供热外网毕业设计说明书 (后)

目 录

前 言 ................................................................................................................................................. 3 上 篇 集中供热外网设计 .......................................................................................................... 5 第一章 供热外网系统设计热负荷 ............................................................................................. 5 第二章 计算采暖年耗热量，绘制热负荷延续图 .................................................................. 7 2.1 采暖年耗热量的计算 ................................................................................................................ 7 2.2 热负荷延续时间图的绘制 ....................................................................................................... 7 第三章 供热方案的确定 ................................................................................................................. 9 3.1 集中供热系统 .............................................................................................................................. 9 3.2 热水供热系统的供热调节 ....................................................................................................... 9 第四章 供热管网平面布置及敷设方式 .................................................................................... 14 4.1 集中供热管网系统形式的确定 ............................................................................................ 14 4.2 管道平面布置型式的确定 ..................................................................................................... 14 4.3 管道纵断面布置型式的确定................................................................................................. 16 第五章 经济技术比较分析 ........................................................................................................... 18 5.1 管材的用量 ................................................................................................................................ 18 5.2 管道的绝热工程 ....................................................................................................................... 19 5.3 土石方工程量 ............................................................................................................................ 20 5.4 方案论述 ..................................................................................................................................... 23 第六章 管道的水力计算 ............................................................................................................... 31 6.1 热网水力计算的基本原则 ..................................................................................................... 31 6.2 热水网路水力计算方法及步骤 ............................................................................................ 31 第七章 水压图的绘制 .................................................................................................................... 44 第八章 设备、附件的选择计算 .................................................................................................. 46 8.1 选定保温材料，确定保温材料厚度 ................................................................................... 46 8.2 活动支座间距的确定[5] ......................................................................................................... 49 8.3 固定支架的确定 ....................................................................................................................... 51 8.4 补偿器选择计算 ....................................................................................................................... 52 下 篇 换热站系统设计 ............................................................................................................... 56 第一章 换热站热负荷计算 ........................................................................................................... 56 1.1 换热站最大计算热负荷 .......................................................................................................... 56 1.2 换热站平均热负荷 ................................................................................................................... 57 1.3 换热站全年热负荷 ................................................................................................................... 58 第二章 换热器型号和台数的选择 ............................................................................................. 58 第三章 泵的选择计算 .................................................................................................................... 60 3.1 循环水泵的选择 ....................................................................................................................... 60 3.2 补给水设备的选择与计算 ..................................................................................................... 61 第四章 分水缸的选择及尺寸确定 ............................................................................................. 63 第五章 除污器的选择 .................................................................................................................... 64

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第六章 水处理设备的选择 ........................................................................................................... 65 参考文献： ........................................................................................................................................... 66 谢 辞 ............................................................................................................................................... 67

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前 言

本次设计是关于是外网及热源的工程设计，由换热站通过热网输送给热用户所需的热量。应与实际相结合，对管道保温和防腐采用新措施，设计换热站的系统。查阅相关资料及最新规范，实时的进行分析。尤其是在管道的保温和防腐上应多考虑新的材料，应用于实际中。通过新材料的使用，希望能延长管道的使用寿命，及提高管道保温防腐效果。本设计是对大学四年所学的基础理论和专业知识的实际结合，也是理论与实际相结合的一个过程。在课程设计的基础上参考国家有关的规范、标准、工程设计图集及相关资料，独立的完成所要求的设计任务。使自己在设计过程中掌握设计计算步骤，培养自己发现问题、分析问题、解决问题的能力，为即将到来的工作奠定坚实的基础。

正确合理的计算热负荷是确定热源类型、规模，以及供热系统管径大小、方案运行是否合理，能否取得经济效益的重要因素，因此在管网设计前必须对各类热负荷的数量、情质及参数进行详细的调查和准确的计算。

在工程设计中，常采用面积热指标法进行民用建筑物的热负荷计算，而对于工业建筑，则常采用体积热指标法计算建筑物的热负荷。故本设计采用面积热指标法。

合理地选择室外供热管道的敷设方式和确定供热管道的平面布置，对于节省供热系统工程投资，保证热网运行安全可靠和施工维修操作方便等，具有重要的意义。所以本设计采用集中供热系统的经济技术分析，设计两种管道布置形式，分别做出他们的预算，进行经济技术比较，选择出合理设计方案。

供热管道直埋敷设技术的发展在国内外已有60多年的历史。优点为不用修筑地沟，土方工程少，工程造价低，施工速度快。本设计采用无补偿直埋敷设，此种敷设方式是热力管道具有一定的埋深,靠土壤与管道的摩擦限制热力管道的热伸长,在管道沟槽敷土前应进行预热,预热温度一般取安装温度与运行温度差的一半即可,这种敷设方式一般适用于以热水为热媒的供热管道。

本设计中直埋管道采用预制直埋保温管聚氨酯硬脂泡沫塑料保温层，其吸水率底，小于10％，这是其他保温材料不可比拟的。低导热率和吸水率，加上保温层外

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面防水性能好的高密度聚乙烯或玻璃钢保护壳，克服了传统的地沟敷设供热管道“穿石棉袄”的状况，大大减少了供热管道的整体热损失。

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上 篇 集中供热外网设计

第一章 供热外网系统设计热负荷

对供热系统进行规划和年设计时，通常采用概算指标来确定各类用户的热负荷。采暖系统设计热负荷是城市集中供热系统中最主要的热负荷，采暖系统设计热负荷的概算有两种方法：面积热指标法、体积热指标法。

本设计的小区外网均为普通民用建筑，故热负荷计算采用面积热指标法进行，又由于本工程为新近建设的住宅小区，根据国家有关规定，均为节能型建筑，各种建筑物的热指标按《城市热网设计规范》选用。

Qh=qhA·10-3

式中 Qh── 采暖设计热负荷（KW）；

qh── 采暖热指标 （W／m2）, 可按表1—1取用； A ── 采暖建筑物的建筑面积 （m2）；

本设计中各类建筑物的热指标选择： 表1—1

种类 热指标 住宅 45 托幼 70 居住区综合 55 下面以1号楼为例，计算热负荷：

住宅1：热负荷 Q‘n1=qf x F x 10-3 =45x3.072x 10-3=138.24 kw 其他住宅楼热负荷计算方法同上，具体计算结果列于表1—2

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沈阳地区的气象资料： 表1—3

冬季采暖室内计算温度 采暖期室外平均温 主导风向 大气压力 冬季 冬季采暖室外计18℃ 算温度 －5.7℃ 西南 102.08kpa 采暖天数 最大冻土深度 大气压力 夏季 152天 1.48m 100.07 -19℃

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第二章 计算采暖年耗热量，绘制热负荷延续图

2.1 采暖年耗热量的计算

tt [1]

Q24NQhnw

tntw19aha式中：Qh ── 采暖全年耗热量， KW；

N ── 采暖期天数，152天； Qh── 采暖设计热负荷，KW；

tn── 采暖室内计算温度，本设计取18℃；

tw── 采暖期室外温度，℃；

tw19── 采暖室外计算温度，-19℃；

本设计中采暖期某室外温度对应的采暖年耗热量见表2—1。

采暖年耗热量计算表： 表2—1

室外温度(℃) 负荷(KW) 5 3 2.21×106 -12 3.74×106 0 2.25×106 -14 3.98×106 -2 2.51×106 -16 4.24×106 -4 2.75×106 -18 4.97×106 -6 -8 2.18×106 -10 2.99×106 3.24×106 室外温度(℃) 负荷(KW) 3.49×106 2.2 热负荷延续时间图的绘制

在供热工程规划设计过程中，需要绘制热负荷延续时间图。热负荷延续时间图的特点与热负荷时间图不同，在热负荷延续时间图中，热负荷不是按出现时间的先后来

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排列，而按其数值的大小来排列。热负荷延续图需要有热负荷随室外温度变化曲线和室外气温变化规律的资料才能绘出。

在供暖热负荷延续时间图中，横坐标的左方为室外温度tw，纵坐标为采暖全年耗

a热量Qh，横坐标的右方表示小时数；

供暖热负荷延续时间图的绘制方法如下：图左方首先绘制出供暖热负荷随室外温

a度变化曲线图。然后，通过tw时的热负荷Qh引一水平线，与相应出现的总小时数n

的横坐标上引的垂直线相交与一点。依此类推，得出供暖热负荷延续图。

本设计热负荷随室外温度变化图为直线，故可根据tw´=5°C和tw´=－23°C在图上做图。通过tw´时的热负荷Q´引一条水平线，与相应出现的总小时数n´的横坐标上引的垂线相交与a1点，依此类推连接a2、a3、ak等形成的曲线就是热负荷延续时间图。热负荷随室外温度变化图见图2—1。

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第三章 供热方案的确定

3.1 集中供热系统

热水供热系统主要采用两种型式：闭式系统和开式系统。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。热水沿热网供水管输送到各个热用户，在热用户系统的用热设备内放出热量后，沿热网回水管返回热源。双管闭式热水供热系统是我国目前最广泛应用的热水供热系统。

供热系统热用户与热水网路的连接方式可分为直接连接和间接连接两种方式。 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（或在热力站处设置担负该区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。

由于本设计的建筑物均为六层民用住宅，故采用无混合装置的直接连接。 3.2 热水供热系统的供热调节

热水供热系统的热用户，主要有供暖、通风、热水供应和生产工艺用热系统等。这些用热系统的热负荷并不是恒定的，如供暖通风热负荷随室外气象条件（主要是室外气温）变化，热水供应和生产工艺随使用条件等因素而不断的变化。为了保证供热质量，满足使用要求，并使热能制备和输送经济合理，就要对热水供热系统进行供热调节。

在城市集中热水供热系统中，供暖热负荷是系统的最主要热负荷，甚至是唯一的热负荷。因此，在供热系统中，通常按照供暖热负荷随室外温度的变化规律，作为供热调节的依据。供热调节的目的，在于使供暖用户的散热设备的放热量与用户热负荷的变化规律相适应，以防止供暖热用户出现室温过高或过低。

根据供热调节地点不同，供热调节分为集中调节、局部调节和个体调节三种调节方式。集中调节在热源处调节，局部调节在热力站或用户入口处调节，而个体调节直

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接在散热设备处进行调节。

集中供热调节容易实施，运行管理方便，是最主要的供热调节方法。但即使对只有单一供暖热负荷的供热系统，也往往需要对个别热力站或用户进行局部调节，调整用户的用热量。对有多种热负荷的热水供热系统，通常根据供暖热负荷进行集中供热调节，而对于其他热负荷，由于其变化规律不同于供暖热负荷，则需要在热力站或用户处配以局部调节，以满足其要求。对多种热用户的供热调节，通常也称为供热综合调节。

集中供热调节的方法，主要有下列几种： （1）质调节──改变网路的供水温度； （2）分阶段改变流量的调节；

（3）间歇调节──改变每天供暖小时数。

今年来，在热水供热系统中，由于供暖热用户与网路采用间接连接，以及采用变速水泵技术来改变网路循环流量，故也采用了质量—流量调节──即同时改变网路供水温度和流量，进行集中供热调节。

本设计为无混水装置的直接连接热水供暖系统，故采用质调节这种集中供暖调节方式。在进行质调节时，只改变供暖系统的供水温度，而用户的循环水量保持不变。

对于无混水装置的直接连接的热水供暖系统，将此补充条件代入热水供暖系统供热调节的基本公式 ，可求出质调节的供、回水温度的计算公式。

tgthtntwtgth2tn [1]G1b'' ''tntw'tt2ttgthghn1b

Q 式中：

Q── 相对供热热负荷比； ── 相对流量比；

── 供暖室内计算温度，本设计取18℃；

Gtnt w── 供暖室外温度，℃；

tw'── 供暖室外计算温度，-19℃；

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tg── 供水温度，本设计为95℃；

th── 回水温度，本设计为70℃；

'tg ── 进入供暖热用户的供水温度，℃；

── 供暖热用户的回水温度，℃；

b── 散热器传热系数K的公式中的指数值, b=0.14~0.37;

'thg=tg=tn+ts´Q1/(1b)+0.5tj´ Q ℃ -0.5tj´Q ℃

h=th= tn+ts´Q式中：

1/(1b) — 用户散热器的设计平均计算温度，℃； ts´

— 用户设计供，回水温差，℃； tj´

其中：ts´=0.5（tg´+ th´-2 tn）=0.5（95+70-2*18）=64.5℃

= tg´-th´=95-70=25℃ tj´

1/(1+b)=0.77,

tn=18℃, 其中 b=0.3；

将上列数据代入上式，得:

1=tg=18+64.5Q0.77+12.5Q ① -12.5Q ②

2=th=18+64.5Q0.77由上式可求出1=f(Q)和2= th=f(Q)的质调节水温曲线。计算结果见表3—1，水温曲线见图3—1。

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水温调节曲线： 图3—1

供暖热负荷进行供暖质调节的水温调节曲线 其中：1－热水供暖系统网路供水温度曲线

2－热水供暖系统网路回水温度曲线

当室外温度为tw=-15℃时，相应供暖热负荷比：

Q=[18-（-15）]/[18-（-19）]=0.90

水温调节曲线值（6℃）—（-19℃）： 表3—1

直接连接无混水装置的供暖系统 室外温度 系统型式与设计参数 95/70℃ tw 6 1.5 -2.5 Q 0.3 0.4 0.5 t1 47.3 54.9 62.1 t2 39.8 44.9 49.6 12

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-6.5 -11 -15 -19 0.6 0.7 0.8 0.9 69.0 75.8 82.3 88.7 54.0 58.3 62.3 66.2

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第四章 供热管网平面布置及敷设方式

4.1 集中供热管网系统形式的确定

热网是集中供热系统的主要组成部分，担负热能输送的任务，热水供热管网的系统型式与热源位置，供热管道的系统布置型式与热源位置、热媒种类、热用户分布及热负荷性质，以及地形地质条件等因素有关，选择热网的系统型式应遵循的基本原则是安全供热和经济性。

一般多采用枝状管网布置型式，这种布置形式的优点是形式简单、造价低，运行管理方便。其缺点是管道发生故障时，供热将被终断。由于建筑物有一定的蓄热能力，通常可采用迅速消除热网故障的办法，以使建筑物室温不致大幅度的降低。因此，枝状管网是热水管网最普遍采用的方式。

对供热系统可靠性要求特别严格的热用户，可局部采用复线枝状管网。一般供暖系统很少采用环状管网。因为环状管网和枝状管网相比，热网投资增大，运行管理更为复杂，热网要有较高的自动控制措施。

本设计中的建筑物均为民用建筑，采用95/70°C的低温水作为热媒。热网系统型式应遵循的基本原则是安全供热和经济性选择。又考虑到工程造价等原因，所以热网形式采用枝状管网，因为枝状管网布置简单，供热管道的直径随距热源越远越小；且金属耗量小，基建投资小，运行管理简便。但枝状管网不具备后备供热的性能。为了在热水管网发生事故时，缩小事故的影响范围和迅速消除故障，在与干管相连接的管路分支处，及在与分支管路相连接的较长的用户支管处，均应装设阀门。自热源引出的每根管线，通常也采用枝状管网方式。对大型管网，在长度超过2km的输送干线（无分支管的干线）和输配干线（指有分支管线接出的主干线和支干线）上，还应配置分段阀门。《热网规范》规定：输送干线每隔2000~3000m，输配干线每隔1000~1500m宜装设一个分段阀门。 4.2 管道平面布置型式的确定

经济上合理 管道布置应力求短直，主干线应尽量通过负荷最大的地区。要注意

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管线上的阀门、补偿器和某些管道附件的合理布置，因为这涉及到检查室的位置和数量，应尽可能使其数量减少。在技术经济合理的情况下，一般采暖的供热管道，也可根据建筑物的性质和使用时间，适当的划分供热分区。

技术上可靠 供热管线应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带。

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。通常情况下管道应只沿街道的一侧敷设。居住区应尽量布置在绿化地带及人行道下面。要少穿道路、水沟及其它构筑物。供热管道与各种管道、建筑物应协调安排，相互之间的距离，应能保证运行安全、施工及检查方便。

埋地热力管道或管沟外壁与建筑物、构筑物的水平最小间距 表4—1

建筑物、构筑物的名称 建筑物基础边 照明、通讯电线中心 围墙或篱 基础边缘 1.0 心 乔木或灌木条丛中1.5 水平净距（m） 1.5 1.0 建筑物、构筑物的名称 道路路面边缘 高压电杆支座 水平净距（m） 1.0 2.0 注：1.当管线埋深大于邻近建、构筑物的基础埋深时，应用土壤内摩擦再校正表列数据。如一般距建筑物的基础边要2-3。

2.管线与铁路、道路的水平间距，除应符合上表规定外，当管线埋深大于1.5时，管线外壁至路基坡脚的净距不应小于管线埋深。

3.地下供热管道与各种管线的最小水平净距，以及交叉时的最小垂直净距应符合规范要求。

本设计采用直埋供热管道，其最小覆土深度应符合表4—2的规定[4]：

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直埋敷设管道最小覆土深度 表4—2

管径（mm） 车行道下（m） 非车行道下（m） 50~125 0.8 0.6 150~200 1.0 0.6 250~300 1.0 0.7 350~400 1.2 0.8 450~500 1.2 0.9 4.3 管道纵断面布置型式的确定 4.3.1 管道坡度

热水管道坡度不小于0.002—0.003，当安装坡度有困难时，可无坡敷设，但应在最低处增设排水点，最高处增设疏水点。

所有热用户的支管均应坡向与干管连接的检查井，坡度小于等于0.001。所有分支管线在检查井内均应设置排水阀，以便在分支管线发生事故时，排除管内存水。 4.3.2 埋深（覆土深度）要求

地沟敷设时，地沟顶与地面的最小距离，应不小于0.3~0.5m；直埋敷设时，管顶距地面应不小于0.7m，不能满足时应加设套管。

地下敷设的供热管道与铁路、公路交叉时，交叉角度应在45℃以上。铁轨底到管顶或地沟顶应大于1.2m；公路最低点到管顶或地沟顶应大于0.7m。

从干管直接引出分支管时，在分支管上应设固定墩或轴向补偿器，并应符合下列规定：从分支支点至支线上固定墩的距离不宜大于9m；分支点至轴向补偿器或弯管的距离不宜大于20米；分支点有干线轴向位移时，轴向位移量不宜大于50mm，分支点至固定墩或弯管补偿器的最小距离应符合计算“L”型管段臂长的规定，分支点至轴向补偿器的距离不应小于12m[4]。

本设计共有三个区，为了使设计方案更为合理，故有一个区会采用分户计量的布线方式。优点是：不用修筑地沟，节省了一部分投资，管线容易平衡。 4.4 供热管网敷设方式的确定

室外供热管网是集中供热系统中投资份额最大，施工最繁重的部分。合理的选择供热管道的敷设方式以及做好管网的定线工作，对节省投资、保证热网安全可靠的运

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行和施工维修方便等，都具有重要意义。

室外供热管道的敷设方式分为架空敷设和地下敷设两大类。确定敷设方式时，应综合考虑当地气象、水文地质、地形及交通等条件力求与总体布局协调一致，并考虑维修方便等因素。

架空敷设

架空敷设是管道敷设在地面上的独立支架或建筑物的墙壁上。其优点是不受地下水位、土质及其他管线的影响，构造简单维修方便。是一种较为经济的敷设方式。其缺点是占地面积较大，管道热损失大，在某些场合下不够美观。因而多用于工厂区或城市郊区。对于年降雨量大，地下水位高，或者地形高差大，地下多岩石或腐蚀性土壤，以及地下管线太多或有特殊障碍的地区，可考虑架空敷设。

地下敷设

在城区以及对环境美观有要求的地区，多采用地下敷设。地下敷设又分为地沟敷设和直埋敷设两种。

地沟是地下敷设管道的维护构筑物。地沟的作用是承受土压力和地面荷载并防止水的侵入。地沟分砌筑、装配和整体等类型。砌筑地沟采用砖、石或大型砌体砌筑墙体，配合钢筋混凝土预制盖板。装配式地沟一般用钢筋混凝土预制构件现场装配，施工速度快。整体式地沟用钢筋混凝土现场灌注而成，防水性能较好。地沟的横截面常做成矩形或拱形。

供热管道直接埋于土壤中的敷设型式。在热水供热管网中，无沟敷设在国内外已经得到广泛的应用。这种敷设方式的优点是不用修筑地沟，土方工程少，可加快施工速度。适用于土壤干燥，无地面及地下水侵害的地区。目前，最多采用的型式是供热管道、保温层和保护外壳三者紧密黏结在一起，形成整体式的预制保温管结构型式。

本设计为长春的小区外网设计，考虑到美观、经济性等因素，采用以聚氨酯硬脂

泡沫塑料作保温材料的预制保温管直埋敷设。具有以下优点[6]：

导热系数低，绝缘性好，保温效果好。

重量轻，强度高，便于供热管道的长途运输、施工搬运等。 成型简单、操作方便，对工厂、现场施工适应性强。

原料来源广泛。目前全世界聚氨酯硬脂泡沫产量超过800万吨以上

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第五章 经济技术比较分析

在社会主义的生产和建设实践中，技术经济分析工作是一项很重要的工作。在一个具体工程项目中进行技术经济分析，就是对不同设计方案的经济效益进行计算、分析、评价，并在多种方案的比较中选择最优方案；也就是对技术方案的预期效果进行分析，作为选择方案和进行决策的依据。

技术经济分析的具体方法很多，但基本方法有两种：数学分析法和方案分析法。 数学分析法：它是运用数学的方法来进行方案的技术经济分析。这种方法的基本原理，就是根据技术方案的基本参数与各项费用之间的函数关系，建立经济数学模型，然后通过数学运算或图解分析，找出最经济合理的参数值的有效范围。

方案比较法：它是通过一组能从各方面说明方案技术经济效果的指标体系，对实现同一目标的几个不同技术方案进行计算、分析和比较，然后选用最优方案的方法。

本设计采用的是方案比较法，因为它简单明确，考虑的指标和因素比较全面，既可定性分析，也可定量计算。因此，方案比较法是目前在工程项目中进行经济技术分析，选择最优方案时最普遍应用的一种方法。

本设计有两套设计方案，主要从以下三个方面进行考虑，计算其造价，从而选择出较为经济合理的设计方案[8]： 5.1 管材的用量

热用户流量的计算：

对只有供暖热负荷的热水供暖系统，用户的计算流量可由下面的式子确定

aaQhQh t/h [1] GAc(tgth)tgth'n

式中： A ── 采用不同计算单位的换算系数，按表5—1取 A＝860;

Q‘n ── 建筑物的供暖设计热负荷，MW; C ── 水的质量比热，取C＝4.1868 KJ/Kg. ℃; tg ‘、th ‘ ── 管网的设计供回水温度℃。

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A值取用表： 表5—1 采用的计算单位 单位 A Q‘n-GJ/h=106 j/h C—KJ/Kg. ℃; 238.8 Q‘n-MW=106 w C—KJ/Kg. ℃; 860 Q‘n-Mkcal/h=106 kcal/h C—KJ/Kg. ℃; 1000 aQh本设计利用用公式G0.86 m3 /h 计算，供水温度为95℃，回水温度为

tgth'n70℃，故供、回水温差为25℃，计算结果见表5—2。

考虑到承压能力，故采用无缝钢管。为了使水力平衡，故保持干线比摩阻在30—70Pa/m，支线比摩阻在30—70Pa/m之间进行计算。 5.2 管道的绝热工程

管道绝热、防潮和保护层计算公式：

VD1.0331.033LSD2.10.0082L

式中： D ── 直径，m；

1．003、2．1 ── 调整系数；

── 绝热层厚度，m; L ── 管道长度，m;

0．0082 ── 捆扎线直径或钢带厚；

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每100m无缝钢管刷油绝热与保护层工程量计算表： 表5—3

绝热层厚度 30 绝热层体积 /m3 0.61 0.67 0.74 0.86 1.01 1.17 1.35 1.59 1.85 2.43 保护层面积 /m2 32.42 34.31 36.51 40.25 45.28 50.30 51.27 64.12 72.28 91.12 40 绝热层体积 /m3 0.96 1.03 1.12 1.27 1.49 1.69 1.94 2.26 2.60 3.38 50 保护层面积 /m2 45.62 47.50 49.70 53.44 58.47 63.49 69.46 77.31 85.47 104.31 管道 外径 /mm 32 38 48 60 76 89 108 133 159 219 保护层面积 绝热层体积 /m2 39.02 40.90 43.10 46.86 51.87 56.90 62.86 70.71 78.88 97.72 /m3 1.35 1.46 1.57 1.77 2.02 2.28 2.57 3.00 3.42 4.39 本设计设绝热层厚度为40mm。

5.3 土石方工程量

挖掘沟槽土方工程量计算规定：

沟槽划分：凡图示沟槽宽在3m以内，且沟槽长大于槽宽三倍以上的为沟槽。凡图示沟槽宽在3m以外，均按挖土方计算。

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计算挖沟槽、土方、山坡切土方量需放坡时，放坡系数按表5—4规定计算：

放坡系数表： 表5—4 土壤类别 普通土 坚土 放坡起点 /m 1.35 2.00 人工挖土 1：0.42 1:0.25 在坑内作业 1:0.29 1:0.10 机械挖土 在坑上作业 1:0.71 1:0.33 注：计算放坡时，在交接处的重复工程量不予扣除。

挖沟槽需支挡土板时，其宽度按图示沟槽底宽，单面加100mm，双面加200mm计算。挡土板面积，按槽垂直支撑面积计算，支挡土板后不得再计算放坡工程量。

基础施工所需工作面，按表5—5规定计算。

基础施工所需工作面计算表： 表5—5

基础材料 砖基础 浆砌毛石、条石基础 混凝土基础垫层支模板 混凝土基础支模板 每边各增加工作面宽度/mm 200 150 300 300 挖管道沟槽按图示中心线长度计算，沟低宽度，设计有规定，按设计规定尺寸计算，尺寸见表5—6 。

沟槽深度，按图示槽底面至室外地坪深度计算；管道地沟按图示沟底至室外地坪深度计算。

挖土沟槽体积计算公式如下： 本设计采用由垫层下表面放坡，见图

V=H(a+2c+kH)L

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式中：V ── 挖土体积，m3; L ── 地沟长度，m; a ── 地沟宽度，m; c ── 工作面宽度，m; H ── 挖土深度，m;

k ── 放坡系数，m;

放坡示意图： 图5—1

直埋管道横断面布置尺寸 表5—6

[6]

钢管外径×壁厚 mm 48×3 60×3.5 76×4 89×4 108×4 保温管外径×壁厚 mm 110×2.5 140×3 140×4 160×3.2 200×3.9 管中心距E mm 340 360 380 400 400 沟宽a mm 850 900 920 960 1000 垫沙厚 mm 200 200 200 200 200 22

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133×4.5 159×4.5 219×6 225×4.3 250×4.9 315×6.2 450 450 500 1100 1100 1300 200 200 200 5.4 方案论述

方案图见附图，管材的用量计算过程分别见表5—7到表5—13。

管线A管材计算表： 表5—7

编号 流量 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 m3 /h 77.16 65.88 57.42 48.96 40.50 22.46 21.26 19.85 18.65 17.24 16.04 14.63 13.43 12.02 外径×壁厚 长度 mm 219×6 219×6 219×6 159×4.5 159×4.5 133×4.5 133×4.5 108×4 108×4 108×4 108×4 108×4 108×4 108×4 m 169.13 4.64 31.59 7.29 34.59 6.78 13.48 4.80 7.80 4.80 7.80 4.80 7.80 4.80 编号 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 流量 m3 /h 7.05 5.64 4.23 2.82 1.41 1.20 1.41 1.20 1.41 1.20 1.41 1.20 1.41 1.20 外径×壁厚 mm 89×4 76×4 76×4 60×3.5 48×3 32×2.5 38×2.5 32×2.5 38×2.5 32×2.5 38×2.5 32×2.5 38×2.5 32×2.5 长度 m 12.60 12.60 12.60 12.60 21.60 12.99 10.00 12.36 10.00 11.78 10.00 11.14 10.00 10.51 23

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15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 10.82 9.41 8.21 6.80 5.60 18.04 16.86 15.66 14.25 13.05 11.64 10.44 9.03 7.83 6.42 5.22 3.81 2.61 1.20 8.46 7.05 5.64 89×4 89×4 89×4 76×4 76×4 108×4 108×4 108×4 108×4 108×4 108×4 89×4 89×4 89×4 76×4 76×4 76×4 60×3.5 48×3 89×4 89×4 76×4 7.80 4.80 7.80 4.80 6.74 5.07 13.38 7.95 4.67 7.95 4.67 7.95 4.67 7.95 4.67 7.95 4.67 7.95 14.33 15.34 12.60 12.60 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 1.41 1.20 1.41 1.20 1.41 1.20 1.41 1.20 1.41 1.20 1.41 1.20 1.41 1.20 1.41 1.20 1.18 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 38×2.5 32×2.5 38×2.5 32×2.5 38×2.5 32×2.5 38×2.5 32×2.5 38×2.5 32×2.5 38×2.5 32×2.5 38×2.5 32×2.5 38×2.5 32×2.5 32×2.5 38×2.5 38×2.5 38×2.5 38×2.5 38×2.5 10.00 9.90 10.00 11.56 12.00 10.26 12.00 10.68 12.00 11.50 12.00 12.11 12.00 12.72 12.00 10.35 10.99 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 24

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37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 4.23 2.82 1.41 8.46 7.05 5.64 4.23 2.82 1.41 8.46 7.05 5.64 4.23 2.82 1.41 11.28 9.87 8.46 76×4 60×3.5 48×3 89×4 89×4 76×4 76×4 60×3.5 48×3 89×4 89×4 76×4 76×4 60×3.5 48×3 108×4 89×4 89×4 12.60 12.60 21.60 27.34 12.60 12.60 12.60 12.60 21.60 15.77 12.60 12.60 12.60 12.60 21.60 3.31 12.60 21.39 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 38×2.5 38×2.5 38×2.5 38×2.5 38×2.5 38×2.5 38×2.5 38×2.5 38×2.5 38×2.5 38×2.5 38×2.5 38×2.5 38×2.5 38×2.5 38×2.5 38×2.5 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 4.36 4.36 管线B管材计算表： 表5—8

编号 1 流量 m3 /h 95.71 钢管外径×壁厚 mm 219×6 长度 m 263.18 25

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2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 92.88 82.48 76.07 69.91 63.75 55.54 47.00 36.57 26.31 17.54 8.77 8.77 8.77 10.26 10.43 8.54 8.21 6.16 6.16 6.41 4.66 5.74 219×6 219×6 219×6 219×6 219×6 159×4.5 159×4.5 159×4.5 159×4.5 108×4 89×4 89×4 76×4 76×4 76×4 76×4 76×4 60×3.5 60×3.5 60×3.5 60×3.5 60×3.5 22.86 109.03 48.99 4.26 54.80 3.20 38.76 2.67 16.49 15.75 35.90 8.28 39.76 25.51 25.77 30.72 21.94 25.74 19.23 15.43 32.21 29.50 26

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24 25 10.40 2.83 76×4 48×3 13.73 24.24 管线C管材计算表： 表5—9

编号 流量 m3 /h 92.36 74.17 71.38 68.94 60.07 52.42 41.78 34.68 24.04 14.47 10.64 3.83 9.57 10.64 7.10 10.64 钢管外径×壁厚 mm 219×6 219×6 219×6 219×6 219×6 159×4.5 159×4.5 159×4.5 133×4.5 108×4 89×4 60×3.5 76×4 76×4 60×3.5 76×4 长度 m 68.57 58.61 29.12 87.22 15.03 23.90 44.92 37.68 52.00 6.48 25.27 63.66 19.68 9.53 27.79 23.38 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 27

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17 18 19 20 21 22 23 24 25 7.65 8.87 0.66 1.78 2.44 2.79 15.97 2.22 18.19 76×4 76×4 32×2.5 38×2.5 38×2.5 48×3 76×4 38×2.5 89×4 30.34 35.98 54.64 15.42 29.59 15.43 15.41 4.31 25.66 合计： 5—10 钢管外径×壁厚(mm) 长度(m) 钢管外径×壁厚(mm) 长度(m) 219×6 960.72 76×4 421.38 159×4.5 193.01 60×3.5 271.91 133×4.5 88.75 48×3 140.4 108×4 111.83 38×2.5 370.04 89×4 278.92 32×2.5 213.49 管道绝热工程表 表5—11 钢管外径×壁厚 mm 219×6 159×4.5 133×4.5 108×4 89×4 76×4 长度 m 960.72 193.01 88.75 111.83 278.92 421.38 保护层面积 m2 0.98 0.79 0.71 0.63 0.57 0.52 表面积 m2 939.30 152.48 63.01 70.45 158.34 219.12 28

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60×3.5 48×3 38×2.5 32×2.5 合计 271.91 140.40 370.04 213.49 0.47 0.43 0.41 0.39 127.80 60.37 151.72 84.31 2026.89

土石方工程量： 表5—12

钢管外径×壁厚 mm 219×6 159×4.5 133×4.5 108×4 89×4 76×4 60×3.5 48×3 38×2.5 32×2.5 合计 长度 m 960.72 193.01 88.75 111.83 278.92 421.38 271.91 140.40 370.04 213.49 沟宽 m 1.30 1.10 1.10 1.00 0.96 0.92 0.90 0.85 0.85 0.85 2C m 3.40 3.00 3.00 2.80 2.72 2.64 2.60 2.50 2.50 2.50 V m3 11528.640 2084.508 958.500 1140.666 2778.043 4095.814 2610.336 1305.720 3441.372 1985.457 31929.056 [9]

材料基价表 表5—13

定额编号 分项工程名称 单位 数量 人工单价 人工合价 基价 直接费 29

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（一） 管道安装 31 30 29 28 27 26 25 24 23 14 无缝钢管 219×6 无缝钢管 159×4.5 无缝钢管 133×4.5 无缝钢管 108×4 无缝钢管 89×4 无缝钢管 76×4 无缝钢管 60×3.5 无缝钢管 48×3 无缝钢管 38×2.5 无缝钢管 32×2.5 10m 96.072 10m 19.301 10m 8.875 42.54 38.45 33.44 27.3 25.48 21.84 19.57 16.84 16.15 14.79 4086.90 742.12 296.78 305.30 710.69 920.29 532.13 236.43 597.61 315.75 288.04 27672.58 126.17 2435.21 91.97 65.93 816.23 737.30 10m 11.183 10m 27.892 10m 42.138 10m 27.191 10m 14.04 57.68 1608.81 54.81 2309.58 27.75 21.97 20.93 18.46 754.55 308.46 774.49 394.10 10m 37.004 10m 21.349 （二） 绝热工程

2920 聚氨酯泡沫喷涂发泡安装 10m2 （三） 土石方工程 2267 合计 挖填土方 100m3 319.291 705.02 225106.54 708.87 226335 308128 202.689 99.19 20104.72 216.99 4 3981.49

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第六章 管道的水力计算

6.1 热网水力计算的基本原则

热水网路水力计算是从主干线开始计算。网路中平均比摩阻最小的一条线，称为主干线。在一般情况下，热水网路各用户要求预留的作用压差是基本相等的，所以通常从热源到主干线的管线是主干线。

主干线的平均比摩阻R值，对确定整个网路的管径起决定性作用。如比摩阻R越大，需要的管径越小，因而降低了管网的基建投资和热损失，但网路循环泵的基建投资及运行电耗随之增大。这就需要确定一个经济比摩阻，使得在规定年限内总费用为最小。影响经济比摩阻值的因素很多，根据《热网规范》，在一般的情况下，热水网路主干线的设计平均比摩阻，可取30—70Pa/m进行计算。

根据网路主干线各管段的计算流量和初步选用的平均比摩阻R，利用附录9-1（《供热工程》第三版）的水利计算表，确定主干线各管段的标准管径和相应的实际比摩阻。

主干线水力计算完成后，便可进行热水网路支干线、支线等水力计算。应按支干线、支线的资用压力确定其管径，对管径DN≥400Dmm的管道，热水流速不应大于3.5m/s，同时比摩阻不应大于300 Pa/m。对管径DN<400Dmm的管道，同时比摩阻不应大于300 Pa/m（如对DN50的管子，当R=300 Pa/m时，流速u仅为0.9 m/s） 。

热水管道管网干管管径，不应小于50mm，通往各单体建筑物（热用户）的管径，一般不宜小于32mm。

6.2 热水网路水力计算方法及步骤

管段的计算流量就是该管段所负担的各个用户的计算流量之和，以此计算流量确定管段的阻力和压力损失。（管网的设计流量在前面已经计算过，此处不在重复计算，只对计算公式进行说明。）

对只有供热负荷的热水供热系统，用户的计算流量可用下式确定

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aQh G0.86 m3 /h

tgth'n已知各个热用户的流量和各管段的管径长度L，由热负荷Q，流量G查热水网路水利计算表，根据流速v≤3m/s,比摩阻R=30～70 Pa/m的原则查表确定管径D、V和比摩阻R。

本设计的供热外网水力计算步骤（见方安图2）

供热外网环路A的水力计算： 管段A1：

计算流量： Gn’=77.2 m3/h

根据管段计算流量和平均比摩阻值R的范围，从《供热工程》附录9—1中可确定管段

1—2的管径和相应的比摩阻R值。

外径壁厚219×6mm, R=25.33 Pa/m

管段中局部阻力的当量长度ld，可由《供热工程》附录9—2查出。 闸阀1 x 3.36=3.73 弯头 2×0.3×2.52=1.512

局部阻力当量长度之和ld=3.73+0.084+1.512=5.326 m 管段1—2的折算长度lzh=100.27+5.326=105.596 m

管段1—2的压力损失⊿p=Rlzh=25.33 x 105.596=2674.75 Pa

以上是当量长度法，本设计采用热网管道局部损失与沿程损失的估算比值j，查《供热工程》附录9—3可知，在热水管道中对于波纹管补偿器，输送干线取j=0.2,

j=0.3。本设计采用异程式，故供回水管径相同。详细计算过程见表6—1到表6—3。

管线A水力计算表： 表6—1 编号 流量Q 长度L 钢管外径×壁厚 m mm 流速v m/s 比摩阻R 局部阻力 总阻力△P Pa/m Pa Pa m3 /h 32

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 合计 11 12 合计 13 77.2 68.73 65.91 57.44 48.97 40.5 24.84 21.26 12.79 5.6 8.47 15.66 100.27 4.29 24.92 25.07 7.29 33.59 23.69 33.98 30.18 19.46 18.52 18.56 219×6 219×6 219×6 219×6 159×4.5 159×4.5 159×4.5 159×4.5 108×4 89×4 89×4 89×4 0.7 0.62 0.59 0.52 0.8 0.66 0.41 0.35 0.41 0.31 0.47 0.88 25.33 20.19 18.6 14.23 48.37 33.36 12.9 9.55 20.06 17.01 37.77 125.3 7.599 6.057 5.58 4.269 14.511 10.008 3.87 2.865 6.018 5.103 11.331 37.59 3301.7908 112.59963 602.5656 463.76993 458.40249 1456.7311 397.2813 421.8617 787.03404 430.31898 8432.3556 909.351 3023.238 3023.238 资用压力=2036.496Pa 不平衡率=33% 8.47 33.18 76×4 0.67 91.46 27.438 3945.036 资用压力=3493.227Pa 不平衡率=11.5% 14 8.47 25.5 76×4 0.67 91.46 27.438 3031.899 资用压力=3951.630Pa 不平衡率=30% 15 8.47 40.13 76×4 0.67 91.46 27.438 4771.377 资用压力=4415.400Pa 不平衡率=7.5% 16 2.82 13.21 38×2.5 0.83 324.81 97.443 5577.962 资用压力=5017.965Pa 不平衡率=10%

33

长 春 工 程 学 院 毕 业 设 计 （论 文）

17 8.47 30.35 76×4 0.67 91.46 27.438 3608.554 资用压力=5130.565Pa 不平衡率=42% 18 7.19 12.35 89×4 0.4 27.51 8.253 441.673 资用压力=430.319Pa 不平衡率=2.6% 19 8.47 10 76×4 0.67 91.46 27.438 1188.980 资用压力=1217.353Pa 不平衡率=-2.4% 20 3.58 6.27 48×3 0.79 248.55 74.565 2025.931 资用压力=1639.215Pa 不平衡率=19% 21 7.19 14.72 76×4 0.57 66.45 19.935 1271.587 资用压力=909.351Pa 不平衡率=28.5%

管线B水力计算表： 表6—2 编号 流量Q 长度L 钢管外径×壁厚 流速v 比摩阻R 局部阻力 m3 /h 1 2 3 4 5 6 7 合计 8 93.6 80.39 73.97 67.82 63.72 55.52 46.96 23.57 15.28 133×4.5 0.39 26.78 8.034 m 3.39 57.54 67.13 1.37 70.57 6.72 41.87 mm 219×6 219×6 219×6 219×6 219×6 219×6 219×6 m/s 0.84 0.73 0.67 0.61 0.57 0.5 0.42 Pa/m 36.94 27.42 23.3 19.67 17.42 13.32 9.63 Pa 11.082 8.226 6.99 5.901 5.226 3.996 2.889 总阻力△P Pa 162.795 2051.071 2033.368 35.032 1598.128 116.364 524.171 6520.928 531.958 34

长 春 工 程 学 院 毕 业 设 计 （论 文）

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 合计 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 21.38 19.24 17.05 14.91 12.72 10.67 8.48 6.43 4.24 2.19 2.19 4.24 6.43 8.48 10.67 12.72 14.91 16.96 19.01 21.2 23.39 6.08 10.75 8.72 8.69 9.75 7.32 9.5 7.32 9.5 14.74 133×4.5 133×4.5 133×4.5 133×4.5 108×4 108×4 89×4 89×4 76×4 60×3.5 0.48 0.44 0.39 0.34 0.41 0.34 0.47 0.36 0.33 0.29 22.16 18.06 14.3 11.05 19.85 14.15 37.85 22.18 23.93 24.7 6.648 5.418 4.29 3.315 5.955 4.245 11.355 6.654 7.179 7.41 175.153 252.389 162.105 124.832 251.599 134.651 467.448 211.065 295.536 473.301 3080.035 18.93 14.7 2.12 14.71 2.42 14.41 2.41 16.82 2.06 13.75 3.05 60×3.5 76×4 89×4 89×4 108×4 108×4 133×4.5 133×4.5 133×4.5 133×4.5 133×4.5 0.29 0.33 0.36 0.47 0.34 0.41 0.34 0.38 0.43 0.48 0.53 24.7 23.93 22.18 37.85 14.15 19.85 11.05 14.16 17.65 21.8 26.39 7.41 7.179 6.654 11.355 4.245 5.955 3.315 4.248 5.295 6.54 7.917 607.842 457.302 61.128 723.806 44.516 371.850 34.620 309.623 47.267 389.675 104.636 35

长 春 工 程 学 院 毕 业 设 计 （论 文）

合计 30 31 32 33 合计 34 35 36 37 合计 38 39 合计 40 41 42 合计 43 44 45 资用压力=3080.035Pa 不平衡率=2.3% 2.14 4.28 6.42 8.56 31.94 19.44 8 11.44 22.56 60×3.5 76×4 76×4 89×4 89×4 0.28 0.34 0.51 0.36 0.48 23.64 24.36 53.32 22.11 38.55 7.092 7.308 15.996 6.633 11.565 3152.264 981.580 615.626 554.528 328.820 1130.594 3611.148 21.78 22.43 49.05 85.85 6.534 6.729 14.715 25.755 637.065 492.787 1077.629 1969.828 4177.309 83.91 82.76 25.173 24.828 2487.092 2987.719 5474.811 83.9 82.76 49.05 25.17 24.828 14.715 2703.845 1807.478 1349.905 5861.229 91.19 89.97 198.66 27.357 26.991 59.598 3870.560 2273.722 516.516 资用压力=3676.435Pa 不平衡率=-1.8% 2.05 4.1 6.15 8.2 22.5 16.9 16.9 17.65 60×3.5 76×4 76×4 76×4 0.27 0.32 0.48 0.65 资用压力=3792.798Pa 不平衡率=9.2% 2.05 4.1 22.8 27.77 48×3 60×3.5 0.45 0.54 资用压力=5390.927Pa 不平衡率=1.5% 2.05 4.1 6.15 24.79 16.8 21.17 48×3 60×3.5 76×4 0.45 0.54 0.48 资用压力=5425.959Pa 不平衡率=7.4% 2.14 4.28 6.42 32.65 19.44 2 48×3 60×3.5 60×3.5 0.47 0.56 0.84 36

长 春 工 程 学 院 毕 业 设 计 （论 文）

合计 46 47 48 合计 49 50 51 合计 52 53 合计 54 17.47 76×4 0.51 53.32 15.996 1210.951 7871.748 资用压力=7459.327Pa 不平衡率=5.2% 4.66 10.39 13.21 35.09 15 25.36 2.94 60×3.5 76×4 89×4 89×4 0.61 0.82 0.58 0.74 106.18 136.41 56.17 89.77 31.854 40.923 16.851 26.931 4843.613 2659.995 1851.813 343.101 9698.522 资用压力=9510.398Pa 不平衡率=1.9% 1.91 3.82 5.73 24.6 15.6 3 11.64 48×3 60×3.5 60×3.5 76×4 0.42 0.5 0.75 0.45 73.19 72.14 158.99 42.77 21.957 21.642 47.697 12.831 2340.616 1462.999 620.061 647.196 5070.872 资用压力=5725.856Pa 不平衡率=4.5% 1.41 2.82 16.6 5 13.14 38×2.5 32×2.5 38×2.5 0.41 0.74 0.83 84.29 381.47 324.81 25.287 114.441 97.443 1818.978 2479.555 5548.404 9846.938 资用压力=9355.421Pa 不平衡率=5% 2.05 18.78 60×3.5 0.27 21.78 6.534 531.737 资用压力=473.301Pa 不平衡率=10% 55 2.19 7.87 48×3 0.48 95.37 28.611 975.730 资用压力=768.837Pa 不平衡率=21% 56 2.05 17.94 48×3 0.45 83.19 24.957 1940.157 资用压力=979.902Pa 不平衡率=50%

37

长 春 工 程 学 院 毕 业 设 计 （论 文）

57 2.19 8.72 48×3 0.48 95.37 28.611 1081.114 资用压力=1447.349Pa 不平衡率=34% 58 2.05 17.1 48×3 0.45 83.19 24.957 1849.314 资用压力=1582.001Pa 不平衡率=14.5% 59 2.19 13.87 48×3 0.48 95.37 28.611 1719.616 资用压力=1833.599Pa 不平衡率=6.6% 60 2.14 19.47 48×3 0.47 91.19 27.357 2308.110 资用压力=1858.431Pa 不平衡率=15.2% 61 2.19 7.45 38×2.5 0.64 198.11 59.433 1918.695 资用压力=2120.536Pa 不平衡率=10% 62 2.14 18.49 48×3 0.47 91.19 27.357 2191.934 资用压力=2372.925Pa 不平衡率=-8.3% 63 2.19 8.3 38×2.5 0.64 198.11 59.433 2137.607 资用压力=2548.077Pa 不平衡率=-19% 64 合计 65 2.05 5 4.76 60×3.5 48×3 0.27 0.45 21.78 83.19 6.534 24.957 141.570 514.780 656.350 0.48 95.37 28.611 1930.384 资用压力=607.842Pa 不平衡率=7.5% 2.19 15.57 48×3 资用压力=1065.145Pa 不平衡率=45% 66 2.05 10.61 48×3 0.45 83.19 24.957 1147.440 资用压力=1126.273Pa 不平衡率=1.8% 67 2.19 14.72 48×3 0.48 95.37 28.611 1825.000 38

长 春 工 程 学 院 毕 业 设 计 （论 文）

资用压力=1850.078Pa 不平衡率=-1.4% 68 合计 69 合计 70 2.05 6.47 5 48×3 38×2.5 0.45 0.6 83.19 174.17 24.957 52.251 699.711 1132.105 1831.816 95.37 198.11 28.611 59.433 1099.711 1287.715 2387.426 0.6 174.17 52.251 2789.507 资用压力=1894.594Pa 不平衡率=-3.4% 2.19 8.87 5 48×3 38×2.5 0.48 0.64 资用压力=2266.444Pa 不平衡率=5% 2.05 12.32 38×2.5 资用压力=2301.064Pa 不平衡率=17.5% 71 2.05 6.17 38×2.5 0.6 174.17 52.251 3661.228 资用压力=2610.686Pa 不平衡率=29% 72 2.19 9.91 38×2.5 0.64 198.11 59.433 2552.251 资用压力=2657.953Pa 不平衡率=-4.1% 73 2.19 9.14 38×2.5 0.64 198.11 59.433 2353.943 资用压力=3047.628Pa 不平衡率=30% 74 2.14 12.5 48×3 0.47 91.19 27.357 1481.838 资用压力=981.580Pa 不平衡率=34% 75 2.14 12.5 48×3 0.47 91.19 27.357 1481.838 资用压力=1597.206Pa 不平衡率=-7.8% 76 2.14 15.5 48×3 0.47 91.19 27.357 1837.479 资用压力=2480.554Pa 不平衡率=-35% 77 2.05 5.6 48×3 0.45 83.19 24.957 605.623 39

长 春 工 程 学 院 毕 业 设 计 （论 文）

78 2.05 8.5 48×3 0.45 83.19 24.957 919.250 资用压力=1129.852Pa 不平衡率=-23% 79 2.05 8.5 38×2.5 0.6 174.17 52.251 1924.579 资用压力=1077.629Pa 不平衡率=44% 80 2.05 6 32×2.5 1.07 795.04 238.512 6201.312 资用压力=2487.092Pa 不平衡率=60% 81 2.05 8 38×2.5 0.6 174.17 52.251 1811.368 资用压力=2703.845Pa 不平衡率=-49% 82 2.05 8 32×2.5 1.07 795.04 238.512 8268.416 资用压力=4511.324Pa 不平衡率=45% 83 2.14 10 38×2.5 0.63 189.39 56.817 2462.070 资用压力=3870.560Pa 不平衡率=-57% 84 2.14 10 32×2.5 1.12 865.22 259.566 11247.860 资用压力=6144.281Pa 不平衡率=45% 85 1.91 9 38×2.5 0.56 151.77 45.531 1775.709 资用压力=2340.616Pa 不平衡率=32% 86 1.91 9 32×2.5 1 691.77 207.531 8093.709 资用压力=3803.615Pa 不平衡率=53% 87 1.41 9 32×2.5 0.74 381.47 114.441 4463.199 资用压力=1818.978Pa 不平衡率=59%

管线C水力计算表： 表6—3

流量Q 钢管外径×壁厚 流速v 比摩阻R 局部阻力 总阻力△P 编长度 40

长 春 工 程 学 院 毕 业 设 计 （论 文）

号 m3 /h L m 163.6mm m/s Pa/m Pa Pa 1 2 3 4 5 6 7 8 合计 9 92.36 8 76.39 68.74 57.65 44.22 30.82 21.28 10.64 28.01 14.67 41.04 14.47 31.56 52.82 55.6 219×6 219×6 219×6 219×6 159×4.5 159×4.5 133×4.5 108×4 0.83 0.69 0.62 0.52 0.72 0.5 0.48 0.34 35.99 24.81 20.19 14.33 39.61 19.59 21.96 14.04 10.797 7.443 6.057 4.299 11.883 5.877 6.588 4.212 7658.096 903.407 385.043 764.534 745.104 803.739 1507.905 1014.811 10.64 10 89×4 0.6 58.84 17.652 13782.639 764.920 资用压力=1014.811Pa 不平衡率=33% 10 11 1.78 2.44 6.2 33.3 12.98 12 合计 13 14 资用压力=2522.716Pa 不平衡率=-1.3% 3.83 13.4 44.13 5 60×3.5 89×4 0.3 0.75 19.69 92.32 5.907 27.696 2489.542 1129.596 600.080 9.54 16 48×3 60×3.5 89×4 108×4 0.23 0.32 0.53 0.31 16.65 30.38 47.58 11.41 4.995 9.114 14.274 3.423 134.199 1315.150 802.865 237.328 41

长 春 工 程 学 院 毕 业 设 计 （论 文）

54.16 合计 15 108×4 0.43 21.95 6.585 1545.456 资用压力=3267.820Pa 不平衡率=0.2% 2.79 33.05 28 16 合13.43 10.88 76×4 89×4 108×4 0.22 0.75 0.43 10.77 92.72 22.05 3.231 27.816 6.615 3275.131 462.733 3375.008 311.875 计 17 18 合计 19 资用压力=4012.924Pa 不平衡率=3.3% 2.22 11.09 52.49 42.97 60×3.5 89×4 0.29 0.62 25.35 63.78 7.605 19.134 4149.616 1729.808 3562.815 资用压力=4777.458Pa 不平衡率=1% 7.65 16.95 60×3.5 1 280.28 84.084 5292.623 6175.970 资用压力=5162.501Pa 不平衡率=16.4% 20 15.97 29.08 89×4 0.89 130.22 39.066 4922.837 资用压力=6065.908Pa 不平衡率=-23% 21 0.66 10.5 48×3 0.15 9.73 2.919 132.815 资用压力=134.199Pa 不平衡率=-1% 22 7.1 10.5 60×3.5 0.93 242.06 72.618 3304.119 资用压力=1449.349Pa 不平衡率=56% 23 9.57 10 76×4 0.75 116.12 34.836 1509.560 资用压力=1129.596Pa 不平衡率=25% 24 10.64 10 89×4 0.6 58.84 17.652 764.920 42

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资用压力=462.733Pa 不平衡率=40% 25 8.87 10 76×4 0.7 100.08 30.024 1301.040 资用压力=1729.808Pa 不平衡率=-33%

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第七章 水压图的绘制

因为热水网路上接着很多热用户，他们对供水温度和压力要求不同，且所处的地势高低不一，就必须对整个网路的压力状况有个整体的考虑，此水压图用以全面地反映热网和各热用户的压力状况并确定保证使它实现的技术措施。

绘制方法及步骤 以管线A为例

建立坐标，以换热站的标高为基准面，其他各热用户在水压图中的标高均为相对于换热站的标高。纵坐标为标高（米），横坐标为距离（米），按照网路上的各点和各用户从热源出口起沿管路计算的距离，在横轴上标出相对于基准面的标高和房屋高度，各点网路高度的连接线就是带有阴影的线，表示沿管线的纵剖面。各建筑物及分支点标高见表7—1。

各建筑物及分支点标高： 表7—1

名称 建筑物标高 建筑物相对标高 名称 分支点标高 分支点相对标高 0 0 0 0 0 0 0 0 0.2 0.5 0.5 1 11.5 0 2 11.5 0 3 11.5 0 4 11.5 0 5 11.5 0 6 11.5 0 7 11.5 0 8 11.5 0 9 11.7 0 A1 12.0 A2 11.5 A3 11.5 A4 11.5 A5 11.5 A6 11.5 A7 11.5 A8 11.5 A9 11.5 A10 11.5 A14 12.0 建筑物的高度，本设计的建筑物均为6层建筑，层高3.3m。故建筑物的充水高度为19.8m，均采用直接连接。

绘制静水压曲线（当循环水泵未工作时）

不超压：（焊接钢管：30～50mH2O;阀们50～80 mH2O;铸铁40mH2O;耐压：无缝钢管）本设计取40 mH2O，即为各热用户最低点标高加40 mH2O。例如A1：0.5 mH2O+

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40 mH2O=45 mH2O；取各用户中的最小值作为静水压线的上限。

不汽化、不倒空：110℃水的汽化压力为4.6 mH2O，95℃水的汽化压力为0 mH2O；本设计的换热站供水温度为95℃，故不用考虑汽化。

加一定富裕值：3～5 mH2O，本设计设为3 mH2O；即为各热用户最高点标高加3 mH2O。例如A1：20.3 mH2O+3 mH2O=23.3 mH2O; 取各用户的最大值作为静水压线的下限。

综上所述，计算结果见表 7—2： 用户名 上限（mH2O） 下限（mH2O） A1 40.5 23.3 A2 40.0 22.8 A4 40.0 22.8 A5 40.0 22.8 A6 40.0 22.8 A7 40.0 22.8 A8 40.0 22.8 A9 40.0 22.8 A10 40.0 22.8 A14 40.5 14.3 如果想使各用户都不超压，则取40.0 mH2O；如果想使各用户都不汽化，则取23.3 mH2O。

静水压线[40.0, 23.3] 本设计取25 mH2O。 绘制回水管动压曲线：

应满足的条件是：直接连接的用户系统不倒空和网路上任何一点的压力不应低于50Kpa的要求。直接连接的供暖用户系统内回水管压力不超过40mH2O。本设计中主干线的总压力损失为0.84 mH2O,故B点为25.84 mH2O。

绘制供水管动压曲线：

应满足的条件是：不超压、不汽化、不倒空、满足各用户的资用压力5～10 mH2O，本设计取5 mH2O，则C点为30.84mH2O.根据水利计算结果供水管总压力损失为0.84 mH2O，所以D点为31.68mH2O，换热站内部损失为15 mH2O，所以E点为46.68mH2O。

水压图见图7—1，管线B和管线C的绘制方法同管线A，水压图见7—2，7—3。

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第八章 设备、附件的选择计算

8.1 选定保温材料，确定保温材料厚度

供热管道及其附件保温的主要目的在于减少热媒在输送中的热损失，节约燃料；保证操作人员安全，改善劳动条件；保证热媒的使用温度等。

本设计保温层采用硬质聚氨酯泡沫塑料作为保温材料，具有如下优点： [6] 工程造价低 据有关部门测算和对部分单位工程统计，双管制供热管道，一般情况比地沟敷设可以降低工程造价25%（玻璃钢保护层）和10%（高密度聚乙烯保护层）左右，见表8—1。

地沟敷设与直埋敷设供热管道经济技术比较（DN200） 表8—1

热损失 1 2.53 标准耗煤 1 2.53 施工难度 小 大 工程造价 1 1.06 占地面积 小 大 维修费 1 6.36 遇障碍物 少 多 使用寿命 4 1 遇水处理 施工降水 作防水处理 直埋敷设 地沟敷设 直埋敷设 地沟敷设 施工周期 短 长 热损失小，节约能源 由于直埋保温管采用聚氨酯硬脂泡沫塑料作保温材料，其导热系数比其他普通材料低的多，保温效果提高4～8倍，见表8—2。

保温材料导热系数 表8—2

聚氨酯硬脂 泡沫塑料 石棉毡 泡沫混凝土 水泥矿渣棉 岩棉玻璃棉 膨胀珍珠岩 46

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导热系数 （W/m·℃） 密度 （kg/m3） 60~80 <150 0.015~0.035 0.116 0.128~0.395 0.081~0.101 0.074 0.081 聚氨酯硬脂泡沫塑料吸水率低，小于10%，这是其他保温材料不可比拟的。低导热率和吸水率，加上保温层外面防水性能好的高密度聚乙烯或玻璃钢保护壳，克服了传统的地沟敷设供热管道“穿石棉袄”的状况，大大减少了供热管道的整体热损失。

防腐、绝缘性能好、使用寿命长 预制直埋保温管聚氨酯硬脂泡沫塑料保温层牢固的黏结在钢管外皮上，防止了空气和水的渗入。所以只要管道内部水质处理好，保温管道使用寿命可达30年，甚至更长，比传统的地沟敷设提高3～4倍。

在地下水位高的地区，地沟敷设供热管道由于地沟内积水，保温层极易被水泡坏，再加上地表水的盐碱腐蚀，年年需要维修。直埋管道整体性好，只要做好接口保温就可有效的解决地下水位高及地沟敷设供热管道防水的困难。

占地少、施工快、有利于环境保护和减少施工扰民 直埋供热管道不需要砌筑地沟而只需开槽，因此大大减少了工程占地，减少土方开挖量约50%。由于缩短了工期，减少了管沟施工中对居民出行的影响，缩小了施工过程中对道路交通的影响。

总之，供热管道中采用直埋敷设和地沟敷设相比，有不可比拟的优越性，具有显著的社会效益、经济效益、节能效益，这些优点是城镇集中供热管网直埋敷设得以实现的有力保证。

预制直埋保温管类型：

本设计采用单一型保温管，适用于150℃以下的供热介质，其中普通型适用于120℃以下的供热介质，此类保温管的保温层由单一保温材料──聚氨酯硬脂泡沫塑料构成，外护保温层保护壳。

保温层厚度计算： 采用经济厚度：

D0D0fn(tta)lnA [1] 2DiPisa 47

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A ── 单位换算系数，采用法定单位制：A=1.9×10-3 Di ── 管道保温层内径，m D0 ── 管道保温层外径，m fn ── 热价，元/106KJ ：2 K ── 系数，取0.9

Pi ── 保温层单位造价，元/m3：112 s ── 保温工程投资贷款计息

ta ── 保温结构周围环境的空气温度：50C t ── 介质温度：950C

0a ── 表面散热系数：2.4 W/(m·C) 0λ ── 保温材料导热系数：0.027W/(m·C)

τ ── 年运行时间：152天

计算：（D0- Di）/2，具体计算结果见表8—3。

聚氨酯保温层经济厚度 表8—3

钢管外径×壁厚 mm 48×3 60×3.5 76×4 89×4 108×4 133×4.5 159×4.5 219×6 聚氨酯外径×壁厚 mm 110×2.5 140×3 140×4 160×3.2 200×3.9 225×4.3 250×4.9 315×6.2 48

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8.2 活动支座间距的确定[5]

管道活动支座间距的大小决定着整个管网支架的数量。因此，在确保安全运动的前提下，应尽可能扩大活动支座的间距，以节约供热管线的投资费用。

活动支座的最大间距（允许间距），通常按强度条件和刚度条件两个方面来计算，通常选取其中较小值作为管道活动支座的最大间距。

按强度条件确定活动支座的允许间距

供热管道支承在活动支座上，管道断面承受由内压和持续外载产生的一次应力。根据《技术规定》，管道在工作状态下，由内压和持续外载产生的应力，同样不应大于钢材在计算温度下的基本许用应力tj值。

支承在多个活动支座上的管道，可视为多跨梁。根据材料力学中均匀荷载的多跨梁，最大弯距出现在活动支座处。根据分析，均匀荷载所产生的弯曲应力，比由于内压和持续外载所产生的轴向应力大得多。为计算方便，通常在确定活动支座间距时只计算有均匀荷载所产生的弯曲应力，而采用一个降低了的许用应力值，此值低于钢材在计算温度下的基本许用应力tj值。在活动支座处，考虑供热管道的塑性条件，供热管道活动支座的允许间距可按下式计算：

Lmax15wWq m

式中：Lmax── 供热管道活动支座的允许间距，m； w── 管材的许用外载综合应力，Mpa； W ── 管子断面抗弯距，cm3；

 ── 管子横向焊缝系数，本设计取1.0 ；

q ── 外载负荷作用下的管子单位长度的计算重量， Nm 。对于地下

敷设的供热管道，外载负荷是管道的重量。

按刚度条件确定活动支座的允许间距

管道在一定的跨度下总有一定的挠度。根据对挠度的限制而确定活动支座的允许

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间距，称为按刚度条件确定的支座允许间距。

对于具有一定坡度i的管道，如要求管道挠曲时不出现反坡，以防止最底点处积水排不出，就要保证管道挠曲后产生的最大角应变不大于管道的坡度。

根据材料力学中受均布荷载的连续梁的角变方程式，考虑供热管道塑性条件，不允许有反破的供热管道活动支座间的最大允许间距可按下式确定：

Lmax53iEI m q式中： i ── 管道的坡度； I ──管道断面惯性距，m4;

E ── 管道材料的弹性模数，Nm2;本设计采用钢号为10的钢材，

E=18.142×1010 Nm2；

q ── 外载负荷作用下的管子单位长度的计算重量， Nm 。对于地

下敷设的供热管道，外载负荷是管道的重量。

按挠度条件确定活动支座的允许间距

管道的最大挠度Ymax应控制在（0.02～0.1）DN以内，此时可用下列方程组确定：

LL124EIixYx m 3maxqx2L2L22xx224EI1Ymax2 m qx 式中：L、L1、L2── 活动支架的允许间距，m;

x── 管道活动支架到管子最大挠曲面的距离，m;

EI── 管道的刚度，

q── 单位管长的计算重量，N/m;

Ymax── 最大允许挠度，m; i── 管子坡度。

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根据上述两个公式用试算法求解，直到LL1L2为止。 取强度、刚度、挠度中的最小值作为活动支架的间距。 设计举例外径壁厚219×6的活动支座间距确定：

w=28.78 Mpa; W=208.1cm3；=1.0;q=307.2NNm2；I=2279×10-8m4;

m;i=0.002; E=18.142×1010

将上述数值代入公式 得出： 按强度条件确定的间距：Lmax=17.09m 按刚度条件确定的间距: Lmax=14.98m 按挠度条件确定的间距： L=15.07m

所以该管径下活动支架的间距为14.98m；其他管径的活动支架间距见表8—4。

管道活动支架间距： 表8—4

60×3.钢管外径×壁厚(mm) 活动支座间距（m） 48×3 5 5.0 6.0 76×4 8.0 89×4 8.0 108×4 10.0 133×4.5 13.7 159×4.5 13.7 为了防止供热管道升温时，由于热伸长或温度应力而引起管道变形或破坏，需要在管道上设置补偿器，以补偿管道的热伸长，从而减小管壁的应力和作用在阀件或支架结构上的作用力。本设计采用的是自然补偿器和波纹管补偿器。波纹管补偿器的主要优点是：占地小，不用专门维修，介质流动阻力小。因此，内压轴向式波纹管补偿器在国内热网工程上应用逐步增多，但其造价较贵些。

8.3 固定支架的确定

供热管道上设置固定支架，其目的是限制管道轴向位移，将管道分为若干补偿管段，分别进行热补偿，从而保证各个补偿器的正常工作。固定支架是供热管道中主要受力构，为了节省投资，应尽可能加大固定支架的间距，减少其数目。

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8.4 补偿器选择计算

管道的热伸长及其补偿

供热管道安装投运后，由于管道被热媒加热引起管道受热伸长。管道受热的自由伸长量，可按下式计算：

Lt1t2L m

式中：L── 管道的热伸长量，m

── 管道的线膨胀系数，本设计取12106m/m℃；

t1── 管壁最高温度，可取热媒的最高温度，℃； t2── 管道安装时的温度，本设计取—5℃； L── 计算管段的长度，m；

自然补偿器 [5] 自然补偿器是一种最简单、最经济的补偿方式，应充分加以利用。

L形补偿器实际上就是一个L形弯管。弯管具两个固定端的长度多数情况下是不相等的，故有长臂和短臂之分。由于长臂的热变形量大于短臂。所以最大弯曲应力发生在短臂一端的固定点处。短臂越短，弯曲应力越大。因此，选用L形补偿器的关键是确定或核对短臂的长度。

Z形自然补偿器是一个Z形弯管，可把它看成是两个L形弯管的组合体，其中间臂长度愈短，弯曲应力愈大。因此，选用Z形补偿器的关键是确定或核定中间臂长度值。

对于弯管形式的补偿器的热胀应力的计算方法，《技术规定》中推荐采用力学的“弹性中心法”进行计算。本设计可利用《供暖通风与空调工程设计资料大全》中的线算图，图2—3.1和图2—3.2来确定L形补偿器的短臂长度和Z形补偿器的中间臂长度。

对于L形和Z形弯管补偿器，由热膨胀引起的弯曲应力及对固定点的推力，可按下列公式计算：

PxKxCI L2 52

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PyKyCI L2CDPfKf2w

L式中：Px、Py── 弯管段对固定点的推力，N； Pf── 弯管的弯曲应力，Ncm2； L── 弯管段两固定点间距离，m;

I── 管子断面惯性矩，

C── 与介质、管材弹性模数、管道热膨胀系数有关的综合系数，本设

计取介质温度为100℃时，C =2.26；

Kx、Ky、Kf── 弯管段的形状系数，见《暖通空调设计》附表2—5和附表2—6；

Dw── 管道外径，cm；

根据《技术规定》，管道由热胀、冷缩和其他位移受约束而产生的热胀二次应力，不得大于按下式计算的许用应力值。

f1.2j0.2j Mpa

式中：j── 钢材在20℃时的基本许用应力，Mpa;本设计采用钢号为10的钢

材，查《供热工程》附录14—1可知，j=111.1Mpa;

202020tj── 钢材在计算温度下的基本许用应力，Mpa;本设计采用钢号为10的

钢材，查《供热工程》附录14—1可知，j =111.1Mpa;

t

t

f── 热胀二次应力，取补偿器危险断面的应力值，Mpa;

下面以C区管线1举例：

f1.2111.10.2111.1155.54 Mpa

LtL1210610016.6620mm

w2196 从附表2—1查得I=1159cm4

由图2—14查得，所需最小短臂长度H=3.8m； 因此设计应保证H3.8m；

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L16.66m H10m 根据L/H1.67 查附表2—5得：

Kx40.7 Ky14.9 Kf680

PxKxCI2.26115940.7384N 22L16.66CI2.261159PyKy214.9141N

L16.662CD2.2621.92PfKf2w680121Ncm1.21MPa＜许用应力 2L16.66根据计算结果，短臂采用10m时，L形补偿器危险截面处的最大热胀弯曲应力1.21Mpa,小于该钢号在100℃时的许用应力值155.54 MPa，验算结果是安全的。

其它各管段的自然补偿器放置位置，可利用线算图确定。

方形补偿器是由四个90°弯头构成“U”形的补偿器，靠其弯管的变形来补偿管段的热伸长。方形补偿器的优点是制造方便，不用专门维修，因而不需要为它设置检查井；工作可靠；作用在固定支架上的轴向推力较小。其缺点是介质流动阻力大，占地多。

波纹管补偿器是用单层或多层薄壁金属管制成的具有轴向波纹的管状补偿设备。它的主要优点是占地小，不用专门维修，介质流动阻力小。因此，波纹管补偿器在国内热网工程上应用逐渐增多，但其造价较贵些。

考虑到占地及介质流动阻力等因素，本设计选用波纹管补偿器。 波纹管补偿器的选择计算

由于生产厂家是按管理设计安装温度t20确定波纹管的最大补偿量Xmax的。因此，当实际安装温度t2不等于设计安装温度t20时，根据波纹管补偿器的补偿能力来确定直线管路固定支架间管路长度L，应按下式计算：

LXmaxt1t2

t1t20t1t20式中：Xmax── 波纹管补偿器的最大补偿量，mm;

t1── 管道最高工作温度，℃; t20── 管道设计安装温度，℃;

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t2── 管道实际安装温度，℃;

 ── 管道线膨胀系数，mm/m℃;

轴向波纹管补偿器受膨胀时，由于位移产生的弹性力Pt，可按下式计算： PtKx

式中：x── 波纹管补偿器的轴向位移，mm;

K── 波纹管补偿器的轴向刚度，KN/mm；按所选的补偿器型号确定；

此外，管道内压力作用在波纹管环面上产生的推力Ph，可按下式确定： PhPA

式中：P── 管道内压力，Pa;

A── 波纹管的环形面积，mm2; 下面以B区管线1为例：

选用的波纹管补偿器型号为DN042001.02，其中X=38mm，K=247

KN/mm，

A=456.17104mm2；

Lt1t2LLX3831.67m

t1t21.2106100PtKx382479.39KN

PhPA1.0106456.1710445.62KN

波纹管补偿器的轴向作用力为：

PzPtPh9.3945.6255.01KN

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下 篇 换热站系统设计

第一章 换热站热负荷计算

1.1 换热站最大计算热负荷

Qmax =K0（K1Q1+K2Q2+K3Q3+K4Q4）+K5Q5 式中： Qmax── 采暖季最大热负荷，t/h

Q1 、Q2 、Q3 、Q4── 分别是生产、采暖、通风、生活的最大设计热负荷， t/h

Q5── 换热站自用热负荷，t/h

K0── 室外管网热损失及漏损系数，本设计取1.25； K1、K2、K3、K4、K5── 分别是生产、采暖、通风、生活的热

负荷同时使用系数，其值可按表1—1取用。

热负荷同时使用系数： 表1—1 项目 K1 K2 K3 K4 K5 56

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推荐值 1.0 0..8—1.0 0.7—1.0 0.5 0.8—1.0 本设计只考虑采暖热负荷，由于换热站自用热负荷Q5无法确定，所以这一部分用热量在系数K0中考虑，即将数K0增大至1.25进行计算。

采暖期最大热负荷的计算：

QmaxK0K1Q11.251.0223278.75m3/h

1.2 换热站平均热负荷

QpjQ

式中：Qpj── 采暖平均热负荷，t/h； ── 采暖系数，按下式计算。

tntpjtntw

式中：── 系数；

tn── 采暖室内计算温度，本设计取18℃； tpj── 采暖期室外平均温度，沈阳地区为-5.7℃；

tw── 采暖期采暖室外计算温度，沈阳为-19℃；

tntpjtntw185.70.58

1819QpjQ0.58223129.3 t/h

值班期间室内保持5℃时的平均采暖热负荷，可按下式计算：

'tntpjtntw55.70.445

519Qpj''Q0.44522399.4 t/h

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1.3 换热站全年热负荷

Qn8SQpj83SQ'pjn1

式中：Qn── 采暖全年热负荷，t/h；

S── 每昼夜工作班次数，本设计取3；

8── 每班工作小时数；

n1── 采暖天数，沈阳为152天；

Qn8SQpj83SQ'pjn18399.4152362687.2t/h

第二章 换热器型号和台数的选择

换热站流程：

一次网→换热器→分水缸→热用户→集水缸→换热器→一次网 集水缸→循环水泵→补水泵→换热器→分水缸

本设计由热交换站经热网向小区热用户提供热量，热交换站中的换热器选用BR型板式换热器，由于板片表面的特殊结构，能使流体在低流速下发生强烈湍动，从而大大强化了传热过程。因此，板式换热器是一种传热系数很高、结构紧凑、适应性大、拆洗方便、节省材料的换热器。

换热器计算： 换热器传热面积[2]

FQ

KBtpj 式中： F ── 换热器传热面积，m2； Q ── 换热量，W；

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K ── 传热系数，Nm2℃；

B ── 考虑水垢的系数，水—水换热器 B=0.8～0.7； tpj── 对数平均温差公式，℃； tpjtatbLntatb

式中： ta、tb── 热媒入口及热媒出口处的最大、最小温差值，℃； 本设计选用两台板式换热器，故每台流量为G223111.5m3/h； 2查《供热通风与空调工程》表1—4.19确定换热器的型号为BR0.6； 对于二次网：G0.86Q0.864788.22223m3/h tgth9570每台换热器G111.5m3/h，选定管径为w159×4.5， 可得vc0.62 m/s 对于一次网：G0.86Q0.864788.2299.4m3/h tgth13080每台换热器G99.4m3/h，选定管径为w159×6， 可得vh0.98 m/s 根据vc和vh查《供热通风与空调工程》图1—4.17得出K5250W/（m2℃） tpjtatbLntatb4025Ln402531.91 ℃

FQ478872035.73m2

KBtpj52500.831.91BR0.6的板式换热器单片换热面积为0.35m2/片 ，所以本设计每台换热器各需要100片板片。

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第三章 泵的选择计算

3.1 循环水泵的选择

循环水泵台数不应少于两台，其中一台停止运行时，其余水泵的总流量应满足最大循环水量的需要。并联循环水泵的特性曲线宜平缓，相同或近似。采用分阶段改变流量调节时，循环水泵台数不宜少于三台，可不设备用泵，工人泵流量、扬程不应相同。

循环水泵流量：Gx1.1Q3600 m3/h

tC 式中：Q── 热水供热的总负荷，W；

t── 热水系统的供回水温差，℃；

── 水的密度，Kg/m3； C── 水的比热，J/Kg℃； 1.1── 安全裕量。

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G=1.1×223=245.3 m3/h 循环水泵扬程：Hxb1.2Hx

式中 ： Hxb── 循环泵扬程，mH2O；

Hx── 热网水压图中静压点以上水压高程mH2O；

1～1.2── 安全裕量；

本设计共有三个环路，绘制了三个水压图，选择Hx最大的作为循环水泵的扬程，即Hx=37mH2O； Hxb1.2Hx1.23744 mH2O

循环水泵的选择：循环水泵台数不应少于2台，当其中一台停止运行时，其余水泵的总流量应满足最大循环水量的需要。并联循环水泵的 曲线宜平缓，相同或近似。采用分阶段改变流量调节时，循环水泵台数不应少于3台，可不设备用泵，各泵流量、扬程不应相同。

本设计选取型号为 KQL20037055/4(Z)的循环水泵2台，其中一用一备。 循环水泵参数：

流量Q：280ｍ3/h; 扬程H：44ｍ; 转数ｎ：1450rpm; 功率：55KW; 效率η:75 % ; 气蚀余量：4.5ｍ ; 3.2 补给水设备的选择与计算

供热系统的循环水和补给水均应采用软化水、补给水管一般接至循环水泵吸入口管上。

给水箱的作用，一是作为软化水和凝结水与锅炉给水之间的缓冲，二是作为给水的储备。给水箱的数量一般为一个，常年不间断供热的换热站应设置两个或一隔为二。给水箱通常用钢板制作。

对于给水温度较高的给水箱，其安装高度必须满足给水泵灌注压头的要求，以防发生汽蚀和影响正常给水。对于低温除氧水箱的安装高度，应使最底水位高于给水泵进口，以防轴封等处漏入空气。

补给水箱的容积可按下式计算：

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V1.2Gbt m3

式中：Gb── 补给水量，m3/h；一般为循环水量的2%；

t── 补给水贮存时间，h；一般为0.5～1.0h；

V1.2Gbt1.20.02245.315.8m3

水箱规格为长×宽×高=2000×1500×2500（mm）； 补给水泵的选择

补给水泵的容量应满足换热站额定负荷给水量的要求，并留有富裕值。锅炉房设计规范规定：给水泵应设置备用泵。设置备用给水泵是为保证在停电、正常检修或发生机械故障等情况下，使锅炉仍能安全运行和正常给水。

补给水泵的流量Gb除应满足热水系统的正常补水量，也可按热水供热系统循环水量的1～3%估算。

Gb0.03245.37.4m3/h 补给水泵的扬程HbHj24.5 mH2O

根据计算，本设计选取型号为KQL501703/2的补给水泵2台，其中一用一备。 补给水泵参数：

流量Q：10.4ｍ3/h; 扬程H：36ｍ; 转数ｎ：2900rpm; 功率：3KW;

效率η: 63 % ; 气蚀余量：3.5ｍ ;

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第四章 分水缸的选择及尺寸确定

分水缸的设置是为了热水分配和阀门操作方便。为了便于清除在施工和检修时进入的杂物，分水缸的一端常采用法兰堵板。分水缸的位置应设在便于操作和管理的地方。

多管供水时采用分水缸。根据压力容器设计规定的要求，分水缸的直径应按最大接管的直径确定，即筒体开孔最大直径应不超过筒体内径的一半。分水缸两端均采用椭球型封头。分水缸由专业厂家制造。

分水缸长度决定于接管的多少，相邻管间距应符合结构强度要求和便于阀门的安装及检修，数值可按表4—1确定。

分水缸接管间距 ： 表4—1 钢管的w（mm） 两相邻管中心间距（mm） 25 220 32 250 40 270 50 290 65 310 80 330 100 360 125 390 150 420 200 500 本设计由分水缸引出三根管，管径各为w219×6；所以分水缸筒体开孔最大

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直径为w426×7，而且两相邻管中心间距为500mm，还应考虑换热站送入分水缸的水的管径为w325×7，所以分水缸筒体开孔最大直径为w630×8；故本设计取分水缸的长度为2.5m，分水缸上还应装设压力表、温度计。集水缸的设计与分水缸相同。

第五章 除污器的选择

除污器可以去除系统中的杂质和污物。除污器一般安装在系统调压装置前、换热器前以及循环水泵入口前；一些小孔口阀前也应装设除污器。

除污器的型号可按接管直径选定，本设计采用立式除污器。

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第六章 水处理设备的选择

本设计采用SYS—GS 型过滤型射频水处理器，过滤型射频水处理器是指对水系统进行综合处理。主要作用是过滤、杀菌、灭藻、防垢、防腐。

本设计补给水量为Gb7.4m3/h，故选用水处理设备的型号为：SYS—80C1.0GS/C—F。输水管径为80mm,处理流量范围为6—35m3/h，连接方式为法兰连接，功率为80W。

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参考文献：

[1] 贺平,孙刚.《供热工程》.中国建筑工业出版社.2005年12月.

[2] 张治江.《供热通风与空调工程设计资料大全》.吉林科学技术出版社.1996年7月. [3] 城市热力网设计规范.CJJ34—2002.中国建筑工业出版社.2002年.

[4] 城镇直埋供热管道工程技术规程.CJJ/T 81—98.中国建筑工业出版社.1998年. [5] 张治江.《暖通空调设计》.吉林科学技术出版社.1999年12月第一版.

[6] 王飞,张建伟.《直埋供热管道工程设计》.中国建筑工业出版社 .2007年1月第一版. [7]

[8] 邢玉林.《安装组织预算与施工组织管理》.机械工业出版社.2005年1月. [9] 罗志斌，任彦秋.《全国统一安装工程预算定额吉林省基价表》（给排水、暖通、燃气工程

综合册上）.JYD—402—2000.吉林省建设厅.2001年5月10日. [10] 罗志斌，任彦秋.《全国统一安装工程预算定额吉林省基价表》（给排水、暖通、燃气工程

综合册下）.JYD—402—2000.吉林省建设厅.2001年5月10日.

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谢 辞

本次设计是对大学所学的基础知识和专业知识的结合，也是理论学习与实践相结合的过程。在设计当中，巩固了专业知识，也养成了查阅资料的好习惯。同时在设计中经常会发现很多不懂的问题，培养了自己发现问题、分析问题、解决问题的能力，使自己在设计当中掌握设计计算步骤，了解了一些阀门和检查井的正确位置及设计方法，这些是在书本上学习不到的。

本次设计的主要内容是供热外网和换热站的设计，在设计中让我系统的了解到供热外网管道布置形式及换热站的系统流程。在设计当中样严格按照规范进行设计。

在此我要感谢赵麒老师在设计中给予的指导和帮助，在本次设计中赵老师耐心的为我指导设计及检查图纸中的错误，给我们讲解最新的技术及施工方法。在缺少参考材料的情况下，为我们提供了必要的规范和厂家样本，使得设计可以顺利完成。

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