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采暖供热设备的估算方法(散热器、管道、锅炉

作者:扑克王app官网下载链接 日期:2020-02-02 14:50

  建筑物的耗热量和散热器的确定以及供热管道管径和系统压力损失的计算是一项周密细致和复杂的设计过程。一般由设计部门暖通设计人员承担。但是对于我们咨询行业要为某业主在初建、扩建或可研阶段,对供热设备(散热器、管道、锅炉)的选型,造价作出估算及验算供热管道和锅炉的负荷或在施工中需要作局部变更,或需编制供暖锅炉的耗煤计划,常因缺乏数据而不能进行工作,况且这些零星琐碎的工作也不便给设计部门增添麻烦。 为解决上述问题,本人根据从事暖通专业工作多年的经验,特撰写此文,仅供从事咨询工作的人员参考。供热指标是在当地室外采暖计算温度下,每平方米建筑面积维持在设计规定的室内温度下供暖,每平方米所消耗的热量(W/m2)。 在没有设计文件不能详细计算建筑物耗热量,只知道总建筑面积的情况下,可用此指标估算供暖设备,概略地确定系统的投资,q0值详见表-1

  根据热平衡原理,将建筑物热指标和所需散热器片数列表1(以四柱640型为准)。

  1).朝向修正:朝南房间减一片,朝北房间加一片;既面积、窗墙比相同的两个房间,南、北向相差2片。

  2).窗墙比修正:有门窗的房间比只有窗无外门面积、朝向均相同的房间多2片。

  散热器数量经过修正后,可根据适用、经济、美观的要求,选用所需散热器型号,并用互换公式换算所需订购的散热器数量。

  4).如要求相对精确,散热器片数的确定,可参见暖通设计手册或其它有关资料。

  供暖管道布置形式多种多样,按干管位置分上供下回、下供下回和中供式,按立管又分双管和单管,单管又有垂直与水平串联之别,蒸汽采暖又有干式与湿式回水之分等等。根据介质流经各环路的路程是否相等,还可分为: 1).异程式:介质流经各环路的路程不相等,近环路阻力小,流量大,其散热器会产生过热,远环路阻力大,流量小,散热器将出现偏冷现象;中环路散热器温度适合,特别是在环路较多的大系统中,这种热的不平衡现象更易发生,且难调节。但异程系统能节约管材,但采暖系统作用半径小。 2).同程式: 介质流过各环路的路程大体一致,各环路阻力几乎相等,易于达到水力平衡,因而流量分配也比较均匀,不致象异程系统那样产生热不均匀现象。 但同程系统比异程系统多用管材。 但调试简单方便,供热安全可靠,建议采用同程采暖系统为最佳选择。2.采暖管道的估算

  1).采暖管道管径的估算是根据允许单位摩擦阻力(热水采暖R=80-120Pa/m;蒸气采暖R=60Pa/m和不超过管内热媒流动的最大允许流速来确定的(见表-2、表-3、表-4)。管径估算表中Q、W、R、N值为常用估算值,而Qmax、Wmax、Rmax、Nmax值为最大值,适用于距锅炉房近,作用半径小,环路小的采暖系统。

  2).利用此表可按管道负担的散热器片数迅速决定管径,也可用于系统局部变更或检验管道是否超负荷。

  3).根据低压蒸气管与凝结水管同径热负荷的比较,DN70以下的蒸气管所用的凝结水管比蒸气管1号;DN70以上的蒸气管所用的凝结水管比蒸气管2号。

  H1—锅炉房内部压力损失(70KPa~220KPa) H2—室外管网最不利环路的压力损失(KPa) H3—室内最长、最高环路的压力损失,一般为10-20Kpa;有暖风机的为20-50Kpa;水平串联系统为50-60Kpa;带混水器的为80-120Kpa。R值按100Pa/m计算。 根据上列公式和数据,计算出水泵的流量和扬程,即可选择水泵。

  在蒸气量能满足系统采暖负荷的情况下,可按照低压蒸气系统压力损失估算法来确定锅炉的压力。 室外压力损失: H1=1.1×+2000Pa 式中: R值取100Pa/m L为室外管道长度m 室内压力损失H2可按20Kpa估算 锅炉内的压力损失储备系数取1.2 锅炉定压值P=1.2×(H1+H2)×10-4MPa

  供暖系统在日常运行过程中,其水循环系统常发生结垢、腐蚀和生物粘泥等故障,严重时影响系统的正常运行、增大运行成本,缩短供暖设备的正常使用寿命,导致设备提前报废。这些故障主要由以下几个原因造成: 供暖系统用水一般都采用未经处理的含有大量Ca2+、Mg2+等成垢离子的自来水,这些成垢离子在水温升高或蒸发浓缩时极易从水中饱和析出沉积在锅炉、换热器及管网内的金属面上而形成水垢。 给水中的泥沙及各种菌藻微生物进入水系统后,由于温度适合微生物生长繁殖,从而使系统中产生大量微生物粘泥,附着在散热器管内,与水垢混合在一起形成生物性污垢。 水中的溶解氧和盐类对供暖系统的金属材质会产生氧腐蚀和化学腐蚀。由于供暖系统是由多种材质组成的,在含有大量电解质盐类物质的水中,不同金属间就形成了电偶和腐蚀电池,从而对系统金属产生电化学腐蚀。结垢和生物粘泥也会导致金属产生垢下腐蚀和微生物腐蚀。二、结垢和腐蚀对供暖系统的危害

  供暖系统结生水垢和生物粘泥后,是锅炉和换热器传热效率下降,循环水流通面积变小,流通阻力增大,从而导致能耗大幅度增加,使供暖成本增大。

  供暖系统结垢后使热交换效率下降,热水出口温度降低,回水温度升高,进出口水温差缩小。从而使冬季供暖效率下降,房屋温度偏低。

  结垢和粘泥故障影响系统正常运行,需进行周期性的清洗和检修,从而大幅度增加设备的检修和清洗费用。这种费用远高于系统正常维护保养费用。由于腐蚀的产生,使供暖水系统金属材料受到损伤,这种损伤将使换热器、锅炉等设备及管线使用寿命缩短,造成供暖水管道和末端设备溃烂渗漏,直接损伤房间装饰材料,增加维修和装潢费用,严重时导致锅炉及换热器提前报废。

  结垢和微生物粘泥及由此伴生的腐蚀故障,对系统的安全、正常和低成本运行影响极大,需定期进行化学清洗,通过安全有效的化学清洗可达到如下目的:

  彻底清楚水系统内的各种水垢、微生物粘泥和腐蚀产物,保证系统安全正常运行,显著提高供暖效率;

  降低运行成本,大幅度节约能源,清洗后可使系统煤耗量或油(气)耗量降低20~30%;

  迄今为止,国内外供暖系统结垢后均采用强腐蚀性酸洗除垢,强酸性清洗对供暖设备危害很大:

  酸洗技术是借助强腐蚀性的酸溶解供暖系统中的污垢。由于供暖水系统是多材质体系,酸对金属不仅具有强烈的化学腐蚀,而且不同金属在酸洗液中因电极电位差异相互间形成电偶对,导致换热器遭受电偶腐蚀和晶间损伤,从而使供暖设备使用寿命大大缩短。由于换热器金属壁很薄,强腐蚀性的酸洗液容易将其腐蚀穿孔,损伤严重时,可使被洗设备当时报废。近年来,国内因酸洗不当导致价值昂贵的换热设备洗完即报废的清洗事故时有发生。

  酸洗只能将供暖系统内的碳酸盐水垢除去,对硫酸盐及硅质性污垢无法溶解,因此清洗后系统内残存大量难溶垢,供暖设备洗净率低,清洗后难以有效恢复换热器传热效率和冬季供暖效率。

  酸洗废液中含有大量的剧毒和强腐蚀性化学物质,COD、BOD值超过国家环保指标几百倍甚至几千倍,废液对花、草植物和水生物具有强烈的毒性和危害性。目前各地清洗公司和水处理公司为降低工程成本,对酸洗废液都不处理而直接排放,从而对生态环境造成极大破坏和危害。

  鉴于酸洗技术对供暖设备的强腐蚀性和对生态环境的高污染性,目前国内外都在积极研究开发安全、无污染的清洗技术。由于水处理和化学清洗对热交换设备的安全、正常运行影响很大,近年来酸洗不当造成价值百万元的热交换系统严重腐蚀甚至报废的酸洗事故时有发生。因此,国家技术监督机构对锅炉及压力热交换设备的化学清洗实行严格的清洗安全监管。国家环保局也把酸洗技术列为九大污染源头之一,将进行限制和治理。国内部分地区已严格禁止酸洗各种热交换设备。

  随着国家环保立法和执法力度的加大,用高效、安全、无污染的化学清洗技术替代目前使用的酸洗技术,必将成为热交换设备化学清洗技术发展的必然趋势。无酸型、无腐蚀在线清洗技术成功地应用于清洗领域,无疑是一条二十一世纪工业设备化学清洗和水处理技术发展的必由之。

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