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集中供热基本知识第一章基础理论集中供热基础理论一．供暖热负荷热负荷概算公式:Qf=q×A/1000式中，Qf——供暖设计总热负荷，KW；A——供暖建筑物的建筑面积，m2；q——供暖建筑面积概算热指标，W/m2；指每一平方米供暖建筑面积的设计热负荷。二．供热管网输送热量管网输送热量公式:Qg=GxCpx(tg–th)式中，Qg——管网输送热量，KW；G——管网流量，t/h；Cp——流体比热容，流体为水时，Cp=1.163。tg——供热管网的供水温度，℃；th——供热管网的回水温度，℃；集中供热基础理论三．换热器换热量换热器换热量公式:Q1=k×F×△tm/1000式中，Qh——换热器换热量，KW；k——换热器传热系数，W/(m2.℃)F——换热器有效换热面积，m2；△tm—热侧（一次侧）流体与冷侧（二次侧）流体计算对数温差℃;四．室内散热设备散热量Q3=KS×AS×△t/1000式中QS——室内散热设备散热量，KW；KS——室内散热设备传热系数，W/(m2.℃)F——室内散热设备换热面积，m2；△t—载热流体平均温度与室内温度差℃;△t=（tg+th)/2-tn根据热平衡原则：Qf=Qg=Qh=Qs集中供热基础理论S——管段的阻力特性系数，它的物理意义是通过单位流量管道（或管网）阻力的变化。当视水的密度ρ（kg/m3）为常数时，则S值只是管道直径、长度、绝对粗糙度的函数，即S的大小只取决于管道的结构。也就是说，对于一定的管网，其阻力特性系数也固定不变。1.管网阻力特性计算：①串联管段：总阻力特性系数等于各管段阻力特性系数之和，即123chSsss说明：在串联管段中，串联管段愈多，总阻力特性系数值愈大，各串联管段流量相等，总压降为各管段压降之和。五．管网阻力特性流体在管道中流动必须克服管道阻力，流体产生一定的压力损失。流体在管道中的压力损失与管道粗细、管网布置形式和流体的流动速度（流量）有关，基本关系如下：ΔH=R×(L+Ld)=S×G2；mH2OΔH——以mH2O为单位的管段压降；G——管段的体积流量，m3/h；集中供热基础理论说明：在并联管段中，各并联管段的压降Δpi与总压降相等，即Δp=Δpi。当并联管段的阻力特性系数值增大时，总阻力特性系数值也增大，反之亦然。1231111bSsss②并联管段：总阻力特性系数的平方根倒数等于各管段阻力特性系数的平方根倒数之和，即2.管网阻力特性线①不同阻力特性系数的阻力特性曲线图1-1管网阻力特性曲线图1-3并联管网阻力特性曲线图1-2串联管网阻力特性曲线集中供热基础理论五．离心水泵特性1.水泵的特性：水泵样本给出的基本参数：流量Q，扬程H，效率η，必需汽蚀余量NPSH等，这些参数表示水泵性能是由泵厂以常温清水为介质通过试验测得的值。离心水泵特性如图1-4所示。1）.流量Q：泵的流量是单位时间内泵排出口所输出的液体量。2）.扬程：泵的扬程H是指单位重量液体通过泵获得的能量增量（Pa或m柱）。泵样本给出的扬程是以水为基准得出的，在任何条件下泵的扬程与流体的密度无关。而压力与密度有关。②串联管网阻力特性曲线③并联管网阻力特性曲线图1-4水泵特性曲线集中供热基础理论3）.功率和效率：：①有效功率：单位时间内对液体所作的功，其计算公式（特兰跟定律）如下：No=QHγ/3672.水泵流量G、扬程H、功率N和叶片转速n之间的关系：②效率：泵效率是指泵的有效功率No和泵轴功率N之比，其公式如下所示：η=No/Nx100％③轴功率：由电机传给泵的功率，其公式如下所示：N=QHγ/(367xη)4）.汽蚀余量（NPSH）：又称为净正吸入头，是指在泵进口处单位重量液体所具有的超过汽化压力的富裕能量。集中供热基础理论3.水泵工作点：水泵最佳区段并不就是水泵实际工作点。水泵实际工作点，除与水泵本身的性能曲线有关外，还与水泵连接的管网阻力特性有关。确定水泵工作点最常用的一种方法是作图法。在图上绘制水泵工作特性曲线H-G和管网阻力特性曲线ΔH-G，其交点即为水泵实际工作点。在供暖系统中，循环水泵可以多台并联运行，也可以多台串联运行。水泵工作点的求法，是先作出水泵的（并联或串联）综合特性曲线，再与管网阻力特性曲线相交。从图1-5,6可看出，无论水泵是并联或串联运行，水泵的流量、扬程都将增加。但并联运行主要是增加流量，串联运行主要是提高扬程。注意：在管网阻力特性不变的情况下，减少并联运行水泵台数时，单台水泵的功率将增加，要提防超载烧坏电机。图1-5串联水泵工作点图1-5并联水泵工作点集中供热基础理论水泵的选型1循环水泵1）计算系统所需的循环流量：G=Q/(Cpx△t)（kg/s）式中:Q—系统环路热（冷）负荷KW；Cp——水比热容，一般取c=4.18kJ/（kg.℃）；△t——系统供回水温差；2）水泵扬程计算：Hp=hc+hz+hw+hy式中：hc——换热器阻力，5mH2O左右；hz——换热站内设备（包括除污器、过滤器、分集水器等）、管道、阀门等阻力，5~8mH2O左右;hw——室外管网系统总的沿程阻力和局部阻力之和,可按供热半径0.01m/米估算，mH2O;hy——热用户阻力，散热器系统取2mH2O；地暖系统取5mH2O。2补水泵的选型补水泵的扬程应保证将水送到系统最高点并留有5~8mH2O的富裕压头。补水泵正常运行流量为循环水量的1%；事故补水量为正常补水量的4倍。所以补水泵的流量一般按循环水量的3~5%选取。第二章集中供热系统一.集中供热系统的组成集中供热系统是由热源、热网和热用户三部分组成的。必须选择与热用户要求相适宜的供热系统形式及其管网与热用户的连接方式。集中供热供热系统二.集中供热系统的分类：1、根据热媒不同，分为热水供热系统和蒸汽供热系统。2、根据热源不同，主要可分为热电厂供热系统和区域锅炉房供热系统。此外，也有以核供热站、地热、工业余热作为热源的供热系统。3、根据供热管道的不同，可分为单管制、双管制和多管制的供热系统。4、根据热源的数量不同，可分为单一热源供热系统和多热源供热系统。5、根据系统加压泵设置的数量不同，可分为单一网络循环泵供热系统和分布式加压泵供热系统。集中供热供热系统三.系统热用户与热水网路的连接方式：可分为直接连接和间接连接两种方式。直接连接是用户系统直接连接于热水网路上。热水网路的水力工况（压力和流量状况）和供热工况与供暖热用户有着密切的联系。间接连接方式是在供暖系统热用户设置表面式水-水换热器（或者在热力站处设置担任该区域供暖热负荷的表面式水-水换热器），用户系统与热水网路被表面式水-水换热器隔离，形成两个独立的系统。用户与网路之间的水力工况互不影响。集中供热供热系统集中供热供热系统（一）.供暖系统热用户与热水网路的连接方式常见的几种方式：1．无混合装置的直接连接2．装水喷射器的直接连接3．装混合水泵的直接连接4．间接连接集中供热供热系统1．无混合装置的直接连接热水由热网供水管直接进入供暖系统热用户，在散热器内放热后，返回热网回水管去。这种直接连接方式最简单，造价低。只能在设计供水温度不超过规定的散热器供暖系统的最高热媒温度时才能采用。用户引入口处热网的供回水管的自用压差大于供暖系统用户要求的压力损失时才能应用（供暖用户要求的压力一般为1～2mH2O）。绝大多数低温水热水供热系统是采用这种方式。集中供热供热系统集中供热供热系统3．装混合水泵的直接连接工作原理：用混水泵代替喷射泵。来自热网供水管的高温水，在建筑物用户入口或专设热力站处，与混合水泵抽引的用户或街区网路回水相混合，降低温度后，再进入用户供暖系统。特点：耗电大，但可调节流量。适用条件：用户水温低于外网水温，用户入口处资用压力不大时（不足以克服喷射泵的阻力时）。来自热网供水管的高温水，在建筑物用户入口或者专设热力站处，与混合水泵抽引的用户或者街区网路回水相混合降低温度后，再进入用户供暖系统。为防止混合水泵扬程高于热网供回水管的压差而将热网回水抽入热网供水管内，在热网供水管入口处应装设止回阀，通过调节混合水泵的阀门和热网供回水管进出口处的阀门开启度，可以在较大的范围内调节进入用户供热系统的供水温度和流量。集中供热供热系统集中供热供热系统在热力站处设置混合水泵的连接方式可以适当地集中管理。混合设备连接方式的造价比采用水喷射器的方式高，运行中需要经常维护并消耗电能。装混合水泵的连接方式是我国目前尝试高温水供暖系统中应用较多的一种直接连接方式。集中供热供热系统4．间接连接1)原理:热网供水管的热水进入设置在建筑物用户引入口或热力站的表面式水-水换热器内，通过换热器的表面将热能传递给供暖系统热用户的循环水，冷却后的回水返回到热网回水管去。供暖系统的循环水由热用户系统的循环水泵驱动循环流动。2)特点:需投入换热设备造价高,循环水泵耗电多,需常维修,运行费用高。3)适用条件:用户水温与外网水温不相同时或热水网路与热用户的压力状况不适应时。集中供热供热系统集中供热供热系统5.直接连接与间接连接的比较采用直接连接,由于热用户系统漏损水量大多超过《热网规范》规定的补水率（补水率不宜大于总循环水量的1%）,造成热源水处理量增大,影响供热系统的供热能力和经济性。采用间接连接,需要在建筑物用户入口处或热力站内设置表面式水-水换热器和循环水泵等设备,造价高。但热源的补水率大大减少,同时热网的压力工况和流量工况不受用户的影响,便于热网运行管理。集中供热供热系统第三章热水供热系统水力工况一.水压图使用图3-1热水管网水压图集中供热水力工况1.水压图包括如下内容：横坐标表示供热系统的管道单程长度;纵坐标的下半部分，表示供热系统的纵向标高，包括管网、散热器、循环水泵、地形及建筑物的标高,对于外网，当纵坐标无法将供热系统组成表示清楚时，可在水压图的下部标出供热系统示意图，如图3-1所示;纵坐标的上半部分，表示供热系统的总水头或测压管水头线。2.水压图的应用1).确定管道上任何一点的压力；选择连接方式，静压线位置，保证不压坏，不倒空，不汽化2).确定用热设备（散热器和换热器）处的压力；3).确定用户资用压头；4).确定管道比摩阻；5).确定循环水泵扬程。集中供热水力工况二．水力工况分析1．恒压点（静压线）压力变动：在水泵不变、管道阻力未发生任何变化的情况下，则水压图形状不变；但随恒压点压力变化水压图沿纵坐标（兰虚线代表原水压图）上下平移。此时，流量及流量分配都不发生变化，但系统压力发生变化，可能会造成水压不能满足系统运行的要求，即可能出现超压、倒空、汽化。图3-2恒压点压力变动集中供热水力工况2.循环水泵出口阀门关小：当水泵出口阀门关小时，系统S值必然增大，根据水泵工作点的变动，水泵扬程将有所增加，系统流量有所减少，动水压图比原水压图（虚线代表原水压图）平缓。表明系统水流量减少，如果系统用户未调节阀门，则用户流量将成比例地减少。图3-3循环水泵出口阀门关小集中供热水力工况3.干管泄漏：干管泄漏相当于系统增加了并联环路，表现为系统总阻力系数减少，扬程略有下降，系统总流量增加，各用户流量均减少。同时，泄漏点上游段水力坡线变陡，其下游水力坡线变平缓。图3-4干管泄漏集中供热水力工况4.干管堵塞：当干管堵塞时，系统总阻力特性系数增大，循环水泵扬程提高，总循环水量减少，堵塞点上游区段，流体继续循环，在其下游区段，水流停止流动。图中给出二种情况：1）.回水干管在B点堵塞，恒压点在循环水泵入口处。从图3-5中看出，堵塞点后的区段压力远超过静压线值，系统末端用户严重超压，如果是直接连接，就会导致大量散热器破裂的事故，必须严防发生。图3-5回水干管堵塞集中供热水力工况2）供水干管在A点堵塞，恒压点在回水干管上。从图3-6中看出，由于水流停止区段的压力值等于静压线值，所以用户不会发生超压破坏。图3-6供水干管堵塞集中供热水力工况5.末端用户装设增压泵：末端用户装设增压泵是用于解决系统水力失调、末端用户资用压头不够的措施。图3-7表示末端用户装设回水增压泵的水压图。从图上可看出系统总流量增加，水力坡线变