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1、1,热能、流体力学与采暖、生活热水系统基础,热能动力及流体力学基础 燃气燃烧技术基础 采暖系统基础 壁挂炉系统结构及零部件基础 电热水器基础,2,热量和温度 能量与功率 热量的传递 流体力学基础,热能动力及流体力学基础,3,温度是一个用于度量一个物体或环境的物理单位，它是热运动的指数；当热量减少时，温度也随之降低。 热量是由分子运动而产生的一种能量形式； 热量的计量单位是千卡（Kcal）或千瓦（kW），1千卡(1kcal)的定义为使1千克（或1升）的水温度升高1摄氏度(从14.5到15.5)所需要的热量。,热量和温度,4,所有的温度标定都建立在两个不变的温度定值上，然后根据一定的计量系统指定不
2、同的温度值。这两个固定的温度值是： 1、蒸馏水凝固（结冰）时的温度作为下限。 2、蒸馏水沸腾（变水蒸气）时的温度作为上限。 摄氏标度（最常用）把两个固定值（冰点沸点） 分别定值为0和100，然后在两者之间平均划分 为100份。它的标识是摄氏度（）。,温度标度,5,1 千克油,温升 1C,温升 2 C,1 千克水,能量供应=1Kcal,我们很容易发现：在相同的条件下提供等量的热量（Q）时，不是所有的物体都被加热到相同的温度，因为每种物质都有不同的“热容量”，这一特性根据物体的性质和质量而改变。 在质量相等的条件下，热容量大小仅仅跟物体的性质有关；决定吸热量大小的性质称为“比热”。,因此，我们把一
3、个物体（固体、液体或气体）的比热（C）定义为：单位质量的某种物质，温度升高1所吸收的热量，单位为千卡/（千克C） 。,比 热,6,其 中： “Q”为提供的热量 “M”为物体质量,单位Kg “C”为物体比热 “T2”为最终温度 “T1”为起始温度,公式 : Q = M C (T2-T1),几种常见物质的比热,7,什么是能量？ Q =M C T 其中，Q是提供的热能，“M”是物体的质量（例如，容器中的储水量），“T”是温差（最终温度-初始温度），“C”是物体的比热（水的比热等于1）。 我们可以看以下例子： 在1分钟内要使10升的水从15加热到40需要多少热量？ M = 10 升（10kg) C =
4、 1(kcal / kg C) T = 40 -15 =25 将这些数据放到上述公式中，我们可以得到： Q = 10 x 1 x 25 = 250 kcal,能量与功率,8,功率 可简单理解为做功的速率，即单位时间内所做的功的多少. 功率 = 能量 时间 通常以千瓦(kW)作为单位，千瓦与千卡小时的换算关系如下： 1 kW = 860 kcal/h 如果热水器在一分钟内把升水加热温升25 C. 那它的输出功率为多少： P = 10 (kg /min) x 1 (kcal/kg C) x 25 (C) = 250 kcal/min 实际上，如果把250 千卡/分钟乘以分钟的话，即得到 以千卡/小
5、时为单位的数值. 250 kcal/minute x 60 minutes = 15,000 kcal/h 如果除以的话，换算得到以千瓦为单位的数值 P = 15,000 kcal/h / 860 = 17.44 kW,什么是功率?,9,容积 200 l “m”,热量供给 “Q”,让我们来假设一种情况: 一个容器内盛有200L水,加热两个小时从15度加热到60度. 该情况下所需的供热功率是多少?,功率的确切意义,容器 1 Q = M x C x T = 200 x 1 x (60 - 15) = 9000 kcal,P= Q t,P= 9000 kcal 2 h,P = 5.23 kW,P =
6、 4500 kcal/h,10,1. 热对流 2. 热传导 3. 热辐射,热对流 由中间介质（流动的气体或液体）来传递热量,使热量从高温物体传递到低温物体上的热量传递方式。,介质流传递热量,热量的传递,11,T1= 20C,T2 = 5 C,s,物质本身或当物质与物质接触时，能量的传递就被称为热传导，这是最普遍的一种热传递方式。分子内部的振动传导热量,使得能量从高温一面传递到低温一面. 热传导或多或少取决于材料类型,实际应用中,热传导在金属中比较容易进行,特别是银、铜和铝等。热传导在非金属介质中比较难以进行，如石头、砖块、无机纤维、木头和毛绒制品等。,热传导,12,热辐射指的是依靠射线辐射传递
7、热量，日常生活中最常见的就是太阳辐射。实际上，热辐射时刻都在进行，热源对周围的物体进行着热辐射，不需要介质传导。就象太阳将热量传递给地球。 这三种散热方式都不是孤立的，在日常的热量传递中，这三种散热方式都是同时发生，共同起作用的。,热辐射,13,定义液体运动的三个基本因素是： 压力 流量 速度 流量的定义是：在单位时间内，垂直方向流过管子的截面S的液体（水）体积。 速度的概念在机械学中广为人知，它是指单位时间内运动的距离，单位: m/s或km/h。,水,闭合区 “S”,流体力学基础,14,压力 面积,p =,F S,物体单位面积上受到的压力叫做压强。单位有：帕斯卡，巴，大气压及毫米水柱（mmH
8、2O）等。,压强=,压 强,15,在日常实践中, 我们可以按如下计算: 1 atm = 1 bar = 1000 mbar 1 mbar = 10 mm H2O = 100pa 1 Mpa = 10 bar,压强标度,16,A) 截面突然增大,B) 管径缩小,C) 90弯头,由磨擦造成的能量损失，通常在液体中称为“流体能量损失”（字母符号Y），并且用米液柱或毫巴来表示。 它主要受以下几个因素的影响： 液体速度（V）； 容器壁的延伸情况，即它的截面积（R）； 容器壁的性质和粗糙程度； 需考虑的管长； 以下的A、三幅图表示了上述几种情况下液体流动的变化：,水流阻力,燃气燃烧技术基础,18,H2+1
9、/2 O2=H2O CO+1/2 O2=CO2,燃气: NG/LPG/TG,氧气助燃: 空气,点火,CH4+2 O2=CO2+2 H2O C3H8+5O2=3CO2+4H2O,燃气燃烧,19,过剩空气系数 =V1/V2 V1: 燃烧实际所需空气量 V2: 燃烧理论所需空气量 =1.31.8 火焰颜色: 兰色,不正常的: 黄焰 : 1.8 or H2 / O2 / CO / 惰性气体,燃气: NG/LPG/TG,点火,氧气助燃: 空气,燃气燃烧,20,5R:低热值: 3500kCal/m3 (14,5 MJ/m3) 成分:H2/CO + N2/inert gases 杂质：萘、焦油、灰尘等 特性
10、: 有毒性, 易回火, 低的燃烧热值, 需要大管径的燃气管 ( ”) 大的煤气表: 13kW3m3/h 17kW4m3/h 21kW5m3/h,炼焦厂 钢铁工业,人工气 (5R/6R/7R),21,天然气(12T/10T),12T: 低热值: 8600KCal/m3 (36 MJ/m3) 成分: CH4+ N2/惰性气体 空气 / LPG: 40%LPG + 60% 空气 特性: 热值稳定, 喷嘴直径大小: DTG DNG DLPG 空气需求量: NTG NNG NLPG,所需燃气表: 17KW2.5m3/h 32KW4m3/h,22,液化气(LPG),2)需要大量的空气混合燃烧,否则会出现黄
11、焰,20 Y: 低热值: 25000KCal/m3 (100 MJ/m3) 成分: C3H8 / C4H10 密度: 2.36Kg/m3 (气态) 特性: 1) 在0.20.3MPa的压力下易液化, 象家用液化气罐.,23,燃气压力,标准压力: 人工气: 1000Pa (10 mbar) 天然气: 2000Pa (20 mbar) 液化气: 2800Pa (28 mbar) 适用范围 = 标准压力 500Pa (5mbar) 压力波动值 实际气压* 5%,壁挂炉进气压力检测,壁挂炉阀后压力检测,24,注 意!,CO,O2,25,中国燃气信息,采暖系统基础,27,什么是采暖系统？,用户的舒适度,
12、热源：如壁挂炉,散热体: 如散热片,水作为介质来将热量从供热源传递到终端受热体。,28,散热片材质: 钢 铝 铸铁,传统的散热片 60% 对流 40% 辐射,现代的散热片已经在美观和实用性上与现代家具完美结合，不会造成感官的不舒服。,现代散热片 (低温采暖系统) 60% 辐射 40% 对流,散热片,29,风机盘管是一种翅片管式热交换器，通过风机强制对流换热。它之所以被广泛使用，是因为它不但能够满足供暖的需求，还可以满足制冷的需求，另外风机盘管还能提供生活热水和冷水。,但风机盘管热对流的舒适度相对于散热片和地暖来说要差很多！,风机盘管,30,地暖是所有采暖方式中最舒适、节能的方式。因为热量分布均
13、匀适中，热量以辐射的方式从下往上散发，室内空气温度上低下高，热量分布合理，符合人体生理需求的垂直温度梯度分布，使人有头凉脚暖的舒适感觉。较低的室内空气温度及始终的相对湿度，可有效避免皮肤和呼吸道干燥，营造出温暖、舒适、健康的生活环境，同时能量消耗少，运行成本低 。,体温,地暖温度,地暖方式,散热片方式,地 暖,风机盘管方式,31,地暖系统是由热源（如壁挂炉）、集分水器、各种阀、泵、控制装置和采暖管等组成的。采暖管使用钢管、铜管或塑料管。目前塑料管是最普遍的方式。,热反射层,表面覆盖,金属支撑网,水泥层,传统刮板,地暖管,壁脚板,墙体保温,保温板,地面采暖结构图,墙体保温,地板材料,地暖管,保温
14、卡件,保温层,间距,地暖系统,水泥层,32,注意：对于独立分隔的用户，空调采暖系统比风机盘管采暖系统的舒适性更差。,采暖系统比较,33,系统中水流的最大速度应当是2m/s，高于这个速度会产生噪音，而且水流能量损失也大大增加，下表中列出了水速为0.51m/s时，适配的管子管径大小，以及它能够达到的每小时输热量：,采暖系统中最大的水流速度,直径,34,2,3,3,1,同程式循环系统,1: 燃气式壁挂炉 2: 水平同轴/双管烟气管 3: 落地式风机盘管/散热器,35,异程式循环系统：它也能运用在前例中，它能使不同的回路之间保证最佳的水力平衡(如图所示),异程式循环系统,36,模块化系统由在同一个平面
15、上供暖系统连接体等组成，连接体上连接有一定数量通到各个供暖系统的供暖管。在不同的楼层有不同数量的供暖系统，所有系统都是通过供暖连接体向各个方向分支。.,每个独立系统的沿程阻力很小，且容易安装，我们只需要将风机盘管/散热器与此分配器连接起来即可。,模块化分配系统,壁挂炉系统结构及零部件基础,38,壁挂炉,两个功能: 房间采暖 + 热水供应,两个设备合二为一: 供热源 (采暖炉) + 快速式热水器,39,A 供暖系统供水 B 生活用水热水出水 C 燃气接口 D 生活用水冷水进水 E 供暖系统回水,GENUS PREMIUN 冷凝壁挂炉系统水力图,40,GENUS壁挂炉系统水力图,41,GENUS 壁挂炉水力组件,膨胀水箱,供热回水NTC2,主进水管,自动排气阀,水泵,3bar安全阀,三通阀,主出水管,二次换热器,自动旁通,供暖进水NTC2,过热温控,主热交换器,生活用水出水NTC,供暖压力传感器,42,火排,膨胀水箱,水罐,加热盘管,气阀,三通驱动马达,循环泵,壁挂金刚系统示意图,43,风压开关,火排,气阀,三通切换马达,燃气接口,供暖系统回水,加热盘管回水,加热盘管进水,供暖出水,膨胀水箱,排烟系统,水泵,超高温保护温感 (105C),供暖出水温感(85C),水罐温感 (40-70 C),组合金刚系统示意图,44,热交换器,生活用水进水,供暖系统回水,供暖系统出水,生活用
