建环(暖通)毕业设计说明书(详细版).docx

课程设计计算说明书设计名称：供热、锅炉综合课程设计学校院系：湖南大学土木工程学院专业班级：建筑环境与设备工程专业指导老师：学 生：日 期： 前言摘 要人们在日常生活和社会生产中都需要使用大量的热能。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，称为热能工程。供暖就是用人工方法向室内供给热量，使保持一定的室内温度，以创造适宜的生活条件或工作条件的技术。所有供暖系统都由热媒制备（热源）、热媒输送和热媒利用（散热设备）三个主要部分组成。热源和散热设备分别设置，用热媒管道连接起来，由热源向各个房间或者各个建筑物供给热量的供暖系统，称为集中式供暖系统。按人体生理条件对气温环境的要求，人们活动的环境温度在12以上较为适宜，集中供热的标准温度182是根据人们的生理需求而确定的。 在寒冷的冬季，由于房屋的保温作用，室内的温度一般要比室外高出5左右，当室外温度在8时，室内就不能保证温度在12以上，人体便产生寒冷感，所以我国把采暖的室外界线温度定为8。 本次设计对象为郑州市某师范学院冬季供暖系统，设计任务如下：五层教学楼热负荷计算、教学楼采暖管网选择布置、散热器计算和布置、整个校区外网管路设计及水力计算、锅炉房设计计算等。目 录第一章 :设计任务书1. 设计题目32. 设计任务和目的33. 设计原始资料 4第二章 :室内采暖工程设计1. 设计参数52.建筑维护结构的校核53.房间热负荷的计算84.系统形式的选择125.散热器的选择计算及散热器的布置156.室内的水力计算及水压图18第三章:室外供热管网设计1.供热管网的布置252.供热管网水利计算253.系统定压方式选择及水压图314.管道的敷设与保温335.集中供热调节34第四章:锅炉房工艺设计1.锅炉型号及台数的选择352.水处理设备的选择353.给水设备和主要管道的选择和计算374.气水系统主要管径的确定38 5.燃气及排烟系统396.排污系统407.热工控制和测量仪器40第五章:参考文献、附件及附图1.参考文献2.所有房间的热负荷列表3.室内水力计算表4.室外水力计算表5.室内采暖系统图、平面图6.室外供热管网平面布置图、水压图7.锅炉房热力系统图第一章、设计任务书一、设计题目：1. 某北方某师范学院供热工程、锅炉房工艺课程设计。二、设计任务和目的本设计由北方地区某市某师范学院的室外热水供热管网设计、学生公寓采暖设计和锅炉房工艺设计三部分组成。全院分教学区和生活区两个区域。生活区包括教师宿舍、学生宿舍、食堂、和浴室等，在采暖期间全天供热。教学区包括教学楼、图书馆、体育馆、大礼堂和行政办公等建筑。教学区晚上10点以后停止供热，维持值班温度。根据全院总平面图；按图中各建筑物的使用功能、建筑面积、高度等，完成能满足全院各建筑物热负荷的供热管网设计。根据学生公寓建筑图，完成学生公寓的采暖设计。根据全院各建筑物总热负荷，完成锅炉房工艺设计。全院地势平坦，地下水位较低。全院各建筑物的建筑面积详见总图。学生根据所学基础理论和专业知识，结合实际工程，按照工程设计规范、标准、设计图集和有关参考资料，在老师的指导下，独立完成建筑所要求的工程设计，并通过设计过程，使学生比较系统地掌握暖通设计规则、方法、步骤，了解相关专业的配合关系，培养学生分析问题和解决问题的能力，为今后的毕业设计打下良好的基础。为将来从事建筑环境与设备工程专业设计工作和施工、验收调试、运行管理和有关应用科学的研究及技术开发等工作，奠定可靠的基础。三、设计原始资料1.设计工程所在地区: 由指导老师指定 2.气象资料（从设计手册中查找）：供暖、空调室外计算干、湿球温度，冬季室外平均风速及主导风向供暖天数（tw+5），供暖期日平均温度，室外温度的延续时间最大冻土层深度等。3. 建筑资料总平面图、学生公寓建筑平面图和立面图。图中包括建筑尺寸、维护结构及门窗做法、建筑层高、建筑用途等。4. 燃煤资料 Cy=58.38% Hy=4.05% Sy=0.77% Oy=5.81% Ny=0.85% Ay=24.61% Wy=5.53% Vy=38.45%Qdwy =21845kJ/kg 5. 水质资料总硬度永久硬度暂时硬度总碱度溶解固形物pH4.5 me/L2.1 me/L2.4 me/L2.5 me/L460 me/L8.06. 室内设计参数：按照采暖通风与空气调节设计规范GB50019-2003要求确定。7. 其他要求：应根据当地的资源情况，优先考虑新能源的应用。四、设计内容设计内容由：室内采暖工程设计、室外供热管网设计和锅炉房工艺设计三部分组成。二、室内采暖工程设计一、设计参数 1.建筑地址：河南省郑州市 2.气象资料及设计条件北纬34度43分；东经113度39分 海拔140.4m大气压力：冬季Pb =1012.8 hPa；夏季Pb =991.7 hPa； 冬季供暖室外计算温度：-5 冬季空气调节： -7 冬季最低日平均温度： -11.4冬季室外平均风速： 4.3 m/s冬季通风： 0 空调相对湿度： 60%冬季日照率： 53% 最大冻土深度： 27cm 室内计算温度 = 18 供暖楼梯间温度12 走廊温度 12 供暖厕所温度16 供暖大厅温度 163.土建资料：建筑平面图及剖面图、立面图。图中包括建筑尺寸、维护结构及门窗做法、建筑层高、建筑用途等。二、 建筑围护结构的校核 1、围护结构的热工性能外门：实体木质外门（双层）K=2.33W/(m)；外窗：金属框双层玻璃，K=3.26 W/(m)外墙：一砖半厚（370mm），内面抹灰砖墙。 K=1.57 W/() D =5.06 。屋面：20mm水泥砂浆 150mm混凝土 50mm 加气泡沫混凝土 4mm沥青油毡2、校核围护结构传热热阻是否满足最小传热热阻的要求 为了同时满足人们热工和卫生方面的要求，在稳定传热条件下可得出围护结构的最大传热系数和最小传热热阻，建筑物围护结构采用的传热阻值。应大于最小传热阻。 (1)外墙传热热阻和最小传热热阻的校核： 外墙的传热系数K=1.57 W/() ;则传热组为 =1/K = 0.64 /W 外墙已给为370mm的砖墙，根据该外墙的D可知，为II型围护结构,根据下列公式围护结构冬季室外计算温度：=0.6*(-5)+0.4*(-11.4)=-7.6 (2-2)其中：累年最低日平均温度，-11.4； (2-3)式中：围护结构的最小传热热阻，； 围护结构内表面的传热热阻，；其中： =0.115 ； 允许温差,； =6.0 ； 围护结构温差修正系数。 对于外墙、平屋顶及直接接触室外空气的楼板，=1.0 把查得的数据代入式(2-3)得: = 0.469经检验： 满足要求（2）屋顶的传热热阻和最小传热阻的校核屋顶的组成及参数为： 水泥沙浆=20mm =0.93 =11.26= R1*S1= *S1/1=0.02*11.26/0.93=0.24混凝土:=150mm =1.74 =17.20 D2=R2*S2=*S2/2=0.15*17.2/1.74=1.48沥青油毡: =4 mm =0.17 =3.33 D3=R3*S3=*/=0.004*3.33/0.17=0.078屋顶的热惰性指标: 所以 D=0.24+1.48+0.078=1.784属于III型围护结构 则冬季该围护结构室外计算温度:=0.3 +0.7 =0.3*（-5）+0.7*（11.4） = -9.48 屋顶的最小传热阻: = (-)* / =1.0*（18-（-9.48）*0.11/6.0 =0.504 房顶的传热阻: = + + +=0.02/0.93+0.15/1.74+0.004/0.17+0.115+0.04=0.286 经检验经检验： 不满足要求所以，加一层100mm厚加气泡沫混凝土加气泡沫混凝土:=100 mm =0.22 =3.56 D4=R4*S4= */ =0.05*3.56/0.22=0.809再次计算得到=0.741， ，满足要求其中：屋顶内表面的换热阻=0.115 屋顶外表面的换热阻 =0.04 所以：屋顶K=1/=1.35 W/()3、房间热负荷的计算 房间内的热损失包括： 1、围护结构的耗热量； 2、加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量； 3、加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量； 4、水分蒸发的耗热量； 5、加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量； 6、通风耗热量； 7、最小负荷班的工艺设备散热量； 8、热管道及其他热表面的散热量； 9、热物料的散热量； 10、通过其他途径散失或获得的热量。 所以 - 供暖系统设计热负荷； -围护结构基本耗热量； 围护结构附加耗热量 冷风渗透耗热量 冷风侵入耗热量 首先对501（编号在已在图纸中标出）房间进行计算过程如下： (1)根据房间的不同用途，来确定房间的室内计算温度； 室内计算温度 = 18 供暖楼梯间温度12 走廊温度 12 供暖厕所温度18 供暖大厅温度 16 (2)计算出各部分围护结构的耗热量,并列于附表1中。 (3)计算出附加耗热量，并列于附表1中实际耗热量受各种环境因素影响,会有所增减,因此要对基本耗量进行修正.附加耗热量有朝向修正,风力附加和高度附加.朝向修正,采用的方法是按围护结构不同的朝向,采用不同的朝向修正率.需要修正的耗热量等于外围护结构的基本耗热量乘以相应的朝向修正率. N NE E SE S SW W NW 1 0.5 0.15 0.1 0.15 0.15 0.4 1 按,选用的朝向修正率选为:北0% 东,西-5% 南-20%,-15% 风力附加是考虑室外风速变化而对围护结构基本耗热量的修正. 我国大部分地区冬季平均风速一般不大.规定:在 一般情况下不考虑风力附加.只对建在不避风的高地,河边,海 岸,旷野上的建筑物,以及城镇,厂区内特别突出的建筑物才考 虑垂直外围护结构附加5%-10%.因此郑州市的建筑风力附加取 为0%. 高度附加是考虑房屋高度对围护结构耗热量的影响而附加的耗 热量.规定:民用建筑(楼梯间除外)的高度附加率, 当房间高度大于4m时,第高出一米应附加1%.总附加不应大于 15%.高度附加率应附加于房间各围护结构基本耗热量和风力附 加,朝向附加耗热量的总和上.(4)计算冷风渗透耗热量并列于下表中查相关数据可以得到，郑州市的冷风朝向修正系数：东向 n=0.65 西向 n=1.00 南向 n=0.2 北向 n=0.65.对有相对两面外墙的房间按最不利的一面外墙计算冷风渗透量。在冬季室外平均风速Vpj =3.4m/s下，双层钢窗的每米缝隙的冷风渗透量L=2.16 m3/mh. 对于北边外窗来说：V=Lln=2.167.50.65=10.53m3/mh.对于南边外窗来说：V=Lln=2.168.40.2=3.63 m3/mh取最不利的一面即北面计算：V=10.53冷风渗透量 所以= 0.27810.531.32123=89W（5）外门冷风侵入耗热量的计算 可按开启时间不长的一道门考虑。外门冷风侵入耗热量为外门基本耗热量乘以65n%，即 = 0.655107=348W (6)则该寝室供暖设计热负荷总计为3579+89+348=4016W讲上述各计算数据列入下表中。其他各层各房间的计算方法同上，数据依次列入附表1中。4、系统形式的选择：室内管网采用机械循环同程式布置（通过各个立管的循环环路的总长度相等），减轻了在远近立管处出现的流量失调而引起在水平方向冷热不均的现象（水平失调），但缺点是金属耗量较大。单管式系统各层散热器的进出口水温不相等，越在下层进水温度越低，因而在下层的散热器片数或组数要相对比上层的多。若采用双管系统，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，也将形成上层作用力大，下层作用力小的现象，从而导致流量不均而上下层冷热不匀的现象（垂直失调）。在本设计中，采用单管顺流式，上供下回式系统。室内管道系统的展开布置如下图：其中管段1为供水立管，管段2至11为供水干管，管段12至23为回水干管，而管段A至K为通往各层的立管。5、散热器的选择计算及散热器的布置： 1、根据算出的室内各房间的耗热量，我们可估算出每个房间大概 需要布置几个散热器。一般宿舍只需要一个散热器即可，外墙 与室外接触的宿舍一般布置两散热器，而大厅布置四到五个散 热器既可。 下表为各根立管各层散热器所需要提供的热负荷：立管热负荷(W)五层四层三层二层一层A24031354135413541457B24031354135413541457C（左）27431466146614661640C（右）27431466146614661640D（左）20081466146614661640D（右）27431153115311531240E20081153115311531240F（左）22151807180713011501F（右）184546946913011501G157746946913011501H0077811661944I182796996913011380J（左）874559559802882J（右）182796996912191298K（左）87455955913011501K（右）1827969969130115012.按照上表所算出的各个散热器上提供的热负荷，计算流过各根 立管各层散热器的供回水温度： 根据公式算出通过各个立管各层散热器的进出水温度，结果如下表：各立管供回水温度（）5层4层3层2层1层立管ATg9587.483.178.974.6Th87.483.178.974.670立管BTg9587.483.178.974.6Th87.483.178.974.670立管CTg9587.283.078.874.7Th87.283.078.874.770立管DTg9587.383.178.974.6Th87.383.178.974.670立管ETg9587.583.278.974.6Th87.583.278.974.670立管FTg9587.983.979.975.375.7Th87.983.979.975.370立管GTg9587.685.483.277.1Th87.685.483.277.170立管HTg95959590.082.5Th95959082.570立管ITg9587.984.280.475.4Th87.984.280.475.470立管JTg9588.284.480.575.5Th88.284.480.575.570立管KTg9590.487.584.677.8Th90.487.584.677.8703. 散热器的选择计算。我们选择M132型散热器，根据散热器的一些性 能参数、散热器的进回水温度和散热器需要提供的负荷，我们可算 出每个散热器的片数。 如A立管五层上的散热器，其所需提供负荷为：Q=2403W 进水温度：Tg=95，Tg=87.4 Tpj=（95+87.4）/2=91.2 t=91.2-18=73.2 对于M132型散热器： K=2.426t0.286=8.28 修正系数： 散热器组装片数修正系数：先假设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=1.03； M132型散热器每片散热器面积为0.24 计算片数：n=F/f=4.08/0.24=17片 得1=1.05；实际片数：n=F1/f=4.081.05/0.24=18； 所以应选18片。其余散热器所需散热器片数详细计算过程略，其片数见下表：立管散热器片数五层四层三层二层一层A1812131416B1812131416C（左）2013141518C（右）2013141518D（左）1510101214D（右）2013141617E1510101214F（左）1715161316F（右）14441316G12441216H005918I14881215J（左）645810J（右）12881214K（左）6441216K（右）64412166、室内的水力计算：1.首先计算通过最远立管K的环路。（1） 根据各管段的热负荷，求出各管段的流量，计算公式如下： （2） 在干管的水力计算中推荐经济比摩阻Rpj=60-120pa/m 确定其 管径，由经济比摩阻和热流量从表中查出最接近经济比摩阻的 管径，从而确定出供水干管各个管段、立管K和回水总干管的管 径，再根据所得管径确定其压降和流速。如1号管段根据其流量 G=5233.6kg/h,查出其管径D=50mm，然后再查表可以确定出其比 摩阻R=122.55Pa/m,流速v=0.67m/s. 将所得数据列于管路水力计算表（详见附表2）。 （3）确定各管段的局部阻力损失。用“动压头法”进行管内的局部 阻力计算。根据室内管路的实际情况，列出各管段的局部阻力 管件名称，并查出各个局部阻力管件的阻力系数，列于下面的 局部阻力系数计算表。 （4）计算各管段的压力损失。2. 用同样方法，计算通过其它立管的环路，从而确定出各立管与供回水干管的管径及其压力损失，并将所得数据列于管路水力计算表。 管路水力计算表管段编号 热负荷 Q （W）流量 G kg/h 管长 L (m)管径 d (mm)流速 v (m/s)比摩阻 pm (Pa/m)局部阻力系数 动压头 (m)长度损失局部损失 压力损失p (Pa)1104997361216.5500.4659.51.5104.0981.8 156.0 1137.8 2104997361225.74500.4659.51.5104.01531.5 156.0 1687.6 397092334010.62500.4351.14390.90 543.1 272.7 815.8 4891703067.47.6500.3943.39174.78 329.8 74.8 404.5 5716082463.37.2400.52106.961132.9770.1 132.9 903.1 6561201930.512.6400.4266.71286.72 840.5 173.4 1014.0 7494131699.828.74320.48102.46113.32943.0 679.6 3622.6 8351971210.87.6320.3455.01456.83 418.1 227.3 645.4 9298801027.93.4320.2940.26441.35 136.9 165.4 302.3 1022592894.12.2250.44131.06595.18 288.3 475.9 764.2 1119546672.414.9250.3475.74556.83 1128.5 284.2 1412.7 129588329.88.0200.2666.77833.23 534.2 265.8 800.0 137922272.510.62150.22218778.7 2315.2 550.6 2865.8 14158445456.9200.27174.7193.0 1205.4 93.0 1298.5 15334061149.27.2320.3249.9150.3 359.3 50.3 409.6 1648894168212.6320.47103.833108.6 1308.3 325.8 1634.1 17556011912.728.74400.4165.883.582.6 1893.4 289.2 2182.6 18698172401.77.6400.51101.82.5127.9 773.7 319.7 1093.4 19751342584.63.4400.56117.454.5154.2 399.3 693.8 1093.1 20790222718.42.2400.58129.543165.4 285.0 496.2 781.2 21854682929.814.9400.38149.93195.1 2233.5 585.4 2818.9 22954263282.78.0500.4149.45382.6 395.6 247.9 643.5 2310499736128.6500.4659.53.5104511.7364.1875.8A7922272.516.5200.2246.474521.68766.76975.61742.4 B7922272.516.5200.2146.474521.68766.76 975.61742.4C17562604.116.5250.3061.76844.251018.13008.8 4026.9 D15488532.816.5250.2748.576835.84801.4 2437.2 3238.6 E6707230.716.5200.1833.974515.93560.5 716.8 1277.3 F14216489.016.5320.1441.42689.64163.35 655.26 818.61 G5317182.916.5150.15101.6557 11.061677.22042.93720.2H3888133.716.5150.2056.2547 19.66928.1 924.3 1852.4 I6446221.716.5200.1831.544515.93520.4 716.8 1237.2 J9958342.616.5200.2771.717535.841183.2 2688.1 3871.3 K9588329.816.5200.2666.777533.231101.7 2492.3 3594.0 局部阻力系数计算表管段号管径局部阻力个数管段号管径局部阻力个数150闸阀10.5131590弯头41.5*490弯头11直流三通11=7=1.51420直流三通1125090弯头30.5*3=1.0=1.51532直流三通11350直流三通11=190弯头40.5*41632直流三通11=390弯头21.0*2450直流三通11=3=1.01740直流三通11550直流三通1190弯头50.5*5=1.0=3.5640直流三通111840直流三通1190弯头30.5*390弯头20.5*2=2.5=21940直流三通1173 2直流三通1190弯头30.5*390弯头51.0*5=4.5=62040直流三通11832直流三通1190弯头40.5*490弯头31.0*3=3=4214090弯头40.5*4925直流三通11直流三通1190弯头33*1.0=3=42250直流三通111025直流三通1190弯头40.5*490弯头41.0*4=3=51125直流三通112350直流三通1190弯头41.0*490弯头40.5*4=5闸阀10.51220直流三通11=3.5集气罐1190弯头41.5*4=8 A20截止阀210*2F32截止阀29.0*2乙字弯101.5*10乙字弯101.0*10散热器52.0*5散热器52.0*5=45分流三通53.0*5B20截止阀210*2合流三通53.0*5乙字弯101.5*10=68散热器52.0*5G15截止阀216*2=45乙字弯101.5*10C25截止阀29.0*2散热器52.0*5乙字弯101.0*1057散热器52.0*5H15截止阀216*2分流三通53.0*5乙字弯61.5*6合流三通53.0*5散热器32.0*3=68=47D25截止阀29.0*2I20截止阀210*2乙字弯101.0*10乙字弯101.5*10散热器52.0*5散热器52.0*5分流三通53.0*5=45合流三通53.0*5J20截止阀210*2=68乙字弯101.5*10E20截止阀210*2散热器52.0*5乙字弯101.5*10分流三通53.0*5散热器52.0*5合流三通53.0*5=45=75K20截止阀210*2乙字弯101.5*10散热器52.0*5分流三通53.0*5合流三通53.0*5=75 3. 求各个环路的压力损失不平衡率。 因为各个立管之间是相互并联的关系，因而只要算出热水供暖系统最不利循环环路与个并联环路之间（不包括共同管段）的计算压力损失相对差额，保证其不大于15%。如通过立管A与最远立管K的平衡率如下计算：最远立管K环路的损失(不包括与A立管共同管段）：Pk=P3+P4+P5+P6+P7+P8+P9+P10+P11+P12+PK =815.8+404.5+903.1+1014.0+3622.6+645.4+302.3+764.2+1412.7+800+3594 =14279Pa最近环路A的损失（不包括与K立管的共同管段）