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自然循环热水采暖系统计算

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第七讲 自然循环热水采暖系统 本讲主要内容 ?自然循环热水采暖系统的工作原理 ?自然循环热水采暖系统的主要型式 ?自然循环系统作用压力的计算 第七讲 自然循环热水采暖系统 热水采暖系统 以热水作为热媒的采暖系统。 适用: 民用建筑,生产厂房及辅助建筑。 特点: 系统简单,卫生,安全,蓄热能力好 第七讲 自然循环热水采暖系统 热 重力(自然)循环系统 水 1.按系统循环动力 供 机械循环系统。 暖 单管系统 系 2.按供、回水方式 统 双管系统 分 垂直式系统 类 3.按系统管道敷设方式 水*式系统 低温水供暖系统 4.按热媒温度 高温水供暖系统 第七讲 自然循环热水采暖系统 一、自然循环热水采暖系统的工作原理 系统组成: ? 放热中心1 (散热器) ? 加热中心2 (锅炉) ? 供水管3 ? 回水管4 ? 膨胀水箱5 5 h1 ρg 3 2 h 1 4 ρh h0 A P左 P右 A 第七讲 自然循环热水采暖系统 一、自然循环热水采暖系统的工作原理 5 工作原理: 系统工作前先充满冷水。 当水在锅炉内被加热后, h1 密度减小,同时受着 1 从散热器流回来密度 ρg 3 较大的回水的驱动, 4 使热水沿供水干管上 h ρh 升,流人散热器。在 2 散热器内水被冷却, h0 再沿回水干管流回锅 A 炉。 P左 P右 A 第七讲 自然循环热水采暖系统 一、自然循环热水采暖系统的工作原理 5 循环作用压力: 不考虑管道散热。 P左=g(ρhh0+ρgh+ρgh1) P右=g(ρhh0+ρhh+ρgh1) ΔP =P右-P左 ρg 3 =g(ρhh-ρgh) =gh (ρh-ρg) 2 循环作用压力ΔP取决于水温(密 度)变化,加热中心和冷却中 心的高度差。 A h0 h h1 1 4 ρh 起循环作用的只有散热器中心和锅 炉中心之间这段高度内的水柱 密度差。 P左 P右 A 第七讲 自然循环热水采暖系统 ? 自然循环热水采暖系统是最早采用的一种热水 供暖方式,已有约200年的历史,至今仍在应用。 ? 系统特点 装置简单,运行时无噪音和不消耗电能。 但由于其作用压力小,管径大,作用范围受到 限制。重力循环热水采暖系统通常只能在单幢 建筑物中应用,其作用半径不宜超过50m。 第七讲 自然循环热水采暖系统 二、自然循环热水采暖系统的主要型式 双管式 单管式 i=0.5%~ 1% 8 2 4 5 1 3 6 i=0.5%~ 1% 7 i=0.5%~ 1% ( a ) 双管 11 9 10 ( b ) 单管 第七讲 自然循环热水采暖系统 上供下回式系统一个主要特点: 供水干管必须有向膨胀水 箱方向上升的流向。其 反向的坡度为0.5%~1 %;空气逆流经供水干 管聚集到系统的最高处, 通过膨胀水箱排除。 散热器支管的坡度一般取 1%。这是为了使系统 内的空气能顺利地排除, 因系统中若积存空气, 就会形成气塞,影响水 的正常循环。 回水干管应向锅炉方向有 向下的坡度。 i=0.5%~ 1% 5 6 i=0.5%~ 1% ( a ) 双管 8 2 4 1 3 7 i=0.5%~ 1% 11 9 10 ( b ) 单管 第七讲 自然循环热水采暖系统 膨胀水箱的作用 ? 容纳膨胀体积 ? 排气 ? 定压 i=0.5%~ 1% 8 2 4 5 1 3 6 i=0.5%~ 1% 7 i=0.5%~ 1% 11 9 (a) 10 (b) 第七讲 自然循环热水采暖系统 三、自然循环双管系统作用压力的计算 两个并联环路和两个冷却中 心。作用压力分别为: ΔP1 =gh1 (ρh-ρg) ΔP2 =g(h1+h2) (ρh-ρg) =gh1(ρh-ρg)+gh2(ρh-ρg) = ΔP1 +gh2(ρh-ρg) ΔP2 > ΔP1 通过上层散热器环路的作用压力 比通过底层散热器的大 第七讲 自然循环热水采暖系统 在双管系统中,由于各层散热器 与锅炉的高差不同,虽然进入和流出 各层散热器的供、回水温度相同(不 考虑管路沿途冷却的影响),也将形 成上层作用压力大、下层作用压力小 的现象。如选用不同管径仍不能使各 层阻力损失达到*衡,由于流量分配 不均,必然要出现上热下冷的现象。 第七讲 自然循环热水采暖系统 系统垂直失调 ?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 冷热不匀的现象,通常称作系统垂直失调。 ?双管系统的垂直失调,是由于通过各层的循 环作用压力不同而出现的;而且楼层数越多, 上下层的作用压力差值越大.垂直失调就会 越严重。 第七讲 自然循环热水采暖系统 四、自然循环单管系统作用压力的计算 上供下回单管式系统中,散热器 S2和S1串联。引起重力循环作用 压力的高差是(h1+h2)m,冷却后 水的密度分别为? 2,? h ,其循环 作用压力值为 ?? ?? ? P ? g ( 1h h?2 ) ? g ( 2h 2?h ) 第七讲 自然循环热水采暖系统 若循环环路中有N组串联的冷却中心(散热器) 时,其循环作用压力可用下面一个通式表示: N N ? ? ? P? g( ih ?i??g) ? ? ? g( iHi?i?1 ) i?1 i?1 由作用压力计算公式可知,单管热水供暖系统 的作用压力与水温变化、加热中心到冷却中心 的高度差以及冷却中心的个数等因素有关 。 第七讲 自然循环热水采暖系统 自然循环单管系统立管水温的计算 为了计算单管系统重力循环作用压力, 需要求出各个冷却中心之间管路中水的密 度 也就? i 是首先要确定各散热器之间管路 的水温 , (在t i散热器一章)。 N ?Qi ti ?



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