自然循环热水采暖系统计算

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1、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，蓄热能力好热水供暖系统分类重力(自然)循环系统1．按系统循环动力机械循环系统。单管系统2．按供、回水方式双管系统垂直式系统3．按系统管道敷设方式水平式系统低温水供暖系统4．按热媒温度高温水供暖系统系统组成：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5一、自然循环热水采暖系统的工作原理工作

2、原理：系统工作前先充满冷水。当水在锅炉内被加热后，密度减小，同时受着从散热器流回来密度较大的回水的驱动，使热水沿供水干管上升，流人散热器。在散热器内水被冷却，再沿回水干管流回锅炉。一、自然循环热水采暖系统的工作原理循环作用压力：不考虑管道散热。P左=g(ρhh0+ρgh+ρgh1)P右=g(ρhh0+ρhh+ρgh1)ΔP=P右-P左=g(ρhh-ρgh)=gh(ρh-ρg)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。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

3、。一、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。二、自然循环热水采暖系统的主要型式双管式单管式双管单管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

4、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。双管单管膨胀水箱的作用容纳膨胀体积排气定压三、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在双管系统中，由于各层散热器与锅炉的高差不同，虽然

5、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平衡，由于流量分配不均，必然要出现上热下冷的现象。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。上供下回单管式系统中，散热器S2和S1串联。引起重力循环

6、作用压力的高差是（h1+h2)m，冷却后水的密度分别为，，其循环作用压力值为四、自然循环单管系统作用压力的计算若循环环路中有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：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。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是首先要确定各散热器之间管路的水温（在散热器一章）。，在单管系统运行期间，当立管的供水温度或

7、流量不符合设计要求时，也会出现垂直失调现象。但在单管系统中，影响垂直失调的原因，不是如双管系统那样，由于各层作用压力不同造成的．而是由于各层散热器的传热系数K随各层散热器平均计算温度差的变化程度不同而引起的。自然循环设计计算注意事项在讨论重力循环系统作用压力时，并没有考虑水在管路中沿途冷却的因素，假设水温只在加热中心和冷却中心发生变化。在设计计算中，只考虑水在散热器内冷却时所产生的作用压力，然后再根据不同情况，增加一个考虑水在循环管路中冷却的附加作用压力。总的重力循环作用压力，可用下式表示：