1、 太原理工大學現代科技學院 供熱管網 課程設計說明書專業班級：建筑環境與設備工程1003班 學 生：史大偉 學 號：2010102185要求設計工作起止日期： 2013.12.15-2013.12.29指 導 老 師： 王飛 李風雷 王美萍摘要隨著人們生活水平的提高，集中供熱被越來越多地采用，采用集中供暖可以減少能量的浪費,提高供熱效率,減少環境污染,利于管理.同時采用集中供熱可提高供熱質量,提高人們的生活質量.但是在以往的設計中,由于外網與內網的配合往往出現縫隙,使得各個建筑物的資用壓頭與實際需要的出現偏差,使系統水力失調, 浪費了大量的熱量,而供熱效果卻不甚理想.本次設計要求解決這一問題,

2、使得系統的平衡性有一個較大的提高,減少系統的失調損失,節省燃料和電、水的消耗,并提高供熱質量。間接連接供熱因其熱源補水率低，熱網的壓力工況和流量工況不受用戶的影響，便于熱網運行管理。在近年來已經成為流行的供熱方式。本次設計為貼近實際也采用了間接連接供熱，在各個小區設置了熱力站。地溝敷設已被使用很久，使傳統的供熱管道敷設方式，本次設計的二級網使用了這種成熟的輻設方式。 關鍵詞：間接連接供熱；地溝敷設；水力平衡不要刪除行尾的分節符,此行不會被打印目 錄摘要I第一章 緒論1.1 設計題目1.2 原始資料1.2.1 設計地區氣象資料1.2.2 設計參數資料1.2.3 基本設計要求第二章 熱負荷的計算2

3、.1 集中供熱系統熱負荷的概算2.1.1 集中供熱系統以及熱負荷的類型2.2 熱負荷的計算2.2.1 采暖設計熱負荷的計算第三章 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3.1.2 供熱管道的定線原則第四章 管網水力計算與水壓圖4.1 管網網的水力計算4.1.1 計算方法4.1.2 水力計算的步驟4.1.3 部分管路計算實例4.3 繪制網路水壓圖4.3.1 繪制網路水壓圖的必要性4.3.2 網路水壓圖的原理及其作用4.3.3 繪制水壓圖的原則和要求4.3.4 繪制熱水網路水壓圖水壓圖的步驟和方法第五章 管道的敷設5.1 管道敷設方式5.1.1 敷設方式確定

4、第六章 供熱管道附件及應力計算6.1 供熱管道及附件6.1.1管道和閥門6.1.2 補償器6.1.3 管道支座6.2活動支座間距的確定6.2.2 管道活動支座間距的確定6.3 固定支座最大間距確定6.4 直埋管段的補償與失穩計算56 千萬不要刪除行尾的分節符,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 緒論1.1 設計題目 沈陽某工程供熱外網設計1.2 原始資料1.2.1 設計地區氣象資料采暖室外計算溫度：-7 采暖季天數：N=150天；采暖室外平均溫度：0.3 ；最大凍土層深度：43。 設計地區：牡丹江；

5、 供暖室外計算溫度：tw =-24； 供暖天數：N=186天； 海拔：241.4m； 最大凍土層深度：189cm.1.2.2 設計參數資料二級網供回水溫度：Tg/Th=85/60 ；室內計算溫度：。1.2.3 基本設計要求本設計采用間接連接，二級網采用地溝敷設，在小區內設置一個熱力站。 室內計算溫度：18； 一級網供回水溫度：1/2=120/80； 二級網的供回水溫度：tg/th=95/70.第二章 熱負荷的計算2.1 集中供熱系統熱負荷的概算2.1.1 集中供熱系統以及熱負荷的類型2.1.1.1 集中供熱系統 集中供熱系統系統指的是以熱水或蒸汽作為熱媒集中向一個具有多種熱用戶的較大區域供熱的

6、系統.2.1.1.2 熱負荷的類型 (1)按性質分為兩大類一類是季節性熱負荷,它與室外溫度、濕度、風向、風速和太陽輻射熱等氣候條件密切相關,起決定性作用的是室外溫度在全年中有很大的變化.另一類是常年性熱負荷主要取決于生活用熱和生產狀況,其日變化較大,而在全年的變化較小.(2)按熱用戶的性質分a、供暖設計熱負荷；b、通風設計熱負荷；c、生產工藝熱負荷d、生活用熱的設計熱負荷2.1.1.3 熱負荷的計算方法 供暖設計熱負荷采用面積熱指標法和體積熱指標法. 通風熱負荷采用體積熱指標法. 熱水供應系統計算方法見2.2. 生產工藝負荷主要取決于工藝工程性質,用熱設備和工作制度1.2.2 熱負荷的計算2.

7、2.1 采暖設計熱負荷的計算采暖熱負荷使城市集中供熱系統中最重要的負荷,它的設計熱負荷占全部設計熱負荷的80%-90%以上（不包生產工藝用熱）,供暖設計熱負荷的概算可采用面積熱指標進行計算,即 （2-1）式中 建筑物的供暖設計熱負荷,； 建筑物供暖面積熱指標,； 建筑物的建筑面積,.建筑物供暖面積熱指標的推薦取值如表2-1所示 表2-1 建筑物供暖面積熱指標推薦值 建筑物類型住宅居住區綜合學校辦公醫院托幼旅館商店食堂熱指標（）58-6460-6768-8065-8060-7065-80115-148采取節能40-4545-5550-7055-7050-6055-70100-130 注：1、本表

8、摘自城市熱力網設計規范CJ34-90,1990年版； 2、熱指標中已包括約5%的管網熱損失在內.本設計中所有的建筑物的面積與熱負荷匯總如表2-2所示 表2-2 各建筑物供暖面積與熱負荷匯總表 面積（）熱指標（w/)熱負荷(w)t比容流量（t/h)管徑（mm)比摩阻（pa/m)1樓966040386400254.186813.29 100(108*4)36.12樓451040180400254.18686.21 65(76*3.5)54.73樓391040156400254.18685.38 65(76*3.5)41.54樓391040156400254.18685.38 65(76*3.5)4

9、1.55樓355840142320254.18684.90 65(76*3.5)35.66樓321040128400254.18684.42 65(76*3.5)27.57樓551040220400254.18687.58 80(89*3.5)31.98樓391040156400254.18685.38 65(76*3.5)41.59樓391040156400254.18685.38 65(76*3.5)41.510樓355840142320254.18684.90 65(76*3.5)35.611樓321040128400254.18684.42 65(76*3.5)27.512樓53164

10、0212640254.18687.31 65(76*3.5)69.213樓364840145920254.18685.02 65(76*3.5)35.614樓364840145920254.18685.02 65(76*3.5)35.615樓391040156400254.18685.38 65(76*3.5)41.516樓391040156400254.18685.38 65(76*3.5)41.517樓355840142320254.18684.90 65(76*3.5)35.618樓321040128400254.18684.42 65(76*3.5)27.519樓53164021264

11、0254.18687.31 65(76*3.5)69.220樓364840145920254.18685.02 65(76*3.5)35.621樓364840145920254.18685.02 65(76*3.5)35.622樓391040156400254.18685.38 65(76*3.5)41.523樓391040156400254.18685.38 65(76*3.5)41.524樓355840142320254.18684.90 65(76*3.5)35.625樓321040128400254.18684.42 65(76*3.5)27.5商鋪17506045000254.186

12、81.55 50(57*3.5)70物業19205046000254.18681.58 商鋪210806064800254.18682.23 40(45*2.5)126.2物業29455047250254.18681.63 40(45*2.5)66.7現有總面積106951現有總負荷4333290254.1868149.07 250(273*6)28規劃面積1600040640000254.186822.02 125(133*4)29.4總面積122951總負荷4973290根據表2-2可知總供熱面積為122951,總的采暖熱負荷為4973290W第三章 供熱方案的確定3.1 室外供熱管道的平

13、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與熱媒的種類、熱源和熱用戶相互位置及熱負荷的變化熱點有關，主要有枝狀和環狀兩類。枝狀網比較簡單，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，即一旦網路發生事故，在損壞地點以后的所有用戶均將中斷供熱。環狀網路的主要優點是具有供熱的后備性能，可靠性好，運行也安全，但它往往比枝狀網路的投資要大很多。本設計中，力爭做到設計合理，安裝質量符合標準和操作維護良好的條件下，熱網能夠無故障的運行，尤其對于只有供暖用戶的熱網，在非采暖期停止運行期內，可以維護并排除各種隱患，以滿足在采暖期內正常運行的要

14、求，加之考慮到目前我國的國情，故設計中的熱力網型式采用枝狀網。13.1.2 供熱管道的定線原則 （1）經濟上合理，主干線力求短直，使金屬耗量小，施工方便，主干線盡量走熱負荷集中區，管線上所需的閥門及附件涉及到檢查井的數量和位置，而檢查井的數量應力求減少。 （2）技術上可靠，線路盡可能走地勢平坦，土質好，水位低的地區，盡量利用管段的自然補償。 （3）對周圍環境影響少而協調，少穿主要街道，城市道路上的供熱管道一般平行于道路中心線，并盡量敷設在車道以外的地方。 （4）穿過街區的城市熱力管網應敷設在易于檢修和維護的地方。 （5）通過非建筑區的熱力管道應沿公路敷設。 （6）熱水管道在最低點設放水閥，在最

15、高點設放氣閥，管線布置見管線平面圖。4第四章 管網水力計算與水壓圖4.1 二級網的水力計算4.1.1 計算方法 本設計中的水力計算采用當量長度法。4.1.2 水力計算的步驟 （1）確定網路中熱媒的計算流量 （4-1）式中 供暖系統用戶的計算流量，T/h； 用戶熱負荷，KW； 水的比熱，取=4.187KJ/Kg·； /二級網的設計供回水溫度，。 （2）確定熱水網路的主干線，及其沿程比摩阻，根據城市熱力網設計規范，比摩阻R取30-70Pa/m。 （3）根據網路主干線個管段的流量和初選的R值，利用參II中的表4-2確定主干線個管段的公稱直徑和相應的實際比摩阻。（4）根據選用的公稱直徑和管中

16、局部阻力形式，確定管段局部阻力當量長度Ld及折算長度Lzh。（5）根據管段折算長度Lzh的總和利用下式計算各管段壓降P。 （4-2）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管管徑，為了滿足網路中各用戶的作用壓差平衡，必須使各并聯管路的壓降大致相等，故并聯支線的推薦比摩阻Rtj需用式（4-3）進行計算 Rtj=P/Lzh (4-3)式中 Rtj推薦比摩阻，Pa/m；P資用壓降，即與直線并聯的主干線的壓降，Pa；Lzh考慮局部阻力的管段折算長度，Lzh=L×1.3,m;根據式（4-3）可得

17、到支線的推薦比摩阻，結合管段的流量可利用參2中的表4-2確定支線的公稱直徑、實際比摩阻及實際壓降。對于實際壓降過小的管段為維持網路平衡，可安裝調節孔板或小管徑閥門來消除剩余壓頭，節流孔板的消壓可查表選取或者按式（4-4）進行計算 （4-4）式中 G熱媒流量，Kg/h；調壓板消耗壓降，Pa。4.1.3 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點編號如圖所示，本設計中由于從熱源到6號樓的管道的輸送距離最遠，故選取該管線為主干線進行計算。根據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1,確定管段1的管徑和相應的比摩阻R值

18、. D=250mm， R=27.72Pa/m管段1中局部阻力的當量長度,可由供熱工程附錄9-2查得，1段含有兩個補償器，公稱直徑為250mm 當量長度為13.32一個分流三通，公稱直徑為250mm,當量長度為11.1m局部當量長度為 Ld=6.66x2+11.1=24.42管段1的折算長度 Lzh=168.88+24.42=193.m3管段AB的壓力損失 =RLzh=5358.28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。管徑和壓力損失計算結果列于表4-24.2 繪制網路水壓圖4.3.1 繪制網路水壓圖的必要性熱網中連結著許多的熱用戶，它們對供水溫度及壓力可能各有不同，而且它

19、們所處的地勢高低不一，在設計階段必須對整個網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中管道上各點的壓力，因此，只有通過繪制熱水網路的水壓圖，用以全面地反映熱網和各熱用戶的壓力狀況，并確定保證使它實現的技術措施。在運行中，通過網路的實際水壓圖，可以全面地了解整個系統在調節過程中或出現故障時的壓力狀況。從而揭露關鍵性的問題并采取必要的技術措施，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的自控調節裝置，都需要根據網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。4.3.2 網路水壓圖的原理及其作用4.3.2.1

20、原理 水壓圖是根據伯努利方程原理繪制的，即 （4-6）4.3.2.2 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）根據水壓曲線的坡度，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。4.3.3 繪制水壓圖的原則和要求 （1）在與熱水網路直接連接的用戶系統內，壓力不應超過該用戶系統用熱設備及其管道的承壓能力。 （2）在高溫水網路和用戶系統內，水溫超過100的點熱媒壓力不應低于該水溫下的汽化壓力。 （3）與熱水網路直接連接的用戶系統，無論在網路循環水泵，運轉或停止工作時，其用

21、戶系統回水管出口處的壓力，必須高于擁護系統的充水高度，以防止系統倒吸入空氣，破壞正常運行和腐蝕管道。 （4）網路回水管內任何一點的壓力，都應比大氣壓力至少高出5mH2O，以免吸入空氣。（5）在熱水網路的熱力站或用戶引入處，供回水管的自用壓降，應滿足熱力站或用戶所需的作用壓頭。4.3.4 繪制熱水網路水壓圖水壓圖的步驟和方法 （1）以網路循環水泵的中心線的高度（或其他方便的高度）為基準面，在縱坐標上按一定的比例尺做出標高地刻度，按照網路上的各點和用戶從熱源出口起沿管路計算的距離，在橫坐標上相應的點標出網路相對于基準面的標高和房屋高度，并畫出沿管線的縱剖面。 （2）選定靜水壓曲線的位置，靜水壓曲線

22、是網路循環水泵停止工作時，網路上各點的測壓管水頭的連接線。靜水壓曲線高度必須滿足兩個要求，一是底層散熱器所承受的靜水壓力不超過散熱器的承壓能力，二是熱水網路及其直接連接的用戶系統內，不會出現汽化或倒空。 （3）選定回水管的動水壓曲線的位置，在網路循環水泵運轉時，網路回水管各點的測壓管水頭的連接線，稱為回水管動水壓曲線，其位置應滿足下列要求：a、保證所有直接連接的用戶系統不倒空和網路上任意一點的壓力不應低于50KPa的要求；b、與熱網直連的用戶，不超過散熱器的靜水壓力。 （4）選定供水管動水壓曲線的位置在網路循環水泵運轉時，網路供水管內各點的測壓管水頭連接線稱為供水管動水壓曲線，它沿著水流動方向

23、逐漸下降，在每米長上降低的高度反映了供水管的比壓降值。本設計要求繪出一級網主干線的水壓圖。地形最高處與熱源循環水泵的高差為5m，熱力站的高度均暫取為5米，120的水的汽化壓力為4.5，加上30K50Kpa的富裕值，故本設計中的靜水壓線取。根據水力計算表，可確定水壓圖的各段的斜率，在最末端的熱力站應保證10的資用壓頭。 第五章 管道的敷設5.1 管道敷設方式管網是系統投資最多，施工最繁重部分，所以合理選擇管道敷設方式，以及做好管網平面定線工作，對節省投資，保證冷網安全可靠運行和施工維修方便都具有重要意義。5.1.1 敷設方式確定本設計中采用地溝敷設，采用不通行地溝。本設計僅考慮供熱方面，故地溝中

24、只放置兩根水管。不通行地溝橫剖面圖第六章 供熱管道附件及應力計算6.1 供熱管道及附件6.1.1管道和閥門本設計中的熱力管道均采用鋼管。其規格和機械強度計算中所用的材料特性根據參考資料的附錄14-1。鋼管的連接方式主要是焊接和法蘭連接。對三通用焊接，各種鑄造管件，如閥門和管子之間連接用法蘭連接，對于彎頭采用鍛壓彎頭連接。設計中的閥門有閘閥和調節兩種。6.1.2 補償器8.1.2.1 設置補償器的意義供熱管道隨著熱媒溫度升高，會產生熱伸長現象。如果該伸長無法得到補償，將使管道承受巨大的應力，甚至破壞管道。因此，必須在管道上設置補償器，以補償管道的熱伸長，從而減小關閉的應力和作用在閥件或支架結構上

25、的作用力。8.1.2.2 補償其種類 (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，應盡量利用管道的自然補償。 (2)橡膠軟接補償器工作時利用橡膠變形進行管道熱補償。其主要優點是占地小，不用專門維修，介質流動阻力小，近幾年工程中使用逐步增多。在本設計中，主要采用有橡膠軟接補償器。本設計中采用波橡膠軟接與自然補償相結合的方式。8.1.2.3橡膠軟接頭補償器的選擇本設計采用鞏義市興隆給排水設備廠生產的JDA-A型課曲撓雙球體橡膠接頭補償器,其具體尺寸可參見產品樣本.6.2.2 管道活動支座間距的確定管道活動支座間距的大小決定整個管網的支座和支架數量影響整個

26、管網投資，其最大間距(允許間距)主要依據下列條件來確定。6.2.2.1 按強度條件確定活動支座的允許間距對于連續敷設的水平直管活動支座允許間距可根據材料力學中荷載多跨梁彎曲應力計算公式來求出允許間距。 （8-10）式中 供熱管道活動支座的允許間距，m； 管材的許用外載綜合應力，按供熱工程附錄14-3取用，MPa； 管子斷面抗彎矩，按供熱工程附錄14-3取用，cm3； 管子橫向焊縫系數，其取值見表8-1； 外載負荷作用下的管子單位長度的計算重量，按文獻1,附錄14-3取用，N/m。表8-2 管子橫向焊縫系數值 焊接方式值焊接方式值手工電弧焊0.7手工雙面加強焊0.95有墊環對焊0.9自動雙面焊1.0無墊環對焊0.7自動單面焊0.8計算結果如表8-3所示。8.2.2.2 按剛度條件確定活動支座的允許間距 （1）按i=0.002不允許有反坡的要求 式中 活動支座的允許間距，m； 管道的坡度，i=0.002； 管道材料的彈性模數，N/m2； 管道斷面慣性矩，m4； 外載負荷作用下管子的單位長度的計算重量，N/m。計算結果如表8-2所示 （2）按最大撓度確定間距 式中 L、L1、L2活動支座的允許間距，m； x管道活動支座到管子最大繞曲面的距離，m； 管子的剛度，N