采暖水暖系统.ppt
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传热基础知识传热基础知识 1、热量•什么是热？能量的一种表现形式•什么是热量？在温差作用下系统与外界传递的能量称为热量•有几种常用的热量单位.— 焦耳(J)： 1牛顿的力作用1米所作的功为1焦耳1GJ=1000MJ，1MJ=1000KJ， 1KJ=1000J— 卡路里(Cal)： 大卡（KCal）=1000Cal— 千瓦时(KWh)：也叫度• 国际单位: 焦耳 几种热量单位间的转化 举例•20 KCAL= J = KWH 答案答案•20 KCAL=20 000 Cal x 4.2 = 84x10³J =20000cal/860x10-3 =23.25x10-3KWH 计算物体的得热量（失热量）•重要概念： 比热：1kg物质每升高（降低）1度所需要得到（失去）的热量称为物质的比热• 水的参数:比热: 4200 J/Kg/度（K）•Q = cmΔt•Q： 得热量，单位为焦耳（J）；•c： 物体的比热，水的比热c=4200J/（Kg*K）•m： 物体的质量，单位为Kg；•△t：物体的温升，单位为K或者℃。
举例举例•例如: 计算3L的水温度从18℃升高到60℃所需的热量： 答案答案•例如: 计算3L的水温度从18℃升高到60℃所需的热量：•1 L= 1 kg• Q= 3x4200 x (60-18)* = 529200 J 即529.2 KJ 计算混合物质的温度计算混合物质的温度 举例举例•例如: 在浴缸里将80L的60℃ 热水与55L的20℃ 的热水混合，浴缸里水最后的温度是多少?•答案：43.7 ℃ 传递方式传递方式•传导传导：物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动，而产生的热量传递,称为导热或热传导是固体中热传递的主要方式，在不流动的液体或气体层中层传递，在流动情况下往往与对流同时发生•对流对流：流体各部分之间发生相对位移、冷热流体相互混掺所引起的热量传递过程是流体（液体和气体）热传递的主要方式•辐射辐射：物体由于自身的温度而具有向外发射能量的本领 传递介质及其热交换方式传递介质及其热交换方式•各种热传递方式的介质•传导：固体、液体、气体•对流：气体、液体•辐射：不需要介质•三种物质形态的热交换方式：•气体：对流、辐射、传导•液体：对流、辐射、传导•固体：辐射、传导 2 2、、温度温度 举例举例•例如：把55℃转换为K和℉分别是多少？•K=55+273=328K•℉=（9/5×55）+32=131℉ 3 3、功率、功率•概念概念: : 功率是指单位时间内吸收或消耗的能量功率是指单位时间内吸收或消耗的能量w, J/sw, J/s用来用来表示物体做功快慢的物理量，也就是描述在给定时间内发表示物体做功快慢的物理量，也就是描述在给定时间内发生能量变化的能力。
生能量变化的能力 在生产热水上，通俗讲可从水温变化的速度来判断出功率在生产热水上，通俗讲可从水温变化的速度来判断出功率的大小• •常用的单位有常用的单位有: : 瓦特瓦特(W) (W) 和千瓦和千瓦(kW)(kW) 1W=1J/s1W=1J/s 1Cal/s=4.2W1Cal/s=4.2W 1KWh=1000WX3600s=3600KJ/1KWh=1000WX3600s=3600KJ/s=3600KWs=3600KW• •国际单位国际单位: : 瓦特（瓦特（W W）） 时间计算公式时间计算公式 举例举例•例如: 你希望生产80L的60℃热水以注满浴缸（当然还需要部分冷水进行混合）壁挂炉的功率是24 KW, 你需要多长时间才能得到这么多热水？ (冷水温度是20℃)•t = m x C x Δ T /P= 80 x 4,200 x (60-20)/（24×10³）= 560s 每平方米所需水量•16的地暖管子每平方米（6m）所需水量为：•m=∏r²h×密度 =3.14×0.006²×6×1000 =0.678KG•20的地暖管子每平方米（6m）所需水量为：•m=∏r²h×密度 =3.14×0.008²×5×1000 =1.0045KG 作业作业•24kw,28kw,36kw壁挂炉的热水产率如何计算？L/min（假设冷水温度为20℃，热水温度为50℃）•24KW的热水产出率为：11.4L/min•28KW的热水产出率为：13.2L/min•36KW的热水产出率为：17.4L/min•m/T=P/c∆t 答案答案•P=cm∆t/T•m/T=P/c∆t• =(24×10³)/4200×(50-30)• =0.19L/s• =0.19×60• =11.4L/min 燃料计算公式燃料计算公式•应用到燃料利用中(例如燃气壁挂炉的功率)，表明壁挂炉在单位时间内的生产热量能力的大小。
•壁挂炉使用不同的燃气类型(天然气\液化气\人工煤气),不同类型的燃气具有不同的热值（Hi），壁挂炉功率表示一定体积（质量）的燃气在壁挂炉中燃烧,在一定时间内所能散发出来的热量大小•P = Hi x V/tP = Hi x V/t•V: 燃料供应的体积•t: 燃烧时间•V/t: 燃料供应速度(或Qv) 举例举例•例如: G20: Hi = 34.02 MJ/m³•24kW24kW燃气壁挂炉的额定耗气量是多少?（忽略效率）•V/t = P/Hi = （24×10³）/（34.02×106） = 0 0. .705 x 10-705 x 10-³ ³ m m³ ³/s/s or 2or 2. .54 m54 m³ ³/h/h•28KW28KW的额定耗气量为：0.8230.823x10-x10-³ ³ m m³ ³/s/s、、2.962.96m m³ ³/h/h•36KW36KW的额定耗气量为：1.0581.058x10-x10-³ ³ m m³ ³/s/s、、3.8093.809m m³ ³/h/h 4 4、壁挂炉效率、壁挂炉效率• 说明: 壁挂炉输出功率与输入功率的比值 它表明了壁挂炉在不同方式下输出能量的能力高低。
• 锅炉效率: 锅炉效率(或热效率). 锅炉输出功率与锅炉输入功率的比值 Ru = Pu/Pf 举例举例•例如: 一台壁挂炉的额定功率= 24 KW,•输入功率(或提供给壁挂炉的功率) = 26.6 KW.•这台壁挂炉的效率是多少?•热效率= 24/26,6= 90% 5 5、压力、压力概念概念: 垂直作用在物体表面上的力叫作压力P = F/fP = F/f绝对压力绝对压力：通常用垂直作用于器壁单位面积上的力来表示压力（压强）的大小，这种压力称为气体的绝对压力，绝对压力值绝对压力值以绝对真空作为起点以绝对真空作为起点相对压力相对压力：用压力表、真空表、U形管等仪器测出来的压力叫相对压力（又叫表压），相对压力以大气压力为起点相对压力以大气压力为起点绝对压力和相对压力关系：绝对压力和相对压力关系：P P绝对绝对= B + P= B + P相对相对国际单位国际单位: : 帕斯卡帕斯卡(Pa)(Pa).常用到的几个压强单位常用到的几个压强单位:- 毫米水柱(mmH2O或mmCE ) - 标准大气压(atm) - 公斤力(Kg/cm2) - 巴(bar) 常见压力转换表常见压力转换表 6 6、电路、电路• 欧姆定律欧姆定律U = R x IU = R x IU: 电压(伏特)R: 电阻(欧姆)I: 电流(安培)• 电功率电功率P = U x IP = U x IP: 功率(瓦特)从U = R x I, 可推导出: P = R x IP = R x I² ²• 能量能量W = U x I x tW = U x I x tW: 电阻R消耗的能量t: 时间 测量方法测量方法测量电压测量电压测量电流测量电流测量电阻测量电阻 燃烧知识燃烧知识 燃烧知识燃烧知识•燃气种类•燃气热值•气质特点•燃烧方程式•不完全燃烧•不正常火焰•燃烧方式 1.1.燃气种类燃气种类• 说明:燃气可分为三类类1: 人工煤气(焦炉气，水煤气等)类2: H 型天然气(G20 – 甲烷) 12T L 型天然气(G25) 10T类3: 液化石油气(LPG – 丙烷、丁烷) G30 20Y• 各类型的燃气都有其相应标准的输送压力，并且有一定的压力波动范围。
• 燃气设备通常设计可适用一种或几种具有类似燃气性质的气体 当燃气设备需要变换使用气质时，需要进行燃气置换工作（如更换喷嘴等）• 燃气设备上的气质代码可表明设备适用气质的情况 2.2.燃气热值燃气热值•燃气的高热值和低热值(标准工况下):•-高热值Hs :•-1m³ （kg） 燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以冷凝水状态排出时所放出的热量•-低热值Hi :•-1m³（kg）燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以气体状态排出时所放出的热量 一些常见燃气的技术参数一些常见燃气的技术参数 3.3.气质特点气质特点•人工煤气人工煤气：热值较低，杂质较多运行价格比较便宜•天然气天然气：热值较高，杂质较少，开采、运输、使用比较方便，是理想的城市燃气气源•液化石油气液化石油气：热值高，运输方便运行价格较贵 4.4.燃烧方程式燃烧方程式 5.5.不完全燃烧不完全燃烧-1-1•最普通的燃烧现象：空气的供应量大于理论计算最普通的燃烧现象：空气的供应量大于理论计算值，所以在燃烧产物中会含有部分未参与燃烧的值，所以在燃烧产物中会含有部分未参与燃烧的空气空气• • 当参与燃烧的空气量不足时当参与燃烧的空气量不足时, ,会发生不完全燃烧会发生不完全燃烧 因空气量不足导致燃料不能完全充分燃烧。
未完因空气量不足导致燃料不能完全充分燃烧未完全燃烧的部分燃料会和空气中的氧气结合生成具全燃烧的部分燃料会和空气中的氧气结合生成具有污染性的，甚至是有毒性的气体有污染性的，甚至是有毒性的气体, ,其中主要是其中主要是CO CO 和和N NO Ox x •1 1、、CO: CO: 一氧化碳一氧化碳: : 当空气中的一氧化碳浓度超当空气中的一氧化碳浓度超过过100 ppm100 ppm( (体积浓度表示法：一百万体积的空体积浓度表示法：一百万体积的空气中所含污染物的体积数，即气中所含污染物的体积数，即ppm )ppm )时，人就会时，人就会感到头痛，当浓度更高时，甚至可致命感到头痛，当浓度更高时，甚至可致命 COCO产生的原因产生的原因: : 燃烧器或主换热器脏，通风管道堵塞或通风量燃烧器或主换热器脏，通风管道堵塞或通风量太小，烟囱太细或不够高，错误的燃气喷嘴型太小，烟囱太细或不够高，错误的燃气喷嘴型号都可导致燃烧产物中含有过量号都可导致燃烧产物中含有过量CO CO 2 2、、N NO Ox: x: 氮氧化物氮氧化物. . 包括：包括： NO, NO NO, NO2 2, , 等等影响等等影响N NO Ox x产生的主要三个因素有：产生的主要三个因素有：燃烧温度、空气量、燃烧时间。
燃烧温度、空气量、燃烧时间•若减少空气量，可以减少若减少空气量，可以减少N NO Ox x，但是在此同时不增加，但是在此同时不增加COCO的含量的含量•燃烧时间短：低氮氧化物壁挂炉采用一种全预混燃烧器燃烧时间短：低氮氧化物壁挂炉采用一种全预混燃烧器（没有二次空气），同时配备变频风机（没有二次空气），同时配备变频风机, ,它在工作时，它在工作时，形成地毯式的短型火焰所以在燃烧时，燃料分子可以形成地毯式的短型火焰所以在燃烧时，燃料分子可以迅速通过火焰而没有足够的时间形成迅速通过火焰而没有足够的时间形成N NO Ox x 6.6.不正常燃烧时火焰情况不正常燃烧时火焰情况•回火回火：如果进入燃烧器的燃气流量不断减少，即气流速度不断减少，最后由于气流速度小于火焰传播速度，火焰将缩进燃烧器，称为回火•脱火脱火：若气流速度不断增大，达到一定程度后，火焰将被吹熄，称为脱火•黄焰黄焰：正常的燃烧火焰颜色应为蓝色，若发生不正常燃烧，颜色将变成黄色俗称黄焰 燃烧方式燃烧方式•扩散式燃烧扩散式燃烧：此种燃烧方法即燃气与空气不预先混合，而是在燃气喷嘴口相互扩散混合燃烧整个燃烧过程所需的总时间近似等于燃气与空气之间扩散混合的时间；优点是燃烧稳定，不易发生回火和脱火，且燃具结构简单。
但其火焰较长、过量空气系数偏大，燃烧速度慢，易产生不完全燃烧，使受热面积积炭因其燃烧稳定，且对空燃配比要求不高，这种燃烧方式多为欧式普通壁挂炉所采用 •预混部分空气燃烧：预混部分空气燃烧：此种燃烧方法即燃烧前预先将一部分空气与燃气混合然后进行燃烧，因为一次空气是依靠一定速度和压力的燃气，从喷嘴喷出的引射作用从大气中引入的，所以称这种燃烧方法为大气式或引射式燃烧；优点是燃烧火焰清晰，燃烧强化，热效率高，但燃烧不稳定，对一次空气的控制及燃烧组分要求较高韩式壁挂炉均采用此种燃烧方式以提高燃烧效率燃烧方式燃烧方式 •全预混燃烧：全预混燃烧：此种燃烧方法即燃气所需要的空气，在燃烧前已完全与燃气均匀混合，一次空气系数等于燃料完全燃烧时的空气过量系数，在燃烧过程中不需要从周围空气中取得氧气，当燃气与空气混合物到达燃烧区后，能在瞬间燃烧完毕这种燃烧方法，只要燃烧器出口有热源，燃烧在瞬间完成，而且没有火焰产生，故称为无焰燃烧 ；燃烧速度快，燃烧强度大等特点，其炉膛容积热负荷可为扩散燃烧热负荷的数百倍，而且燃烧完全 因此种燃烧器采购成本较高，目前仅有原装进口的部分冷凝机型和少数国产品牌作为概念产品采用燃烧方式 低低NOX燃烧与全预混燃烧燃烧与全预混燃烧 低低NOX燃烧器燃烧器一、一、 NOX生成机理生成机理 燃气燃烧生成的燃气燃烧生成的NOX主要是主要是NO，反应：，反应： O2 + N2 = 2NO －－ 180kJ 烟气中烟气中NOX来源于空气及燃料中来源于空气及燃料中N，， 在高温下生成，造成污染。
在高温下生成，造成污染 烟气中烟气中NOX的种类：的种类：（（1）热力型（温度型））热力型（温度型）NOX：空气及：空气及 燃料中燃料中N，在高温下生成；，在高温下生成；（（2）快速型）快速型NOX：碳氢化合物燃烧，：碳氢化合物燃烧， 当燃料过浓时在反应区会快速生当燃料过浓时在反应区会快速生 成成NO3）燃料型）燃料型NOX：煤中氮化物热分解：煤中氮化物热分解 和氧反应生成和氧反应生成NO 燃气燃烧生成主要是热力型燃气燃烧生成主要是热力型NOX 二、二、影响温度型影响温度型NO生成的因素生成的因素 1. 温度（关键因素）温度（关键因素） 1500 ºC以上开始生成以上开始生成NO，随着温度上升，，随着温度上升，NO剧增 2. 烟气停留烟气停留时间 烟气停留烟气停留时间长，特，特别是在高温是在高温 下停留下停留时间长，，NO生成量增加生成量增加低低NOX燃燃烧器器 低NOX燃烧器 3. 过量空气系数过量空气系数 α α α α 影响影响 O2浓度和燃烧温度。
当浓度和燃烧温度当 α α 接近接近 1 时，时，NO生成量最大因为当生成量最大因为当 α α 远小于远小于 1时，燃料过浓，时，燃料过浓，[O]不易不易 与与N2生成生成NO；而当；而当α α 远大于远大于 1时，时， 燃烧温度降低，燃烧温度降低，NO也减少 低NOX燃烧器三、控制温度型三、控制温度型NONO生成的方法生成的方法 1. 1. 降低燃烧温度水平；降低燃烧温度水平； 2. 2. 降低氧气浓度，在浓燃料下燃烧；降低氧气浓度，在浓燃料下燃烧； 3. 3. 缩短烟气在高温区内停留时间；缩短烟气在高温区内停留时间； 4. 4. 使燃烧在远离使燃烧在远离 αα=1=1的条件下进行的条件下进行 低NOX燃烧器 空气分段或燃料分段降低火焰平均温度和峰空气分段或燃料分段降低火焰平均温度和峰值温度，降低值温度，降低NO空空气气分分段段燃燃烧烧器器（一）分段燃烧法（一）分段燃烧法 低NOX燃烧器（二）浓淡燃烧法（二）浓淡燃烧法 淡火焰为全预混，火焰较短；浓火焰空淡火焰为全预混，火焰较短；浓火焰空气不足，火焰拉长；减缓发热速率，使总气不足，火焰拉长；减缓发热速率，使总的火焰温度下降。
由于两侧空气的挤压作的火焰温度下降由于两侧空气的挤压作用，使火焰向内侧倾斜，浓火焰会加热淡用，使火焰向内侧倾斜，浓火焰会加热淡火焰的烟气，使燃烧温度降低火焰的烟气，使燃烧温度降低 浓淡燃烧法热水器，常有浓淡燃烧法热水器，常有2 2种方式，通过改变引射器种方式，通过改变引射器 和火排形式来实现和火排形式来实现•1. 1. 第一种方式：浓淡火排交叉，奇数火排上进行浓燃烧，第一种方式：浓淡火排交叉，奇数火排上进行浓燃烧， 偶数火排上进行淡燃烧，两者平行交替称为浓淡火排偶数火排上进行淡燃烧，两者平行交替称为浓淡火排•2. 2. 第二种方式集浓淡燃烧于单独一个火排上，即在一个火第二种方式集浓淡燃烧于单独一个火排上，即在一个火 排的某些火孔上进行浓燃烧，而另外一些火孔上进行淡排的某些火孔上进行浓燃烧，而另外一些火孔上进行淡 燃烧，浓、淡火孔交替分布第二种技术比较复杂，第燃烧，浓、淡火孔交替分布第二种技术比较复杂，第 二种方式为浓淡火孔。
二种方式为浓淡火孔 低NOX燃烧器•（（3）烟气再循环）烟气再循环 部分烟气循环与新鲜燃气混合，降低燃烧温部分烟气循环与新鲜燃气混合，降低燃烧温 度，因而降低度，因而降低NO；同时利于着火同时利于着火 全预混式燃烧全预混式燃烧 一、特点一、特点1. 燃烧速度快，火焰很短甚至看不出燃烧速度快，火焰很短甚至看不出2. 容积热强度高容积热强度高 100-200×106kJ/m3·h （（3-6×104kW/m3））3. 空气过剩系数小（空气过剩系数小（α=1.05-1.10），）， 燃烧温度高燃烧温度高4. 燃气与空气全预混，火焰传播能力强，燃气与空气全预混，火焰传播能力强， 但由于温度高，容易回火但由于温度高，容易回火5. 热效率高，热效率高， 40%的燃烧热以辐射传热的燃烧热以辐射传热二、燃烧器形式二、燃烧器形式 陶瓷板红外线燃烧器陶瓷板红外线燃烧器 金属纤维全预混燃烧器金属纤维全预混燃烧器 金属板式全预混燃烧器金属板式全预混燃烧器 全预混式燃烧设多孔均流板使头部火孔的混气压力和流量均匀，防止回火。
设多孔均流板使头部火孔的混气压力和流量均匀，防止回火 图：多孔金属板式全预混燃烧器的温度分布（数值模拟）图：多孔金属板式全预混燃烧器的温度分布（数值模拟） 全预混式燃烧 试验结果试验结果 28kW的冷凝式壁挂炉上安装平板式全预混燃烧器；的冷凝式壁挂炉上安装平板式全预混燃烧器； 12T天然气，压力天然气，压力 2kPa 在高、低热负荷下都能稳定燃烧，在高、低热负荷下都能稳定燃烧， 热负荷热负荷%：：93.6-98.6% 热水产率：热水产率：95.9-99.1% 热效率：热效率： 100-105% 排烟温度排烟温度 40-50℃℃ 烟气中烟气中CO = 189-315 ppm NOX ≈15 ppm 基本概念基本概念•1 1、高热值：在标准状态下、高热值：在标准状态下1 1立方米（立方米（1 1公斤）燃气完全燃公斤）燃气完全燃烧，包括水蒸气潜热在内的发热量烧，包括水蒸气潜热在内的发热量•2 2、低热值：在标准状态下、低热值：在标准状态下1 1立方米（立方米（1 1公斤）燃气完全燃公斤）燃气完全燃烧，不包括水蒸气潜热在内的发热量。
烧，不包括水蒸气潜热在内的发热量•3 3、相对密度：相等体积的燃气与空气的质量比（标准状、相对密度：相等体积的燃气与空气的质量比（标准状态）态）•5 5、热负荷：在相同状态下燃气的低热值和体积流量的乘、热负荷：在相同状态下燃气的低热值和体积流量的乘积积•6 6、额定热负荷：在额定压力下，使用基准气在单位时间、额定热负荷：在额定压力下，使用基准气在单位时间内排出的热量（天然气内排出的热量（天然气2000Pa2000Pa、液化气、液化气2800Pa2800Pa、人工煤气、人工煤气1000Pa1000Pa））•7 7、热效率：有效利用热量占燃气完全燃烧总发热量的百、热效率：有效利用热量占燃气完全燃烧总发热量的百分比（水所吸收的热量）分比（水所吸收的热量） •8 8、离焰：火焰从燃烧器火孔完全或部分离开的现象、离焰：火焰从燃烧器火孔完全或部分离开的现象•9 9、回火：火焰在燃烧器内部燃烧的现象、回火：火焰在燃烧器内部燃烧的现象•1010、黄焰：由于一次空气不足，燃烧时产生的黄色火焰，该、黄焰：由于一次空气不足，燃烧时产生的黄色火焰，该火焰与冷面接触产生黑烟火焰与冷面接触产生黑烟•1111、爆燃：燃气与空气混合后的急剧燃烧现象，燃烧噪音超、爆燃：燃气与空气混合后的急剧燃烧现象，燃烧噪音超过过85dB85dB，火焰溢出燃烧室，火焰溢出燃烧室•1212、水气联动装置：水流动时将主火燃气的供应通路打开，、水气联动装置：水流动时将主火燃气的供应通路打开，水停止流动时切断主火燃烧器的燃气通路的装置水停止流动时切断主火燃烧器的燃气通路的装置•1313、密封结构：燃烧系统和排烟系统与室内空气隔离的壳体、密封结构：燃烧系统和排烟系统与室内空气隔离的壳体结构结构•1414、燃烧室：燃气在其中燃烧，与热交换器连接的筒体、燃烧室：燃气在其中燃烧，与热交换器连接的筒体 燃气种类技术参数燃气种类技术参数•1 1、液化石油气：代号、液化石油气：代号Y Y，主要成分丙烷、丙烯、丁烷。
少量丁烯、甲烷主要成分丙烷、丙烯、丁烷少量丁烯、甲烷低热值低热值93.60—113.80MJ/NM393.60—113.80MJ/NM3，（，（22000--25000Kcal/NM322000--25000Kcal/NM3）、）、10900Kcal/kg10900Kcal/kg相对密度相对密度1.8071.807、理论空气量、理论空气量27.35NM3/NM327.35NM3/NM3、理论烟气量、理论烟气量29.6NM3/NM329.6NM3/NM3、引、引射空气指数射空气指数20.34620.346、着火温度、着火温度450450度额定工作压力度额定工作压力2800Pa2800Pa•2 2、天然气：代号、天然气：代号T T 主要成份甲烷主要成份甲烷98%98%、丙烷、丙烷0.3%0.3%、异丁烷、异丁烷0.3%0.3%、重碳氢化、重碳氢化合物合物0.4%0.4%、氮气、氮气1%1%，低热值，低热值36.2MJ/NM336.2MJ/NM3（（8657Kcal/NM3),8657Kcal/NM3),相对密度相对密度0.5730.573，，理论空气量理论空气量9.6173NM3/NM39.6173NM3/NM3，理论烟气量，理论烟气量10.6208NM3/NM310.6208NM3/NM3，引射空气指数，引射空气指数12.70512.705，额定工作压力，额定工作压力2000Pa2000Pa•3 3、人工煤气：代号、人工煤气：代号 R R 分为焦炉煤气、直立炉煤气、混合煤气、发生炉煤分为焦炉煤气、直立炉煤气、混合煤气、发生炉煤气、水煤气等，低热值在气、水煤气等，低热值在5.7---19.0MJ/NM35.7---19.0MJ/NM3，相对密度，相对密度0.36—0.90.36—0.9，额定工，额定工作压力作压力1000Pa1000Pa，，•4 4、沼气：属人工气的一种，但有不同，主要成份甲烷、沼气：属人工气的一种，但有不同，主要成份甲烷60%--70%60%--70%、二氧化碳、二氧化碳30%--40%30%--40%，还有少量的一氧化碳和氢，低热值，还有少量的一氧化碳和氢，低热值22—25MJ/NM322—25MJ/NM3，额定压力，额定压力1000Pa1000Pa 供暖系统的构成供暖系统的构成 供暖系统分类供暖系统分类•市场常见供暖系统可分为：•A：集中供暖 热媒和散热设备分别设置，用热媒管道连接，由热源向各个房间或建筑供给热量的供暖系统。
•B：分户供暖 热媒制备、热媒输送和热媒利用都在一起的供暖系统 集中供暖系统集中供暖系统 现存集中供暖存在的问题现存集中供暖存在的问题က 一次能源利用率低 现存主要供热热源为燃煤大型落地锅炉；一次能源的利用效率多集中在30% 到50%;同时造成对环境较大的排放污染က 大系统存在的计量收费的难题 由于传统的垂直单管或双管系统的先天不足,很难实现对用户的用热情况进行计量并收费现推广的分户系统也需要增加很多投资因此造成的直接后果就是用户对能源消耗情况漠不关心，供热企业负担沉重က 能源的大量消耗带来直接的环境问题က 采暖时间和室内温度的调节不能根据用户的意愿进行相应的调节 分户供暖系统分户供暖系统 分户独立采暖系统优点（一）分户独立采暖系统优点（一）•对地产开发公司对地产开发公司1. 解决采暖收费难的问题2. 运行维护可以高枕无忧3. 没有室外管网的困扰4. 同时解决生活热水供应5. 运行经济，卫生环保6. 真正体会节能带来的实惠 分户独立采暖系统优点（二）分户独立采暖系统优点（二）•对燃气公司对燃气公司1. 1. 能够充分利用现存的燃气输配管线能够充分利用现存的燃气输配管线 为满足用户日常生活使用燃气的需要，必须建设燃气输配管线、燃气调压站和燃气计量表。
使用燃气分户独立热源，仅需要适当加大燃气供应管道的输送能力并选择流量大的燃气表2. 2. 增加了天然气在一次能源中的市场份额，有利于燃气公司尽快增加了天然气在一次能源中的市场份额，有利于燃气公司尽快收回投资收回投资 使用燃气独立分户供热系统，除了满足冬季舒适采暖需求之外，同时全年供应家庭生活热水比如，对一个普通的终端用户（以100平米的住宅/三口之家为例），预计的全年燃气消耗量约为1600-2000m³ (其中大约1300m³ 用于采暖目的，其余300-600m³ 用于家庭洗浴热水的供应) 分户独立采暖系统优点（三）分户独立采暖系统优点（三）•对最终用户对最终用户1. 室温控制可以随心所欲2. 采暖时间完全自由掌握3. 设备运行经济可靠4. 供热收费公平合理5. 舒适供应生活热水6. 灵活选择散热设备7. 真正体会节能带来的实惠 热源、管网系统和散热设热源、管网系统和散热设备备 主要内容主要内容•1、供暖系统的热源•2、管网系统和主要部件•3、散热设备 1 1、、常见热源常见热源•热媒：一般热媒有热水、蒸汽、空气和电辐射•水作为热媒的优势：1、传热快 2、蓄热性好 3、安全性高 4、成本低廉 2 2、管网系统、管网系统 水泵水泵•水泵是用于输送液体的机械。
•水泵的主要性能参数性能参数:1.扬程扬程：：是指单位重量液体经过泵后所获得的机械能，单位为kPa、mbar、mH2O等2.流量流量：：在单位时间内通过泵体的流体体积或质量，单位为m3/h、L/s、kg/h等3.轴功率轴功率：由电动机或传动装置传到泵轴上的功率，称为泵的轴功率，单位为kW 4.效率效率：：泵的输出功率（有效功率）与输入功率（轴功率）之比，称为泵的效率5.泵的必需气蚀余量泵的必需气蚀余量：：为了防止泵内气蚀，泵运行是在泵进口附近的暂铅截面上单位重量液体所必须具有的超过汽化压力的富裕压力值该值通常由泵制造厂规定泵的必须气蚀余量用NPSH表示，单位为kPa6.水泵特性曲线水泵特性曲线：：表示泵在一定的转速下，流量与其他基本性能曲线参数之间的关系常见的性能曲线有扬程与流量的关系曲线 水泵的选型与水泵工作点水泵的选型与水泵工作点•水泵型谱：水泵型谱是水泵厂家提供的，用于给出不同型号水泵所适用的工作范围，通过型谱可以确定所选择的水泵型号•ΔP = SQ²•确定水泵工作点当水泵安装在系统上之后，系统的阻力S与系统流量Q决定了水泵在其特性曲线上的哪一点工作系统的压力降Δp与阻力S、流量Q之间的关系为：•如果系统阻力S发生变化，泵的特性不会变化，但泵的工作点将发生变化。
如图所示，当调节阀R关小时，系统阻力将增加，水泵的工作点将从A移到B 水泵运行工况的调节水泵运行工况的调节•系统在实际运行中，其流量往往是变化的由于流量的变化必然会引起水泵工作点的变化1）水泵出口管路节流调节水泵出口管路节流调节 如图所示，通过两通调节阀V改变流量 当将流量从Q1减少到Q2时，调节阀上的压降也会增加Δp ，即水泵的多余能量都消耗在阀门上 这种调节方式简单、可靠、方便、调节装置初投资低，但其能量损失大 为避免泵内汽蚀，一般不在泵入口处安装节流调节阀为避免泵内汽蚀，一般不在泵入口处安装节流调节阀 •水泵串联增加扬程，流量不变水泵串联增加扬程，流量不变2）水泵的串并联 •水泵并联增加流量，扬程不变水泵并联增加流量，扬程不变 去耦罐去耦罐•在供暖系统中分别起到以下作用•排污： 使系统杂质及污垢在此堆积并通过排污阀排除•自动排气： 通过自动排气阀排除系统内的空气•水力分压： 使每个分支水路相对独立运行 去耦罐工作原理去耦罐工作原理 当一个供暖系统中一次循环及二次多回路循环同时存在，一、二次循环分别有自身的循环水泵，在这种情况下，循环泵之间可能相互影响，造成流量及扬程的不正常。
水力分压器内部能产生一个压力损失衰减的区域，它能使一次及二次循环相对独立运行：如果一次水流与二次水流在相互交汇的区域压差忽略不计，它们之间不会互相影响 去耦罐的制作和应用去耦罐的制作和应用一次流量一次流量= =二次流量二次流量一次流量＞二次流一次流量＞二次流量量一次流量＜二次流量一次流量＜二次流量 去耦罐的制作和应用去耦罐的制作和应用•1）去耦罐尺寸要求•去耦罐为保证良好的去藕作用，应保证去藕中水的流速为系统管路中流速的1/10各接口之间应有足够的距离具体尺寸见下图•2）去耦罐的安装•去耦罐应垂直安装，温度较高的水应连接在罐的上部，温度较低的水应连接在罐的下部 去耦罐的制作和应用去耦罐的制作和应用 闭式膨胀水箱闭式膨胀水箱•膨胀水箱的作用•1）提供多余空间给系统中因为受热体积膨胀的水•2）维持密闭水系统压力的稳定•密闭式膨胀水箱的结构及工作原理•1）结构由外壳、隔膜、充放气口、系统接口组成隔膜将膨胀水箱分成两部分，一部分充有一定压力的气体；另一部分与系统水相通•2）工作原理下图所示 密闭式膨胀水箱的工作原理密闭式膨胀水箱的工作原理 密闭式膨胀水箱的选型密闭式膨胀水箱的选型•膨胀水箱的选型主要的是确定膨胀水箱的容积。
•V：系统总水量（kg）•u2：系统最高工作温度时水的容重（l/kg）•u1：系统最低工作温度时水的容重（l/kg）•Pp：膨胀水箱预充气压力（绝对压力）•Pmax：系统安全阀整定压力（绝对压力）•膨胀水箱内预充压力膨胀水箱内预充压力•膨胀水箱安装位置的静压膨胀水箱安装位置的静压+0.3bar+0.3bar 举例举例 密闭式膨胀水箱的安装位置密闭式膨胀水箱的安装位置安安装装在在水水泵泵入入口口 密闭式膨胀水箱的安装位置密闭式膨胀水箱的安装位置安安装装在在水水泵泵出出口口侧侧 自动排气阀自动排气阀•作用：自动排除系统中的气体，•安装位置：安装在系统最高处及系统中容易集气的位置•水中的气体对系统运行的不良影响：水力工况变差、产生噪音、散热器传热效果变差 安全阀安全阀•作用：•防止系统超压•当系统压力过高时，安全阀自动打开放水，待压力下降后自动关闭 温控阀温控阀•作用作用：通过调节散热器的水流量，来调节散热器的散热功率，从而达到温控阀所设定的供暖温度并自动保持房间内的设定温度•原理原理：感温包和阀芯•安装安装：水平安装，以便周围空气能够顺畅流经传感器，减少供暖管道热气的影响，保证传感器正常工作。
结构图和安装图结构图和安装图 温控阀温控阀•优点优点：1、可以保证各个房间单独调节温度，提高舒适度；2、利用自由热，节能20%（平衡阳光，散热设备等的因素）3、部分解决水力失调问题•缺点缺点：1、需要预留一个常通的循环支路；2、调节速度较慢如当室外温度很低，温控阀并不能主动加大采暖功率只有当由于室外温度的降低，使得室内温度也降低的情况产生后，温控阀才会开大阀门，增加供暖功率 散热器角阀散热器角阀•安装于散热器尾部回水管上的角阀，应满足两个功能：•က 可以进行各个散热器之间的水力平衡的调节•က 可以起到关断作用 管道管道•一、钢管一、钢管•与其他管材相比，钢管价格低廉，所以常用于采暖系统对于生活热水管道系统，使用有防锈作用的镀锌钢管•二、铜管二、铜管•主要使用紫铜管道铜管有可低温焊接的特点，使得连接密闭可靠，焊接灵活简单抗腐蚀能力很强•三、塑料管三、塑料管•空气可与金属管道接触，使管道腐蚀所以可使用塑料管材 供热系统基础知识供热系统基础知识 主要内容主要内容•1 1、、采暖采暖/ /生活热水负荷计算生活热水负荷计算•2 2、、不同的管路系统不同的管路系统•3 3、、系统阻力计算系统阻力计算 1 1、、负荷计算负荷计算•A. 采暖负荷采暖负荷：•B. 热水负荷热水负荷： 考虑用水点数量及同时使用率(也可从设计院、房屋设计单位获取房屋实际的热负荷情况）•对于两用型锅炉，需根据采暖和热水负荷较大较大者确定设备功率；•对于热水使用量要求较高的用户，可以使用单采暖锅炉单采暖锅炉+ +储水罐储水罐的配合； 负荷计算负荷计算- -采暖热负荷采暖热负荷•采暖的热量=系统的热损失•系统热损失主要取决于：•系统内外温差•保温情况•通过房间的空气量等 •以右图为例，房间的采暖热负荷包括：•外墙散热量外墙散热量•外窗散热量外窗散热量•屋顶散热量屋顶散热量•地面散热量地面散热量•户门传热量户门传热量•隔墙传热量隔墙传热量•冷风渗透耗热量冷风渗透耗热量•冷风侵入耗热量冷风侵入耗热量负荷计算负荷计算- -采暖热负荷采暖热负荷 负荷计算负荷计算- -采暖热负荷采暖热负荷- -采暖负荷估算采暖负荷估算•采暖热负荷的采暖热负荷的体积热指标估算体积热指标估算•Qn —采暖热负荷采暖热负荷W•tn —室内空气温度室内空气温度℃℃•tw —室外供暖计算温度室外供暖计算温度•V —建筑的体积建筑的体积m3•qn —体积热指标体积热指标 •a —修正系数。
请参考下表 •采暖热负荷的采暖热负荷的面积热指标估算面积热指标估算•Q Qn n= =F F××q qf f•Qn—采暖热负荷采暖热负荷W•F —建筑物的建筑面积，建筑物的建筑面积，m2•qf—供暖面积指标，供暖面积指标，W/ m2，指每，指每1 m2的供暖设计热负荷的供暖设计热负荷负荷计算负荷计算- -采暖热负荷采暖热负荷- -采暖负荷估算采暖负荷估算 q qf f 负荷计算负荷计算- -采暖热负荷采暖热负荷- -影响采暖运行费影响采暖运行费用的因素用的因素•影响用户燃气耗量的因素主要有：影响用户燃气耗量的因素主要有：•1、气候条件•2、室内温度•3、土建结构•4、房间位置•5、家庭人员组成及生活习惯•6、四邻入住情况•7、入住前期费用较高 负荷计算负荷计算- -生生活活热水热负荷热水热负荷•热水加热的基本计算公式：•tr/tl — 热水/冷水温度℃•m —热水流量L/min•Q —加热功率kW•C —常数0.07 作业作业•把以下参数表里的热水器具的热负荷计算出来： 2 2、、不同的管路系统不同的管路系统• • 单管系统单管系统• • 双管系统双管系统• • 章鱼式系统章鱼式系统 单管系统单管系统 双管系统双管系统 双管异程系统•如右图所示，该系统采暖水流过每个散热器的管道长度均不相同，所以造成采暖水流过每个散热器的沿程阻力不同。
在采暖调试时，需要对采暖系统进行水力平衡调节 双管同程系统双管同程系统•相比较与双管异程系统，双管同程系统采暖水流过每组散热器的管道长度均相等虽然在系统安装时会增加一条管道的造价，但不需要安装其它的平衡设备（前提是每个末端的负荷一样大）当系统可以组成一个闭合环路时，就可以省去第三条管路 章鱼式章鱼式•这种系统是通过集、分水器直接和每个散热器相连，其突出特点是：•A、散热器和集、分水器之间没有其它分支回路和接口•B、使用小管径的聚丁烯（也可是PP-R、PAP等）管道，并放入套管中，浇筑在地板中•C、使用专用接口连接散热器和集、分水器之间的管道，连接更为可靠、施工更容易 •章鱼式系统的优点优点为：•A、真正达到分开控制每组散热器的目的；•B、由于可以控制每个散热器，可以更好的控制各个空间的散热情况；•由于章鱼式系统的供、回水管道安装在地板下，所以，供暖管道外要加装套管，套管的管径较供暖管道管径大10%到30%之间套管转弯时的半径要大于套管本身半径 如何区分单管和双管系统如何区分单管和双管系统•区分单管双管看末端末端•当有一组末端关断这一支路的流量就为零零，或者系统流量不改变不改变的是单管单管系统•每个末端可独立关断而不影响不影响其它末端工作，同时对系统的总流量产生一部分影响一部分影响的是双管双管系统。
3、校核系统阻力-阻力计算•系统的阻力Hv包括：沿程阻力+局部阻力•沿程阻力Hv1：当热媒沿着管道流动时，由于流体分子间及其与管壁间的摩擦所造成的能量损失•沿程阻力的影响因素：（λ , 1/d , ρ , v2）即与管材的管径，热媒的性质和流速有关 •局部阻力Hv2：当热媒流过系统管道的一些附件（如阀门，弯头，三通，散热器等）时， 由于流动方向或速度的改变而产生的局部涡旋和撞击所损失的能量•局部阻力的影响因素（k , v2）即与管道附件的形式和热媒的流速相关•总结一下，不论是沿程阻力还是局部阻力，都和流量的平方成正比关系即如果流量变为原来的2倍，系统的阻力会变成原来的4倍 校核系统阻力校核系统阻力- -校核水泵流量扬程曲线校核水泵流量扬程曲线•1. 确定系统流量•2. 根据设备有效扬程曲线确定扬程•3. 计算在设计流量下的系统阻力•4. 比较系统阻力与水泵扬程（在设计流量下）的大小•5. 若扬程偏小，要重新设计管路•6. 如果必要，需考虑外加水泵 •注意：如果没有外置水泵的话，请参考说明书中壁挂炉有效流量扬程曲线有有效效扬扬程程（（ mbar)PlusPlus扬程曲线扬程曲线水流量（水流量（l/h）） 设计供暖系统设计供暖系统 主要内容主要内容•1 1、、散热器系统的设计散热器系统的设计•2 2、、地板辐射采暖系统设计地板辐射采暖系统设计•3 3、、风机盘管系统设计风机盘管系统设计 1 1、、散热器系统的设计散热器系统的设计•散热器的选型•选型原则：•对于散热器的选型，首先应根据房间的采暖计算热负荷与散热器的散热量相等的原则，同时考虑居室热舒适性。
房间的美观协调来确定散热器的型号及尺寸，即：•1、散热器应尽量放置在窗下•2、散热器的长度应接近窗的宽度 •功率的选择：功率的选择：•通过计算房间所需要的热负荷，正确选择散热器的功率•类型的选择：类型的选择：•在选择散热器类型时应考虑安装位置，散热器的最佳安装位置为窗下或冷墙在注重散热器装饰性的同时，也要保证散热功能，过细或过度弯曲的管道也会影响散热功能 散热器的安装散热器的安装•安装位置的选择：最佳的安装位置为窗户底部或者冷墙壁上（见左下图）虽然这样做会增加房间的热量损失，但是这样能够使热量在室内的分布更加均匀，使室内更加舒适(散热器安装位置对室内温度的影响分布的影响见右下图) •对于面积较大的起居室，最好安装两组散热器，这样可以使室内温度更加均匀不要将散热器安装在窗帘后不应人为影响散热器的散热如：给散热器加罩（会损失10%到20%的对流散热和所有的辐射散热）、散热器上堆放杂物 散热器的安装散热器的安装•接管连接方法的选择：散热器的进、出口成对角线时，它的散热效果最佳当散热器长度小于1米时，它的进、出口也可以在同侧安装 •为了更好地散热，应注意散热器与地板以及与墙体之间的距离•散热器距地板应保持100mm的距离：•散热器距墙体应保持35-50mm的距离。
散热器安装距离散热器安装距离 安装注意事项总结安装注意事项总结•1、散热器安装位置应利于散热器的散热•2、散热器固定应牢固•3、散热器支管应根据采暖系统方式预留合理的坡度以便于放气•4、安装时注意不同连接方式施工不当引起的问题•5、注意因阀门开关位置或质量问题引起调试时的问题 2 2、、地板辐射采暖地板辐射采暖•地暖部分设计要求地暖部分设计要求•1、低温热水地面辐射供暖系统的供、回水温度应由计算确定，供水温度不应大于60℃民用建筑供水温度宜采用35-50℃，供回水温差不宜大于10℃•2、表面平均温度计算值应符合下表的规定 •3、计算全面地面辐射供暖系统的热负荷时，室内计算温度的取值应比对流采暖系统的室内计算温度低2℃，或取对流采暖系统计算总热负荷的90％-95％ •4、在住宅建筑中，低温热水地面辐射供暖系统应按户划分系统，配置分水器、集水器；户内的各主要房间，宜分环路布置加热管•5、连接在同一分水器、集水器上的同一管径的各环路，其加热管的长度宜接近，并不宜超过120m，管道之间的距离应不大于30 cm •6、加热管的布置宜采用回折型（旋转型）或平行型（直列型） •7、加热管的敷设管间距，应根据地面散热量、室内计算温度、平均水温及地面传热热阻等通过计算确定。
•8、加热管内水的流速不宜小于0.25m/s•9、地面的固定设备和卫生洁具下，不应布置加热管 常见管道•常见建筑用塑料类管材：•PVC 聚氯乙烯管•PVC--C 聚氯乙烯耐热管•PE 聚乙烯管•LDPE 低密度聚乙烯管•MDPE 中密度聚乙烯管•HDPE 高密度聚乙烯管•PP 聚丙烯管•PP-H 均聚聚丙烯管（耐压较高，但易低温脆化）•PP-B 嵌段共聚聚丙烯管（耐压低于PP-H）•PP-R 无规共聚聚丙烯管•PE-X 交联聚乙烯管•PERT 非交联热塑性聚乙烯管•PB 聚丁烯管•PAP 铝塑复合管•XPAP 交联铝塑复合管 地板采暖系统布管设计•回字型•通常可以产生均匀的地面温度，并可通过调整管间距来满足局部区域的特殊要求由于采用螺旋形布管时管路只弯曲了90度，材料所受弯曲应力较小 •通常产生的地面温度一端高一端低另外以这种方式布管时，管路要弯曲180度，材料所受弯曲应力较大，一般只在较小空间内采用平行型 往复型往复型•通常产生的地面温度相对来说较均匀这种方式布管时，管路要弯曲180度，材料所受弯曲应力较大，一般只在较小空间内采用 地板采暖系统的敷设方法地板采暖系统的敷设方法•湿式安装湿式安装：•湿式安装法是目前水暖型地暖最为成熟的安装工艺，价格也比较低廉，是国内地暖市场的主导工艺。
所谓湿式，就是指用混凝土把地暖管道包埋起来，然后在混凝土层之上再铺设地面、瓷砖等地面材料这层混凝土不仅起到保护、固定水暖管道的作用，还是传递热量的主要渠道混凝土层能够使热量均匀分部，减少出现局部过热或过冷的情况 第一种：传统第一种：传统 第二种：薄型第二种：薄型 干式安装干式安装•为了解决传统湿式安装法施工难度大、施工工期长、安装完毕后维护困难的问题，干式安装法应运而生干式安装不再使用混凝土豆石层固定水暖管道，而是采用特制的塑料模板，将管道卡在模板的凸起中，铺设非常方便而地板则直接铺设在塑料模板上，热水通过空气和模板将热量传到到地板，再由地板加热空气干式安装的限制除了价格稍高外，还有不能安装在地砖、大理石等地面材料下，因为这些材料在铺设时必须使用水泥进行固定所以干式安装通常不能用在卫生间、厨房间另外，由于干式安装法在国内起步不久，安装数量相对湿式较少，是否适合国内的气候环境及家庭装修材料状况还需经受更多的时间的检验 3 3、、壁挂炉采暖常用到的散热设备壁挂炉采暖常用到的散热设备•风机盘管采暖•风机盘管主要依靠风机的强制作用，使空气通过加热器表面时被加热，因而强化了散热器与空气间的对流换热器，能够迅速加热房间的空气。
但是，由于这种采暖方式只基于对流换热，而致使室内达不到最佳的舒适水平，故只适用于人停留时间较短的场所，如：办公室及宾馆，而不用于普通住宅由于增加了风机，提高了造价和运行费用，设备的维护和管理也较为复杂风机盘管分卧（挂）式（一般用于宾馆房间）和立式（一般用于办公楼），可明装或暗装 各种水暖采暖方式的比较各种水暖采暖方式的比较•散热器散热器•地面辐射采暖地面辐射采暖•风机盘管风机盘管 三种采暖方式图形比较三种采暖方式图形比较 散热器散热器•优点优点：•1、金属热强度大，外形美观；•2 、实现对流、辐射两种散热方式，较接近最佳供热方式；•3、供回水温差大，房间升温较快；•4、工程造价较便宜•缺点缺点：•1、需要占据一定空间位置；•2、热惰性较小；•3、开式系统容易腐蚀 地板辐射采暖地板辐射采暖•优点：•1. 水平温度分布均匀，垂直温度梯度大，最接近最佳方式；•2. 热稳定性好，舒适清洁；•3. 实感温度较高，可降低部分供热负荷；•4. 不占用有效面积，不影响家具等的布置；•5. 无腐蚀，不结垢，管材寿命长；•缺点：•1. 不可维修，一旦系统出现问题，将给用户带来很大的麻烦和损失；•2. 热惰性大，房间升温速度较慢；•3. 安装规范严格，工程造价较高；•4. 占用空间高度，增加地面负载；•5. 系统阻力较大，与燃气壁挂炉配套使用，需加装外置循环水泵。
风机盘管风机盘管•优点优点：•1. 热惰性小，房间升温速度最快；•2.不占用使用面积•缺点缺点：•1. 热舒适度最差；•2. 对于房间高度有较高要求；•3. 系统阻力较大，与燃气壁挂炉配套使用，需加装外置循环水泵；•4. 与燃气壁挂炉配套使用时，容易出现吹冷风情况；•5. 不易维护，工程造价较高。
