032-“煤改电”视野下供暖系统水力计算表的研制.pdfVIP

“煤改电”视野下供暖系统水力计算表的 研制 王垂宁，李永安 （山东建筑大学热能工程学院，山东省济南市 250101） 摘 要：本文在阐述我国北方地区冬季“煤改电”政策的基础上，针对供暖水温变化的 现实情况，应用流体力学理论，分别求出了在平均气温 42.5℃条件下，不同流量、不同管 径室内热水系统管道沿程比摩阻，并研制了空气源热泵供暖的快速水力计算表，可供工程技 术人员在实际工作中快速查询使用。 关键词：煤改电； 供暖系统；空气源热泵；水力计算表 0 引言 研究结果表明，首都北京PM2.5 有6 个重要来源，分别是土壤尘、燃煤、生物质燃烧、 汽车尾气与垃圾焚烧、工业污染和二次无机气溶胶，其中燃煤占比约为 18%[1]。燃煤污染对 雾霾天气的形成产生了巨大的影响。为了减少冬季燃煤污染、改善空气质量，我国北方许多 城市开始推广“煤改电”，一系列利好政策相继出炉。所谓“煤改电”，其实质是以空气源热 泵采暖机组等新型供暖的方式替代传统锅炉供热。空气源热泵以其节能，环保，耗电低等优 [2] 点，占据了近 80% 的“煤改电”市场 。 空气源热泵是利用空气中的热量作为低温热源经过传统空调器中的冷凝器或蒸发器进 [3] 行热交换，然后通过循环系统提取或释放热能，利用机组循环系统将能量转移到建筑物内 。 据调查，目前空气源热泵供水温度一般为45℃，回水温度为40℃左右，即平均温度近似为 42.5℃。因此，研制温度为42.5℃条件下的水力计算表是非常必要的。 1 理论分析 1.1 计算温度的确定 空气源热泵的供水温度为45℃ ，回水温度为40℃ ，温差为5℃ ，供回水的平均温度 为 42.5℃ 。以42.5℃作为水的定性温度查取水的物性参数 [4]可知:水的密度ρ = 991.2 42.5 kg/m3 ；比热c=4.19 kJ/(kg ·K)；水的运动粘滞系数ν = 0.633×10- 6 m/s。 42.5 1.2 管道流量的确定 采暖管道是输送热量到建筑各房间的管道，其输送的热量即为建筑热负荷，根据: 作者简介：王垂宁（1993-），男，在读硕士研究生；E-mail：785058034@ 指导教师：李永安（1961-），男，博士，教授，E-mail：sdjglya@163.com Q= mc(t - t )= ρGc(t - t ) （1） g h g h 式中: Q--管道所输送的热水供应热量(建筑热负荷)(KW)； G--流量（m3/s）； m--管道输送热水的质量流量(kg/s)； 3)； ρ--水的密度(kg/m tg--供水温度(℃)； th--回水温度(℃)； 据此可以计算出管道流量。 1.3 管道内流速的确定 G 根据：V= 2 m/s （2） 900πd ρ 式中: G--管段的水流量（kg/h）； 3)； ρ--水的密度(kg/m d--管子内径(m)； 据此可以计算出管道内流速。 1.4 沿程阻力计算 当流体沿管道流动时，由于流体分子间及其管壁间的摩擦，就要损失能量即产生沿程阻 力损失；而当流体流过管道一些附件（如弯头、阀门、三通、散热器等）时，由于流动方向 及速度的改变产生局部旋涡和撞击，也要损失能量即产生局部阻力损失。采暖系统阻力由沿 程阻力和局部阻力组成。沿程阻力的计算公式[5] (