《供热工程》课程设计.docx
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《供热工程》课程设计
河南城建学院
《供热工程》课程设计说明书
课程名称供热工程
专业城市燃气与热力工程
班级0413091
学号*********
姓名胡旺旺
指导教师虞婷婷
建筑环境与热能工程系
2011年6月
1热负荷计算
1.1建筑物的概述
供热系统计算主要包括以下步骤：
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媒形式，散热器的选型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，并平衡各管段的阻力，一般异程式不大于15%，同程式不大于10%。
本次课程设计的建筑物选择郑州的某一学校宿舍楼，层高6层，层高为3米。
具体的参数见图表2-1.根据以上步骤的要求，对该住宅楼进行合理的供暖系统设计与水力计算。
已知：
维护结构的条件如下
外墙：
一砖半厚（370mm），内墙抹灰。
K=1.57w/m·℃D=5.06（实用供热通风手册附录3.2-1）
外窗：
单层钢框玻璃窗，尺寸（宽×高）为1.5×2.0，可开启的缝隙总长为13.0m。
K=6.4（实用供热通风手册3.2-1）
门：
单层实质木门.尺寸（宽×高）为1.5×2.0，门型为无上亮的单散门，可开启的缝隙总长为9.0m（双扇）和7m×（单扇）。
K=4.65（实用供热通风手册3.2-1）
顶部：
厚50mm防腐木屑k=0.8w/㎡·℃
地面：
不保温地面k值按划分地带计算。
郑州市室外的气象资料：
供暖室外的计算温度tw=-5℃
累年（1951年—1980年）最低日平均温度tpmin=11.7℃
冬季室外平均风速Vpj=3.4m/s
查（简明供热设计手册附录2-1）
1.2计算最小传热阻并校核
最小传热阻计算公式Rmin=αRn（Tn-Twc）/Ty
根据已知条件可知Rmin=1.0×0.115×23/6=0.441m2℃/w
外墙的实际传热阻R0=1/K=1/1.57=0.637m2·℃/w>Rmin满足要求。
校核顶棚的最小传热阻
该维护结构属于Ⅲ型，维护结构的冬季室外的计算温度Twc应采用
Twc=0.3tw+0.7tpmin=0.3×（-5）+0.7×（-11.7）=-9.69℃
Rmin=0.532m2℃/w
顶棚实际的传热阻
R0=1/K=1/0.8=1.25>Rmin满足要求。
1.3热负荷计算
一.一层基本耗热量计算
（1）首先，将采暖房间编号，如1，2等计入表2-1中。
（2）维护结构朝向及名称如北外墙，南外墙，计入第3栏中。
维护结构的传热面积等依次记录。
（3）房间的热负荷Q主要包括以下几部分：
Q=Q1+Q2+Q3
式中：
Q1——围护结构耗热量；
Q2——冷风渗透耗热量；
Q3——冷风侵入耗热量。
围护结构的基本耗热量：
式中：
K——围护结构的传热系数，W/㎡·K；
F——围护结构的计算面积，㎡；
——冬季室内空气的计算温度，℃；
——冬季室外空气的计算温度，℃；
α——围护结构的温差修正系数；是用来考虑供暖房间并不直接接触室外大气时，围护结构的基本耗热量会因内外传热温差的削弱而减少的修正，其值取决于邻室非供暖房间或空间的保温性能和透气情况。
地面各地段的传热系数见表
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
0.07
走廊和楼梯间温度设为5℃温差修正系数α=0.78
查表得：
郑州市朝向修正系数为北10西、东-2南-23
冷风渗透修正系数：
北0.65西1东0.65南0.2
-5℃时郑州市饱和空气密度1.325㎏/m3（空气密度表）
查供热工程表1-6得在冬季室外平均风速Vpj=3.4m/s下每米门、窗缝隙渗入气量L=3.12m3/（m.h）
首层1房间的维护结构耗热量计算：
Q1=
北内墙：
q1=0.78×1.57×（18+5）×6.9×1.1=213w
北内门：
q2=1.0×4.65×（18+5）×3×1.1×1.04=275w
西外墙：
q3=1×1.57×（18+5）×18×0.98=637w
东内墙：
q=0.78×1.57×（18+5）×18×0.98=497w
南外墙：
q=1×1.57×（18+5）×6.9×0.77=192
南外窗：
q=1×6.4×（18+5）×3×0.77=340
地面Ⅰ：
=1.0×0.47×（18+5）×17.12×1=185w
地面Ⅱ：
q8=1.0×0.23×（18+5）×5..92×1=18w
围护结构耗热量Q1=q1+q2+q3+q4+q5+q6+q7+q8=2357w
（4）维护结构耗热量的修正
按照暖通规范的规定,维护结构的耗热量修正应考虑朝向修正、风力附加和高度附加三个方面。
上面公式已修正.
（5）冷风渗透耗热量计算
采用缝隙法计算冷风渗透耗热量Q2
公式如下：
Q2=0.278VρwCp（tn-tw′）
式中：
V=Lln
L—每米门窗缝隙渗入室内的空气量，按当地冬季平均风速，m3/h·m
l—门窗缝隙的计算长度，m
n—渗透空气量的朝向修正系数，
ρw—冬季供暖室外计算温度下的空气密度，Kg/m3；
Cp—冷空气的定压比热，C=1KJ/Kg·℃；
tn—冬季室内空气的计算温度，℃；
tw′—冬季室外空气的计算温度，℃。
查表可知：
郑州市的冷风朝向修正系数：
南向n=0.2北向n=0.65东向n=0.65西向n=1.0向。
查表可知：
冬季室外平均风速Vpj=3.4m/s，单层门的L=3.12m3/m·h
南向外窗的总计算长度l=13米
总的冷风渗透量：
V=Lln=3.12×0.2×13=8.112m3/h
冷风渗透耗热量
Q3=0.278VρwCp（tn-tw′）=0.278×8.112×1.325×1.0×23=69w
（6）冷风侵入耗热量计算
V=3.12×9×0.65=155w
Q3=0.278VρwCp（tn-tw′）=0.278×1.325×23×155×1=155w
（7）综上可得Q=Q1+Q2+Q3=2581w
以此可算出其它房间的热负荷，如下表所示:
热负荷计算表……
2供暖方案的确定以及散热器布置与选择
2.1热媒的选择
本系统选择热水供暖系统，供水温度tg=95℃，回水温度th=70℃。
2.2供暖形式的确定
本系统采用机械循环单管顺流异程式上供下回式供暖系统，散热器连接形式为上进下出。
2.3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。
2.4散热器的选择
散热器的选择及安装
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
公用建筑
柱形、闭合串片、板式、扁管式、屏壁型、辐射对流式
工业企业辅助建筑
柱形、翼型、辐射对流式
散发小量粉尘的车间及仓库
柱形、辐射对流式
散发大量粉尘的车间及仓库
柱形、光面排管
2.5散热器的计算
根据上表散热器的选择，同时又所计算热负荷的大小，室内安装铸铁四柱813型。
由供热工程附录2-1知此散热器的参数：
散热面积0.28㎡/片，热水热媒当△t
=64.5℃时，传热系数计算K=7.87
1）散热面积的计算
所需散热器传热面积F按下式计算：
式中
—房间供暖所需的散热器散热面积，m2；
—房间供暖热负荷，W；
—散热器的传热系数，W/（m.℃）；
—散热器热媒的算术平均温度，℃；
—供暖室内计算温度，℃；
—散热器组装片数或散热器的长度修正系数
—散热器连接形式修正系数，
—散热器安装形式修正系数，
散热器组装片数修正系数
的选择
每组片数
<6
6~10
11~20
>20
0.95
1.00
1.05
1.10
散热器连接形式修正系数
的选择：
四柱813型与供水管道的连接选择异侧上进下出的连接方式，则
=1.004；
查供热工程附录2-5得—散热器安装形式修正系数
=1.02
散热器组装片数或散热器的长度修正系数
假设1
tn=18℃Δt=tpj-tn=64.5℃所以K=7.87
首层一号房间：
Q=2581w根据公式求得：
=2581/（7.87*53.75）×1.0×1.004×1.02=5.96m2
N=F/f=5.96/0.28=22片当散热器片数为>20片时，
=1.1
因此实际所需散热面积为：
F=
=5.96×1.1=6.56m2实际采用的片数N=F/f=6.56/0.28=24片
同理：
其它房间如下表：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
6
14
18
19
16
14
14
10
10
10
10
10
10
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
5
13
17
18
14
13
13
9
9
9
9
9
9
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
4
14
18
19
15
13
13
10
10
10
10
10
10
9
8
8
9
9
9
9
8
8
9
3
15
19
20
15
14
14
10
10
10
10
10
10
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
2
16
20
21
17
15
15
11
11
11
11
11
11
10
9
9
10
10
10
10
9
9
10
1
24
25
26
26
17
17
13
13
13
13
13
13
21
12
12
12
12
12
12
20
—
—
横向：
房间编号，竖向：
层数
3.管路的水力计算
3.1绘制管路的系统图
1.绘制管路的系统图（1-6）层。
并标上管段，管长，以及热负荷大小。
2.确定最不利环路，本系统采用异程式系统，取最远的立管为最不利环路。
图见附录。
3.2计算最不利环路的管径
本设计采用机械循环系统.
（1）选择最不利环路，并标管径；
（2）根据推荐比摩阻确定环路管径，流速，以及平均比摩阻的大小。
（3）计算各管段的压力损失Δpy；
（4）确定局部阻力损失Δpj；
（5）求各管段的压力损失Δp=Δpy+Δpj；
（6）求环路的总压力损失ΣΔp；
（7）平衡各管段的阻力；
（8）将计算结果记入下列的表中。
水力计算表
水力计算表
局部阻力表
系统图…
4.总结
在生活和生产过程中，会有很多的地方须设计供暖，因供暖的存在，使得在生活上的舒适性得道提高，而且生产会有很大的提高，供热工程在很多方面都有所涉及。
所以在以后的生活.生产中要加以重视。
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。
通过课程设计达到对供热工程这门课的知识的深化得目的，把课程内容贯穿，是它更加系统化，逻辑化，加强了这门课的认识以及对本专业的深刻的理解。
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