供熱工程課程設(shè)計計算說明書

1、課程設(shè)計課程設(shè)計計算說明書不要刪除行尾的分節(jié)符,此行不會被打印- I -目 錄課程設(shè)計任務(wù)書第一章 總論1.1 設(shè)計任務(wù)及要求1.2 原始資料1.2.1設(shè)計參數(shù)資料1.2.2基本設(shè)計要求第二章 供熱負(fù)荷計算2.1.供熱面積的計算2.2.供熱負(fù)荷的計算第三章 供熱方案設(shè)計3.1室外供熱管道的平面布置3.1.1供熱管道平面布置類型3.1.2供熱管道布置原則第四章 熱伸長及補償器選擇計算4.1 熱伸長及固定支架確定4.1.1熱伸長4.1.2固定支架4.2 補償器4.1.1設(shè)置補償器的意義4.1.2補償器的選擇第五章 供熱管網(wǎng)水力計算及水壓圖5.1 管網(wǎng)水力計算5.1.1 水力計算的一般要求5.1.2

2、 水力計算的方法和步驟5.1.3部分管路計算實例5.2 水壓圖繪制及分析5.2.1 繪制管路水壓圖的必要性5.2.1 水壓圖的原理及其作用5.2.2 繪制水壓圖的步驟和方法第六章 其他6.1 主要參考資料6.2附表附表1 供熱負(fù)荷計算及初步水力計算表附表2 詳細(xì)水力計算表結(jié)語 千萬不要刪除行尾的分節(jié)符,此行不會被打印.在目錄上點右鍵“更新域”,然后“更新整個目錄”.打印前,不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行 第一章 總論1.1 設(shè)計任務(wù)及要求本次設(shè)計為太原市XX小區(qū)二次網(wǎng)工程設(shè)計。要求：1.熟悉有關(guān)原始資料、規(guī)范、手冊等。2.根據(jù)供熱面積進(jìn)行供熱負(fù)荷的計算，結(jié)合地形圖等確定方案

3、后，進(jìn)行供熱負(fù)荷計算、管道水力計算、熱伸長計算、補償器的選擇等。3繪制所要求的圖紙。1.2 原始資料1.2.1 設(shè)計參數(shù)資料二次網(wǎng)供回水溫度：85/60臺站位置：北緯37°47東經(jīng)112°56；采暖季天數(shù)：150天；采暖室外計算溫度：-12；海拔：777.9m；最大凍土層深度：0.77m；冬季平均室外風(fēng)速：2.6m/s；主導(dǎo)風(fēng)向：C、NNW。 設(shè)計地區(qū)：牡丹江； 供暖室外計算溫度：tw =-24； 供暖天數(shù)：N=186天； 海拔：241.4m； 最大凍土層深度：189cm.1.2.3 基本設(shè)計要求二級網(wǎng)采用地溝敷設(shè)，在小區(qū)內(nèi)設(shè)置熱力站。第二章 供熱負(fù)荷的計算2.1 供熱面積

4、計算 供暖設(shè)計熱負(fù)荷采用面積熱指標(biāo)法和體積熱指標(biāo)法. 采用供暖面積熱指標(biāo)法，比體積熱指標(biāo)更易于概算，所以今年來再城市集中供熱系統(tǒng)規(guī)劃中，國外、國內(nèi)也多采用供暖面積熱指標(biāo)法進(jìn)行概算。經(jīng)綜合考慮，本次設(shè)計采用面積熱指標(biāo)法，各供熱面積已經(jīng)在平面圖中給出。2.2 供熱負(fù)荷計算集中供熱的熱負(fù)荷包括供暖、通風(fēng)、生產(chǎn)及生活熱負(fù)荷。供暖設(shè)計熱負(fù)荷的概算可采用面積熱指標(biāo)進(jìn)行計算,即 式中 建筑物的供暖設(shè)計熱負(fù)荷,； 建筑物的建筑面積,. 建筑物供暖面積熱指標(biāo),；建筑物供暖面積熱指標(biāo)的推薦取值如下表所示： 建筑物供暖面積熱指標(biāo)推薦值 建筑物類型住宅居住區(qū)綜合學(xué)校辦公醫(yī)院托幼旅館商店食堂未采取節(jié)能措施熱指標(biāo)（）58

5、-6460-6768-8065-8060-7065-80115-148采取節(jié)能措施熱指標(biāo)（）40-4545-5050-7055-6050-6055-70100-130 注： 1、本表摘自城市熱力網(wǎng)設(shè)計規(guī)范CJ34-2002年版； 2、表中數(shù)據(jù)適用于我國東北、華北、西北地區(qū)。3、熱指標(biāo)中已包括約5%的管網(wǎng)熱損失在內(nèi)。.經(jīng)考慮，商場的熱指標(biāo)取55，物業(yè)管理和住宅取40。本設(shè)計中所有的建筑物的面積與熱負(fù)荷匯總見附表1 根據(jù)附表1中的數(shù)據(jù)可知總供熱面積為124343,總的采暖熱負(fù)荷為498992W第三章 供熱方案的確定3.1 室外供熱管道的平面布置3.1.1 供熱管道的平面布置類型供熱管道平面布置圖示

6、與熱媒的種類、熱源和熱用戶相互位置及熱負(fù)荷的變化熱點有關(guān)，主要有枝狀和環(huán)狀兩類。枝狀網(wǎng)比較簡單，造價較低，運行管理比較方便，它的管徑隨著到熱源的距離增加而減小，其缺點在于如沒有供熱的后備性能，即一旦網(wǎng)路發(fā)生事故，在損壞地點以后的所有用戶均將中斷供熱。環(huán)狀網(wǎng)路的主要優(yōu)點是具有供熱的后備性能，可靠性好，運行也安全，但它往往比枝狀網(wǎng)路的投資要大很多。本設(shè)計中，力爭做到設(shè)計合理，安裝質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)和操作維護(hù)良好的條件下，熱網(wǎng)能夠無故障的運行，尤其對于只有供暖用戶的熱網(wǎng)，在非采暖期停止運行期內(nèi)，可以維護(hù)并排除各種隱患，以滿足在采暖期內(nèi)正常運行的要求，加之考慮到目前我國的國情，故設(shè)計中的熱力網(wǎng)型式采用枝狀網(wǎng)

7、。3.1.2 供熱管網(wǎng)布置原則 供熱管網(wǎng)布置原則：應(yīng)在城市建設(shè)規(guī)劃的指導(dǎo)下，考慮熱負(fù)荷分布、熱源布置、與各種管道及構(gòu)筑物、園林綠地的關(guān)系和水文、地質(zhì)條件等多種因素，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較厚確定布置方案。定線應(yīng)遵循以下幾個原則：（1）經(jīng)濟上合理。主干線力求短直，主干線盡量走熱負(fù)荷集中區(qū)，要注意管線上所需的閥門、補償器和某些管道附件的合理布置，涉及到檢查井的數(shù)量和位置，應(yīng)應(yīng)可能使其數(shù)量減少。 （2）技術(shù)上可靠。管線應(yīng)盡量避開采空區(qū)、土質(zhì)疏松區(qū)、地震斷裂帶、滑坡危險地帶以及地下水位高等不利地段。 （3）對周圍環(huán)境影響少而協(xié)調(diào)。管線要少穿主要交通線，一般平行于道路中心線并盡量敷設(shè)在車道以外的地方。3.1.3

8、供熱系統(tǒng)方案的確定一，熱源的確定。在集中供熱系統(tǒng)中，熱電廠、區(qū)域鍋爐房、低溫核能供熱廠可作為較大型的熱源使用，地?zé)?、工業(yè)余熱、太陽能、地源（水源）熱泵和直燃機等可作為小型區(qū)域供熱熱源，同時也可將來自于上一級的高溫水加熱下一級熱用戶所需熱源，并向其提高所需熱量的熱力站是為局部熱源。但在目前的技術(shù)條件下，最廣泛應(yīng)用的熱源形式仍然是電熱廠和區(qū)域鍋爐房。二，熱力管網(wǎng)。第四章 熱伸長及補償器選擇計算4.1 熱伸長及固定支架確定4.1.1 熱伸長計算選取補償器時應(yīng)首先計算熱伸長量，可根據(jù)式（8-2）進(jìn)行計算 4-1式中 管道的熱伸長量，； ，可由得，一般可??； 管壁的最高溫度，取熱媒的最高溫度，； 管道安

9、裝時的溫度, ； 計算管段的長度，。得出管道的熱伸長量后，根據(jù)產(chǎn)品樣本中提供的不同管徑補償器的最大補償量可確定該管段的補償器使用數(shù)量，也就可以粗略定出固定支架的使用數(shù)量。4.1.2 固定支架管道支架是直接支承管道并承受管道作用力的管路附件。它的作用是支撐管道和限制管道位移。它承受從管道傳來的內(nèi)壓力，外載力和變形力產(chǎn)生的彈性力，并將這些力傳到支承結(jié)構(gòu)或地上去。 4.1.2.1 固定支架最大間距確定固定支座所承受的推力由固定支架承擔(dān)。固定支架由于承受較大的推力，所以必須有堅固的支撐和基礎(chǔ)，因而它是供熱管網(wǎng)中造價較大的構(gòu)件，為了節(jié)約投資，應(yīng)盡可能減少固定支架的使用，但其間距應(yīng)滿足下列條件：1）管段的

10、熱伸長量不得超過補償器所允許的補償量；2）管段因膨脹而產(chǎn)生的推力，不得超過固定支架所能承受的允許推力值；3）不應(yīng)使管道產(chǎn)生縱向彎曲。根據(jù)這些條件并結(jié)合設(shè)計安裝經(jīng)驗，固定支架的最大間距可從實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊（第二版）（上冊）的熱力管網(wǎng)固定支架最大允許跨距表中查到，如下：公稱直徑506580100125150200250補償器50556065708090100 （3）計算安裝溫度取安裝時當(dāng)?shù)氐淖畹蜏囟取?.1 補償器選擇4.1.1 設(shè)置補償器的意義供熱管道隨著熱媒溫度升高，會產(chǎn)生熱伸長現(xiàn)象。如果該伸長無法得到補償，將使管道承受巨大的應(yīng)力，甚至破壞管道。因此，必須在管道上設(shè)置補償器，以補償管道的熱

11、伸長，從而減小關(guān)閉的應(yīng)力和作用在閥件或支架結(jié)構(gòu)上的作用力。4.1.2補償器種類 (1)自然補償利用供熱管道自身的彎曲管段（如L型或Z型等）來補償管段的熱伸長的補償方式，應(yīng)盡量利用管道的自然補償。 (2)波紋管補償器它是用單層或多層薄壁金屬制成的具有軸向波紋的管狀補償設(shè)備。工作時利用波紋變形進(jìn)行管道熱補償。其主要優(yōu)點是占地小，不用專門維修，介質(zhì)流動阻力小，近幾年工程中使用逐步增多。在本設(shè)計中，主要采用有內(nèi)套波紋管補償器。本設(shè)計中采用波紋管補償器（無內(nèi)套）與自然補償相結(jié)合的方式。 第五章 管網(wǎng)水力計算與水壓圖5.1 二次網(wǎng)的水力計算5.1.1 水力計算的一般要求 一，計算熱負(fù)荷應(yīng)按近期熱負(fù)荷計算，

12、對于分期發(fā)展負(fù)荷，可留有余地或考慮怎舍管網(wǎng)的可能性。二，水力計算時，應(yīng)繪管道平面布置圖，圖中應(yīng)注明各熱用戶的管段的幾何展開長度以及計算參數(shù)、管道附件、補償器、閥門等。熱水管網(wǎng)還應(yīng)注明始終點標(biāo)高。三，水力計算時，應(yīng)注意提高水力穩(wěn)定性，為防止水力失調(diào)，可采取以下幾條措施：1.減少管網(wǎng)干管的壓力損失，宜選取較小的比壓降，適當(dāng)增大管徑。2增大熱用戶的壓力損失，一般在熱用戶處安裝手動調(diào)節(jié)閥，調(diào)壓孔板，控制和調(diào)節(jié)入口壓力。3.高溫水采暖系統(tǒng)的內(nèi)部壓力損失，對管網(wǎng)的水力穩(wěn)定性也有影響，一般在熱源內(nèi)部留有一定的富裕壓頭，在正常情況下，富裕壓頭消耗在循環(huán)水泵的出口閥門上。4.供熱主管網(wǎng)大的管徑DN，不論熱負(fù)荷多

13、少，均不應(yīng)小于50mm，而通向單體建筑物的管徑一般不宜小于32mm.5.在供熱管網(wǎng)計算中，有的點超過靜壓超過允許極限時，一般從此點開始于其他系統(tǒng)分開，設(shè)置獨立的供熱系統(tǒng)。熱水采暖系統(tǒng)應(yīng)采用雙管閉式系統(tǒng)，其供回水管應(yīng)采用相同的管徑。5.1.2 水力計算的方法和步驟本設(shè)計中的水力計算采用當(dāng)量長度法。1）確定網(wǎng)路中熱媒的計算流量： 5-1 式中 供暖系統(tǒng)用戶的計算流量，T/h； 用戶熱負(fù)荷，KW； 水的比熱，取=4.187KJ/Kg·； tg/th一級網(wǎng)的設(shè)計供回水溫度，。分別取85和60。 （2）確定熱水網(wǎng)路的主干線，因各用戶內(nèi)部的阻力損失相等，所以從熱源到最遠(yuǎn)用戶的管線就是主干線，并確

14、定其沿程比摩阻，根據(jù)熱網(wǎng)規(guī)范，比摩阻R取30-70Pa/m。（3）根據(jù)網(wǎng)路主干線個管段的流量和初選的R值，利用熱水管網(wǎng)水力計算表確定主干線個管段的公稱直徑和相應(yīng)的實際比摩阻（可從供熱工程（第四版）中查到）。（4）根據(jù)選用的公稱直徑和管中局部阻力形式，確定管段局部阻力當(dāng)量長度Ld及折算長度Lzh。（5）根據(jù)管段折算長度Lzh的總和利用下式計算各管段壓降P。 5-2式中 管段壓降，Pa； 管段的實際比摩阻，Pa； 管段的實際長度，m；局部阻力當(dāng)量長度。（6）確定主干線的管徑后，就可以利用同樣方法確定支干線、支線的管徑，為了滿足網(wǎng)路中各用戶的作用壓差平衡，必須使各并聯(lián)管路的壓降大致相等，故并聯(lián)支線的

15、推薦比摩阻R需用式5-3進(jìn)行計算： R=P/Lzh 5-3式中 R推薦比摩阻，Pa/m；P資用壓降，即與直線并聯(lián)的主干線的壓降，Pa；Lzh考慮局部阻力的管段折算長度，m根據(jù)式5-3可得到支線的推薦比摩阻，結(jié)合管段的流量可利用熱水管網(wǎng)水力計算表確定各支線的公稱直徑、實際比摩阻及實際壓降，熱水流速不應(yīng)大于3.5m/s,同時比摩阻不應(yīng)大于300Pa/m。對于實際壓降過小的管段為維持網(wǎng)路平衡，可安裝手動調(diào)節(jié)閥，平衡閥、自力式壓差控制閥、自力式流量控制閥等用以消除剩余壓頭，保證所需要的流量。應(yīng)指出：從此表中查出的供回水平均溫度為100的比摩阻，對應(yīng)的密度為958.4kg/,但二次網(wǎng)的平均溫度為85+6

16、0/2=72.5,對應(yīng)的密度為976.4 kg/，因此要對查出的流速和比摩阻進(jìn)行修正，這不同溫度下著兩個參數(shù)與密度成反比，此說明書中出現(xiàn)的流速和比摩阻值就是修正后的值，詳細(xì)的修正過程見附表2詳細(xì)水力計算表。 5.1.3 部分管路計算實例（1）主干線水力計算實例對各個熱力站和管路的節(jié)點編號在管道平面圖中標(biāo)出，本設(shè)計中由于從熱源到的管道的輸送距離最遠(yuǎn)，故選取該管線為主干線進(jìn)行計算。就本設(shè)計實際考慮，設(shè)有兩條主干線。以主干線1舉例：根據(jù)流量和初步選定的主干管推薦比摩阻，可得主干線的各管段的公稱直徑，同時可得出各管段實際的比摩阻,如管段BC,確定管段BC的管徑和相應(yīng)的比摩阻R值。DN=200mm， R

17、=129.4 Pa/m管段BC中局部阻力的當(dāng)量長度,可由供熱工程（第四版）的熱水管路局部阻力當(dāng)量長度表中查得：無內(nèi)套波紋管補償器 1×13.7=13.7m分流三通 2×8.4=16.8m異徑接頭 1×0.84=0.84m管段BC的當(dāng)量長度 =13.7+16.8+0.84=31.34m管段BC的折算長度 Lzh =53.1+31.34=84.44m管段BC的壓力損失 =RLzh=5851.56Pa用同樣的方法，可計算主干線的其余管段。確定其管徑和壓力損失。其他管段的局部阻力如表5-1所示，管徑和壓力損失計算結(jié)果列于表5-2。兩表見下：表5-1 主干線1局部阻力表(無

18、局部阻力的管段沒標(biāo)出)管段編號蝶閥調(diào)節(jié)閥波紋管補償器鍛壓彎頭分流三通異徑接頭當(dāng)量長度BC00102131.34CD00102030.5DE00012021EF00102030.5FG00012120.16GH00102120.24HI00102115.33IJ00102112.36JK0001216.3 表5-2 主干線1水力計算表 管段編號公稱直徑流速（m/s）比摩阻（Pa/m）流量(t/h)管段長度(m)折算長度(m)總長度(m)阻力損失（Pa）AB2500.7425.72144.02400401028.68BC2001.19 69.30 129.40 53.131.3484.445851

19、.56 CD2001.01 56.73 119.36 47.930.578.44447.98 DE2000.92 49.96 109.32 4021613047.66 EF2000.58 19.34 68.236.330.566.81291.70 FG1500.66 38.28 41.1267.220.1687.363344.23 GH1250.71 56.05 30.6848.320.2468.543841.49 HI1000.71 74.30 19.655.515.3370.835262.99 IJ800.53 53.79 9.834.412.3646.762515.21 JK650.37

20、 33.57 4.929.96.336.21215.22 （2）支干線計算實例以EY段為例因用戶內(nèi)部的阻力損失相等，所以管段EY允許的壓力損失為： PEY =PEF+PFG+PGH+PHI+PIJ+PJK =17470.83Pa設(shè)局部阻力損失與沿程損失的估算比值j=0.3（可根據(jù)供熱工程（第四版）熱網(wǎng)管道局部損失與沿程損失的估算比j值表中查到），則可知比摩阻大致應(yīng)控制為： R=PEY/lEY (1+j) =17470.83/195.9 (1+0.3)= 68.6Pa/m根據(jù)R和G=41.14t/h，由熱水管網(wǎng)水力計算表可確定EU的公稱直徑為DN125，實際比摩阻為R=100.71Pa/m，局部

21、阻力列于表5-3。表5-3 EY段局部阻力表管段編號蝶閥調(diào)節(jié)閥波紋管補償器鍛壓彎頭分流三通異徑接頭當(dāng)量長度EU11201055.75UV00102120.24VW00102115.33WX00102112.36XY0001216.3水力計算表如下：表5-4 EY段水力計算表 管段編號公稱直徑流量(t/h)流速（m/s）比摩阻（Pa/m）總長度(m)管段長度(m)折算長度(m)阻力損失（Pa）EU12541.120.95100.7183.5527.855.758414.20UV12530.680.6955.7568.5448.320.243821.30VW10019.60.7175.2970.8

22、355.515.335332.51WX809.80.7253.5946.7634.412.362506.03XY654.90.3834.5536.229.96.31250.75注：詳細(xì)的水力計算過程見附表2詳細(xì)水力計算表。 5.3 繪制網(wǎng)路水壓圖5.3.1 繪制網(wǎng)路水壓圖的必要性熱網(wǎng)中連結(jié)著許多的熱用戶，它們對供水溫度及壓力可能各有不同，而且它們所處的地勢高低不一，在設(shè)計階段必須對整個網(wǎng)路的壓力狀況有個整體考慮，而水力計算通常只能確定熱水管道中各管段的壓降，并不能確定熱水供暖系統(tǒng)中管道上各點的壓力，因此，只有通過繪制熱水網(wǎng)路的水壓圖，用以全面地反映熱望和各熱用戶的壓力狀況，并確定保證使它實現(xiàn)的

23、技術(shù)措施。在運行中，通過網(wǎng)路的實際水壓圖，可以全面地了解整個系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中或出現(xiàn)故障時的壓力狀況。從而揭露關(guān)鍵性的問題并采取必要的技術(shù)措施，保證安全運行，另外，各個用戶的連接方式以及整個供熱系統(tǒng)的自控調(diào)節(jié)裝置，都需要根據(jù)網(wǎng)路的壓力分布或其波動情況來選定，既需要以水壓圖作為這些工作的決策依據(jù)。5.3.2 網(wǎng)路水壓圖的原理及其作用5.3.2.1 原理 水壓圖是根據(jù)伯努利方程原理繪制的，即 （4-6）5.3.2.2 作用 （1）利用水壓曲線，可以確定管道中任何一點的壓力值。 （2）利用水壓曲線，可以表示各管段阻力損失值。 （3）根據(jù)水壓區(qū)縣的坡度，可確定管段單位長度的平均壓降值。 （4）只要已知或固定管道上任何一點的壓力，則其它各點的壓力值就已知。5.3.3 繪制水壓圖的原則和要求 （1