1、 PAGE63 / NUMPAGES66摘 要本次畢業設計的課題為城小區的供暖系統，包括供熱外網和換熱站的設計。該小區包括住宅樓與商業用樓，總建筑面積為105410m2，熱用戶計算熱負荷為4849kW。小區換熱站以城市供熱管網130/70的水為熱媒，用地板輻射采暖，采暖供回水溫度為55/45。首先，根據設計題目搜集資料，確定供熱系統的相關方案。包括集中供熱系統的選擇、枝狀管網的確定、熱負荷的計算、熱媒的選擇與其參數的確定。然后，進行小區供熱外網的設計。包括管道的敷設、管網中固定支架、閥門井、補償器等附件的位置與數量的確定，管道的保溫，管網的水力計算。通過水力計算確定管網的管徑以與壓力損失，并進

2、行不平衡率的計算，盡量使每段管線都能達到水力平衡。接著，確定換熱站系統流程；對換熱器、循環水泵、定壓水泵等主要設備進行選型計算；合理布置所有的設備以與它們之間的管道。同樣，還要對換熱站部進行水力計算以求得各種管路的管徑。最后，根據設計的供暖系統的特點提出合理有效的運行調節方法，利用自控裝置，將整個供熱系統設計成為根據用戶需要變質量流量運行的智能系統。關鍵詞：供熱外網；換熱站；水力計算；運行調節AbstractThisisa heating system design about one districtinBao Ji, which includes outdoor heating pipe

3、network and heat transfer station.The districtcontents residence building and business building,the total constructiong area is about 105410 m2 and heat load is about 4849kW. In the heating system, the heat transfer station which takes 130/70high temperature heat mediumas high temperature heat mediu

4、m and 55/45water circulating water as heat-supplying-medium.Firstly, needing to collect some information basis the design subject, and confirming the correlation scheme about the heating system. It contents the option of the concentrate heating system, the confirming of branch pipeline network, the

5、calculate of the heating system, the choosing of heat medium and its parameter. Secondly, putting up the design about the outdoor heating pipe network. It contents the laying of pipe, defining the position and number of the accessories such as fixed supports, valve wells and compensators, the defini

6、ng of the pipeline, the hydraulic computation of the pipeline . Through the hydraulic computation, we can confirm the diameter of the pipling and the pressure lossing, computing the hydraulic unbalance rate in order to make the hydraulic balance on every pipling.Then, the process of heating medium f

7、low is determined. After the type of heat exchanger, water circulatingpumps and make-up water pumps are chosen; they and the pipelines among them are arranged rationally. Also, the hydraulic computation of internal heat transfer station shouid be workouted to meet the need of every pipling.Finally,a

8、ccording to the characteristic of the heating system, a reasonable and effective operationandregulation method should be proposed.Keywords:outdoor heating pipe network; heat transfer station; hydraulic calculation; operation and regulation目 錄前言4 TOC h z t 丁標題一,1,丁標題二,2,丁標題三,3 HYPERLINK l _Toc2009932

9、44第一章 原始資料5HYPERLINK l _Toc2009932451.1工程概況5HYPERLINK l _Toc2009932461.2原始資料5HYPERLINK l _Toc2009932471.2.1氣象資料5HYPERLINK l _Toc2009932481.2.2建筑資料資料5HYPERLINK l _Toc2009932481.2.3燃料資料5HYPERLINK l _Toc2009932481.2.4水質資料6HYPERLINK l _Toc200993249第二章 集中供熱系統的熱負荷7HYPERLINK l _Toc2009932502.1集中供熱熱負荷的特征7HY

10、PERLINK l _Toc2009932512.2集中供熱熱負荷的計算7HYPERLINK l _Toc2009932522.3集中供熱系統熱媒的選擇10HYPERLINK l _Toc2009932532.4集中供熱系統熱媒參數的確定10HYPERLINK l _Toc2009932542.5熱網系統型式的確定11HYPERLINK l _Toc200993255第三章 室外管網的設計12HYPERLINK l _Toc2009932563.1外網管道布置原則12HYPERLINK l _Toc2009932573.2外網管道敷設方式13HYPERLINK l _Toc2009932583

11、.3供熱管道與其附件15HYPERLINK l _Toc2009932593.3.1供熱管道15HYPERLINK l _Toc2009932603.3.2閥門17HYPERLINK l _Toc2009932613.3.3管道的放氣與排水 PAGEREF _Toc200993261 h 19HYPERLINK l _Toc2009932623.4補償器20HYPERLINK l _Toc2009932613.4.1補償器的特性與計算20HYPERLINK l _Toc2009932613.4.2補償器的分類和型號選擇21HYPERLINK l _Toc2009932633.5支架22HYPE

12、RLINK l _Toc200993265第四章 外網水力計算25HYPERLINK l _Toc2009932664.1水力計算的主要任務25HYPERLINK l _Toc2009932674.2水力計算的基本原則25HYPERLINK l _Toc2009932684.3水力計算方法與步驟25HYPERLINK l _Toc2009932684.4管路水力計算舉例26HYPERLINK l _Toc200993271第五章 換熱站的設計34HYPERLINK l _Toc2009932725.1設計題目34HYPERLINK l _Toc2009932735.2原始資料34HYPERLI

13、NK l _Toc2009932735.3換熱站概述35HYPERLINK l _Toc2009932735.4換熱站設計原則35HYPERLINK l _Toc2009932745.5換熱站的布置原則36HYPERLINK l _Toc2009932755.6設計方案36HYPERLINK l _Toc2009932765.6.1換熱站設計方案37HYPERLINK l _Toc2009932775.6.2采暖熱水供回水系統37HYPERLINK l _Toc2009932785.6.3補水定壓系統37HYPERLINK l _Toc2009932795.7設備的選擇與計算38HYPERLI

14、NK l _Toc2009932805.7.1換熱器38HYPERLINK l _Toc2009932815.7.2循環水泵39HYPERLINK l _Toc2009932825.7.3補水泵41HYPERLINK l _Toc2009932835.7.4補水箱的選型44HYPERLINK l _Toc2009932855.7.5水處理設備的選型45HYPERLINK l _Toc2009932865.7.6分集水器的選型47HYPERLINK l _Toc2009932875.7.7除污器的選型48HYPERLINK l _Toc2009932885.8換熱站部水力計算50HYPERLIN

15、K l _Toc200993289第六章 供熱系統運行調節53HYPERLINK l _Toc2009932906.1供熱系統的初調節53HYPERLINK l _Toc2009932916.2供熱系統的運行調節54HYPERLINK l _Toc200993292第七章 供熱管道的保溫與防腐58HYPERLINK l _Toc2009932937.1供熱管道的保溫58HYPERLINK l _Toc2009932947.2供熱管道的防腐59HYPERLINK l _Toc200993295參考文獻61HYPERLINK l _Toc200993296致62前言 本次設計是關于供熱外網與熱源的

16、工程設計，由換熱站通過熱網輸送給用戶所需的熱量。應與實際相結合，對管道保溫盒防腐采用新措施，設計換熱站的系統。查閱相關資料和最新規，實時的進行分析，在系統運行控制以與管道防腐保溫等方面應多考慮新技術、新材料，本設計是對大學四年所學的基礎理論和專業知識的實際結合，也是理論與實際相結合的一個過程。在課程設計的基礎上參考國家有關的規、標準、工程設計圖集與相關資料，獨立完成所要求的設計任務。使自己在設計過程中掌握設計計算步驟，培養自己發現問題、分析問題、解決問題的能力，為即將到來的工作奠定堅實的基礎。正確合理的計算熱負荷是確定熱源類型、規模，以與供熱系統管徑大小、方案運行是否合理，能否取得經濟效益的重

17、要因素，因此在管網設計前必須對各類熱負荷的數量、性質與參數進行詳細的調查和準確的計算。合理地選擇室外供熱管道的敷設方式和確定供熱管道的平面布置，對于節省供熱系統工程投資，保證熱網運行安全可靠和施工維修操作方便等，具有重要的意義。所以本設計采用集中供熱系統的經濟技術分析，設計兩種管道布置形式，分別作出他們的預算，進行經濟技術比較，合理的設計方案。第一章 原始資料1.1工程概況本次設計為城小區的供暖系統設計，主要包括外網設計和小區換熱站設計。小區共有高層建筑14棟、1個三層幼兒園、一個三層會所、1個市場。另外5幢樓一層為商業建筑。總占地面積約為54000平方米，總供熱面積為105410m2，熱用戶

18、計算熱負荷為4849kW。城市供熱管網由教育東路引入，經換熱站換熱后向各樓供熱。城市供熱管網的供熱介質參數為130供水，80回水。1.2原始資料1.2.1氣象資料：海拔：616.2米 室外計算干球溫度：采暖 -5 冬季通風 -1 夏季通風 30 冬季空調 -8 夏季空調 33.5 夏季空調日平均溫度 29 夏季室外濕球溫度 24.81.2.2建筑資料：區域規劃圖、住宅建筑圖。1.2.3燃料資料：田燃氣體積組成：CH4=98.00% , CmHn=0.40% , C3H8=0.30% , C4H10=0.30%, N2=0.04% , Qdw=36533KJ/Kg .標態下密度：0=0.7435

19、Kg/m3 , 相對密度 d=0.575標態下的質量定壓熱容 Cp=1.557KJ/Kg.0C相對分子質量 M=16.654氣體常數 R=50.92 (9.8J/Kg .0C)0號輕柴油： Wy=0% Ay=0.01% Cy=85.55% Hy=13.49% Oy=0.66%Ny=0.04% Sy=0.25% Qdw=42900KJ/Kg1.2.4水質資料： 采用城市自來水，供水壓力 0.3Mpa .表1-1 水質資料PH值7.5總堿度2.1mmol/L總硬度3.1mmol/L含鹽量278mg/L碳酸鹽硬度2.1 mmol/L夏季平均水溫16oC非碳酸鹽硬度1.0 mmol/L冬季平均水溫10

20、oC溶解氧含量5.8 mg/L懸浮物、含油量微量，可忽略第二章 集中供熱系統的熱負荷2.1集中供熱熱負荷的特征集中供熱是指將熱能經濟可靠地輸送到生產、生活和采暖等各種不同熱用戶的區域供熱方式。其熱用戶有供暖、通風、熱水供應、空氣調節、生產工藝等用熱系統。這些用熱系統熱負荷的大小與其性質是供熱規劃和設計的最重要依據。居民住宅的公共建筑的采暖、空調、通風和生活熱水供應熱負荷屬于民用熱負荷。生產工藝、廠房采暖、通風、空調和廠區的生活熱水供應熱負荷屬于工業用熱負荷。所以，本設計中居民樓供暖屬于民用熱負荷。集中供熱系統的熱負荷，按其性質還可分為：（1）季節性熱負荷供暖、通風、空氣調節系統的熱負荷是季節性

21、熱負荷。季節性熱負荷的特點是：與室外溫度、濕度、風向、風速和太陽輻射熱等氣候條件有很密切關系，其中對它的大小起決定性作用的是室外溫度，因而在全年有很大的變化。（2）常年性熱負荷生活用熱（主要指熱水供應）和生產工藝系統用熱屬于常年性熱負荷。常年性熱負荷的特點是：與氣候條件的關系不大而且，它的用熱狀況在全日中變化較大。其中，生產工藝系統的用熱量直接取決于生產狀況，熱水供應用熱量與生活水平、生活習慣以與居民成分等有關。綜上述資料所述，本供熱系統應該屬于季節性民用熱負荷。2.2集中供熱熱負荷的計算 對集中供熱系統進行規劃或初步設計時，往往尚未進行各類建筑物的具體設計工作，不可能提供較準確的建筑物熱負荷

22、的資料。因此，通常是采用概算指標法來確定各類熱用戶的熱負荷。概算指標法包括體積熱指標法或是面積熱指標法，本次設計采用的是面積熱指標法。其計算方法如公式2-1所示。（2-1）式中 Q 采暖設計熱負荷（kW）； h 采暖熱指標（W/m2），可按表2-1 取用； A 采暖建筑物的建筑面積（m2）。表2-1 采暖熱指標住宅 居住區 綜合 學校 辦公 醫院 托幼 旅館 商店 食堂 餐廳 影劇院 展覽館 大禮堂 體育館 4045 4555 5070 5570 5060 5570 100130 80105 100150 注：1 、表中數值適用于我國東北、華北、西北地區； 2 、寒冷地區熱指標取較小值，冷指標

23、取較大值；嚴寒地區熱指標取較大值，冷指標取較小值。 結合實際情況，本設計民用建筑采暖供熱熱指標確定為45W/m2，商用建筑采暖供熱熱指標確定為60W/m2 。根據上述公式計算可得各建筑供暖熱負荷，其計算結果見表2-2。表2-2 熱負荷計算結果建筑物單元單層面積（m2）低區層數高區層數采暖熱指標qh（W）低區負荷（KW)低區流量（t/h）高區負荷（KW)高區流量（t/h）11單元1142.6 16 0 45102.67 8.83 0.00 0.00 單元2142.6 16 0 45102.67 8.83 0.00 0.00 單元3142.6 16 0 45171.90 14.78 0.00 0.

24、00 一號樓商業建筑1153.8 106012單元1142.6 16 0 45102.67 8.83 0.00 0.00 單元2142.6 16 0 45102.67 8.83 0.00 0.00 單元3142.6 16 0 45154.66 13.30 0.00 0.00 二號樓商業建筑866.4 106013單元1142.6 18045115.51 9.93 0.00 0.00 單元2142.6 18045115.51 9.93 0.00 0.00 14單元1327.3 17645281.17 24.18 88.37 7.60 四號樓商業建筑513.1 106015幼兒園368.8 306

25、066.38 5.71 0.00 0.00 15單元1142.6 18045115.51 9.93 0.00 0.00 單元2142.6 18045115.51 9.93 0.00 0.00 16單元1327.3 181045265.11 22.80 147.29 12.67 16會所297.1 304540.11 3.45 0.00 0.00 17單元1327.3 181045265.11 22.80 147.29 12.67 18單元1142.6 18045115.51 9.93 0.00 0.00 單元2142.6 18045115.51 9.93 0.00 0.00 19單元1327.

26、3 171445295.01 25.37 206.20 17.73 九號樓商業建筑743.7 1060110單元1142.6 18045115.51 9.93 0.00 0.00 單元2142.6 18045115.51 9.93 0.00 0.00 111單元1142.6 18045115.51 9.93 0.00 0.00 單元2142.6 18045115.51 9.93 0.00 0.00 單元3142.6 18045115.51 9.93 0.00 0.00 112單元1327.3 17 8 45374.74 32.23 117.83 10.13 113市場2072.6 106011

27、4單元1142.6 16045102.67 8.83 0.00 0.00 單元2142.6 16045102.67 8.83 0.00 0.00 單元3142.6 16045102.67 8.83 0.00 0.00 115單元1142.6 16045102.67 8.83 0.00 0.00 單元2142.6 16045135.41 11.65 0.00 0.00 十五號樓商業建筑545.6 10602.3集中供熱系統熱媒的選擇集中供熱系統的熱媒主要是熱水和蒸汽。對于熱媒的選擇主要取決于熱用戶的使用特征和要求，同時也與選擇的熱源型式有關。本設計中小區的主要建筑是居民樓和商用樓，生活采暖是供熱

28、的主要目的，因此本設計采用的供熱熱媒為熱水，與蒸汽熱媒相比，以熱水作為熱媒有以下優點：（1）熱水供熱系統的熱能利用效率高。由于在熱水供熱系統中，沒有凝結水與蒸汽泄漏以與二次蒸汽的熱損失，因而熱能利用率比蒸汽供熱系統好，實踐證明，一般可節約燃料20%40%。（2）以水作為熱媒用于供暖系統時，可以改變供水溫度來進行供熱調節（質調節），既能減少熱網熱損失，又能較好的滿足衛生要求。（3）熱水系統的蓄熱能力高，由于系統中水量多，水的比熱大，因此，在水力工況和熱力工況短時間失調時，也不會引起供暖狀況的很大波動。（4）熱水供熱系統可以遠距離輸送，供熱半徑大。2.4集中供熱系統熱媒參數的確定熱媒參數的確定，也

29、是供熱系統方案的一個重要問題。其確定應結合具體條件，考慮熱源、管網、用戶系統等方面的因素，進行技術經濟比較確定。當不具備確定最佳供、回水溫度的技術經濟比較條件時，熱水熱力網供、回水溫度按以下的原則確定： （1）熱電廠為熱源：設計供水溫度可取110-150，回水溫度約70。采用一級加熱供水溫度取較小值；采用二級加熱（包括串聯尖峰鍋爐）取較大值。 （2）區域鍋爐房為熱源：供熱規模較小時，采用95-70的水溫；供熱規模較大時，應采用較高供水溫度。（3）生活熱水負荷的管網，供水溫度一般不應低于下列規定： a.閉式系統：70；b.開式系統：60。 本設計采用小區換熱站供暖，地板輻射采暖。一次網供回水溫度

30、為130/70，二次網設計供水溫度55，回水溫度452.5熱網系統型式的確定熱網是集中供熱系統的主要組成部分，擔負熱能輸送任務。熱網系統的型式取決于熱媒、熱源與熱用戶的相互位置和供熱地區熱用戶的種類、熱負荷大小和性質等。選擇熱網型式時應遵循安全供熱和經濟性兩個基本原則。對于熱水供熱系統型式的確定時，還應特別注意供熱的可靠性，當部分管段出現故障后，熱網具有后備供熱的可能性問題。熱水供熱系統的熱網型式主要有枝狀管網和環狀管網兩種形式。枝狀主要優點是布置簡單，供熱管道的直徑，隨離開熱源越遠而越小；金屬耗量小，基建投資小，運行管理簡便。但是枝狀管網不具后備供熱的性能,當管網某處發生故障時，在故障點后的

31、熱用戶都將停止供熱。由于建筑物有一定的蓄熱能力，通常可采用迅速消除故障的辦法，以使建筑物室溫不致大幅降低，同時在與干管相連接的管路分支處，與在與分支管路相連接的較長的用戶支管處安裝設閥門，來進一步縮小事故的影響圍和迅速消除故障。因此，枝狀管網是熱水管網最普遍采用的方式，本設計也采用這種型式。對于環狀管網，它的主要優點就是具有很高的供熱后備能力。當輸配干線的某處出現故障時可以切除故障段后，通過環狀管網由另一方向保證供熱。但是由于它的熱網投資比較大，運行管理較為復雜，其本身要求較高的自動控制措施，目前在國剛開始使用，各方面不是很完善。綜合考慮，在本設計中采用枝狀管網的熱網系統型式。第三章 室外管網

32、的設計3.1外網管道布置原則供熱管網布置原則是應在城市建設規劃的指導下，考慮熱負荷分布、熱源位置、與各種地上、地下管道與構筑物、園林綠地的關系和水文、地質條件等多種因素，經技術經濟比較確定。供熱管線平面位置的確定，即定線，應遵循如下基本原則：（1）經濟上合理 主干線力求短直，主干線應盡量走熱負荷集中區。要注意管線上的閥門，補償器和某些管道附件（如放氣、放水、疏水等裝置）的合理布置，因為這將涉與到檢查室的位置和數量，盡可能使其數量減少。（2）技術上可靠 供熱管線應盡可能走地勢平坦，土質好、水位低的地區，盡量避開土質松軟地區、地震斷裂帶、滑坡危險地帶以與地下水位高等不利地帶。（3）對周圍環境影響少

33、而協調 供熱管線應少穿主要交通線。一般平行于道路中心線并盡量敷設在車行道以外的地方。通常情況下管線應只沿街道的一側敷設。地上敷設的管道，不應影響城市美觀，不妨礙交通。供熱管道與各種管道、構建物應該協調安排，相互之間的距離，應能保證運行安全、施工與檢修方便。而對于城市熱力管道的布置還應遵循以下原則：（1）城市道路上的熱力網管道一般應平行與道路中心線，并應盡量敷設在車行道以外的地方，一般情況下同一條管道應只沿街道的一次敷設。（2）穿過廠區的城市熱力管網道，應敷設在易于檢修和維護的位置。（3）管徑等于或小于300mm的熱力網管道，可以穿過建筑物的地下室或自建筑物下專門敷設的通行管溝穿過。（4）熱力網

34、管道可以和給水管道、電壓10kV以下的電力電纜、通信電纜、壓縮空氣管道、壓力排水管道和重油管道一起敷設在綜合管溝。但熱力管道應高于給水管道和重油管道，并且給水管道應做絕緣層和防水層。（5）地上敷設的城市熱力網管道，可以和其他管道敷設在一起，但應便于檢修，且不應架設在腐蝕性介質管道下方。經過初步規劃設計，該因小區高層建筑較多，考慮將小區分為高低兩個區，低區已18層為界限。低區供暖管線分為東、西兩條大的支路，高區只有西邊一條主干線。管線沿小區地下車庫邊緣架空敷設，管線力求短而直。3.2外網管道敷設方式室外供熱管道是集中供熱系統中投資份額較大，施工最繁重的部分，合理的選擇供熱管道的敷設方式以與做好管

35、網的定線工作，對節省投資、保證熱網安全可靠的運行和施工維修方便等，都具有重要的意義。室外供熱管道的敷設方式可以分為地上敷設和地下敷設兩種。地上敷設是利用支架或利用建筑物、構建物作為支撐點，來架設供熱管線的方法。按照管道支架安裝高度的不同，地上敷設又可以分為低支架、中支架和高支架三種敷設方式。供熱管道地上敷設市較為經濟的一種敷設方式。它不受地下水位和土質的影響，便于運行管理易于發現和消除故障；但占地面積多，管道的熱損失較大。地下敷設可分為有地溝敷設和無溝直埋敷設。在地溝敷設中采用地溝作為地下管線的維護構筑物。地溝的作用是承受土壓力和地面負荷并防止水的侵入。根據地溝人行通道的設置情況，可以分為通行

36、地溝、半通行地溝和不通行地溝。無溝直埋敷設是供熱管道直接埋設與土壤中的敷設方式。這兩種敷設方式散熱損失量小，不占用地表面積，較為美觀。但是不利于運行管理，造價較高。綜合考慮，本設計中存在大面積的的地下車庫，地下直埋敷設不方便，采用地下車庫架空敷設則既經濟又方便。熱網管道地上敷設的方式有:地上敷設采用架空的方式，熱力管道宜架設在獨立支架上，也可架設在棧橋、沿建筑物、構筑物外墻上，架設的管道不得妨礙車輛和行人的通行，不得影響建筑物采光。地上架空敷設的供熱管道，按高度分為高、中、低支架。高支架凈高4m；中支架凈高24m；低支架凈高0.31.0m，并應高出積雪層高度。架空敷設供熱管道采用如下原則如下：

37、低支架敷設，在不妨礙交通和行人的地段敷設，不影響城市和廠區的美化，不影響工廠廠區的美化，不影響工廠廠區擴建的地段和地區，保溫結構應有足夠的機械強度和有可靠的防護設施。中支架敷設，在不通行或非主要通行車輛的地段，人行交通不頻繁的地方敷設。高支架敷設，跨越廠外或廠區主要干道，跨越障礙物和車輛通行的地區，以與行人和小型車輛通行的地區。地上敷設熱力管道的一般要求（1）熱力管道跨越水面、峽谷地段和道路時，可永久性公路橋（立交橋）上架設，不得在鐵路橋梁下敷設供熱管道。（2)熱力管道不得不跨越大跨度障礙時，宜采用拱管結構或者懸垂管結構、桁架結構。（3）沿建筑物構筑物敷設的供熱管道，應摸清建筑物構筑物的詳細情

38、況，應不妨礙起重器運行與門窗開啟。（4）多管共架敷設時，管道的排列布置，應使所有管道的安裝與維修方便，并應該考慮管架荷載的合理分布。（5）供熱管道如果與輸送易揮發或者易燃以與化學侵蝕性介質的工藝管道共架設時，除應執行有關專業部門規定外，一般應敷設在工藝管道的上面。（6）地上敷設的熱網管道，在架空電線下面通行時，管道上方應安裝防止導線斷線觸與管道的防護網。防護網的邊緣應超出管道的最大風偏圍。（7）地上敷設的熱網管道同架空輸送電線或電氣化鐵路交叉時，管網的金屬部分（包括交叉點兩側5m圍鋼筋混凝土結構的鋼筋）應接地。接地電阻不應大于10。管道敷設凈距和凈高見表3-1：表3-1 架空管道與其他建筑的距

39、離3.3供熱管道與其附件供熱管道與其附件是供熱管道輸送熱媒的主體部分。供熱管道附件是供熱管道上的管件（三通、彎頭等）、閥門、補償器、支座和器具（放氣、放水、除污等裝置）的名稱。這些附件是構成供熱管線和保證供熱管管線正常運行的重要部分。3.3.1供熱管道供熱管道是需要承受水系統壓力的，所以管道就需要是能夠承壓的管道。供熱管道通常采用鋼管。鋼管最大優點是能承受較大的壓力和動荷載；缺點是鋼管部與外部易受腐蝕。室供熱管道常采用水煤氣管或無縫鋼管；室外供熱管道都采用無縫鋼管和鋼板卷焊管。根據城市熱力管網設計規的要求管道鋼材號應符合表3.2規定，管道鋼材的質量與規格應符合國家標準的規定。表3-2 管道材料

40、和種類的選擇表3-3 鋼材適用圍 本設計中選用Q235-A無縫鋼管鋼管的連接可采用焊接、法蘭盤連接和絲扣連接；焊接連接可靠、施工簡便迅速，廣泛用于管道之間與補償器等的連接；法蘭連接裝卸方便，通常用在管道與設備、閥門等需要拆卸的附件連接上。對于室供熱管道，通常借助三通、四通、管接頭等管件，進行絲扣連接，也可采用焊接或法蘭連接。尤其應遵守以下幾方面的問題。（1）彎頭的鋼材質量，壁厚不小于管道厚；焊接彎頭宜雙面焊接；鋼管焊制三通，支管開孔應進行補強。（2）城市熱力網管道一般采用無縫鋼管、鋼管卷焊管。管道鋼材號應符合表2.6.1的規定。管道鋼材的質量與規格應符合國家標準的規定。（3）熱力網管道的連接應

41、采用焊接。管道與設備、閥門等的附件連接時，應采用法蘭連接。對于DN200mm的放氣閥，采用螺紋連接。（4）室外采暖計算溫度低于-5C地區，露天敷設的不連續運行的凝結水管道放水閥門與室外采暖計算溫度低于-10C地區,露天敷設的熱水管道設備附件均不得采用灰鑄鐵制品。（5）彎頭的鋼材質量，壁厚不小于管道厚。焊接彎頭宜雙面焊接。鋼管焊制三通，支管開孔應進行補強，對于承受干管軸向荷載較大直埋敷設管道。應考慮三通干管的軸向補強。（6）熱力網管道所用的變徑管應采用壓制或鋼板卷制。其材質應小低于管道鋼材質量。壁厚不小于管道壁厚。3.3.2閥門閥門是用來開閉管路和調節輸送介質流量的設備。在供熱管道上，常用的閥門

42、形式有：截止閥、閘閥、蝶閥、止回閥和調節閥等。按閥門的用途可分為：切斷用：用來切管或者接通管路中的介質。如閘閥、截止閥、球閥、旋塞閥、蝶閥等。止回用：用來防止介質倒流。如止回閥。調節閥：用來調節管路中介質的壓力和流量。如節流閥、減壓閥、調節閥、蝶閥、V形開口球閥、平衡閥等。分配用：用來改變管路中介質流動的方向，起到分配介質的作用。如分配閥、三通或四通旋塞閥、三通或者四通球閥等。安全用：用于超壓安全保護，排放多余介質，防止壓力超過規定數值。如安全閥、溢流閥等。其它特殊用途：如蒸汽疏水閥、空氣疏水閥、排污閥、放空閥、呼吸閥、排渣閥、溫度調節閥等。 截止閥按介質流向可分為直通式、直角式和直流式三種。

43、其結構形式，按閥桿螺紋的位置可分為明桿和暗桿兩種。截止閥關閉嚴密性好，但閥體長，介質流動阻力大，產品公稱通徑不大于200mm。閘閥的結構形式也有明桿和暗桿兩種。另外按照閘板的形狀和數目，有楔式與平行式，以與單板與雙板的區別。閘閥的優缺點與截止閥相反,它通常用在公稱直徑大于200mm的管道上。截止閥和閘閥主要起開閉管路的作用。由于其調節性能不好，不適于用來調節流量。現在技術已經基本實現了各種型號截止閥和閘閥的生產，因此光靠管徑作為選擇閥門的選擇依據，已經不盡科學了。蝶閥閥體長度很小，流動阻力小，調節性能優于截止閥和閘閥，但造價較高。蝶閥的使用原則如下：由于蝶閥相對于閘閥、球閥壓力損失比較大，故適

44、用于壓力損失要求不嚴的管路系統。由于蝶閥可以用作流量調節，故在需要進行流量調節的管路中宜于選用。由于蝶閥的結構和密封材料的限制，不宜用于高溫、高壓的管路系統。一般工作溫度在300以下，工程壓力在PN40以下。由于蝶閥結構長度比較短，且又可以做成大口徑，故咋結構長度要求短的場合或是大口徑閥門（如DN1000以上），宜選用蝶閥。由于蝶閥僅旋轉90就能開區或者關閉，因此在啟閉要求快的場合宜選用蝶閥。對于上述三種閥門它們的連接方式可用法蘭、螺紋連接或采用焊接。它們的傳動方式可用手動傳動（用于小口徑）齒輪、電動、液動和氣動（用于大口徑）等傳動方式。熱網規規定，對于公稱直徑大于或等于600mm的閥門，應采

45、用電動驅動裝置。止回閥是用來防止管道或設備中介質倒流的一種閥門。它利用流體的動能來開啟閥門。在供熱系統中，止回閥常安裝在泵的出口、疏水器的出口管道上，以與其它不允許流體反向流動的地方。常用的止回閥有旋啟式和升降式兩種。本設計中，考慮到截止閥的阻力很大，而且目前技術上已經解決了管徑對于閥門選擇方面的限制問題，所以在供熱外網管道上（除少部分安裝的入戶截止閥外）安裝的均為閘閥，主要安裝在熱力管網干支管的起點以與用戶熱力入口處。當需要調節供熱介質流量時，設置手動調節閥或自動流量調節裝置。在閥門安裝施工的過程中還應特別注意以下原則：（1）工作壓力大于或等于1.6MPa且公稱直徑大于或等于350mm的管道

46、上的閘閥應裝旁通閥。旁通閥的直徑可按閥門直徑的十分之一選用。（2）公稱直徑大于或等于600mm的閥門，應采用電動驅動裝置。由遠動系統操作的閥門，其旁通閥亦應采用電動驅動裝置。（3）管徑大于500mm的熱水熱力網干管在低點、垂直升高管段前、分段閥門前宜設阻力小的永久性污裝裝置。3.3.3管道的放氣與排水為了便于熱水管道和凝結水管道順利放氣和在運行或檢修時排凈管道中的存水，地下敷設供熱管道宜設坡度，其坡度不小于0.002，同時，應配置相應的放氣與排水裝置。放氣裝置應設置在熱水、凝結水管道的高點處（包括分段閥門劃分的每個管段的高點處），放氣閥門的管徑采用1532mm。熱水、凝結水管道的局部低點處（包

47、括分段閥門劃分的每個管段的低點處），應安裝放水裝置。熱水管道的放水裝置應保證一個放水段的排水時間不超過表3-4的規定。規定放水時間主要是考慮在冬季出現事故時能迅速放水，縮短搶修時間，以免供暖系統和網路凍結。管徑大于500mm的熱水熱力網干管在低點、垂直升高管段前、分段閥門前宜設阻力小的永久性污裝裝置。表3-4熱水管道放水時間表管道公稱直徑（mm）放水時間（h）Dg30023Dg35050046Dg60057注：寒冷地區采用表中規定的放水時間較小值。停熱期間供熱裝置無凍結危險的地區表中的規定可放寬。3.4補償器在室外管網系統中為了防止供熱管道升溫時，由于熱伸長或溫度應力而引起管道變形或破壞，必須

48、在管道上設置補償，以補償管道的熱伸長。從而減少管壁的應力和作用在閥件或支架結構上的作用力。供熱管道上采用的補償器種類很多，主要有管道的自然補償、方形補償器、波紋管補償器、球形補償器和套筒補償器等。前三種是利用補償器材料的變形來吸收熱伸長；后兩種是利用管道的位移來吸收熱伸長。3.4.1自然補償的特性和計算自然補償就是利用管道自身的彎曲管段（如L型或Z型等）來進行管道熱伸長的補償的方式。自然補償不需要設置專門的補償器，因此在考慮管道的熱補償時，應盡量利用其自然彎曲的補償能力。但由于管道變形時會產生橫向位移，而且補償的管段不能很長，因此在管段較長的地方還應加設補償器進行補償。自然補償器常采用的有L形

49、或者Z形兩種型式。當轉角不大于150時，管道臂長不宜超過2025m，短壁估算方法如下：式中，L形管道短壁長度，m；長臂的熱伸長量，mm；管道外徑，mm= 式中，L形管道長壁長度，m；管材在設計溫度t時的線性膨脹系數，查表為12.2m/（m）；熱媒溫度與管道安裝溫度之差，mm以管徑DN200的管道為例，取=22m：=2212.245=12mm=3.27m其余各管徑管段L形補償器的短壁估算值見表3-5表3-5 補償器短壁估算表DNd0(mm0L1(m)ttL1(m)L2（m)L2(m)250273220.0000122450.012 3.65 0.0020 200219220.0000122450

50、.012 3.27 0.0018 150159220.0000122450.012 2.78 0.0015 125133220.0000122450.012 2.55 0.0014 100108220.0000122450.012 2.29 0.0013 8089220.0000122450.012 2.08 0.0011 7077220.0000122450.012 1.94 0.0011 6573220.0000122450.012 1.89 0.0010 5057220.0000122450.012 1.67 0.0009 4045220.0000122450.012 1.48 0.00

51、08 3238220.0000122450.012 1.36 0.0007 3.4.2補償器分類與型號選擇方形補償器由四個90彎頭構成“U”形的補償器，靠其彎管的變形來補償管段的熱伸長。方形補償器通常用無縫鋼管煨彎或機制萬頭組合而成。它的主要優點是制造方便；不用專門維修，因而不需要為它設置檢查室；工作可靠；作用在固定支架上的軸向推力相對較小。它的缺點是介質流動阻力大，占地多。在安裝補償器的時候，經常采用冷拉（冷緊）的方法，來增加其補償能力或達到減少對固定支座推力的目的。套筒式補償器具有補償能力大、結構簡單、占地面積小、流體阻力小、安裝方便等優點。但它有漏汽、漏水，需要經常檢修，更換填料等缺點。

52、球形補償器具有補償能力大、占地空間小、安裝方便、投資省等優點。這種管道特別適合三維位移的蒸汽和熱水管道。波紋管補償器具有配管簡單、安裝容易、維修方便等方面的優點。該補償器的工作壓力有0.6、1.0、1.6、2.5MPa型，工作溫度在450以下，尺寸規格有DN502400mm等。波紋管補償器的使用圍如下：變形與位移量大而空間位置受到限制的管道。變形與位移量大而工作壓力低的大直徑管道。需要限制接管荷載的敏感設備入口管道。要求吸收或者隔離高頻機械震動的管道。考慮吸收地震或者地基沉陷的管道。綜合考慮補償器的性價比以與施工方面的具體情況等因素，本設計選用PN1.6MPa的軸向波紋管補償器。每個管段補償器

53、的具體選型見外網設計說明。3.5支架管道支架是支承管道并承受管道作用力的管路附件。它的作用是支承管道和限制管道位移。支架承受管道重力和由壓力、外載和溫度變化引起的作用力，并將這些荷載傳遞到建筑結構或地面的管道構件上。根據支架對管道位移的限制情況，分為活動支座和固定支座兩種。活動支架是允許管道和支承結構有相對位移的管道支架。活動支架按其構造和功能分為滑動、滾動、彈簧、懸吊和導向等支架形式。根據本設計的實際情況要求，支架不需要進行位移，所以不設置活動支架。固定支架是不允許管道和支承結構有相對位移的管道支架。它主要用于將管道劃分成若干補償管段，分別進行熱補償，從而保證補償器的正常工作。本設計中采用的

54、夾于混凝土柱上保溫雙管固定支架，如圖3.1所示。圖3.1 夾于混凝土柱上保溫雙管固定支架尺寸圖在支架安裝過程中應注意以下原則：（1）管道的熱伸長量不得超過補償器所允許的補償量。（2）管段因膨脹和其他作用而產生的推力，不得超過固定支架所能承受的允許推力。（3）不應使管道產生縱向彎曲。 支座的承力結構宜采用耐腐蝕材料，或采取可靠的防腐措施。在外網施工過程中，固定支架間距只要不超過最大允許間距（民用建筑55m）即可。管道滑動支架最大間距、波紋管補償器固定點之間最大允許距離見表3-6和表3-7。公稱直徑3240506580100125150200250最大間距2.32.63.13.74.15.05.6

55、6.48.810.5表3-6 管道滑動支架最大間距表表3-7 波紋管補償器固定點之間最大允許距離表公稱直徑3240506580100125150200250最大間距25253035404550556070第四章 外網水力計算4.1水力計算的主要任務熱力管網水力計算的主要任務是：（1）按已知的熱媒流量和壓力損失，確定管道的直徑。（2）按已知熱媒流量和管道直徑，計算管道的壓力損失。（3）按已知管道直徑和壓力損失，計算或校核管道中的流量。4.2水力計算的基本原則熱水管路水力計算應遵循以下基本原則：（1）管網干管管徑，不應小于50mm，通往個單體建筑物（熱用戶）的管徑，一般不宜小于下列尺寸：蒸汽管道：

56、25mm；熱水管道：32mm。（2）在供熱管網設計中，有的點出現靜壓值超過允許極限值時，一般宜分開設置獨立的供熱系統。4.3水力計算方法與步驟（1）確定熱水網路中各個管段的計算流量t/h 公式（4-1）式中 供暖系統用戶的計算流量，t/h；供暖系統用戶的設計熱負荷，kW；水的比熱，取=4.1868kJ/kg；、網路的設計供、回水溫度，。（2）確定熱水網路的主干線，與其沿程比摩阻，根據城市熱力網設計規，比摩阻R取4080Pa/m。（3）根據網路主干線各管段的計算流量和初步選用的平均比摩阻R值，利用熱水供暖管道水力計算表，確定主干線各管段的標準直徑和相應的實際比摩阻。（4）根據選用的標準管徑和管中

57、局部阻力的形式，確定各管段局部阻力系數。（5）根據管段長度L和管段局部阻力系數利用公式（4-2）計算各管段壓降P。Pa公式（4-2） 式中管段壓降，Pa；管段的沿程阻力損失，Pa；管段的局部阻力損失，Pa；管段的實際比摩阻，Pa/m；管段的實際長度，m；管段的阻力系數之和，無量綱；管段的動壓，為，Pa。（6）主干線水力計算完成后，便可進行支干線、支線等水力計算。應按支干線、支線的資用壓力確定其管徑，但熱水流速不應大于3.5m/s，同時比摩阻不應大于400Pa/m。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需用公式（4-3）進行計算Pa/m公式 (

58、4-3)式中推薦比摩阻，Pa/m；資用壓降，即與支線并聯的主干線的壓降，Pa；考慮局部阻力的管段折算長度，,m。根據公式（4-3）可得到支線的推薦比摩阻，結合管段的流量可利用熱水供暖系統管道水力計算表確定支線的公稱直徑、實際比摩阻與實際壓降。對于實際壓降過小的管段為維持網路平衡，可在用戶引入口處安裝節流閥節流。（7）根據以上各個支路的壓力降，計算并聯支路間的不平衡率，按公式（4-4）進行。公式（4-4）4.4管路水力計算舉例已低區1路管網為例，對各段管路進行編號，并繪制水力計算簡圖，如圖4.1所示。圖4.1 低區1路管網計算草圖（1）主干線水力計算本設計的低區外網主要由東（2路）西（1路）兩條

59、大的分支組成，對于東支，可以很明顯的看出從換熱站到15號樓2單元管道的輸送距離最遠，故選取該管線為東支主干線進行計算。而西支，同樣可以發現從換熱站到熱11號樓1單元的管線最長，由于無法直接對東西兩支管路進行比較得出最不利環路，所以，決定對東西兩支管路分別進行最不利環路水力計算。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,如一路管段1-2,確定管段1-2的管徑和相應的比摩阻R。=161.186t/hD=250mm， R=39Pa/m。管段1-2包括一個彎頭，所以查表可得管段1-2的局部阻力系數之和=11=1。管段1-2的壓力損失 ： =251

60、7.168Pa。用同樣的方法，可計算西支1路主干線的其余管段，確定其管徑和壓力損失，結果列于表4.1。表4.1 1西路主干線水力計算表管段編號低區負荷（KW)流量G（t/h）管段長度l（m）局部阻力系數公稱直徑(mm)流速(m/s)比摩阻R(Pa/m)局部阻力損失(Pa）沿程壓力損失管段壓力損失（Pa)11874.25161.185553.812500.9239419.02098.22517.221771.58152.3558812.312500.8835383.3430.5813.831668.91143.526266.822500.8230665.7204869.741497.01128.