采暖系統(tǒng)模擬演示裝置

1、采暖系統(tǒng)模擬演示實驗一、演示目的1）了解機械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)的工作原理。2）了解機械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)的主要形式及其特點。3）了解機械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)中鍋爐、循環(huán)水泵膨脹水箱、集氣罐、排氣管的作用及其安 裝特點 , 使學生了解常見的熱水采暖系統(tǒng)形式，掌握系統(tǒng)中各部件的作用及連接方式。二、實驗原理我們知道自然循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)的循環(huán)動力為散熱器中心和鍋爐之間高度內的水柱密度差。P gh（ h g ）式中： P自然循環(huán)系統(tǒng)的作用壓力， Pa；g重力加速度， m/s2，取 9.81 ；h加熱中心到冷卻中心的垂直距離， m；3 h水冷卻后的密度， kg/m 3；3 g熱水的密度， kg/m 。而機械循環(huán)熱

2、水采暖系統(tǒng)的作用壓頭為水泵的壓頭和自然作用壓頭的共同作用，見圖一。 機械循環(huán)熱水采暖系統(tǒng)中，由于作用壓頭大，水在管內流速大，管徑相對小些，因此循環(huán)時 水在系統(tǒng)中的冷卻溫降小，其密度差也小。因而自然作用壓頭就小 , 循環(huán)動力主要靠水泵產生的 壓力。由于水泵的作用壓力可以根據需要選取，所以該系統(tǒng)的作用半徑遠比自然循環(huán)系統(tǒng)大。三、演示裝置結構本實驗所用裝置如附圖所示。系統(tǒng)中各主要部件均為玻璃制作，其供水回水管亦是采用玻璃 管。除水泵和模擬鍋爐、供水水箱外，其余部件均固定在一塊掛板上。散熱器分以下幾種形式在系統(tǒng)中進行連接：在立管A 上面有二組散熱器，其中 A1組為水平順流式系統(tǒng)，該系統(tǒng)將同一樓層的各組

3、散熱器串聯在一起，熱水水平地順序流過各組散熱器，水 溫逐步降低。該系統(tǒng)散熱器支管上不允許安閥門。這種結構形式的特點是可以節(jié)省管材，同垂直 順流式系統(tǒng)一樣，無法對散熱器個體的散熱量進行局部調節(jié)。圖一A2組散熱器為水平單管跨越式系統(tǒng)，該系統(tǒng)在散熱器的支管間連接一段跨越管，熱水一部 分流入散熱器，一部分經跨越管直接流入下組散熱器。這種形式允許在散熱器支管或跨越管上安 裝閥門，能夠對散熱器個體的散熱量進行局部調節(jié)。立管 B 上面散熱器的連接形式為雙管上供下回式系統(tǒng)，一般當建筑物設有地下室或平屋頂 建筑物頂棚下不允許布置供水干管時，可采用這種布置形式。該系統(tǒng)的特點是：各層阻力平衡較 容易，而排除系統(tǒng)中的

4、空氣較難，一般通過空氣管或頂層散熱器上的跑風閥進行排氣，本裝置利 用集氣罐排氣。集氣罐一般是用直徑 100 200mm 的鋼管焊制而成，分為立式和臥式兩種，每種又有、 兩種形式（實驗臺用透明有機玻璃做成） 。集氣罐頂部連接直徑 DN15 的排氣管，排氣管應引 至附近的排水設施處，排氣管另一端裝有閥門。集氣罐一般設于系統(tǒng)供水干管末端的最高點處， 供水干管應向集氣罐方向設上升坡度以使管中水流方向與空氣氣泡的浮升方向一致， 有利于空氣 匯集到集氣罐的上部，定期排除，當系統(tǒng)充水時，應打開集氣罐上的排氣閥，直至有水從管中流 出，方向關閉排氣閥。系統(tǒng)運行期間，應定期打開排氣閥排除空氣。排氣閥應設在便于操作

5、的地 方。立管 C 的上部連接著膨脹水箱。膨脹水箱的作用是容納水受熱膨脹而增加的體積。在機械 循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)中，膨脹水箱連接在回水干管循環(huán)水泵入口前，可以恒定循環(huán)水泵入口壓力， 保證供暖系統(tǒng)壓力穩(wěn)定。膨脹水箱上接有膨脹管、循環(huán)管、信號管（檢查管） 、溢流管和排水管。（1）膨脹管 C：膨脹水箱設在系統(tǒng)的最高處，系統(tǒng)的膨脹水量通過膨脹管進入膨脹水箱。 機械循環(huán)系統(tǒng)膨脹管接在回水干管循環(huán)水泵入口前。膨脹管上不允許設置閥門，以免偶然關斷使 系統(tǒng)內壓力增高，以致于發(fā)生事故。（2）循環(huán)管 2：當膨脹水箱設在不供暖的房間內時，為了防止水箱內的水凍結，膨脹水箱 需設置循環(huán)管。機械循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)管接至定壓點前的

6、水平回水干管上。連接點對于定壓點之間應 保持1.5 3m的距離。使熱水能緩慢的在循環(huán)膨脹管和水箱之間流動。循環(huán)管上也不允許設置閥門，以免水箱內的水凍結。如果膨脹水箱設在非供暖房間，水箱 及膨脹管、循環(huán)管、信號管均應作保溫。（3）溢流管 3：控制系統(tǒng)的最高水位。當水的膨脹體積超過溢流管口時，水溢出就近排入 排水設施中。溢流管上也不允許設置閥門，以免偶然關斷，水從人孔處溢出。溢流管也可以來排 空氣。（4）信號管（檢查管） 1：檢查膨脹水箱水位，決定系統(tǒng)是否需要補水。信號管控制系統(tǒng) 的最低水位，應接至鍋爐房內或人們容易觀察的地方，信號管末端應設置閥門。（5）排水管：清洗、檢修時放空水箱用。可與溢流管

7、一起就近接入排水設施中，其上應安 裝閥門。立管 D上的系統(tǒng)上層是為單管跨越系統(tǒng)，具有水平單管跨越式系統(tǒng)的特點，克服了單管順流 式系統(tǒng)無法調節(jié)個別散熱器熱量的缺點；下層是單管上供下回順流式。立管 E和 F 上的系統(tǒng)為單管上供下回順流式系統(tǒng)，其特點上層的散熱器可以個體調節(jié)，而下 層散熱器由于串聯供水干管上，因此不能對散熱器的散熱量進行調節(jié)。四、實驗步驟1）熟悉玻璃模型供暖系統(tǒng)各種形式的組成特點，連接方式以及優(yōu)缺點，明了整個系統(tǒng)中的 主要部件的作用。2）向系統(tǒng)充水。首先打開管路上的閥門使整個系統(tǒng)暢通，然后打開閥門B和 C，啟動水泵，向系統(tǒng)充水。 充水時要讓系統(tǒng)中的空氣從集氣罐中排出， 等到集氣罐上的排氣管開始排出水來后， 關閉排氣管閥門；等到高位水箱的溢流管溢流時，關閉閥門B，打開閥門 A，在水泵作用下，水沿供水干管進入散熱器，經回水干管返回水泵吸入口，如此不斷循環(huán)。3）觀察排氣管、集氣管、膨脹水箱以及系統(tǒng)其他部位的工作情況。4）演示結束之后，將水泵斷電，打開排氣閥門及泄水閥，系統(tǒng)中的水全部放掉。本裝置中由于位置的限制，膨脹水箱沒另設排水管，排污泄水同用一根管。五、問題討論1）本演示中，室內熱水采暖系統(tǒng)有幾種連接方式。畫出各種連接方式的原理圖并簡述其特 點。2）雙管上供下回式供暖系統(tǒng)為什么容易出