计算说明书

供热工程课程设计

姓名:_____________________ 学院:_____________________ 班级:_____________________ 学号：____________________ 指导教师: ___________________

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目录

1. 前言 1 2. 热负荷计算 3 2.1建筑物的概述 3 2.2热负荷的计算 4 3 供暖方案的确定以及散热器布置与选择 12 3.1热媒的选择 12 3.2供暖形式的确定 12 3.3散热器的布置 12 3.4散热器选择 12 3.5散热器的计算 12 4. 管路的水力计算 23 4.1绘制采暖系统图 23 4.2计算最不利环路的管径 23

5. 总结 29 6. 参考文献 30

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摘要

本次课程设计首先是选择唐山某一办公楼，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.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：热负荷；散热设备；水力计算

1 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。供热工程由生产热，输配热，和使用热三部分组成。

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。热源主要是热电站和区域锅炉房（工业区域锅炉房一般采用蒸汽锅炉，民用区域锅炉房一般采用热水锅炉），以煤、重油或天然气为燃料；有的国家已广泛利用垃圾作燃料。工业余热和地热也可作热源 。核能供热有节约大量矿物燃料，减轻运输压力等优点。热网分为热水管网和蒸汽管网，由输热干线、配热干线和支线组成，其布局主要根据城市热负荷分布情况、街区状况、发展规划及地形地质等条件确定，一般布置成枝状，敷设在地下。主要用于工业和民用建筑的采暖、通风、空调和热水供应 ，以及生产过程中的加热、烘干、蒸煮、清洗、溶化、致冷 、汽锤和汽泵等操作。

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集中供热的优点是：①提高能源利用率、节约能源。供热机组的热电联产综合热效率可达85％，而大型汽轮机组的发电热效率一般不超过 40 ％；区域锅炉房的大型供热锅炉的热效率可达80％～90％，而分散的小型锅炉的热效率只有50％～60％。②有条件安装高烟囱和烟气净化装置，便于消除烟尘，减轻大气污染，改善环境卫生，还可以实现低质燃料和垃圾的利用。③可以腾出大批分散的小锅炉房及燃料 、灰渣堆放的占地，用于绿化，改善市容。④减少司炉人员及燃 料 、灰渣的运输量和散落量 ，降低运行费用 ，改善环境卫生。⑤易于实现科学管理，提高供热质量。实现集中供热是城市能源建设的一项基础设施，是城市现代化的一个重要标志，也是国家能源合理分配和利用的一项重要措施。

改革开放三十年，我国集中供热事业获得了长足发展，与发达国家相比，在建筑节能与供热系统的能源利用；建筑节能材料；供热设备的选择；供热系统的选择和控制以及节能环保意识等方面存在很大的差距。展望未来，集中供热将面临新的竞争和挑时间内，在供热及能源利用技术方面还需要不断改进和提高。

本次课程设计是运用供热工程的技术知识对某一建筑物进行设计计算，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。

2.1建筑物的概述

2热负荷计算

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唐山市迁西县城段滦河河道综合治理工程的某一办公楼,共有三层楼，层高3.6米。 已知 ：维护结构的条件如下

外墙 ：一砖半厚（370mm），内墙抹灰。K=0.47w/m·℃

外窗：塑钢推拉窗与平台窗，尺寸（宽*高）为1.8*2.3 ，可开启的缝隙总长为12.8m。 门：木门,门型为无上亮的单散门。 地面：不保温地面k值按划分地带计算。 唐山市室外的气象资料： 供暖室外的计算温度t=-10℃

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冬季室外平均风速Vpj=2.3m/s

2.2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，如将一层楼从右向左依次编号为101,102等等；二层，三层的编号与以上相同。

（2）维护结构朝向及名称如北外墙，南外墙。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：q??KF??tn?tw??a??式中 ： K——围护结构的传热系数，W/㎡·K；

F——围护结构的计算面积，㎡；

tn——冬季室内空气的计算温度，℃；

t?——冬季室外空气的计算温度，℃；

wα——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 第一地带 第三地带 地面传热系数 0.47 0.12 地带名称 第二地带 第四地带 地面传热系数 0.23 0.07 底层1房间的维护结构耗热量计算：

'aKF(t?t)(1?xch)?? nwQ1 =

一层的维护结构计算如下

东外墙： q1=1.0×0.47×（20+10）×19.44×0.95=260.40w 南外墙： q3=1.0×0.47×（20+10）×12.96×0.85×1.04=149.64w 北外墙： q3=1.0×0.47×（20+10）×8.82=124.36w 北外窗： q3=1.0×2.7×（20+10）×4.14=335.34w 地面Ⅰ： q4=1.0×0.33×（20+10）×44.638=441.92w

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地面Ⅱ： q5=1.0×0.33×（20+10）×13.62=134.84 w 围护结构耗热量Q1==1446.5W (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=0.278Vρw Cp (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：唐山市的冷风朝向修正系数：南向n=0.2北向n=0.6 东向n=0.65西向n=1.0

查表可知：冬季室外平均风速Vpj=2.3m/s 南向外窗的总计算长度l=12.8米 总的冷风渗透量：

V= Lln=0.65×12.8×3=24.96m3/h 冷风渗透耗热量

Q3=0.278Vρw Cp (tn-tw′)=0.278×24.96×1.34×1.0×30=278.95w

(6)冷风侵入耗热量计算

'Q3=NQ1 w

' 式中 Q1—外门基本耗热量，

N—考虑冷风侵入的外门附加率， 由于该房间没有外门故冷风侵入耗热量为零。 (7)综上可得 Q= Q1+Q2 +Q3=1725.45w 以此可算出其它房间的热负荷，如下表所示:

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3供暖方案的确定以及散热器布置与选择

3.1 热媒的选择

本题选择热水供暖系统，供水温度tg=75℃，回水温度th=50℃。

3.2 供暖形式的确定

本题采用机械循环不等温异程式单管上供下回式供暖系统，每组散热器供水管上有一截止阀。

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。

3.4 散热器的选择

散热器的选择及安装

建筑性质 居住建筑 适合选用的散热器 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 散发小量粉尘的车间及仓库 散发大量粉尘的车间及仓库

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柱形、翼型、辐射对流式 柱形、辐射对流式 柱形、光面排管

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，室内安装二柱（M132型）或四柱760型散热器。 1 ） 散热面积的计算

所需散热器传热面积F按下式计算： F=(Q?1?2?3)/(K(tn-tw)) 式中

F—房间供暖所需的散热器散热面积，m；

Q—房间供暖热负荷，W；

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K—散热器的传热系数，W/(m .℃)； tpj—散热器热媒的算术平均温度，℃；

tn—供暖室内计算温度，℃；

?1—散热器组装片数或散热器的长度修正系数

?2—散热器连接形式修正系数，

?3—散热器安装形式修正系数，

散热器组装片数修正系数?1的选择 每组片数 <6 0.95 6~10 1.00 11~20 1.05 >20 1.10 ?1 时，见产品说明。

注：上表仅适用于各种柱式散热器，方翼型和圆翼型散热器不修正，其它散热器需要修正

散热器连接形式修正系数?2的选择：四柱813型与供水管道的连接选择同侧上进下出的连接方式，则?2=1.0； 2）三层楼房的散热器计算

1 .单元房 t1=75-(1165.89*2*50)/(1165.89+101.34+1086.4)*2=66℃ tn=20℃ t2=((1165.89+1013.4)*2*25)/(1165.89+1013.14+1086)*2=58.32℃。 Tpj3=(75+66)/2=70.5℃ Tpj2=(66+58.32)/2=62.16℃ Tpj1=(58.32+50)/2=54.12℃

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查供热工程附录（2-1） 对M-132散热器 K3=2.426Δt0.286=2.426×（55.5）0.286=7.45w/m2·℃ K2=2.426Δt0.286=2.426×（42.16）0.286=7.07w/m2·℃ K1=2.426Δt0.286=2.426×（55.5）0.286=6.66w/m2·℃ 散热器组装形式修正系数?1=1.0 散热器连接形式修正系数?2=1.0 散热器安装形式修正系数?3=1.02 根据公式求得：

F=(Q?1?2?3)/(K(tn-tw))=1165.89/(7.45*50.5) ×1.0×1.0×1.06=3.1m2 F=(Q?1?2?3)/(K(tn-tw))=1013.4/(7.07*42.16)×1.0×1.0×1.06=3.4m2

F=(Q?1?2?3)/(K(tn-tw))=1086.4/(6.66*34.12)×1.0×1.0×1.06=4.7m2

N=F/f=3.1/0.24=13.92片 当散热器片数为11-20片时，?1=1.05 因此实际所需散热面积为： F=F'?1=13.92×1.05=13.6 片 0.6*0.24=0.144>0.1 n3=14片 同上 n2=15片 n1=20片

各层各房间计算方法同上，其计算结果具体如下：

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4 .管路的水力计算

4.1 绘制管路的系统图

1.绘制管路的系统图（1-3）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。图见附录。

4.2 计算最不利环路的管径

本设计采用 重力循环系统. (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

工程名称 单管-异程采暖系统 供水温度(℃) 热媒 平均密度(kg/m3) 楼层数 3 系统形式 立管数 5 总负荷(W) 30681.08 总流量(kg/h) 1055.43 最不利损失(Pa) 3138 95 回水温度(℃) 983.28 运动黏度(10-6m2/s) 立管形式 单管 供回水方式 立管关系 异程 70 0.479 上供下回 编号 表1 系统最不利环路水力计算表 表2 总供回水干管水力计算表 表3 分支1供回水干管水力计算表

表格目录 表格名称 10

表4 表5 表6 表7 表8 表9 分支1立管1供回水立管水力计算表 分支1立管2供回水立管水力计算表 分支1立管3供回水立管水力计算表 分支1立管4供回水立管水力计算表 分支1立管5供回水立管水力计算表 散热器选型计算表

局部阻力系数统计表

管段号 局部阻力 个数 散热器 乙字弯 1 合流四通 分流三通 截止阀 弯头 2 直流三通 闸阀 乙字弯 直流三通 3 弯头 闸阀 直流三通 4 闸阀 弯头 5 弯头 11

Σξ 0 1 0 1 1 20.5 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1.5 0 1 4

闸阀 分流三通 弯头 6 直流三通 散热器 弯头 7 闸阀 直流三通 直流三通 8 弯头 散热器 弯头 9 闸阀 直流三通 散热器 弯头 10 分合流四通 直流三通 11 直流三通 闸阀

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1 0 4 6 16 0 1 2 2.5 4 0 6 0 1 1 1.5 16 6 0 0 4 10 2 1 2.5 直流三通 弯头 散热器 12 分流三通 合流四通 截止阀 散热器 弯头 13 闸阀 乙字弯 乙字弯 截止阀 14 弯头 分流三通 合流四通 散热器 15 弯头 闸阀 直流三通 16 弯头 闸阀 17 直流三通 18 直流三通 括弯 19 弯头 13

4 0 6 0 0 0 2 0 0 3 10 0 0 2 0 0 3 4 2 1 11.5 1 0 1 1.5 1 3 1 1 1 3

乙字弯 分合流四通 弯头 乙字弯 20 直流三通 闸阀 0 0 1 0 1 1 1.5 3 5.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。

6．参考文献

[ 1 ] 贺平 孙刚 《供热工程》[M]. 中国建筑工业出版社，2003.6

[ 2 ] 建筑工程常用数据系列手册编写组.暖通空调常用数据手册.北京.中国建筑工业出版社，2002 .2

[ 3 ] 李德英 《供热工程》 中国建筑工业出版社，2003 [ 4 ] 《采暖通风设计手册》 中国建筑工业出版社,1998

[ 5 ] 《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003 中国计划出版社

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7ji8.html