09级供热工程课程设计.docx
《09级供热工程课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《09级供热工程课程设计.docx（33页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
09级供热工程课程设计
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3
2.1.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7
3.4散热器选择7
3.5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Ⅰ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/（m²·℃）；
内墙：
24墙（240mm），双面抹灰。
K=1.72W/（m²·℃）；
外窗：
单层金属玻璃推拉窗，尺寸：
1.5×1.5㎡，K=6.40W/（m²·℃）；
外门：
单层木门，尺寸：
0.9×2.0，门型无上亮，K=4.65W/（m²·℃）；
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
0.07
2.2、热负荷计算
1、对各个房间进行编号，如101、102、103……501、502、503…
2、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）α·K·F（
-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
α——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
0~10%
-5%
-15%~-30%
北外墙：
q1=1.0×1.57×（3.3×3-2.25）×（12+5）×1.0=204W
北外窗：
q2=1.0×6.4×2.25×（12+5）×1.0=244W
西外墙：
q3=0.7×1.57×（6×3）×（12+5）×（1-0.05）=319W
东内墙：
q4=0.7×1.72×（6×3）×（12+5）×（1-0.05）=350W
南内墙：
q4=0.7×1.72×（3.3×3-1.8）×（12+5）×（1-0.20）=132W
南内门：
q5=0.7×4.65×（2×0.9）×（12+5）×（1-0.20）=80W
地面Ⅰ：
q6=1.0×0.47×（12+5）×（12+6.6）=149W
地面Ⅱ：
q7=1.0×0.23×（12+5）×5.2=20W
101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=∑δ/λ
δ——顶棚厚度λ——材料导热系数
聚苯板λ=0.03W/（m·℃），δ=5cm
混凝土λ=1.74W/（m·℃），δ=20cm
Rn=0.015m²·℃/W,Rw=0.04m²·℃/W
K=1/[0.015+﹙0.05/0.03+0.2/1.74﹚+0.04]=0.54W/（m²·℃）。
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=0.278·V·ρw·Cp·（tn-tw′）
式中：
V=Lln
ρw——室外计算温度下的空气密度
Cp——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=1.5×0.4×6（周长）=3.6
南向：
v=1.5×0.25×5.8=2.2
外窗：
q1=0.278×3.6×1.25×1×（12+5）=21W
门：
q2=0.278×2.2×1.371×1×（12+5）=14W
总的冷风渗透耗热量Q2=21+14=35W
3）冷风侵入耗热量：
Q3=N·Q1·j·m
=0.65×（4.65×1.8×17）=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α
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
m2
W/（m²·℃）
℃
℃
℃
%
%
W
W
W
W
101
南内门
1.8
4.65
12
-5
17
0.7
-20
0
80
35
93
1626
南内墙
8.1
1.72
0.7
-20
132
北外墙
7.65
1.57
1
0
204
西外墙
18
1.57
0.7
-5
319
东内墙
18
1.57
1
-5
350
地面1
18.6
0.47
1
0
149
地面2
5.2
0.23
1
0
20
北外窗
2.25
6.4
1
0
244
3、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
12
1498W
12
111
女厕所
12
1595W
13
102、110
宿舍
18
1679W
共两个房间
15
103-109
宿舍
18
893W
共七个房间
8
122
男盥洗室
12
1403W
11
112
女盥洗室
12
1687W
14
113、121
宿舍
18
1394W
共两个房间
13
114-120
宿舍
18
1044W
共七个房间
9
201
男厕所
12
1329W
10
211
女厕所
12
1407W
11
202、210
宿舍
18
1510W
共两个房间
13
203-209
宿舍
18
731W
共七个房间
7
224
男盥洗室
12
1234W
10
212
女盥洗室
12
1499W
12
213、223
宿舍
18
1225W
共两个房间
11
214-222
宿舍
18
878W
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
12
1511W
12
511
女厕所
12
1589W
13
502、510
宿舍
18
1692W
共两个房间
15
503-509
宿舍
18
915W
共七个房间
8
524
男盥洗室
12
1416W
11
512
女盥洗室
12
1680W
13
513、523
宿舍
18
1407W
共两个房间
13
514-522
宿舍
18
1060W
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
<6
6-10
11-20
>20
0.95
1.00
1.05
1.10
根据公式求得：
F=
=1679
（7.99
64.5）
=3.323
N=F
f=3.323
0.24=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：
=
=3.323×1.05=3.489
实际采用的片数N=F
f=3.489
0.24=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Ι底层散热器Ι1，经过管段1~53，这个环路从散热器Ⅰ1进过管段：
1-25，进入锅炉，再经管段26-53进入散热器Ⅰ1。
2、计算通过最不利环路散热器Ⅰ1的作用压力ΔPΙ1。
根据式：
ΔPΙ1=gh（ρh-ρg）+ΔPf
立管距锅炉的水平距离30~50m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ΔPf=700Pa，根据供回水温度，查附录3-1，ρh=977.81kg/m³ρg=961.921kg/m³。
代入公式得ΔPΙ1=9.81×3×（977.81-961.92）+700=1167Pa
3、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=αΔPΙ1/ΣLΙ1
ΣLⅠ1——最不利环路总长度，m
α——沿程损失占总损失的估计百分数
ΣLⅠ1=2+3.3+0.5+3.3×11+14.4+7.2+3.3×8+6.6+10+27+6.6+3.3×8+7.2+14.4+3.3×12+3×5=246.9m
查表4-8得α=50%
则Rpj=0.5×1167/246.9=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Δpy=ΔRL。
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ξ，列入表1-3中
（2）根据流速v，查附录4-3或有公式ΔPd=ρv²/2得到动压ΔPd，列入表中，并由ΔPj=ΔPd·Σξ算出ΔPj，列入表1-3中。
6、求各管段的压力损失ΔP=Δpy+Δpj。
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%
Δ%=（1168-1039）/1168=11%>10%
9、确定通过立管Ⅰ第二层散热器环路中个管段的管径
（1）计算通过立管Ⅰ第二层散热器环路的作用压力:
ΔPⅠ2=g·H2（ρg-ρh）+ΔPf=9.81×6×（977.81-961.92）+700=1635Pa
（2）确定通过立管Ⅰ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:
ΔP54、55=ΔPⅠ2-ΔPⅠ1+Σ（ΔPy+ΔPj）1,53
=1635-1167+48.2=516.2
管段54、55总长度为4，平均比摩阻为:
Rpj=0.5×516.2/4=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
xⅠ2=[ΔP54、55-Σ（ΔPy+ΔPj）1,53]/ΔP54、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Ⅰ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Ⅰ（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
24
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
Q
G
L
d
v
R
Δpy=
RL
Σξ
ΔPd
Δpj=
ΔPd·Σξ
ΔP=
Δpy+Δpj
W
kg/h
m
mm
m/s
Pa/m
Pa
Pa
Pa
Pa
立管Ι第一层散热器Ι1环路作用压力ΔPΙ1=1167Pa
1
1403
48
2
15
0.07
8.6
17.2
25
2.41
60.3
77.5
2
6521
230
3.8
32
0.06
2.5
9.5
4
1.77
7.08
16.6
3
11603
400
3.3
40
0.09
3.46
11.4
1
3.98
3.98
15.4
4
16511
580
3.3
50
0.07
1.91
6.3
1
2.41
2.41
8.71
5
21249
740
3.3
50
0.09
2.98
9.8
1
3.98
3.98
13.8
6
25987
900
3.3
70
0.07
1.24
4.1
1
2.41
2.41
6.51
7
30725
1050
3.3
70
0.08
1.64
5.4
1
3.15
3.15
8.55
8
35463
1250
3.3
70
0.10
2.26
7.5
1
4.92
4.92
12.4
9
40201
1400
3.3
70
0.11
2.79
9.8
1
5.95
5.95
15.8
10
44939
1550
3.3
70
0.12
3.37
11.1
1
7.08
7.08
18.2
11
49677
1700
3.3
70
0.13
4.00
13.2
1
8.31
8.31
21.5
12
54765
1900
3.3
80
0.11
2.12
6.9
1
5.95
5.95
12.9
13
59847
2000
3.6
80
0.11
2.33
7.7
1
5.95
5.95
13.7
14
69210
2400
14.4
80
0.13
3.26
46.9
2.5
8.31
8.31
55.2
15
76615
2600
7.2
80
0.14
3.79
28.6
2.5
9.64
9.64
38.2
16
84516
2900
3.3
80
0.16
4.64
15.3
1
12.59
12.59
27.9
17
88517
3000
3.3
80
0.17
4.95
16.3
1
14.21
14.21
30.5
18
92518
3200
3.3
100
0.10
1.41
4.65
1
4.92
4.92
9.57
19
96519
3300
3.3
100
0.11
1.49
4.9
1
5.95
5.95
10.9
20
100520
3500
3.3
100
0.11
1.56
5.1
1
5.95
5.95
11
21
104521
3600
3.3
100
0.12
1.94
6.4
1
7.08
7.08
13.4
22
108522
3700
3.3
100
0.12
1.85
6.1
1
7.08
7.08
13.2
23
112523
3900
3.3
100
0.12
2.03
6.6
1
7.08
7.08
13.7
24
120424
4100
6.6
100
0.13
2.23
14.7
1
8.31
8.31
23
25
127420
4400
10
100
0.14
2.55
25.5
2.5
9.64
24.1
49.6
26
127420
4400
27
100
0.14
2.55
68.9
6.0
9.64
57
126
27
120424
4100
6.6
100
0.13
2.23
14.7
1
9.31
9.31
24
28
112523
3900
3.3
100
0.12
2.03
6.69
1
7.08
7.08
13.7
29
108522
3700
3.3
100
0.12
1.85
6.1
1
7.08
7.08
13.2
30
104521
3600
3.3
100
0.12
1.94
6.4
1
7.08
7.08
13.5
31
100520
3500
3.3
100
0.11
1.56
5.1
1
5.95
5.95
11.1
32
96519
3300
3.3
100
0.11
1.49
4.9
1
5.95
5.95
10.1
管段号
Q
G
L
d
v
R
ΔPy=RL
ΔPd
Σξ
ΔPj
ΔP
W
kg/h
m
mm
m/s
Pa/m
Pa
Pa
Pa
升级会员 