华东理工大学供热工程供热.docx
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华东理工大学供热工程供热
1绪论
1.所有供暖系统都由热媒设备（热源），热媒输送和热媒利用（散热设备）三个主要部分组成。
集中供热都是以热水或蒸汽作为热媒，由热源集中向一个城镇或较大区域供应热能的方式。
2.集中供热系统由热源，热力网和热用户组成
a.热源。
在热能工程中，热源泛指能从中吸取热量的任何物质，装置或天然气源。
供热系统的热源是指供热热媒的来源。
典型热源：
热电厂，区域锅炉房
b.热力网。
由热源向热用户输送和分配供热介质的管线系统称为热力网。
C.热用户。
集中供热系统中利用热能的用户称为热用户。
2室内供暖系统的设计热负荷
1.供暖系统热负荷是指在某一室外温度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Q。
供暖系统设热量计热负荷是指在设计室外温度tw’下，为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。
2.失热量
（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的冷空气的耗热量）
（3）冷风侵入耗热量Q3（加热由外门，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）加热外部进入的冷物料和运输工具耗热量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）
3.得热量
（1）工艺设备散热量Q7，以工艺设备最小负荷时散热量计，即最小负荷班散热量
（2）非供暖通风系统的其他管道和热表面的散热量Q8
（3）热物料散热量Q9
（4）太阳辐射进入室内热量Q10
（5）其他途径散失或获得的热量Q11
4.基本耗热量是指在设计条件下，通过房间各部分围护结构（门，窗，墙，地板，屋顶），从室内传到室外的稳定传热量的综合。
5.附加（修正）耗热量是指围护结构的传热状况发生变化而对基本耗热量进行修正的耗热量。
包括风力附加，高度附加和朝向附加
6.室内计算温度tn一般是指距地面上2m以内人们活动范围内的平均空气温度。
（民用建筑主要房间，室内计算温度宜采用16~24度）。
7.选定供暖室内外计算温度的方法，根据围护结构的热惰性原理来确定，和根据不保证天数的原则来确定。
（我国，不保证天数法，采用历年平均不保证5天的日平均温度）。
8.温差修正系数，适用于对供暖房间围护结构外侧不是与室外空气直接接触，而中间隔着不供暖房间或空间的场合。
大小取决于非供暖房间或空间的保温性能和透气状况。
9.围护结构表面换热过程是对流和辐射的综合过程。
围护结构内表面换热是壁面与邻近空气和其他壁面由于温差引起的自然对流和辐射换热作用。
10.朝向修正耗热量是考虑建筑物受太阳辐射而对围护结构基本耗热量的修正。
（南边方向修正率为负数）
风力附加不考虑，高度附加，房间高大于4m时，每高出1m,附加2%。
11.除浴室等相对湿度很高的房间外，最小传热阻值应满足内表面不结露的要求。
室内温度与围护结构内表面温度的温度差还应满足卫生要求。
在相同的室外温度波动下，围护结构热惰性越大，其内表面温度波动就越小。
12.在一个规定年限内，使建筑物的建造经费与经营费用之和最小的围护结构传热阻称为围护结构经济传热阻。
13.对于多层（6层及以下）建筑物，由于房屋高度不高，在工程设计中，冷风渗透耗热量主要考虑风压的作用，可忽略热压的影响。
对于高层建筑，则应考虑风压，热压的综合作用。
14.多层建筑冷风渗透耗热量计算方法
缝隙法（对多层建筑，可通过计算不同朝向的门窗缝隙长度以及每米长缝隙渗入的冷空气量，确定其冷风渗透耗热量）
换气次数法，百分数法
15.P22计算例题
3供暖系统的末端装置
1.散热设备向房间传热的方式有三种：
（1）散热器。
热媒（蒸汽或热水）通过散热设备壁面，主要以自然对流方式传热。
最主要的散热设备形式。
（2）辐射供暖设备。
主要以辐射方式传热，根据散热设备表面温度分为：
1）低温辐射供暖设备。
以低温热水（小于等于60度）加热热媒
2）中温辐射供暖设备。
以高温水或蒸汽作为热媒（80~200度）
3）高温辐射供暖设备。
分为电气红外线辐射供暖和燃气红外线辐射供暖，适用于厂房或室外作业局部供暖
（3）热风供暖
2.对于选择散热器的基本要求
（1）热工性能方面的要求。
散热器的传热系数K值越高，说明其散热性能越好。
提高散热器的散热量，增大散热器传热系数的方法，可以采用增大外壁散热面积，提高散热器周围空气流速和增加散热器向外辐射强度等途径。
（2）经济方面的要求。
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。
（3）安装使用和生产工艺方面的要求：
散热器应具有一定机械强度和承压能力，散热器的结构形式应便于组合成所需要的散热面积，结构尺寸要小，少占房间面积和空间，散热器的生产工艺应满足大批量生产的要求。
（4）卫生和美观方面的要求：
散热器外表光滑，不积灰和易于清扫，散热器的装设不应影响房间观感。
（5）使用寿命的要求：
散热器应不易于被腐蚀和破损，使用年限长。
3.散热器型式
（1）铸铁散热器。
包括柱型，翼型，管型。
（翼型的单体散热量较大，设计选用时不易恰好组成所需面积，不常选用。
柱型有二柱，四柱，看图。
柱型与翼型相比，金属热强度及传热系数高，外形美观，易除灰，容易组成所需面积，应用广。
）
（2）钢制散热器（钢制散热器易腐蚀，使用寿命短。
铸铁柱型散热器仍是目前国内应用最广泛的散热器）
（3）其他形式散热器
4.散热器面积计算
Q——散热器的散热量，W；
tpj——散热器内热媒平均温度，℃；
tn——供暖室内计算温度，℃；，
K——散热器的传热系数，W／m2.℃；
β1——散热器组装片数修正系数；
β2——散热器连接形式修正系数;
β3——散热器安装形式修正系数;
5.因为散热器向室内散热，主要取决于散热器外表面的换热阻，而在自然对流传热下，外表面换热阻的大小主要取决于温差Δt（散热器内热媒平均温度与室内空气温度之差）。
Δt越大，则传热系数K及散热量Q值越高。
6.β1——散热器组装片数修正系数；
β2——散热器连接形式修正系数;
β3——散热器安装形式修正系数;
7.在楼梯间布置散热器时，考虑楼梯间热流上升的特点，应尽量布置在底层或按一定比例分布在下部各层。
8.当辐射表面温度小于80度时，称为低温辐射供暖。
低温辐射供暖的结构形式是把加热管（或其他发热体）直接埋设在建筑构件内而形成散热面。
9.低温热水地板辐射供暖加热盘管的敷设，加热管的布置方式采用回折型，平行型，往复型。
（看图）各个环路加热盘管的进出水口，应分别与分水器，集水器相连接。
10.辐射供暖与对流供暖相比特点
（1）对流供暖系统中，人体的冷热感觉主要取决于室内空气温度高低。
而辐射供暖时，人或物体受到辐射照度和环境温度的综合作用，人体感受的实感温度可比室内实际环境温度高2~3度左右，即在具有相同舒适感的前提下，辐射供暖的室内空气温度可比对流供暖时低2~3度。
（2）辐射供暖时沿房间高度方向上温度分布均匀，温度梯度小。
11.当辐射供暖温度为80~200度时，称为中温辐射供暖。
中温辐射供暖通常是用钢板和小管径的钢管制成矩形块状或带状散热板。
带状散热板是将单块的块状辐射板按长度方向串联而成。
12.在钢制辐射板的背面加保温层，称为单面辐射板，不加保温层，为双面辐射板
13.钢制辐射板的安装有三种形式，水平，倾斜，垂直
14.高温辐射供暖按能源类型的不同，分为电红外线辐射供暖，燃气红外线辐射供暖。
15.暖风机是由通风机、电动机及空气加热器组合而成的联合机组。
热风供暖是比较经济的供暖方式之一，其对流散热量几乎占100%。
16.暖风机分为轴流式（小型）与离心式（大型）两种。
4热水供暖系统
1.
（1）按系统循环动力的不同，热水供暖系统可分为重力（自然）循环系统和机械循环系统。
靠水的密度差进行循环的系统，称为重力循环系统；
靠机械（水泵）力进行循环的系统，称为机械循环系统。
（2）按供，回水方式的不同，可分为单管系统和双管系统。
热水经立管或水平供水管顺序流过多组散热器，并顺序地在各散热器中冷却的系统，称为单管系统。
热水经供水立管或水平供水管平行地分配给多组散热器，冷却后的回水自每个散热器直接沿回水立管或水平回水管流回热源的系统，称为双管系统。
（3）按系统管道敷设方式的不同，可分为垂直式和水平式系统。
（4）按热媒温度的不同，可分为低温水供暖系统和高温水供暖系统。
民用建筑多采用低温水系统，设计供回水温度分别为95度，70度。
2.重力循环系统膨胀水箱（位于供水总立管最高处）作用是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，稳定系统的压力和排除水在加热过程中所释放出来的空气。
为了顺利排除空气，水平供水立管必须有向膨胀水箱方向上升的流向
3.小计算重力循环系统作用压力P65
总的重力循环作用力P69
4.双管系统垂直失调，是由于通过各层的循环作用压力不同而造成的。
5.机械循环热水供暖系统的作用半径比重力高。
6.机械循环热水供暖系统的循环水泵一般设在锅炉入口前的回水干管上，该处水温最低，可避免水泵出现气蚀现象。
7.机械循环热水供暖系统膨胀水箱设置在系统最高处，水箱下部接出的膨胀管连接在循环水泵入口前的回水干管上。
其作用除了容纳水受热膨胀而增加的体积外，还能恒定水泵入口压力，保证供暖系统压力稳定。
8.机械循环上供下回式系统水平敷设的供水干管应沿着水流设上升坡度。
在供水干管末端最高点处设置集气罐。
9.垂直式系统，按供、回水干管布置位置不同，有下列几种型式：
供下回式双管和单管热水供暖系统；
下供下回式双管热水供暖系统；
中供式热水供暖系统；
下供上回式（倒流式）热水供暖系统，
混合式热水供暖系统。
10.图3-7上对应的立管属于哪一系统。
图3—７左侧的双管式系统；图3—7右侧立管Ⅲ是单管顺流式系统；图3—7左侧立管Ⅳ是单管跨越式系统
11.下供下回式排除系统中的空气较困难。
排气方式有两种：
通过顶层散热器的冷风阀手动分散排气，或通过专设的空气管手动或自动集中排气。
12.倒流式系统散热器的传热系数远低于上供下回式系统。
13.异程式系统在远近立管处出现流量失调而引起在水平方向冷热不均的现象，称为系统的水平失调。
14.同程式系统的特点是通过各个立管的循环环路的总长度都相等。
压力损失易于平衡。
15.水平式系统按供水管与散热器的连接方式分，同样可分为顺流式和跨越式两类。
排气方式需要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。
16.单管水平式系统串联散热器很多时，运行时易出现水平失调，即前端过热而末端过冷现象。
17.供暖系统的引入口宜设置在建筑物热负荷对称分布的位置，一般宜在建筑物中部。
18.P79图4-16
19.单元立管供暖系统应采用异程式立管，向各个单元立管供应热媒的水平干管一般采用同程式。
20.室内分户供暖系统是由户内系统，单元立管系统和水平干管系统三部分组成。
21.分户供暖的入户装置可分为建筑物热力入口装置和户内供暖系统入户装置。
22.高层建筑热水供暖系统在垂直方向上分成两个或两个以上的独立系统，称为竖向分区式供暖系统。
23.高区与外网的连接形式主要是以下几种（看图）
24.散热器立管由上升力管和下降立管组成，各层散热器的热煤平均温度近似相同，这有利于避免垂直方向的热力失调。
25.计量装置包括：
热量表、热量分配表。
26.根据感温温包中所充灌的感温介质的不同，常见的温包主要分为以下三类：
蒸汽压力式、液体膨胀式、固体膨胀式。
27.方形膨胀水箱上接有膨胀管、循环管、信号管（检查管）、溢流管、排水管。
28.排气设备主要有集气罐，自动排气阀和冷风阀等几种。
5室内热水供暖系统的水力计算
1.能量损失：
沿程损失、局部损失
2.计算管段的沿程损失ΔPy=Rl
计算管段的局部损失
3.热水在室内供暖系统管路内的流动状态，几乎都是处在过渡区内。
4.当量局部阻力法:
将管段的沿程损失转变为局部损失来计算。
当量长度法：
将管段的局部损失折合为管段的沿程损失来计算。
5.管路的水力计算从系统的最不利环路开始，也即从允许的比摩阻R最小的一个环路开始计算。
6.
“Pa/m”
7.热水供暖系统最不利循环环路与各并联环路之间（不包括共同管路）的计算压力损失相对差额，不应大于±15％。
8.机械循环单管热水供暖系统管路按Ｒpj=60-120Pa／m选取管径
9.分户供暖系统户内水平管的平均比摩阻Ｒpj=100-120Pa／m；单元立管的平均比摩阻Ｒpj=40-60Pa／m
6蒸汽供暖系统
1.
2.蒸汽和凝水在系统管路内流动时，其状态参数变化比较大，还会伴随相态变化。
3.
（1）按照供汽压力的大小，将蒸汽供暖分为三类：
供汽的表压力高于70kPa时，称为高压蒸汽供暖；供汽的表压力等于或低于70kPa时，称为低压蒸汽供暖；当系统中的压力低于大气压力时，称为真空蒸汽供暖。
（2）按照蒸汽干管布置的不同，蒸汽供暖系统可有上供式、中供式、下供式三种。
（3）按照立管的布置特点，蒸汽供暖系统可分为单管式和双管式。
（4）按照回水动力不同，蒸汽供暖系统可分为重力回水和机械回水两类。
4.非满管流动的凝水管，称为干式凝水管。
水面以下的总凝水立管全部充满凝水，凝水满管流动，称为湿式凝水管。
5.当系统作用半径较大，供汽压力较高（通常供汽表压力高于20kPa）时，就都采用机械回水系统。
（机械作用半径大于重力）
6.进凝水箱的凝水干管应作顺流向下的坡度，使从散热器流出的凝水靠重力自流进入凝水箱。
7.散热器入口阀门前的蒸汽剩余压力通常为1500~2000Pa。
8.为了避免供汽压力过高时未凝结的蒸汽窜入凝水管，可在每个散热器出口或在每根凝水立管下端安装疏水器。
9.为了减轻水击现象，水平敷设的供汽管路，必须具有足够的坡度，并尽可能保持汽、水同向流动。
10.供汽干管向上拐弯处，必须设置疏水装置。
11.采用单根立管，节省管道，但立管中汽、水逆向流动，故立、支管的管径都需粗一些。
12.
13.靠疏水器后的余压输送凝水的方式，通常成为余压回水。
14.
15.蒸汽疏水器的作用是自动阻止蒸汽逸漏，并且迅速地排出用热设备及管道中的凝水，同时能排除系统中积留的空气和其他不凝性气体。
16.根据疏水器的作用原理不同，可分为三种类型的疏水器。
（1）机械型疏水器利用蒸汽和凝水的密度不同
（2）热动力型疏水器利用蒸汽和凝水热动力学（流动）特性的不同
（3）热静力型（恒温型）疏水器利用蒸汽和凝水的温度不同
17.选择疏水器阀孔尺寸时，应使疏水器的排水能力大于用热设备的理论排水量。
18.Gsh=KGl引入K值是考虑
（1）安全因素
（2）使用情况
19.
20.减压阀是通过调节阀孔大小，对蒸汽进行节流而达到减压目的，并能自动地将阀后压力维持在一定范围内。
21.目前国内减压阀有活塞式、波纹管式和薄膜式几种。
22.二次蒸发箱的作用是将室内各用汽设备排出的凝水，在较低的压力下分离出一部分二次蒸汽，并将低压的二次蒸汽输送到热用户利用。
23.控制比压降法是将最不利管路的每米总压力损失控制在100Pa/m左右来设计。
24.最不利管路的推荐流速值要比最大允许流速低得多。
通常推荐采用v=15~40m/s（小管径取低值）。
7集中供热系统的热负荷
1.集中供热系统的热负荷分成两大类：
（1）季节性热负荷：
供暖、通风、空调等系统的热负荷
（2）常年性热负荷：
生产工艺用热系统和生活用热（主要指热水供应）系统
2.供暖设计热负荷概算可采用：
面积热指标法或体积热指标法进行
3.建筑物通风设计热负荷可采用：
通风体积热指标法或百分数法进行核算
4.热负荷时间图（识图）：
全日热负荷图、年热负荷图、热负荷随室外温度变化曲线、年供暖热负荷延续时间图
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