第三章重力循環(huán)(第九講)

1、第三章第三章 熱水供暖系統(tǒng)熱水供暖系統(tǒng) 熱水供暖系統(tǒng)的分類熱水供暖系統(tǒng)的分類: 1、按熱媒溫度分、按熱媒溫度分: 低溫熱水供暖系統(tǒng)低溫熱水供暖系統(tǒng) , 熱媒溫度熱媒溫度100. 高溫熱水供暖系統(tǒng)高溫熱水供暖系統(tǒng) , 熱媒溫度熱媒溫度100. 2、按系統(tǒng)循環(huán)動力分、按系統(tǒng)循環(huán)動力分: 重力循環(huán)重力循環(huán)(即自然循環(huán)即自然循環(huán))系統(tǒng)系統(tǒng) , 靠水的密度差進行循環(huán)靠水的密度差進行循環(huán). 機械循環(huán)系統(tǒng)機械循環(huán)系統(tǒng) , 靠機械靠機械(水泵水泵)力進行循環(huán)的系統(tǒng)力進行循環(huán)的系統(tǒng) . 第三章第三章 熱水供暖系統(tǒng)熱水供暖系統(tǒng) 熱水供暖系統(tǒng)的分類熱水供暖系統(tǒng)的分類: 3、按系統(tǒng)供、回水方式分、按系統(tǒng)供、回水方式分

2、: 單管系統(tǒng)單管系統(tǒng) , 熱水經(jīng)供水立管或水平供水管熱水經(jīng)供水立管或水平供水管順序流過順序流過各組散熱器各組散熱器, 并順序地在各散熱器中冷卻的系統(tǒng)并順序地在各散熱器中冷卻的系統(tǒng). 雙管系統(tǒng)雙管系統(tǒng) , 熱水經(jīng)供水立管或水平供水管熱水經(jīng)供水立管或水平供水管平行地分配平行地分配各組散熱器各組散熱器, 冷卻后的回水自每個散熱器直接沿回水立管或水平回水冷卻后的回水自每個散熱器直接沿回水立管或水平回水 管流回熱源的系統(tǒng)管流回熱源的系統(tǒng).第三章第三章 熱水供暖系統(tǒng)熱水供暖系統(tǒng) 熱水供暖系統(tǒng)的分類熱水供暖系統(tǒng)的分類: 4、按系統(tǒng)管道的敷設方式分、按系統(tǒng)管道的敷設方式分: 垂直式系統(tǒng)垂直式系統(tǒng) , 供水經(jīng)立

3、管后供水經(jīng)立管后, 流入散熱器流入散熱器. 水平式系統(tǒng)水平式系統(tǒng) , 供水經(jīng)水平管后供水經(jīng)水平管后, 順序流入散熱器順序流入散熱器. 5、按系統(tǒng)供、回水環(huán)路布置分、按系統(tǒng)供、回水環(huán)路布置分: 同程式系統(tǒng)同程式系統(tǒng) , 系統(tǒng)每支立管的供、回水環(huán)路長度相等系統(tǒng)每支立管的供、回水環(huán)路長度相等. 異程式系統(tǒng)異程式系統(tǒng) , 系統(tǒng)每支立管的供、回水環(huán)路長度不相等系統(tǒng)每支立管的供、回水環(huán)路長度不相等.第一節(jié)第一節(jié) 重力重力(自然自然)循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)循環(huán)熱水供暖系統(tǒng) 一、系統(tǒng)的主要形式系統(tǒng)的主要形式: 單管和雙管兩種型式單管和雙管兩種型式. (a)雙管雙管上供下回式上供下回式 (b)單管單管上供下回式上供下

4、回式 第一節(jié)第一節(jié) 重力重力(自然自然)循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)二、系統(tǒng)的組成、工作原理及其作用壓力二、系統(tǒng)的組成、工作原理及其作用壓力1、主要組成、主要組成: 熱源熱源(鍋爐鍋爐)、供水管、供水管、回水管、膨脹水箱和散回水管、膨脹水箱和散熱設備組成熱設備組成.2 、工作原理、工作原理: 如圖所示如圖所示第一節(jié)第一節(jié) 重力重力(自然自然)循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)二、系統(tǒng)的組成、工作原理及其作用壓力二、系統(tǒng)的組成、工作原理及其作用壓力 3、作用壓力分析、作用壓力分析: 假設在上圖的循環(huán)環(huán)路最低點的斷面假設在上圖的循環(huán)環(huán)路最低點的斷面AA處有一個假處有一個假想的閥門想的閥門,若突然

5、將閥門關閉若突然將閥門關閉,則在斷面則在斷面AA兩側(cè)受到不同兩側(cè)受到不同的水柱壓力的水柱壓力,這兩方所受到的這兩方所受到的水柱壓力之差就是驅(qū)使管路中水柱壓力之差就是驅(qū)使管路中的水進行循環(huán)的作用壓力的水進行循環(huán)的作用壓力. 循環(huán)作用壓力的大小循環(huán)作用壓力的大小,取決于取決于水溫水溫(水的密度水的密度)在循環(huán)環(huán)路在循環(huán)環(huán)路的變化情況、鍋爐中心到散熱器中心的的變化情況、鍋爐中心到散熱器中心的高度差高度差. 第一節(jié)第一節(jié) 重力重力(自然自然)循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)二、系統(tǒng)的組成、工作原理及其作用壓力二、系統(tǒng)的組成、工作原理及其作用壓力 3、作用壓力計算、作用壓力計算: 斷面斷面AA右側(cè)的水柱

6、壓力為右側(cè)的水柱壓力為: p1 g ( h0h hh h1g ) Pa 斷面斷面AA左側(cè)的水柱壓力為左側(cè)的水柱壓力為: p2 g ( h0h hg h1g ) Pa 斷面斷面AA兩側(cè)之差值兩側(cè)之差值,即系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)作用壓力為即系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)作用壓力為: p p1 p2 g h (hg ) Pa h 加熱中心到冷卻中心的垂直距離加熱中心到冷卻中心的垂直距離, m第一節(jié)第一節(jié) 重力重力(自然自然)循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)二、系統(tǒng)的組成、工作原理及其作用壓力二、系統(tǒng)的組成、工作原理及其作用壓力 3、作用壓力、作用壓力: 斷面斷面AA兩側(cè)之差值兩側(cè)之差值,即系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)作用壓力為即系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)作

7、用壓力為: p p1 p2 g h (hg ) Pa 例例: 如果供水溫度如果供水溫度95 ,回水溫度回水溫度70 ;則每米高差可產(chǎn)生的則每米高差可產(chǎn)生的 作用壓力為作用壓力為: p g h (hg ) 9.81X1X(977.81 961.92) 156 Pa /m第一節(jié)第一節(jié) 重力重力(自然自然)循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)循環(huán)熱水供暖系統(tǒng) 三、重力循環(huán)三、重力循環(huán)雙管雙管供暖系統(tǒng)作用壓力的計算供暖系統(tǒng)作用壓力的計算: 1、作用壓力的計算、作用壓力的計算:包括包括 aS1b的環(huán)路自然循環(huán)壓力的環(huán)路自然循環(huán)壓力: p1 g h1 (hg ) 包括包括 aS2b的環(huán)路自然循環(huán)壓力的環(huán)路自然循環(huán)壓力: p2

8、 g (h1 h2) (hg ) p1g h2(hg ) 兩個并聯(lián)環(huán)路壓差為兩個并聯(lián)環(huán)路壓差為: p2 p1g h2(hg ) 這個大于零差值使上層環(huán)路比這個大于零差值使上層環(huán)路比 下層環(huán)路增加了作用壓力下層環(huán)路增加了作用壓力.如上圖所示如上圖所示,散熱器散熱器S2和和S1為為并聯(lián)并聯(lián), 兩個冷卻中心分別是兩個冷卻中心分別是 aS2b和和aS1b.第一節(jié)第一節(jié) 重力重力(自然自然)循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)三、重力循環(huán)三、重力循環(huán)雙管雙管供暖系統(tǒng)作用壓力的計算供暖系統(tǒng)作用壓力的計算: 2、作用壓力的分析、作用壓力的分析: 由由 p2 p1g h2(hg)壓差值可知壓差值可知,雖然進入雖然

9、進入和流出各層散熱器的供、回水溫度相同和流出各層散熱器的供、回水溫度相同(不考慮管路沿途冷不考慮管路沿途冷卻的影響卻的影響),也將形成上層作用壓力大、下層作用壓力小的現(xiàn)也將形成上層作用壓力大、下層作用壓力小的現(xiàn)象象. 若選用了不同管經(jīng)仍不能使各層阻力損失平衡時若選用了不同管經(jīng)仍不能使各層阻力損失平衡時,由于由于流量分配不均流量分配不均,必然要出現(xiàn)上熱下冷的現(xiàn)象必然要出現(xiàn)上熱下冷的現(xiàn)象,即所謂的即所謂的垂直失垂直失調(diào)調(diào).且樓層數(shù)越多且樓層數(shù)越多,其上下環(huán)路壓差值越大其上下環(huán)路壓差值越大,上熱下冷的現(xiàn)象就上熱下冷的現(xiàn)象就越嚴重越嚴重. 因此因此,在工程設計時在工程設計時,雙管雙管系統(tǒng)適用于系統(tǒng)適用

10、于四層及以下四層及以下建筑物建筑物.第一節(jié)第一節(jié) 重力重力(自然自然)循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)四、重力循環(huán)四、重力循環(huán)單管單管供暖系統(tǒng)作用壓力的計算供暖系統(tǒng)作用壓力的計算: 1、單管系統(tǒng)的特點、單管系統(tǒng)的特點: 各層散熱器是各層散熱器是串聯(lián)串聯(lián)關系關系,熱水按順序地沿各層散熱器冷卻熱水按順序地沿各層散熱器冷卻. 2、作用壓力分析、作用壓力分析: 由于各層的散熱器都是串聯(lián)在一個循環(huán)環(huán)路上由于各層的散熱器都是串聯(lián)在一個循環(huán)環(huán)路上,立管上的立管上的自然循環(huán)作用壓力是一個自然循環(huán)作用壓力是一個,故單管系統(tǒng)不存在如雙管系統(tǒng)的垂故單管系統(tǒng)不存在如雙管系統(tǒng)的垂直失調(diào)現(xiàn)象直失調(diào)現(xiàn)象. 但由于經(jīng)過各層散

11、熱器的水溫越來越低但由于經(jīng)過各層散熱器的水溫越來越低,下層房間散熱器下層房間散熱器的數(shù)量增加的數(shù)量增加. 因此因此,在工程設計時在工程設計時,單管單管系統(tǒng)適用于八系統(tǒng)適用于八層及以下層及以下建筑物建筑物.第一節(jié)第一節(jié) 重力重力(自然自然)循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)四、重力循環(huán)四、重力循環(huán)單管單管供暖系統(tǒng)作用壓力的計算供暖系統(tǒng)作用壓力的計算: 3、作用壓力的舉例分析、作用壓力的舉例分析:散熱器散熱器S1和和S2是串聯(lián)關系是串聯(lián)關系,熱水在散熱器熱水在散熱器S1和和S2里順序地里順序地冷卻冷卻. 如左圖所示如左圖所示:引起自然循環(huán)作用引起自然循環(huán)作用 壓力的高差是壓力的高差是: (h1h2)

12、,水冷卻后的密度分別為水冷卻后的密度分別為:2、h故循環(huán)作用壓力的值為故循環(huán)作用壓力的值為: 計算法計算法:pgh1(hg) gh2(2g) Pa 計算法計算法: p g(h1+h2)(2 g) + gh1(h 2) gH2(2g) gH1(h2) Pa四、重力循環(huán)四、重力循環(huán)單管單管供暖系統(tǒng)作用壓力的計算供暖系統(tǒng)作用壓力的計算: 4、作用壓力的計算公式、作用壓力的計算公式: 若循環(huán)環(huán)路中有許多串聯(lián)的若循環(huán)環(huán)路中有許多串聯(lián)的冷卻中心冷卻中心(散熱器散熱器)時時,其作用壓其作用壓力計算公式為力計算公式為: Pghi(ig )Ni 1gHi(ii+1 )Ni 1四、重力循環(huán)四、重力循環(huán)單管單管供暖

13、系統(tǒng)作用壓力的計算供暖系統(tǒng)作用壓力的計算: 4、作用壓力的計算公式、作用壓力的計算公式:Pghi(ig)Ni 1gHi(ii+1 )Ni 1N-在循環(huán)環(huán)路中在循環(huán)環(huán)路中,冷卻中心的總數(shù)冷卻中心的總數(shù);g-重力加速度重力加速度,m/s2;hi-從計算的冷卻中心到下一層的冷卻中心從計算的冷卻中心到下一層的冷卻中心(散熱器中心散熱器中心) 之間的垂直距離之間的垂直距離, m;Hi-從計算的冷卻中心到鍋爐中心之間的垂直距離從計算的冷卻中心到鍋爐中心之間的垂直距離, m;i1-進入所計算的冷卻中心的水的密度進入所計算的冷卻中心的水的密度, / m3 ;i-流出所計算的冷卻中心的水的密度流出所計算的冷卻中

14、心的水的密度, / m3 ; g-供暖系統(tǒng)的供水密度供暖系統(tǒng)的供水密度, / m3 ;四、重力循環(huán)四、重力循環(huán)單管單管供暖系統(tǒng)作用壓力的計算供暖系統(tǒng)作用壓力的計算: 5、確定各散熱器之間管路的水溫、確定各散熱器之間管路的水溫 ti : 以八層以八層(N=8)建筑物為例建筑物為例,設供、回水溫設供、回水溫度分別為度分別為 tg 、th,每層散熱器的散熱量每層散熱器的散熱量分別為分別為Q1、Q2-, Q8 ,立管的熱負荷為立管的熱負荷為: Q = Q1Q2 Q8 W通過立管的流量通過立管的流量(按全部熱負荷計算按全部熱負荷計算):GL =3.6QC ( tg th )=0.86Q( tg th )

15、Q-立管的總熱負荷立管的總熱負荷, W C-水的比熱容量水的比熱容量, C=4.187kJ/h tg-立管的供水溫度立管的供水溫度 th-立管的回水溫度立管的回水溫度 四、重力循環(huán)單管供暖系統(tǒng)作用壓力的計算四、重力循環(huán)單管供暖系統(tǒng)作用壓力的計算: 5、確定各散熱器之間管路的水溫、確定各散熱器之間管路的水溫 ti : G =0.86( tg t2 ) 流過第二層散熱器的水溫流過第二層散熱器的水溫 t2:Q2Q3Q8GL=0.86( tg th )Qt2 = tg Q2Q3Q8Q( tg th )流過第流過第 i 層散熱器的水溫層散熱器的水溫 ti:ti = tg QiQ( tg th )Ni又又

16、四、重力循環(huán)四、重力循環(huán)單管單管供暖系統(tǒng)作用壓力的計算供暖系統(tǒng)作用壓力的計算: 6、確定水在循環(huán)環(huán)路中冷卻的附加作用壓力、確定水在循環(huán)環(huán)路中冷卻的附加作用壓力Pf: 在工程計算中在工程計算中,由于水的溫度和密度沿循環(huán)環(huán)路不斷變由于水的溫度和密度沿循環(huán)環(huán)路不斷變 化化,不僅影響各層散熱器的進、出口水溫不僅影響各層散熱器的進、出口水溫,同時也增大了循環(huán)同時也增大了循環(huán) 作用壓力作用壓力. 因而要根據(jù)不同情況因而要根據(jù)不同情況,增加一個考慮水在循環(huán)環(huán)路中的增加一個考慮水在循環(huán)環(huán)路中的 附加作用壓力附加作用壓力,它的大小與系統(tǒng)供水管路布置狀況、樓層高它的大小與系統(tǒng)供水管路布置狀況、樓層高 度、所計算的

17、散熱器與鍋爐之間的水平距離等度、所計算的散熱器與鍋爐之間的水平距離等 因素有關因素有關;其其 數(shù)值選用數(shù)值選用,可參見附錄可參見附錄3-2表中的表中的:附加作用壓力附加作用壓力Pf. 7、總的重力循環(huán)作用壓力、總的重力循環(huán)作用壓力Pzh: Pzh = P Pf Pa附錄附錄3-2 在重力循環(huán)上供下回雙管熱水供暖系統(tǒng)中，在重力循環(huán)上供下回雙管熱水供暖系統(tǒng)中， 由于水在管路內(nèi)冷卻而產(chǎn)生的附加壓力（部分由于水在管路內(nèi)冷卻而產(chǎn)生的附加壓力（部分)系統(tǒng)的水平系統(tǒng)的水平距離距離 （m）鍋爐到散熱器鍋爐到散熱器的高度的高度 （ m） 自總立管至計算立管之間的水平距離自總立管至計算立管之間的水平距離 （ m）

18、 10 1020 2030 3050 5075 75100 1 2 3 4 5 6 7 8 未保溫的明裝立管未保溫的明裝立管 1層或?qū)踊?層的房屋層的房屋 25 以下以下 2550 5075 75100 7 以下以下 7 以下以下 7 以下以下 7 以下以下 100 100 100 100 100 100 100 100 150 150 150 150 200 150 150 200 200 200 未保溫的明裝立管未保溫的明裝立管 3層或?qū)踊?層的房屋層的房屋 25 以下以下 2550 5075 75100 15 以下以下 15 以下以下 15 以下以下 15 以下以下 250 250 25

19、0 250 250 250 250 250 250 300 250 250 350 300 300 350 350 400 未保溫的明裝立管未保溫的明裝立管 高于高于4層的房屋層的房屋注：注：1、在下供下回式系統(tǒng)中，不計算水在管路中冷卻而產(chǎn)生的附加作用壓力值。、在下供下回式系統(tǒng)中，不計算水在管路中冷卻而產(chǎn)生的附加作用壓力值。 2、在單管式系統(tǒng)中，附加值采用本附錄所示的相應值的、在單管式系統(tǒng)中，附加值采用本附錄所示的相應值的50%。 例例3-1 如圖所示如圖所示,設設h1=3.2m, h2=h3=3.0m;散熱器熱負荷散熱器熱負荷Q1= 700W,Q2=600W,Q3=800W.供水溫度為供水溫度為95,回水溫度回水溫度70. 要求確定要求確定: 雙管系統(tǒng)的循環(huán)作用壓力雙管系統(tǒng)的循環(huán)作用壓力; 單管系統(tǒng)各層之間單管系統(tǒng)各層之間立立 管的水溫管的水溫; 單管系統(tǒng)的重力循環(huán)作用壓力單管系統(tǒng)的重力循環(huán)作用壓力.(不考慮附加作用壓力不考慮附加作用壓力).解解:1、雙管雙管系統(tǒng)的循環(huán)作用壓力系統(tǒng)的循環(huán)作用壓力 系統(tǒng)的系統(tǒng)的tg= 95,th= 70, 查附錄查附錄3-1得得:g=961.92/m3 h=977.81/m3 則通過各層散熱器循環(huán)環(huán)路的作用壓則通過各層散熱器循環(huán)環(huán)路的作用壓力為力為:第一層第一層:P1=