供热课程设计说明书(共36页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上成绩评阅人 日 期中 国 矿 业 大 学供 热 工 程 课 程 设 计说 明 书本文中计算表下载请搜索子夜扣扣供热计算表子夜扣扣热负荷专 业： 建筑环境与设备工程 年 级： 12级02班 学 号： 学生姓名： 指导教师： 中国矿业大学力学与建筑工程学院2015年12月7日一、工程概况说明：1.1、 该工程为天津市民用建筑某住宅小区供热工程1.2、 气象资料查课本供暖工程附录D表D-2（P324）可得天津市气象资料：供暖室外计算温度：-9室内计算温度：18采暖期日平均温度：-0.9采暖期天数：122天1.3、 热源及热媒的选择天津小区室外供热管网的设计属于民用建筑供暖的

2、设计。热源：市政供热管网，130供，80回。通过比较热水、蒸汽供热的各自的优缺点，采用热水作为供热热媒在本设计中，只有供暖热负荷，采用95/70的低温水作为供热介质。1.4、 热网的系统形式及敷设方式：热网采用闭式双管异程式管网管道采用直埋敷设方式。二、负荷计算：2.1、供暖设计热负荷的概算采用面积热指标法进行计算建筑物的供暖设计热负荷，可按下式进行概算: Qn=qfF10-3式中Qn建筑物的供暖设计热负荷，KW;F建筑物的建筑面积，m2;Qf建筑物供暖面积热指标, W/m3本设计为新建节能小区集中供热，采用面积指标法，热负荷指标选取为50W/m22.2、各建筑物的热负荷估算详见下表所示：住宅

3、编号单户面积户数单层面积层数面积(m2)热负荷指标（W/m2）设计热负荷KW#1100121200161920050960#212010120091080050540#312044809432050216#412067209648050324#512067209648050324#612044809432050216#712010120091080050540#81008800161280050640#91008800161280050640#101008800161280050640#1112044809432050216#1212044809432050216#13120672096480

4、50324#1412067209648050324#1512044809432050216#1612089609864050432#1712044809432050216#1812044809432050216#1912067209648050324#2012089609864050432#2112089609864050432#2212044809432050216#23300130039005045总计86492.3、计算年耗热量及绘制热负荷延续图2.3.1 年耗热量式中：供暖设计热负荷，单位为kWN 供暖期天数，单位为d供暖室外计算温度，单位为供暖室内计算温度，单位为，一般取18供暖期室

5、外平均温度，单位为本工程地点：天津气象参数：=-18 =-0.9 N=122d =8649KW 则：2.3.2 热负荷延续图（1）先绘制出供暖热负荷随室外温度变化曲线。天津供暖室外计算温度为-9 ，室内设计温度为18 ，利用下式可求出开始供暖时（tw,k=+5 ）的供暖热负荷： 如下图，纵坐标表示供暖热负荷，横坐标左方表示室外温度。在坐标图上连结点、，绘出一条直线，直线表示供暖热负荷随室外温度变化曲线。=5 Q n=8649（185）/（18+9）=4164 KW 查附录D-2 可知其延续小时数为h=2928=3 Q n=8649（183）/（18+9） =4805 KW 查附录D-2 可知其

6、延续小时数为h=2465=0 Q n=8649（180）/（18+9） =5766 KW 查附录D-2 可知其延续小时数为h=1833=-2 Q n=8649（18+2）/（18+9） =6407 KW 查附录D-2 可知其延续小时数为h=1235=-4 Q n=8649（18+4）/（18+9）=7047 KW 查附录D-2 可知其延续小时数为h=700=-6 Q n=8649（18+6）/（18+9）=7688 KW 查附录D-2 可知其延续小时数为h=330=-8 Q n=8649（18+8）/（18+9）=8329 KW 查附录D-2 可知其延续小时数为h=127=-9 Q n=864

7、9（18+9）/（18+9）=8649KW 查附录D-2 可知其延续小时数为h=69表：低于和等于tw的延续小时数室外温度低于和等于的延续小时数供暖热负荷-9698649-81278329-63307688-47007047-212356407018335766324654805529284164（2）绘制供暖热负荷延续图。按照上述绘制方法，图右方横坐标的bi (i=1,2 )点引垂直线与在线上相应的 (i=1,2 )点引水平线相交得 (i=1,2 )点，连接各点，可得出供暖热负荷延续时间图。供热延续图如下：三、选择热源、确定供热介质及其参数：3.1、热源形式 根据实际条件，选择热源。本工程可

8、采用城市热力网。3.2、热媒的选择集中供热系统热媒选择，主要取决于热用户的使用特征和要求同时也与选择的热源型式，同应根据安全、卫生、经济、建筑性质和地区供热条件等因素考虑决定。集中供热系统的热媒主要是热水或蒸汽。查供热工程知：3.2.1以水作为热媒和蒸汽相比，有下述优点：a 热水供热系统的利用率高。由于在热水供热系统中，没有凝结水和蒸汽泄漏，以及二次蒸汽的热损失，因而热能利用率比蒸汽供热系统高，实践证明，一般可节约燃料20%40%。b 以水作为热媒用于供暖系统时，可以改变供水温度来进行供热调节（质调节），既能减少热网损失，又能较好的满足卫生要求。c 由于水的热容量大，在短时间水力工况失调时，不

9、会引起显著的供热状况的改变。d 在热电厂供热的情况下，可以充分利用汽轮机的低压抽汽，得到较高经济效益水介质的缺点是输送耗电量大。3.2.2以蒸汽作为热媒，与热水相比有如下优点：a 以蒸汽作为热媒的使用面广，能满足多种热用户的要求。尤其在生产工艺用热都要求采用蒸汽来供给热量。b 汽网中输送蒸汽凝结水所耗的电能少，输送靠自身压力，不用循环系统，不用耗电。c 因温度和传热系数都比水高，可以减少散热设备面积，降低了设备的费用。d 由于蒸汽的密度很小，可以适用于地形起伏很大的地区和高层的建筑中，输送和使用过程中不用考虑静压，连接方式简便，运行也很方便。总之，根据用户性质、介质的种类、热负荷的大小、用户分

10、散程度等综合因素考虑。蒸汽和凝结水状态参数变化较大的特点是蒸汽供暖系统比热水系统在设计和运行管理上较为复杂的原因之一。由这一特点引起系统中出现“跑”、“冒”、“滴”、“漏”问题解决不当时，会降低蒸汽供热系统的经济性和适用性。蒸汽供暖系统散热器表面温度高，易烤炙积在散热器上的灰尘，产生异味，卫生条件较差。因此在民用建筑中，不适宜采用蒸汽供暖系统。根据上述以水或蒸汽作为热媒的特点，对于以锅炉房作为热源的集中供热系统，在只有供暖、通风和热水供应热负荷的情况下，应采用热水为热媒，同时应考虑采用高温水供热的可能性在本设计中，采用的是锅炉房作为热源的供热方式，考虑到本设计的目的是解决小区内用户采暖用热；方

11、案采用热水作热媒。3.3、确定用户的供热介质参数。热媒参数，对于生产工艺热负荷，要满足整个用户生产工艺用汽压力、温度、和蒸汽干度的要求；对于供暖负荷，要尽可能提高热媒参数，可以降低热网投资和减少输送电能消耗。在本设计中，只有供暖热负荷，采用95/70的低温水作为供热介质。四、选择供热系统的形式：在闭式系统中，热网的循环水仅作为热媒，供给热用户热量而不从热网中取出使用。在开式系统中，热网的循环水部分地或全部地从热网中取出，直接用于生产或热水供应热用户中。双管闭式热水供热系统是我国目前应用最广泛的热水供热系统。本小区选用双管闭式系统。直接连接是用户系统直接连接于热水网路上。热水网路的水力工况（压力

12、和流量状况）和供热工况与供暖热用户有着密切的联系。间接连接方式是在供暖系统热用户设置表面式水-水换热器（或者在热力站处设置担任该区域供暖热负荷的表面式水-水换热器），用户系统与热水网路被表面式水-水换热器隔离，形成两个独立的系统。用户与网路之间的水力工况互不影响。因此应该选用间接连接方式。城镇供热管网设计规范规定，热水供热管网宜采用闭式双管制，综上，本设计采用闭式双管间接连接的系统形式。五、供热管线布置：5.1、布置原则：1 经济上合理主干线力求短直，主干线尽量走热负荷集中区。要注意管线上的阀门、补偿器和某些管道附件（如放气、放水、疏水等装置）的合理布置，因为这将涉及到检查室（或操作平台）的位

13、置和数量，应尽量使其减少。2 技术上可靠供热管线尽量避开土质松软地区、地震断裂带、滑坡危险地带以及地下水位高等不利地段。3 对周围环境影响少而协调供热管线应少穿主要交通线。一般平行于道路中心线并应尽量敷设在车行道以外的地方。通常情况下管线应只沿街道的一侧敷设。地上敷设的管道，不应影响城市环境美观，不妨碍交通。供热管道与各种管道、构筑物应协调安排，相互之间的距离，应能保证运行安全、施工及检修方便。5.2、管网的布置方式供热管网布置形式有枝状管网和环状管网两大类型。枝状管网系统简单，管道的直径沿途随热负荷的减少而减小，管道金属耗量少，管网造价低、运行管理方便，枝状管网是中小型供热系统最普遍采用的管

14、网形式。枝状管网应用较成熟，运行调节较简便，故本次设计热网布置宜采用枝状管网。 查城镇供热管网设计规范：城镇街道上和居住区内的供热管道宜采用地下敷设。当地下敷设困难时，可采用地上敷设，但设计时应注意美观。热水供热管道地下敷设时，宜采用直埋敷设。 综上，本设计采取直埋的方式布置管道，管道材质、壁厚、材料性能等均需符合设计要求。为满足这些要求，选用20号钢作为管道材料较合适。5.3、选择管材、定固定支架间距5.3.1直埋管与土壤间的摩擦力1) 直埋管与土壤间的摩擦力F=g(H+ )Dc土壤密度，取=1800kg/m3摩擦系数，max=0.4，min=0.2H管道覆土深度，取H=1.5mDc预制保温

15、管外壳外径，取保温层厚度45mm以DN200管道作为计算示例：Fmax=3.1418009.80.4（1.5+） =11327N/mFmin=3.1418009.80.2（1.5+ ） =5663 N/m5.3.2 直管段过渡段的长度 L= 钢材膨胀系数，本工程选用20号钢，=1210-6m/(m)E钢材弹性模量，取E=20.65104MPat1管道工作循环最高温度，取t1=95t0管道设计安装温度，取t0=-5钢材泊松系数，取=0.3t管道内压引起的环向应力。t= t= Di管道内径，管壁厚度 ，Pd管道设计压力，取Pd=1.25MPaA管道横截面积，A= D0管道外径以DN200管道作为计

16、算示例：t= 21.56MPaLmax= 1604mLmin= 802m本工程所有直管段的长度均小于802米，只存在过渡段。5.3.3 管道的热伸长及其补偿x=（t1- t0）L当x=50mm时，L=42m5.3.4 对直管段的当量应力变化范围进行验算应力变化应满足条件：j=（1-）t-E（t2-t1）3j内压、热涨应力的当量变化范围t2管道工作循环最低温度，取t2=10钢材基本许用应力，20号钢材=134.1MPa以DN200管道作为计算示例：j=（1-0.3）21.56-1210-620.65104（95-10）=195.54MPa134.13=402.3MPa由以上计算可知，在42m内的

17、直管段两端设置固定支架，即可满足应力要求，可以不设置补偿器。5.3.5 直埋管道与土壤间摩擦力及直埋管道过渡段长度直埋管道与土壤间摩擦力及直埋管道过渡段长度汇总见下表：公称直径/mm管道外径/mm管道厚度/mm管道内径/mm预制保温管外壳外径/mmFmin(N/m)Fmax(N/m)管道横截面积/m2环向应力/MpaLmin/mL max/mj/Mpa20021962073095663113270.037621.568021604195.541501684.5159258465693120.022222.085741148195.171251404.5131230411582300.01541

18、8.19453906197.891001144106204362072410.010216.56342684199.048089481179315263040.006212.66241481201.777080472170298559700.005011.25206411202.7650603.553150261752340.00289.46132265204.0140483.541138239947970.00187.3293185205.51六、对供热管网水力计算6.1、水力计算应遵循的原则1 在进行热水网路水力计算之前，首先应该按比例绘制管网平面布置图，图中标明热源位置，管道上所有附件和

19、配件，每个计算管段的热负荷及其长度等。2 在进行热水管网的水力计算时，应注意提高整个供热系统的水力稳定性，为防止水力失调可以采取以下措施：a.少管网干管的压力损失，计算时宜选取较小的比摩阻，适当加大管径；b.增大热网用户系统的压力损失，一般在热用户入口处安装手动调节阀（或平衡阀）、调压孔板、控制和调节入口压力；c.高温水采暖系统的热源内部压力损失对管网的水力稳定性也有影响，一般在热源内部留有一定的富裕压头，在正常情况下，富裕压头消耗在循环水泵的出口阀门。当管网流量发生变化引起热源出口的压力变化时，可调整循环水泵出口阀门的开度，使出口压力保持稳定。3 供热介质为热水，管道材料为20号钢，粗糙度为

20、0.0005m。4 首先确定最不利环路作为水力计算的主干线，采用经济比摩阻Rpj=3070Pa/m确定管径，长度较长时选用较小值，然后计算压力损失。5 支线设计应充分利用主干线提供的作用压头，提高管内流速，不仅可节约管道投资，还可减少用户水力不平衡现象。为达到一般暖通设计对最高流速的控制要求，需控制最高比摩阻为400Pa/m。管道流速与比摩阻对照见下表：管径DN25DN32DN50DN100DN150DN200DN300比摩阻400Pa/m0.70.81.11.62.22.63.4时的流速（m/s）热水管道常用0.51.01.02.02.03.0流速（m/s）6.2、选取最不利环路进行水力计算

21、最不利环路：Y-A-B-C-D-E-F-G-216.2.1、确定干线各管段的管径及局部当量长度。管段编号负荷(kW)流量(kg/h)供水管径回水管径Y-A6059DN250DN250A-B3177DN200DN200B-C274594428DN150DN150C-D209772136.8DN150DN150D-E123342415.2DN150DN150E-F90931269.6DN125DN125F-G86429721.6DN125DN125G-2143214860.8DN100DN100干线管段各管件当量长度表管段编号供水回水局部阻力个数局部阻力当量长度局部阻力个数局部阻力当量长度21-G

22、闸阀11.7闸阀11.71.71.7G-F分流分支三通18.8汇流分支三通113闸阀12.2闸阀12.21115.2F-E分流直通三通18.8汇流直通三通113闸阀12.2闸阀12.21115.2E-D分流直通三通111汇流直通三通117闸阀12.2闸阀12.213.219.2D-C分流直通四通111汇流直通四通117闸阀12.2闸阀12.213.219.2C-B分流直通四通111汇流直通四通117闸阀12.2闸阀12.213.219.2B-A分流直通三通117汇流直通三通125闸阀13.4闸阀13.420.428.4A-Y分流直通三通122汇流直通三通133闸阀13.8闸阀13.825.83

23、6.86.2.2、最不利环路干线水力计算最不利环路干线水力计算如下表：最不利环路总压力损失为：P=24571.109Pa+27714.284Pa+50000Pa=.393Pa=102.3kPa6.2.3、管径及局部当量长度水管水力计算表序号负荷(kW)流量(kg/h)给水管径回水管径G-2043214860.8DN100DN100F-23451548DN40DN40E-1932411145.6DN80DN80D-H86429721.6DN125DN125H-152167430.4DN80DN80H-J64822291.2DN100DN100J-1643214860.8DN100DN100J-1

24、72167430.4DN80DN80C-1332411145.6DN80DN80C-1432411145.6DN80DN80B-112167430.4DN80DN80B-122167430.4DN80DN80A-K288099072DN200DN200K-196033024DN125DN125K-L192066048DN150DN150L-M128044032DN150DN150L-864022016DN100DN100M-964022016DN100DN100M-1064022016DN100DN100各管件当量长度表管径供水回水局部阻力个数局部阻力当量长度局部阻力个数局部阻力当量长度G-2

25、0闸阀11.7闸阀11.71.71.7F-23闸阀10.7闸阀10.70.70.7E-19闸阀11.3闸阀11.31.31.3D-H分流分支三通18.8汇流分支三通113闸阀12.2闸阀12.21115.2H-15闸阀11.3闸阀11.31.31.3H-J分流直通三通16.6汇流直通三通19.8闸阀11.7闸阀11.78.311.5J-16闸阀11.7闸阀11.71.71.7J-17闸阀11.3闸阀11.31.31.3C-13闸阀11.3闸阀11.31.31.3C-14闸阀11.7闸阀11.31.31.3B-11闸阀11.3闸阀11.31.31.3B-12闸阀11.3闸阀11.31.31.3A

26、-K分流直通三通117汇流直通三通125闸阀13.4闸阀13.420.428.4K-1闸阀12.2闸阀12.22.22.2K-L分流直通四通111汇流直通四通117闸阀12.2闸阀12.213.219.2L-M分流直通四通111汇流直通四通117闸阀12.2闸阀12.213.219.2L-8闸阀11.7闸阀11.71.71.7M-9闸阀11.7闸阀11.71.71.7M-10闸阀11.7闸阀11.71.71.7由如下表格及主干管表格可知：D-E干管和D-H管段压力损失分别为60669Pa和63126Pa，（63126-60669）/60669=0.040.1,不平衡率满足要求。A- B和A-K

27、管段的压力损失分别为96354.5Pa和86964.15Pa，（96354.5-86964.15）/96354.5=0.0970.1。因此，非最远最不利管段上的用户均应设阀门调节管网压力。4绘制水压图并选择定压方式（一）热水网路压力状况的基本技术要求：1、不超压：压力不应超过该用户系统用热设备及其管道构件的承压能力。2、不汽化：在高温水网路和用户系统内，水温超过100的地点，热媒压力应该不低于水温下的汽化压力。热网规范规定，除上述要求还应留有3050KPa 的富裕压力。3、不倒空：用户系统回水管出口处的压力，必须高于用户系统的充水高度。4、网路回水管内任何一点的压力，都应比大气压力至少高出5M

28、H20，以免吸入空气。5、足够压差：供回水管的资用压差，应满足热力站或用户所需要的作用压头。（二）绘制热水网路水压图的步骤和方法1、选定基准面：在纵坐标上按一定的比例尺作出标高的刻度，沿基准面在横坐标上按一定比例尺作出距离刻度，按照网路上各点和各用户从热源出口其沿管路计算的距离，在0X 轴上相应点标处网路相当于基准面的标高和层高。2、选定静水压曲线高度：热水管网及与它直接连接的用户系统内，不能出现汽化或倒空现象。3、选定供水管动水压线位置：在网络循环水泵运转时，网络供水管内各点的测压管水头连接线，称为供水管动水压曲线。同理，供水管动水压曲线沿水流方向逐渐下降，它在每米管长上降低的高度反映了供水

29、管的比压降值。4校核动水压线是否满足以下要求：a回水时总压力损失P=pgH H=22303.93/10000=2.23m即用户8的引入口回水管的压力为25.23mH2O25.23-0=25.23mH2O40mmH2O 即不会压坏最底层散热器b.用户引入口热网所提供的资用压力均大于5m H2O。定压方式：热水供热系统的定压多在热源处实施。热水锅炉房的集中供热系统常用的定压方式有：1、开式高位水箱定压；2、补给水泵补水定压；3、利用自动补水定压装置；4、利用气体加压罐定压；5、蒸汽定压方式；6、自来水定压；7、溢水定压。根据本工程特点，采用补给水泵连续补水定压七、热力站内设备的选型计算与布置1、换

30、热器：供热介质参数：130供水，80回水热负荷Q=8649kW换热面积：对数平均温差tm= =19.956换热面积A= = =108.35m2注：拟选用板式换热器，传热系数为20005000W/m2，取K=4000W/m2进行初步计算。取设计余量30%，则换热面积A=90.0061.3=140.1m2拟选用2台BR10型板式换热器。可选用2台BR10型板式换热器，每台流道布置为177/1772、循环水泵：7.2.1水泵扬程和流量的确定循环水泵的流量G n（t/h）G n=式中： Q n 供暖用户系统的设计热负荷，单位为MW; t1-t2 网路的设计供、回水温度； C水的质量热容；带入得： Gn

31、=设计流量L=297.5t/h1.1（安全系数）=327.3t/h循环水泵的扬程，应不小于设计流量下的热源热网和最不利用户环路的压力损失之和，即： H=Hr+Hw+Hy mH2O式中： H循环水泵的扬程mH2O；Hr网路通过热源内部的压力损失，本设计选10 mH2O； Hw网路干线供回水管的压力损失，本设计为5.23mH2O； Hy主干线末端系统用户的压力损失，本设计为5 mH2O。所以可得： H=20.23mH2O考虑1.2 的安全系数：H=20.23X1.2=24.3mH2O7.2.2、循环水泵的选择根据城镇热力管网设计规范，水泵台数不应少于两台，其中一台备用，本设计选择3台KQL 250

32、/250-45/4型水泵，2 用1 备，其性能如下表：流量扬程效率电机功率同步转速台数400m3/h22mH2O75%45kW1480r/min3（两用一备）3、补水泵7.3.1、补水泵的流量：根据城镇热力管网设计规范，当设计供水温度高于65时，可取系统循环水量的4%-5%Q=297.54%=11.9t/h补水泵的扬程：根据城镇热力管网设计规范，补水泵的扬程不应小于补水点压力加30-50Kpa设计扬程=补水点压力+（30-50）kPa=20.23+（3-5）=24mH2O考虑1.2 的安全系数H=241.2=28.8 mH2O7.3.2、补水泵的选择：根据城镇热力管网设计规范，补水泵台数不宜少

33、于两台，可不设备用泵。本设计选择两台水泵，平时一用一备，事故时两台同时运行根据流量及扬程要求，选用GDL系列多级管道离心泵型号：KQL 65/315-4/4流量扬程效率电机功率同步转速台数12.5m3/h32mH2O58%4kW1480r/min2（一用一备）4、确定的补水箱容积和尺寸根据城镇热力管网设计规范，补水箱有效容积按15-30min 的补水能力考虑则补水箱容积V=11.9t/h15min/60min=3.0m3尺寸为1.511.512m5、确定分水器、集水器的直径和长度本工程热力站出口仅设置一条通路，无支管，可不设置分水器和集水器。6、确定氮气定压罐容积和尺寸气压罐容积V=V1+V2

34、+V3V1系统水的净膨胀量V2罐内最小气体空间V3低水位所需最小水容积V1=3.0 m3V2=17.25 m3V3=0.2（V1+ V2）=4.05m3V=3+17.25+4.05=24.3 m3尺寸为40002.5m7、确定水处理装置根据本工程特点，采用全自动软化水装置，补水量为11.9t/h。选用DLN10型全自动单阀钠离子交换器，产水量：9.5-12m3/h8、根据设备的实际尺寸和安装要求布置热交换站内的设备八、循环水泵的耗电输热比循环水泵的耗电输热比需满足公式HER=N水泵在设计工况点下的轴功率Q建筑供热负荷电机和传动部分的效率t设计供回水温差A与供热负荷有关的计算参数，取A=0.00

35、59L室外主干线总长度，包括供回水管道。L=459m。a与L有关的计算系数，a=0.HER=0.0043 =0.0062HER=0.00430.0062，满足节能要求。九、选择保温材料，确定保温层厚度管网内管道、管道附件、分、集水器等均需要进行保温处理。本工程采用岩棉作为保温材料，保温效果好且成本低。保温层厚度为45mm。十、确定供热调节方案并绘制供热调节曲线本小区各用户热负荷性质相同，调节幅度不大，可采用质调节方式。质调节供回水温度表（单位：）tw-9-7-5-3-1135tg9590.585.9381.2776.5271.6766.6961.55th7067.3564.6361.8358.9355.9352.8149.55质调节供回水温度变化图具体计算如下： tg=tn+ th=tn+ 其中 =0.5()=64.5 =25 tn= 18, b=0.35将上述数据代