第1章 热水供暖系统

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1、第一章热水供暖系统学习目的：掌握热水供热系统的工作原理、形式和特点；重点和难点：供热系统的主要形式、特点、选择和使用场合第一章热水供暖系统供暖系统常用的热媒有水、蒸汽和空气。热水供暖系统可按下述方法进行分类：1.按热媒参数分为低温热水供暖系统(热媒参数低于100℃)和高温热水供暖系统(热媒参数高于100℃)。2.按系统循环动力分为重力循环系统(即自然循环)和机械循环系统。3.按系统的每组立管数分为单管系统和双管系统。4.按系统的管道敷设方式分为垂直式系统和水平式系统。第一节重力循环热水供暖系统主要内容：重

2、力循环热水供暖系统的工作原理和作用压力的计算重力循环热水供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。重力循环热水供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。第一节重力循环热水供暖系统一、重力循环热水供暖系统的工作原理重力循环热水供暖系统是指水依靠重力的作用实现在供暖系统中的循环流动。A-A断面两侧的水柱压力分别为：P左=g（h1ρh+hρg+h2ρg）P右=g（h1ρh

3、+hρh+h2ρg）系统的循环作用压力为：ΔP=P右－P左=gh（ρg－ρh）重力循环作用压力的大小与供、回水的密度差和锅炉中心与散热器中心的垂直距离有关。热水供暖系统，供回水温度一定时，为了提高系统的循环作用压力，锅炉的位置应尽可能降低。重力循环系统的作用压力一般不大，作用半径以不超过50m为好。二、重力循环热水供暖系统的主要型式（a）为双管上供下回式系统；（b)为单管上供下回式（顺流式）系统。热水供暖系统应考虑如何排除空气。重力循环上供下回式热水供暖系统的供水干管应顺水流方向设下降坡度，坡度值为0.5

4、%~1%，散热器支管也应沿水流方向设下降坡度，坡度值为1%以便空气能逆着水流方向上升，聚集到供水干管的最高处，然后通过膨胀水箱排除。回水干管应该有向锅炉方向下降的坡度三、重力循环热水供暖系统作用压力的计算重力循环热水供暖双管系统作用压力的计算特点：各层散热器都并联在供、回水立管上，热水直接经供水干管、立管进入各层散热器，冷却后的回水，经回水立管、干管直接流回锅炉，进入各层散热器的水温相同。通过底层散热器的作用压力为：ΔP1=gh1（ρh－ρg）Pa通过上层散热器作用压力为：ΔP2=g（h1+h2）（ρh－

5、ρg）=ΔP1+gh2（ρh－ρg）重力循环热水供暖双管系统作用压力的计算可以看出，通过上层散热器环路的作用压力比下层环路的大。在双管重力循环系统中，虽然各层散热器的进出水温相同，但由于各层散热器到锅炉之间的垂直距离不同，就形成了上层散热器环路作用压力大于下层散热器环路的作用压力。如果在设计工况下，选用不同管径仍不能使上下各层阻力平衡，则在运行中，流量就会分配不均匀，必然会出现上层过热，下层过冷的垂直失调问题。楼层越多，垂直失调问题就越严重。在供热工程中，把这种同一竖向各层房间的室温不符合设计要求，而出现

6、上、下层冷热不匀的现象，称为系统垂直失调。三、重力循环热水供暖系统作用压力的计算重力循环热水供暖单管系统作用压力的计算特点：热水送入立管后，由上向下按顺序流过各层散热器，水温逐层降低，各组散热器串联在立管上。每根立管（包括立管上各层散热器）与锅炉、供回水干管形成一个循环路。散热器S1和S2串联在立管上，该立管循环环路的作用压力为:ΔP=g(h1ρh+h2ρ1－h1ρg－h2ρg)=gh1(ρh－ρg)+gh2(ρ1－ρg)如果有n层，则重力循环系统的作用压力计算重力循环系统的作用压力时，忽略了水在管路中的

7、沿途冷却。但实际上，水的温度和密度沿途是不断变化的，散热器的实际进水温度比上述假设的情况下低，这会增加系统的循环作用压力。重力循环系统的作用压力一般不大，所以水在管路内冷却产生的附加压力不应忽略，重力循环系统的综合作用压力为：ΔPzh=ΔP+ΔPf(1-6)附加压力ΔPf的大小可根据管道的布置情况、楼层高度、所计算的散热器与锅炉之间的水平距离查相关手册确定。【例题1-1】如图1-5所示，设h1=3.2m，h2=h3=3.0m，散热器:Q1=700W,Q2=600W,Q3=800W。供水温度tg=95℃，回

8、水温度th=70℃，压力为100KPa，95℃和70℃水的密度分别为961.92kg/m3和977.81kg/m3，求：1.双管系统的循环作用压力。2.单管系统各层之间立管的水温。3.单管系统的重力循环作用压力。（计算作用压力时，不考虑水在管路中冷却因素）【例题1-1】【例题1-1】【解】1.求双管系统的重力循环作用压力通过各层散热器循环环路的作用压力分别为：第一层：ΔP1=gh1（ρg－ρh）=9.81×3.2×（977.8