1）围护结构传热耗热量Q1；
2）冷风渗透耗热量Q2——加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气耗热量
3）冷风侵入耗热量Q3——加热由门孔洞及相邻房间侵入的冷空气耗热量
4）水分蒸发耗热量Q4；
5）加热由外部运入冷物料和运输工具的耗热量Q5；
6）通风耗热量Q6——通风系统将空气从室内排到室外所带走的热量
得热量有:
7）生产车间最小负荷班的工艺设备散热量Q7；
8）非供暖通风系统的其他管道和热表面的散热量Q8；
9）热物料的散热量Q9；
10）太阳辐射得热量Q10；
11）通过其它途径散失或获得的热量Q11。
4．采暖系统热负荷的建立基础——保持室内温度下的热平衡
没机械通风系统的建筑物，供暖系统设计热负荷：
工程设计中，供暖系统的设计热负荷：
式中：
—围护结构的基本耗热量
—围护结构的附加耗热量（风力附加、高度附加、朝向修正等耗热量）
围护结构的基本耗热量：
Wa—温差修正系数
5.供暖系统设计热负荷的计算公式:
第二节围护结构的基本耗热量
1.室内计算温度
：
指距地面2m以内人们活动地区的平均空气温度
设计集中供暖时，冬季室内计算温度应根据建筑物的用途，按下列规定采用：
1）民用建筑的主要房间：
宜采用16~20℃；
2）生产厂房的工作地点：
轻作业≥15℃；中作业≥12℃；重作业≥10℃
3）对高层超过4m的建筑物或房间冬季室内计算温度
，应：
地面耗热量工作地点空气温度tg；
屋顶、天窗耗热量屋顶下空气温度td=tg+△t（H-2）;
门、窗、墙耗热量室内平均温度tp,j=（tg+td）/2
2.供暖室外计算温度
确定原则：
1）围护结构热惰性原理：
规定
按50年中最冷的8个冬季里最冷的连续5天的日平均温度的平均值确定（
比较低）
2）不保证天数法：
人为允许有几天时间可以低于规定的供暖室外设计温度值，即容许这几天室内温度可以稍低于室内计算温度
。
济南的t’w=-7℃
《暖通规范》规定：
供暖室外计算温度，采用历年平均不保证5天的日平均温度。
3.温差修正系数a：
对供暖房间围护结构外侧不是与室外空气直接触，而中间隔着不供暖房间或空间的场合，
围护结构的温度修正系数：
—不供暖房间或空间的空气温度
a大小取决于非供暖房间的保温状况、通风情况及周围环境。
4．围护结构的传热系数K：
4）地面的传热系数
均质多层材料（平壁）：
4）地面的传热系数：
分为4个地带（贴土非保温地面）（地带划分靠外墙）
Ro=14.2Ko=0.07
Ro=8.60Ko=0.12
Ro=4.30Ko=0.23
Ro=2.15Ko=0.47
第一地带墙角处的面积需计算两次（拐角三维散热）
5．围护结构传热面积的丈量
外墙面积：
高度从本层地面算到上层的地面（底面除外）
对平屋顶、顶棚面积按建筑物外廓尺寸计算
门窗面积：
按外墙外面上的净空尺寸计算
闷顶和地面的面积：
按建筑物外墙以内的内阔尺寸计算
对平屋顶：
顶棚面积按建筑物外廓尺寸计算
地下室面积：
位于室外地面以下的外墙，耗热量计算方法与地面的计算相同
传热地带的划分，应从与室外地面相平的墙面算起，即把地下室外墙在室外地面以下的部分，看作地下室地面的延伸
第三节围护结构的附加耗热量
1.朝向修正耗热量
：
考虑建筑物受太阳照射影响而对围护结构基本耗热量的影响。
围护结构不同，采用不同的朝向修正率
北、东北、西北：
0~10%；东南、西南：
-10%~-15%；东、西：
-5%；南：
-15%~-30%
对冬季日照率＜35%的地区，东南、西南、南向修正率宜采用10%~0%，东西可不修正
2.风力附加耗热量
：
考虑室外风速变化而对围护结构基本耗热量的修正
一般情况不考虑，高地、海边、旷野，垂直外围护结构基本耗热量附加5%-10%（
）。
3.高度附加耗热量
：
考虑房屋高度对围护结构耗热量的影响而附加的耗热量
房间高度＞4m时，每高出1m，附加2%，但总的附加率xg≯15%。
高度附加率，应附加于房间各围护结构基本耗热量和其它附加耗热量的总和上。
考虑朝向、风力、高度修正后的围护结构总耗热量
第四节
最小传热阻：
满足使用要求和卫生要求而确定的外围护结构的总传热热阻
经济传热阻：
在一规定年限内，使建筑物的建造费用和经营费用之和最小的围护结构传热阻
第五节冷风渗透耗热量
1．产生的原因：
在风力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，成为冷风渗透耗热量
2．计算方法:
（1）缝隙法：
式中：
V—经门、窗缝隙渗入室内的空气量
V=L·l·n（L—每米缝隙渗入空气量；l—缝隙计算长度；n—朝向修正）
l的计算方法:
1）当房间仅有一面或相邻两面外墙时，全部计入；
2）当房间有相对两面外墙时，仅计入风量较大一面的缝隙；
3）当房间有三面外墙时，仅计入风量较大的两面的缝隙。
4）当房间有四面外墙时，则计入迎主导风向的1/2外围护结构范围内的门窗缝隙。
（2）换气次数法（民用建筑概算）
nk——房间换气次数，次/h（P21表1-8）
Vn——房间内部体积，m3
（3）百分数法（工业建筑概算）：
渗透耗热量占围护结构总耗热量Q’1的百分数渗透耗热量Q2’=Q1’的百分数
第六节冷风侵入耗热量
在冬季受风压和热压作用下，冷空气由开启的外门浸入室内。
把这部分冷空气加热到室内温度所消耗的能量称为冷风侵入耗热量。
外门附加率法：
W
—外门的基本耗热量，WN—考虑冷风侵入的外门附加率
第二章供暖系统的散热设备
第一节散热器
1．散热器性能评价指标:
1）热工性能方面：
散热器的传热系数K越高，散热性能越好
增大K值措施：
⏹增加外壁散热面积F——加肋片
⏹提高周围空气流速v——串片散热器加罩
⏹提高辐射强度——外表面饰以辐射系数高的涂料
⏹减少接触热阻——增强钢管与串片之间的紧密性
2）经济方面：
散热器传给房间的单位热量所需金属耗量越少，成本越低，其经济性越好。
散热器的金属热强度q：
指散热器内热媒平均温度与室内空气温度差为1℃时，每公斤质量散热器单位时间所散出的热量。
K—传热系数,W/㎡`℃；
f—每㎏散热器的散热面积，㎡/㎏；G—散热器每㎡散热器的质量，㎏/㎡
3）安装使用和工艺方面的要求：
散热器应具有一定机械强度和承压能力，结构尺寸要小等
4）卫生和美观方面的要求：
外表面光滑，不积灰，易清扫，不影响房间观感。
5）使用寿命的要求：
应不易于被腐蚀和破损，使用寿命长
2．散热器的种类:
1）铸铁散热器：
翼型（长翼、圆翼）、柱型、柱翼型、板翼型、定向对流散热器
2）钢制散热器：
闭式钢串片对流型、板型、扁管型、柱型、光排管型
3．散热器的选择原则：
（1）散热器的工作压力，当以热水为热媒时，不得超过制造厂规定的压力值。
（2）民用建筑中，宜采用外型美观，易于清扫的散热器。
（3）在放散粉尘或防尘要求高的生产厂房，应采用易清扫的散热器。
（4）在具有腐蚀性气体的生产厂房或相对湿度大的房间，宜采用铸铁散热器。
（5）热水系统采用钢制散热器时，应采取必要的防腐措施；
蒸汽采暖系统，不得采用钢制柱形、板型和管型散热器
第二节散热器的计算
1.散热器面积的计算：
2.散热器内热媒平均温度的计算：
a.热水供暖系统：
℃
b.蒸汽供暖系统：
当蒸汽压力≤0.03MPa时,tpj取100℃；
当蒸汽压力>0.03MPa时,tpj取与散热器进口蒸汽压力相对应的饱和温度tb。
3.散热器的传热系数K值:
物理意义：
指
℃时,每㎡散热器的散热量。
影响因素：
散热器的制造情况；散热器的使用条件。
其中，影响传热系数和散热量的最主要因素---散热器热媒与空气平均温差△t。
K值是通过实验确定的。
K的修正：
（1）组装片数修正系数
（2）连接形式修正系数（3）安装形式修正系数
4.散热器片数、长度的计算：
f—为一片散热器的散热面积，㎡/片
第三节暖风机（由通风机、电动机、空气加热器组成）
特点：
经济，热惰性小、升温快
用途：
1）独立供暖；
2）补充散热器热量的不足部分；
3）用散热器作为值班供暖，其余热负荷由暖风机承担。
第三章热水供暖系统
分类：
按系统循环动力分——①重力（自然）循环系统②机械（强迫）循环系统
按供、回水方式分——①单管系统②双管系统
按管道敷设方式分——①垂直式系统②水平式系统
按管道系统环路长度分——①同程式②异程式
按供水干管布置位置分——①上分式（上供、上行式）②中分式（中供、中行式）
③下分式（下供、下行式）
按热媒温度分——①低温水供暖系统（t≤100℃）②高温水供暖系统（t>100℃）
第一节重力循环热水供暖系统
1.重力循环热水供暖系统工作原理：
依靠循环环路水的密度差进行循环。
2.重力循环采暖系统作用压头：
（1）.简单重力循环采暖系统作用压头：
Pa
系统
（2）.重力循环单管热水采暖系统作用压头：
一根立管上所有散热器只有一个共同的重力循环作用压头。
—冷却中心到锅炉中心的距离
单管热水供暖系统和作用压力与水温变化、加热中心到冷却中心的高差、冷却中心个数等有关。
每一根立管只有一个重力循环作用压力，且即使底层散热器低于锅炉中心，水也能循环。
补充：
求解ti
设通过立管流量为GL
以整根立管为分析对象，则
以某层散热器及其上部散热器为分析对象，则
则
（3）.重力循环双管热水采暖系统作用压头：
有效作用压力：
通过底层散热器环路重力作用压头：
通过第二层散热器环路重力作用压头：
垂直失调：
在供暖建筑物内，同一竖向的各层房间的室温不符合设计要求的温度，而出现上下层冷热不均的现象，称之为垂直失调。
有效的作用压力为通过底层散热器的作用压力。
设计计算时应取第一层散热器重力作用压头为计算值。
3.重力循环单管与双管系统相比：
1）作用压力不同：
2）各层散热器的平均进出口温度不同：
单管系统中，各层散热器的进出口水温是不相等的，越往下，进水温度越低，因而各层散热器的传热系数K值也不相等。
故单管系统立管的散热器总面积一般比双管系统的稍大。
双管系统中，进入和流出各层散热器的供回水温度相同
3）垂直失调的原因不同：
单管系统中，由于立管的供水温度或流量不符合设计要求，各层散热器的传热系数K随各层散热器平均计算温度差的变化程度不同而造成垂直失调。
双管系统中，由于各层作用压力不同而造成垂直失调
4.重力（自然）循环系统型式：
采暖系统的作用半径：
作用半径不宜超过50m
自然循环中膨胀水箱的作用是：
排气和定压
膨胀水箱的设置位置，供水总立管顶部，距供水干管顶标高300-500mm
第二节机械循环热水供暖系统
1．气体来源、排气方式：
系统积存空气原因：
①充水时，系统残留空气；②水温升高、水流动时压力降低，析出空气；③停运时不严密处渗入空气。
后果：
形成气塞，影响正常水循环
排气方式：
供水干管：
沿水流设上升坡度（抬头走），坡度值不小于0.002，一般为0.003，在供水干管末端最高点处设置集气罐，以便空气能顺利地和水流同方向流动，集中到集气罐处排空气。
机械循环系统中水流速较大，一般都超过水中分离出的空气泡的浮升速度，易将空气泡带入立管引起气塞。
回水干管：
应采用沿水流方向下降的坡度，坡度值不小于0.002，一般为0.003，以便集中泄水。
机械循环热水供暖系统中，膨胀水箱的作用是：
（1）吸纳系统水温升高时热胀而多出的水量，补充系统水温降低和泄漏时短缺的水量；
（2）稳定系统的压力。
膨胀水箱无排气作用
2．系统型式：
（1）垂直式
（2）水平式：
分为顺流式和跨越式
排气方式复杂（较垂直式）：
须在散热器上设置冷风阀分散排气或在同一层散热器上部串联一根空气管集中排气。
对较小系统，可用分散方式；对散热器较多的系统，宜采用集中式排气方式。
与垂直式相比，优点：
总造价低；
管路简单，施工方便；
可利用最高层辅助空间设膨胀水箱，不必在顶棚专设膨胀水箱房间，降低造价，不影响建筑物美观。
缺点主要是：
①排气不如垂直式方便；②当串联换热设备较多时，容易出现水平失调
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