采暖系統(tǒng)模擬演示裝置

1、采暖系統(tǒng)模擬演示實(shí)驗(yàn)一、演示目的1）了解機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)的工作原理。2）了解機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)的主要形式及其特點(diǎn)。3）了解機(jī)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(diǎn) , 使學(xué)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(shí)驗(yàn)原理我們知道自然循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)的循環(huán)動(dòng)力為散熱器中心和鍋爐之間高度內(nèi)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(jī)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(jī)械循環(huán)熱水采暖系統(tǒng)中，由于作用壓頭大，水在管內(nèi)流速大，管徑相對(duì)小些，因此循環(huán)時(shí) 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(dòng)力主要靠水泵產(chǎn)生的 壓力。由于水泵的作用壓力可以根據(jù)需要選取，所以該系統(tǒng)的作用半徑遠(yuǎn)比自然循環(huán)系統(tǒng)大。三、演示裝置結(jié)構(gòu)本實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(lián)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(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)是可以節(jié)省管材，同垂直 順流式系統(tǒng)一樣，無法對(duì)散熱器個(gè)體的散熱量進(jìn)行局部調(diào)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(jīng)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?qū)ι崞鱾€(gè)體的散熱量進(jìn)行局部調(diào)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(dāng)建筑物設(shè)有地下室或平屋頂 建筑物頂棚下不允許布置供水干管時(shí)，可采用這種布置形式。該系統(tǒng)的特點(diǎn)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(fēng)閥進(jìn)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(shí)驗(yàn)臺(tái)用透明有機(jī)玻璃做成） 。集氣罐頂部連接直徑 DN15 的排氣管，排氣管應(yīng)引 至附近的排水設(shè)施處，排氣管另一端裝有閥門。集氣罐一般設(shè)于系統(tǒng)供水干管末端的最高點(diǎn)處， 供水干管應(yīng)向集氣罐方向設(shè)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(dāng)系統(tǒng)充水時(shí)，應(yīng)打開集氣罐上的排氣閥，直至有水從管中流 出，方向關(guān)閉排氣閥。系統(tǒng)運(yùn)行期間，應(yīng)定期打開排氣閥排除空氣。排氣閥應(yīng)設(shè)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(jī)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(hào)管（檢查管） 、溢流管和排水管。（1）膨脹管 C：膨脹水箱設(shè)在系統(tǒng)的最高處，系統(tǒng)的膨脹水量通過膨脹管進(jìn)入膨脹水箱。 機(jī)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(shè)置閥門，以免偶然關(guān)斷使 系統(tǒng)內(nèi)壓力增高，以致于發(fā)生事故。（2）循環(huán)管 2：當(dāng)膨脹水箱設(shè)在不供暖的房間內(nèi)時(shí)，為了防止水箱內(nèi)的水凍結(jié)，膨脹水箱 需設(shè)置循環(huán)管。機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)管接至定壓點(diǎn)前的

6、水平回水干管上。連接點(diǎn)對(duì)于定壓點(diǎn)之間應(yīng) 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(dòng)。循環(huán)管上也不允許設(shè)置閥門，以免水箱內(nèi)的水凍結(jié)。如果膨脹水箱設(shè)在非供暖房間，水箱 及膨脹管、循環(huán)管、信號(hào)管均應(yīng)作保溫。（3）溢流管 3：控制系統(tǒng)的最高水位。當(dāng)水的膨脹體積超過溢流管口時(shí)，水溢出就近排入 排水設(shè)施中。溢流管上也不允許設(shè)置閥門，以免偶然關(guān)斷，水從人孔處溢出。溢流管也可以來排 空氣。（4）信號(hào)管（檢查管） 1：檢查膨脹水箱水位，決定系統(tǒng)是否需要補(bǔ)水。信號(hào)管控制系統(tǒng) 的最低水位，應(yīng)接至鍋爐房內(nèi)或人們?nèi)菀子^察的地方，信號(hào)管末端應(yīng)設(shè)置閥門。（5）排水管：清洗、檢修時(shí)放空水箱用?？膳c溢流管

7、一起就近接入排水設(shè)施中，其上應(yīng)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(diǎn)，克服了單管順流 式系統(tǒng)無法調(diào)節(jié)個(gè)別散熱器熱量的缺點(diǎn)；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(diǎn)上層的散熱器可以個(gè)體調(diào)節(jié)，而下 層散熱器由于串聯(lián)供水干管上，因此不能對(duì)散熱器的散熱量進(jìn)行調(diào)節(jié)。四、實(shí)驗(yàn)步驟1）熟悉玻璃模型供暖系統(tǒng)各種形式的組成特點(diǎn)，連接方式以及優(yōu)缺點(diǎn)，明了整個(gè)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(gè)系統(tǒng)暢通，然后打開閥門B和 C，啟動(dòng)水泵，向系統(tǒng)充水。 充水時(shí)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(guān)閉排氣管閥門；等到高位水箱的溢流管溢流時(shí)，關(guān)閉閥門B，打開閥門 A，在水泵作用下，水沿供水干管進(jìn)入散熱器，經(jīng)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(jié)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(shè)排水管，排污泄水同用一根管。五、問題討論1）本演示中，室內(nèi)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(diǎn)。2）雙管上供下回式供暖系統(tǒng)為什么容易出