某小區(qū)換熱站及室外熱網(wǎng)方案設(shè)計

1、安徽建筑工業(yè)學(xué)院環(huán)能工程學(xué)院課程大作業(yè)說明書課 程 供熱工程 班 級 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 2012年1月目錄1 工程概況21.1 工程概況.21.2 設(shè)計內(nèi)容.22 設(shè)計依據(jù).22.1 設(shè)計依據(jù).22.2 設(shè)計參數(shù).23 負(fù)荷概算.23.1 用戶負(fù)荷.33.2 負(fù)荷匯總.34 熱交換站設(shè)計.34.1換熱器.34.2 蒸汽系統(tǒng).34.3 熱水系統(tǒng).34.4定壓系統(tǒng).45 室外管網(wǎng)設(shè)計.45.1 管線布置與敷設(shè)方式.45.2 熱補(bǔ)償.85.3 管材與保溫.105.4 熱力入口.106 課程作業(yè)總結(jié)107 參考資料111 工程概況1.1 工程概況 1.1.1 工程名稱：某小區(qū)供熱系統(tǒng) 1.1.

2、2 地理位置：合肥地區(qū) 1.1.3 本工程為合肥某小區(qū)的供熱系統(tǒng)設(shè)計，為小區(qū)的住宅樓和公寓樓采暖提供熱源，各熱用戶如下表1：表1 熱用戶名稱1#住宅2#住宅 3#住宅4#公寓5#公寓6#公寓層數(shù)111111545建筑面積121001210012100400048005000 1.2 設(shè)計內(nèi)容某小區(qū)換熱站及室外熱網(wǎng)方案設(shè)計2 設(shè)計依據(jù)2.1 設(shè)計依據(jù)1.城市熱力網(wǎng)設(shè)計規(guī)范cjj34-20022.采暖通風(fēng)與空調(diào)設(shè)計規(guī)范gb0019-2003,3城市熱力網(wǎng)設(shè)計規(guī)范cjj34-2002,4.公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)50189-2005，5.城市直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)范cjj/t81-98,2.2 設(shè)計參數(shù)

3、冬季采暖設(shè)計供水溫度80，回水溫度60。3 熱負(fù)荷概算3.1 熱用戶熱負(fù)荷概算一、確定總負(fù)荷： 利用公式q=q*f10-5可以計算出各棟樓的熱負(fù)荷,匯總列入下表2: 表2 熱負(fù)荷熱用戶熱負(fù)荷(w)合計熱負(fù)荷（kw）1#住宅1210045=5445002348.5（kw）2#住宅1210045=5445003#住宅1210045=5445004#公寓400050=2000005#公寓480050=2400006#公寓500055=2750003.2 負(fù)荷匯總由上表計算的各用戶的熱負(fù)荷可以匯總得小區(qū)的總熱負(fù)荷為：2348.5（kw）4 熱交換熱站設(shè)計4.1 換熱器4.1.1 換熱器選型及臺數(shù)確定本

4、小區(qū)的總熱負(fù)荷為2348.5kw,由于正常情況下不會滿負(fù)荷運(yùn)行，所以選一臺換熱器不合適，而且考慮備用，所以選擇單臺換熱量900kw的換熱器三臺。4.2 蒸汽系統(tǒng)熱源：小區(qū)由市政熱網(wǎng)提供飽和蒸汽，蒸汽壓力為0.6mpa。蒸汽經(jīng)過除塵以后進(jìn)入分氣缸分出,再經(jīng)過減壓進(jìn)入汽水換熱器.蒸汽系統(tǒng)：市政蒸汽-計量-分汽缸-減壓-汽-水換熱，汽-水換熱器進(jìn)口設(shè)溫控閥，控制熱水出水溫度。凝結(jié)水系統(tǒng)：汽-水換熱器(分汽缸）凝結(jié)水-疏水器-凝水(軟水)箱-采暖系統(tǒng)補(bǔ)水(排至室外下水道）。4.3 熱水系統(tǒng)4.4.1 熱水系統(tǒng)設(shè)計 熱水供暖系統(tǒng)：換熱器熱水出口-熱用戶-循環(huán)水泵-換熱器熱水進(jìn)口，循環(huán)水泵選用3臺(2用1

5、備)，均采用變頻控制。4.4.2 熱水系統(tǒng)主要設(shè)備選型計算4.4 補(bǔ)水定壓4.5.1 補(bǔ)水定壓方式確定 補(bǔ)水定壓水系統(tǒng)：采用膨脹罐加補(bǔ)給水泵的方式對熱水系統(tǒng)定壓補(bǔ)水，補(bǔ)水泵選用2臺(1用1備)。5 室外管網(wǎng)設(shè)計5.1 管線布置與敷設(shè)方式5.1.1 管線布置原則布置原理：外網(wǎng)的網(wǎng)路形式對于供熱的可靠性、系統(tǒng)的機(jī)動性、運(yùn)行是否方便以及經(jīng)濟(jì)效率有著很大影響。(1)對周圍環(huán)境影少而協(xié)調(diào)，管道應(yīng)少穿交通線，考慮園林綠化等因素，管道便于檢查、維修。(2)經(jīng)濟(jì)上合理。主干線力求短直，主干線盡量走熱負(fù)荷集中區(qū)。注意管線上的閥門、補(bǔ)償器和某些管道附件；(3)枝狀管網(wǎng)布置簡單，供熱管道的直徑隨距熱源越遠(yuǎn)而逐漸減小

6、;而金屬耗量小，基建投資小，運(yùn)行管理簡便，因為本工程是小區(qū)的管網(wǎng)敷設(shè)，所以選擇枝狀管網(wǎng)。由城鎮(zhèn)供熱工程技術(shù)規(guī)程可查閱知，熱水管網(wǎng)距建筑物基礎(chǔ)要大于3米，距城市道路邊緣不小于1.5米，所以布置管線鄰近道路的管線距道路邊緣距離為2米，供回水管道間距為600mm，具體布置如小區(qū)管網(wǎng)布置圖所示。5.1.2 敷設(shè)方式 供熱管道的敷設(shè)方式分為架空敷設(shè)和地下敷設(shè)。本小區(qū)管網(wǎng)敷設(shè)均采用地下敷設(shè)方式。本工程采用高密度聚乙烯外護(hù)管聚安酯泡沫塑料預(yù)制直埋保溫管，所以本工程管線均采用直埋敷設(shè)。敷設(shè)的截面圖如cad圖所示。5.1.3 管徑確定確定管道的管徑計算過程如下：(1) 管段的計算流量就是該管段所負(fù)擔(dān)的各個用戶的

7、計算流量之和，以此計算流量、確定管段的管徑和壓力損失。g=3.6q/ct1-t2g-采暖熱負(fù)荷熱力網(wǎng)設(shè)計流量，t/h;q-采暖熱負(fù)荷，kw;c-水的比熱容，j/kg,取c=4187 j/kgt1-各用戶相應(yīng)的熱力網(wǎng)供水溫度，t2-各用戶相應(yīng)的熱力網(wǎng)回水溫度， (2) 熱負(fù)荷計算:以1#住宅為例來說明采暖熱負(fù)荷熱力網(wǎng)設(shè)計流量的計算：g=3.6544500/4187（80-60）= 23.4 t/h1#住宅的采暖熱負(fù)荷熱力網(wǎng)設(shè)計流量為23.4 t/h,同理，其他用戶的熱負(fù)荷為:2#住宅:23.4 t/h. 3#住宅:23.4 t/h. 4#公寓:8.6 t/h.5#公寓:10.3t/h. 6#公寓

8、:11.8 t/h(3) 主干線計算: 因為熱水網(wǎng)路各用戶所需要的作用壓差是相等的,所以從熱源到最遠(yuǎn)用戶g為主干線,即主干線為:a-b-c-d-e-f-g.根據(jù)熱力網(wǎng)路水力計算的方法及步驟、供暖平面圖中管道的布置及管道附件的位置，以經(jīng)濟(jì)比摩阻30-70pa/m為計算基礎(chǔ)，范圍內(nèi),根據(jù)各管段的流量和平均比摩阻,查水力計算表確定管徑和實際比摩阻, 以ab為例:ab段設(shè)計流量 g=100.96t/h,由經(jīng)濟(jì)比摩阻查水力計算表得:d=200mm，r=43.23pa/m，v=0.87m/s.同理,其他干管的計算也如此,分別列表如下:表3. 管段ab的局部阻力當(dāng)量長度可查閱供熱工程附錄2-2.結(jié)果為:只有

9、一個煨彎:2.52. 折算長度lzs=37+2.52=39.52m,管段ab的壓力損失p=rlzs=1708.45pa計算結(jié)果計入表3.用同樣的方法計算其他干管的管徑和壓力損失. 表3 水力計算表管段編號計算流量(t/h)管段長度(m)局部阻力當(dāng)量長度(m)折算長度(m)直徑(mm)流速(m/s)比摩阻(pa/m)管段壓力損失(pa)不平衡率(%)ab 100.9372.5239.522000.8743.231708.45bc92.3288.436.42000.8036.061312.58cd68.9286.1634.162000.5920.07685.60de58.6285.633.6150

10、0.9679.552672.88ef35.2221.3223.321250.8375.241756.10fg23.4146.620.61250.5127.87574.12c123.4145.1019.10801.283115940.10-4.4e223.4146.620.61000.86108.42233.043.3f611.8242.0426.041000.43427.58718.20-25.1b48.6244.628.6700.67105.185868.1516.2d510.3244.628.6700.80151.024319.1713.3表4 各管段的局部阻力當(dāng)量長度計算：單位(m)管段

11、編號/局部阻力形式閘閥補(bǔ)償器彎頭分流三通直通管分流三通分支管三通分流管ab一個:2.52bc一個:8.4cd波紋:0.56一個:5.6de一個:5.6ef一個:1.32fg一個:1.28一個:0.76c1一個:1.28一個:3.82e2一個:1.65一個:4.95f3一個:1.65一個:4.95b4一個:1一個:0.6一個:3d5一個:1一個:0.6一個:3(4) 支線計算以支管d5為例說明水力計算過程管段d5的資用壓力為: p=pde+pef+pfg=2672.88+1756.10+574.2=4983.1pa.管段d5的估算比摩組為: r=p/lbj(1+j),其中j=0.6,則r=129

12、.8pa/m根據(jù)d5的流量10.3t/h和r查水力計算表得：d=70mm, r=151.02pa/m，v=0.80m/s由表4,可知其當(dāng)量長度ld=1+3+0.6=4.6m,則折算長度lzs=24+4.6=28.6m, p=rlzs=151.0228.6=4319.17pa,不平衡率:x=(4983.10-4319.17)4983.10=13.3%15%,所以平衡率滿足要求。同理:其他支管計算方法與此相同, 現(xiàn)將各管段的計算結(jié)果列入表3.但是有的支路不平衡率大于15%.例如b4支路的不平衡率為16.2%,需要裝調(diào)壓裝置, 在b4管段上加調(diào)壓孔板,采用調(diào)壓板消除剩余壓頭b4的剩余壓頭為p=2(7

13、001.28-5868.15)=2266.26pa f=23.21104/7070(2266.261000)0.5+0.8128600=24104.08 d=(gdndnf) 0.5=(8600707024104.08) 0.5=41.81.即調(diào)壓板的孔徑為41.81所以,對不平衡率很大的支路可以加裝調(diào)壓孔板來消除剩余壓頭.5.2 熱補(bǔ)償5.2.1 補(bǔ)償方式(1)確定熱補(bǔ)償器方式及固定支座位置：固定支架間的最大允許間距可根據(jù)初步設(shè)定管徑確定，安裝波紋管補(bǔ)償器的的干線固定支架的最大間距應(yīng)小于50米.當(dāng)每個支架之間必須設(shè)一個補(bǔ)償器。盡量利用自然補(bǔ)償，不便使用方形補(bǔ)償器時應(yīng)選用套筒補(bǔ)償器或波形補(bǔ)償器

14、，當(dāng)鋼管直徑較大，安裝位置有限時可設(shè)置套筒補(bǔ)償器或波形補(bǔ)償器。套筒補(bǔ)償器使用時需要注意定期檢修，以防漏水。波形補(bǔ)償器選擇時應(yīng)注意使用條件，避免氯離子腐蝕。本設(shè)計主要采用波紋管補(bǔ)償器。具體位置見圖紙所示。局部阻力當(dāng)量長度結(jié)果如表2。(2)固定支架間距的確定原則: 固定支架用來承受管道因熱脹冷縮時所產(chǎn)生的推力,為此支架和基礎(chǔ)需堅固,以承受推理的作用,固定支架間距的大小直接影響到管網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性,因此要求固定支架布置合理,使固定支架允許間距加大以減小管架的數(shù)量.(3)固定支座有以下要求:1,在管道不允許有軸向位移餓節(jié)點處設(shè)置固定支座,例:在支管分出的干管處在熱源出口,熱力站和熱用戶入口處,均應(yīng)設(shè)置固定支

15、座,以消除外部管路作用于附件和閥門上的作用力,使室內(nèi)管道相對穩(wěn)定；在管路彎管的兩側(cè)應(yīng)設(shè)置,以保證管道彎曲部位的彎曲應(yīng)力不超過管子的許用應(yīng)力范圍。2,在支管裝設(shè)的支架要求距干管三通處的距離小于9m,3,一次性補(bǔ)償器與固定支架之間的間距不應(yīng)大于表中數(shù)據(jù)的一半:見表3.(此表摘錄于實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊)管徑()20015012510080間距(m)121.284.784.568.869.0綜上,本小區(qū)供熱管網(wǎng)固定支座位置如圖紙所示。5.2.2 固定支座受力計算（只算一個）固定支座受力以b4支路為例.計算如下: （1）根據(jù)管子規(guī)格，查表得彎管的特性系數(shù)和管子的材料特性值。彎管柔性系數(shù)k=1.774,應(yīng)

16、力加強(qiáng)系數(shù)m=1.0,管子的斷面抗彎矩w=13.8cm3管子的斷面慣性矩i=52.5cm4 ,管子的彈性系數(shù)e=20.001mpa ,管子的線膨脹系數(shù)=12.2m/（m*)（2）確定固定支架之間管道的計算熱伸長量 x=（-）l=12.2(80-0) 24=0.023424m由于b4管道采用的是自然補(bǔ)償，所有支座受到的只有水平推力。支座的受力計算f=uql=0.361.024=439.2n 支座受力簡圖如下：支座受力圖5.3 管材與保溫本工程采用高密度聚乙烯外護(hù)管聚安酯泡沫塑料預(yù)制直埋保溫管，5.4 熱力入口具體詳圖見2#圖紙，它設(shè)置在單幢建筑物用戶的地溝入口，站內(nèi)設(shè)置溫度計、壓力表等檢測裝置，

17、在供水管道上裝過濾器，防止污垢、雜物等局部系統(tǒng)內(nèi)，在低點處設(shè)置泄水閥，檢修時排泄供暖系統(tǒng)中的水量。6 課程作業(yè)總結(jié)首先感謝王老師這學(xué)期對我們的教導(dǎo),謝謝!這次大作業(yè)是我上大學(xué)以來的第一次大作業(yè),主要是用計算機(jī)完成, 我自己做了這次大作業(yè),真的感受很深,供熱工程是我們的專業(yè)課,我們必須努力去較好地完成.在作業(yè)的進(jìn)行中,在畫圖和計算中遇到了很多不懂的問題,前期畫圖的時候由于自己對cad程序的不熟悉，導(dǎo)致自己走了很多的彎路，到了我把cad程序能都較為熟練的操作的時候，發(fā)現(xiàn)畫圖不是很難，只要你之前的原理已經(jīng)設(shè)計好了的話，畫起圖來還是比較快的。到了計算的時候，發(fā)現(xiàn)自己上課時候的學(xué)習(xí)簡直是太不認(rèn)真了，好在現(xiàn)在明白還不晚；這次作業(yè)的計算就是在水力計算的時候有點煩，其他的都是一些簡單的計算，有些不懂得地方，及時到圖書館查找資料,最后得到解決,在這期間,我學(xué)會了自己查找資料,也開始了解了一點專業(yè)的規(guī)范和設(shè)計手冊,以后要多看這方面的書籍.我這次做的這作業(yè)當(dāng)然會有很多錯誤之處,因為我們平時學(xué)的是理論知識,而這是一個實際工程,會有很多實際的客觀因素影響,還有一些工程中的要求規(guī)范.所以我們以后要多了解規(guī)范和設(shè)計手冊.作業(yè)存在錯誤之處,希望老師指正,謝謝!7 參考資料1.供熱工程.中國建筑