小区供热课程设计说明书1.doc

学号100301116成绩课程设计说明书 设计名称 小区供热课程设计 设计题目 大连市某小区供热课程设计 设计时间 2012.11.252012.12.14 学 院 市政与环境工程学院 专 业 建筑环境与设备工程 班 级 设备10-1班 姓 名 杨春晖 指导教师 张云栗 2012 年 12 月 14 日大连市某小区供热课程设计说明书 目录 第一章设计条件及任务 2 第二章方案初步确定及计算 3第三章水压图的绘制 15 第四章 换热站的设计 15第五章 保温层的选择和计算 16第六章参考文献 17 1 设计条件及任务1.1设计条件1.11设计条件图：见大连市某居住区建筑总平面图（附图01）； 建筑层高拟定为3米，地面标高自行拟定。1.1.2各用户阻力损失按6mH2O预留。1.13气象资料按暖通空调设计规范确定。亦可按如下数据考虑： 冬季采暖室外计算温度 -11 采暖天数 132天 冬季采暖室内计算温度 20 夏季通风室外计算温度28 最大冻土层厚度 93m 最高地下水位 -8 m 年主导风向：北 海拔 92.8m 平均风速： 冬：5.8m/s ， 大气压力：冬 1013.8 HPa， 1.14水文地质资料：冰冻线1.5米，地下水位线 -8.0米，砂质粘土，无腐蚀 性。 不考虑地下其它构筑物。1.15热源可考虑由集中供热管网供给130/90高温水。1.2设计任务 1.供热方案的确定（包括部分建筑热负荷概算、供热热媒选取、热媒参数确 定、 管网型式选择、管网布置方案；确定管网敷设方式、补偿方式、定压方式、管子 和管件、保温结构） 2.绘制管网平面图 3.管网水力计算4.绘制水压图 5.小区锅炉房或热交换站设计（主要设备的选择布置、绘制热交换站工作原理图等）2 方案初步确定及计算2.1热负荷的计算在小区规划图上，各幢楼都为住宅楼。在确定供热设计热负荷时，采用常用的面积热指标法，利用以下公式进行计算： kw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; q f 建筑物的供暖面积热指标，w/ m2。根据城市热力网设计规范给出的供暖面积指标推荐值，取住宅楼qf=41w/m。在规划图上，按比例算出各幢楼的面积，然后根据相应的公式算出热负荷，列入表2-1中表2-1 负荷计算表楼号单层的建筑面积层数总的建筑面积热指标热负荷(kw)1-1#170.00 6.00 1020.00 41.00 41.82 1-2#171.00 6.00 1026.00 41.00 42.07 1-3#173.00 6.00 1038.00 41.00 42.56 2-1#170.00 6.00 1020.00 41.00 41.82 2-2#171.00 6.00 1026.00 41.00 42.07 2-3#173.00 6.00 1038.00 41.00 42.56 3-1#170.00 6.00 1020.00 41.00 41.82 3-2#171.00 6.00 1026.00 41.00 42.07 3-3#173.00 6.00 1038.00 41.00 42.56 4-1#170.00 6.00 1020.00 41.00 41.82 4-2#171.00 6.00 1026.00 41.00 42.07 4-3#173.00 6.00 1038.00 41.00 42.56 5-1#170.00 6.00 1020.00 41.00 41.82 5-2#171.00 6.00 1026.00 41.00 42.07 5-3#154.00 6.00 924.00 41.00 37.88 5-4#168.00 6.00 1008.00 41.00 41.33 5-5#155.00 6.00 930.00 41.00 38.13 6-1#151.00 6.00 906.00 41.00 37.15 6-2#151.00 6.00 906.00 41.00 37.15 6-3#154.00 6.00 924.00 41.00 37.88 6-4#168.00 6.00 1008.00 41.00 41.33 6-5#176.00 6.00 1056.00 41.00 43.30 7-1#169.00 6.00 1014.00 41.00 41.57 7-2#172.00 6.00 1032.00 41.00 42.31 7-3#170.00 6.00 1020.00 41.00 41.82 7-4#170.00 6.00 1020.00 41.00 41.82 8-1#169.00 6.00 1014.00 41.00 41.57 8-2#172.00 6.00 1032.00 41.00 42.31 8-3#170.00 6.00 1020.00 41.00 41.82 8-4#170.00 6.00 1020.00 41.00 41.82 9-1#169.00 6.00 1014.00 41.00 41.57 9-2#172.00 6.00 1032.00 41.00 42.31 9-3#170.00 6.00 1020.00 41.00 41.82 9-4#170.00 6.00 1020.00 41.00 41.82 10-1#169.00 6.00 1014.00 41.00 41.57 10-2#172.00 6.00 1032.00 41.00 42.31 10-3#170.00 6.00 1020.00 41.00 41.82 10-4#170.00 6.00 1020.00 41.00 41.82 2.2热源与介质参数的选择此小区所需热负荷总量不是很大，接入方式采用城市热网接入，在小区中间位置处设置集中换热站对外网的的供水进行压力和温度及其他参数的调节，为节省投资和简化管理，管网的布置形式采用支状管网。本小区设小区热力站（民用集中热力站），集中供热网路通过小区热力站向该小区几个街区的多幢建筑分配热量，供热系统采用闭式系统，地点设在小区中心位置，以便将热量更加合理的进行分配。由热力站接收上一级热源来的高温水，再通过混合水泵将回水管道里的回水与热网供水混合，从而达到用户所需的供水温度，再向各用户输送。2.3管网布置方案的确定一管网布置的原则考虑热负荷分布，热源位置，与各种地上，地下管道及构筑物、园林绿地的关系和水文、地质条件、近远期热负荷的发展等多种因素，根据上面的原则把管网敷设在道路下面，管道中心线平行与道路边缘。这样主要是考虑了施工的方便，车辆可以直接将管道器材运输到现场；而且将来维修和检修是更换管道时，不会破坏园林绿地。考虑了初投资的经济性。让主干管道尽量穿过热负荷中心地带，这样主要是为了水力计算容易平衡，管网运行起来比较平稳，运行费用比较节省。24管网布置的方案管网的形式支状管网，管网布置图见附图01管网的间距查实用供热空调设计手册将管子的间距布置为：DN300管子的间距为 600mm；DN250管子的间距为 520mm；DN200管子的间距为 520mm；DN150管子的间距为 400mm；DN125管子的间距为 400mm；DN100管子的间距为 400mm；DN80 管子的间距为 300mm； DN70 管子的间距为 300mm；2.5管网敷设方式的选择本设计中供热管网的敷设方式均为直埋敷设。考虑采用该敷设方式，主要是基于目前，直埋敷设已是热水供热管网的主要敷设方式。因为无沟敷设不需砌筑地沟，土方量及土建工程量减少；管道预制，现场安装工作量减少，施工进度快；因此可节省供热管网的投资费用。无沟敷设占地小，易于与其他地下管道和设施相协调。此优点在老城区、街道窄小、地下管线密集的地段敷设供热管网时更为明显。2.7管网的水力计算2.7.1流量计算根据每栋用户的热负荷确定入户口的流量。利用以下公式进行计算G=0.86Q/(tg-th) t/h式中 Q管段的热负荷，W； tg系统的设计供水温度，; th系统的设计回水温度，。表2-2 水力计算表楼号单层的建筑面积(m2)层数总的建筑面积(m2)热指标热负荷(kw)设计流量1-1#170.00 6.00 1020.00 41.00 41.82 1.44 1-2#171.00 6.00 1026.00 41.00 42.07 1.45 1-3#173.00 6.00 1038.00 41.00 42.56 1.46 2-1#170.00 6.00 1020.00 41.00 41.82 1.44 2-2#171.00 6.00 1026.00 41.00 42.07 1.45 2-3#173.00 6.00 1038.00 41.00 42.56 1.46 3-1#170.00 6.00 1020.00 41.00 41.82 1.44 3-2#171.00 6.00 1026.00 41.00 42.07 1.45 3-3#173.00 6.00 1038.00 41.00 42.56 1.46 4-1#170.00 6.00 1020.00 41.00 41.82 1.44 4-2#171.00 6.00 1026.00 41.00 42.07 1.45 4-3#173.00 6.00 1038.00 41.00 42.56 1.46 5-1#170.00 6.00 1020.00 41.00 41.82 1.44 5-2#171.00 6.00 1026.00 41.00 42.07 1.45 5-3#154.00 6.00 924.00 41.00 37.88 1.30 5-4#168.00 6.00 1008.00 41.00 41.33 1.42 5-5#155.00 6.00 930.00 41.00 38.13 1.31 6-1#151.00 6.00 906.00 41.00 37.15 1.28 6-2#151.00 6.00 906.00 41.00 37.15 1.28 6-3#154.00 6.00 924.00 41.00 37.88 1.30 6-4#168.00 6.00 1008.00 41.00 41.33 1.42 6-5#176.00 6.00 1056.00 41.00 43.30 1.49 7-1#169.00 6.00 1014.00 41.00 41.57 1.43 7-2#172.00 6.00 1032.00 41.00 42.31 1.46 7-3#170.00 6.00 1020.00 41.00 41.82 1.44 7-4#170.00 6.00 1020.00 41.00 41.82 1.44 8-1#169.00 6.00 1014.00 41.00 41.57 1.43 8-2#172.00 6.00 1032.00 41.00 42.31 1.46 8-3#170.00 6.00 1020.00 41.00 41.82 1.44 8-4#170.00 6.00 1020.00 41.00 41.82 1.44 9-1#169.00 6.00 1014.00 41.00 41.57 1.43 9-2#172.00 6.00 1032.00 41.00 42.31 1.46 9-3#170.00 6.00 1020.00 41.00 41.82 1.44 9-4#170.00 6.00 1020.00 41.00 41.82 1.44 10-1#169.00 6.00 1014.00 41.00 41.57 1.43 10-2#172.00 6.00 1032.00 41.00 42.31 1.46 10-3#170.00 6.00 1020.00 41.00 41.82 1.44 10-4#170.00 6.00 1020.00 41.00 41.82 1.44 2.7.2确定最不利环路（即主干线） 由计算可知AK为最长管路即主干线，A-K定为最不利环路，由各管段的流量再查供热工程书后的附录9-1，确定单位管长沿程比摩阻（单位管长沿程比摩阻R的取值在30-70之间）及每一管段的流速及管径。根据主干线各段比摩阻，流速及管径列表2-2 表2-2 比摩阻、流速及管径表 管段编号计算流量G（t/h）公称直径d（mm）流速v（m/s）单位管长沿程比摩阻R（Pa/m）AB54.14 150.00 0.90 67.60 BC49.79 150.00 0.81 57.20 CD44.03 150.00 0.72 44.90 DE39.68 150.00 0.63 36.20 EF33.92 125.00 0.80 70.00 FG29.57 125.00 0.70 53.00 GH23.80 125.00 0.56 34.00 HI19.46 125.00 0.46 23.50 IJ13.69 100.00 0.50 36.90 JK6.92 70.00 0.54 67.50 2.73主干线阻力的计算管道的阻力分为管道的沿程阻力Pm和局部阻力Pj，管道的沿程阻力可按计算公式： Pm= R*L ； Pm 管道沿程阻力,Pa R管道平均比摩阻，Pa/m L管段长度，m以AB管段来说明管段的阻力的计算：Pm= 67.60*59=3988.4Pa同理，其他管段的沿程阻力见表2-3。将管段的阻力相加即得到a管道的沿程阻力，管道的局部阻力异径接头，炜弯，三通，阀门处的损失，在供热工程附录9-2中查得各处的当量长度，与比摩阻相乘即得相应管段处的局部阻力Pj。a1管段的局部阻力计算：Pj=（2.24+1.68）*59=231.28paa1管道的总阻力为： P=Pm+Pj =231.28+3988.4=4253.39pa 同理，其他管段的沿程阻力见表2-3 表2-3 主干线水力计算表管段编号计算流量G（t/h）管段长度l（m）局部阻力当量之和ld（m）折算长度lzh（m）公称直径d（mm）流速v（m/s）单位管长沿程比摩阻R（Pa/m）管段压力损失P（Pa）AB54.14 59.00 3.92 62.92 150.00 0.90 67.60 4253.39 BC49.79 3.00 5.60 8.60 150.00 0.81 57.20 491.92 CD44.03 43.00 5.60 48.60 150.00 0.72 44.90 2182.14 DE39.68 3.00 5.60 8.60 150.00 0.63 36.20 311.32 EF33.92 35.00 4.84 39.84 125.00 0.80 70.00 2788.80 FG29.57 4.00 4.40 8.40 125.00 0.70 53.00 445.20 GH23.80 33.00 4.40 37.40 125.00 0.56 34.00 1271.60 HI19.46 3.00 4.40 7.40 125.00 0.46 23.50 173.90 IJ13.69 37.00 3.63 40.63 100.00 0.50 36.90 1499.25 JK6.92 77.00 6.00 83.00 70.00 0.54 67.50 5602.50 2.7.4支干线的水力计算以BB管段为例求出BB的平均比摩阻R=Pa/Lb(1+0.6)=14766.63/129.6=169.63pa/m，根据平均比摩阻查出BB管段各处的流速及管径列入表2-4中。再计算出BB的实际压力损失为13968.05pa。则不平衡率E=(Pa-Pb)/Pa=(14766.63-13968.05)/ 14766.63=5同理，查得各段支线的比摩阻，流速及管径，算出压力损失及不平衡率，列入表2-4。表2-4 支干线水力计算表管段编号计算流量G（t/h）管段长度l（m）局部阻力当量之和ld（m）折算长度lzh（m）公称直径d（mm）流速v（m/s）单位管长沿程比摩阻R（Pa/m）管段压力损失P（Pa）B4B1.46 21.00 1.74 22.74 40.00 0.48 153.20 3483.77 B2B32.91 16.00 1.45 17.45 40.00 0.67 219.20 3825.04 BB14.35 44.00 1.58 45.58 50.00 0.65 146.10 6659.24 BB资用压差（Pa）14766.63 平均比摩阻R(Pa/m）169.63管段压力损失P（Pa）13968.05 不平衡率0.05 CC31.43 20.00 1.74 21.74 40.00 0.49 149.10 3241.43 C2C52.89 14.00 1.45 15.45 40.00 0.67 218.90 3382.01 C1C64.32 16.00 2.09 18.09 50.00 0.67 145.60 2633.90 CC75.76 13.00 0.65 13.65 50.00 0.85 257.50 3514.88 CC资用压差（Pa）14072.21 平均比摩阻R(Pa/m）210.70 管段压力损失P（Pa）12772.22 不平衡率0.09 DD21.46 23.00 1.74 24.74 40.00 0.48 153.20 3790.17 D1D52.91 15.00 2.09 17.09 50.00 0.43 66.70 1139.90 DD44.35 45.00 1.45 46.45 50.00 0.65 146.10 6786.35 DD资用压差（Pa）11890.07 平均比摩阻R(Pa/m）135.15 管段压力损失P（Pa）11716.42 不平衡率0.01 EE31.43 22.00 1.74 23.74 40.00 0.49 149.10 3539.63 E2E52.89 14.00 1.45 15.45 40.00 0.67 218.90 3382.01 E6E14.32 16.00 2.09 18.09 50.00 0.67 145.60 2633.90 E7E5.76 13.00 0.85 13.85 70.00 0.44 46.80 648.18 EE资用压差（Pa）11781.25 平均比摩阻R(Pa/m）168.05 管段压力损失P（Pa）10203.72 不平衡率0.13 FF21.46 21.00 1.74 22.74 40.00 0.48 55.10 1252.97 F1F52.91 15.00 2.09 17.09 50.00 0.43 66.70 1139.90 FF44.35 45.00 1.45 46.45 50.00 0.65 146.10 6786.35 FF资用压差（Pa）8992.45 平均比摩阻R(Pa/m）102.38 管段压力损失P（Pa）9179.22 不平衡率-0.02 GG31.43 19.00 1.74 20.74 40.00 0.49 149.10 3092.33 G5G22.89 15.00 2.09 17.09 50.00 0.43 66.10 1129.65 G6G14.32 15.00 2.09 17.09 50.00 0.67 145.60 2488.30 G7G5.76 13.00 0.65 13.65 70.00 0.44 46.80 638.82 GG资用压差（Pa）8547.25 平均比摩阻R(Pa/m）106.38 管段压力损失P（Pa）7349.11 不平衡率0.14 H2H1.46 20.00 1.74 21.74 40.00 0.48 55.10 1197.87 H1H22.91 15.00 2.09 17.09 50.00 0.43 66.70 1139.90 HH14.35 45.00 1.45 46.45 70.00 0.65 146.10 6786.35 HH资用压差（Pa）7275.65 平均比摩阻R(Pa/m）83.41 管段压力损失P（Pa）9124.12 不平衡率-0.25 II31.43 20.00 1.74 21.74 40.00 0.49 149.10 3241.43 I5I22.89 15.00 2.09 17.09 50.00 0.43 66.10 1129.65 I6I14.32 15.00 2.09 17.09 50.00 0.67 145.60 2488.30 I7I5.76 13.00 0.65 13.65 70.00 0.44 46.80 638.82 II资用压差（Pa）7101.75 平均比摩阻R(Pa/m）103.31 管段压力损失P（Pa）7498.21 不平衡率-0.06 LL41.28 18.00 1.74 19.74 40.00 0.30 43.90 866.59 L6L32.56 13.00 2.09 15.09 50.00 0.38 51.90 783.17 L7L23.86 14.00 1.96 15.96 50.00 0.57 120.30 1919.99 L8L15.28 15.00 3.20 18.20 70.00 0.40 58.00 1055.60 L9J6.77 10.00 1.60 11.60 70.00 0.54 63.85 740.66 LJ资用压差（Pa）5602.50 平均比摩阻R(Pa/m）75.51 管段压力损失P（Pa）5366.01 不平衡率0.04 根据城市热力网设计规范中的规定，经济平衡率为15%以上需要调节。如果不平衡率大于15，则要重新选择比摩阻，直至平衡为止。2.8管材的选择本工程的，最高工作温度为95，可以采用无缝或焊接钢管，采用直埋敷设方式的汽水管道应采用无缝钢管，钢材号为A3。直埋供热管道的坡度不宜小于0.002，高处设放气阀，低点设放水阀；管道应优先考虑利用自然补偿。本设计中直接对三通进行加固；直埋供热管道上的阀门采用钢制阀门和阀兰连接；直埋供热管道变径处采用焊接连接。本设计中管道弯头部分回填土要求：凡有弯头转弯处，在回填土前沿管道补偿段300mm四周填充玻璃棉或其他相应松软材料；弯头要求：当管径大于或等于100mm时，弯头均采用热煨弯头，弯曲半径R等于3.5D；当管径小于或等于80mm时，弯头采用冲压弯头，弯曲半径R等于1.5D；弯头应符合国家现行规范。直埋敷设预制保温管受力计算与应力验算的任务是计算管道由内压、外部荷载和热胀冷缩引起的力、力矩和应力，从而确定管道的结构尺寸，采取适当的措施，保证计算的管道安全可靠，经济合理。进行直埋敷设预制保温管道受力计算与应力验算时，供热介质参数和安装温度应按下列规定取用：热水管网的供、回水管道的计算压力均取循环水泵最高出口压力加上循环水泵与管道最低点地形高差产生的静压力；管道工作循环最高温度取用室外供暖计算温度下的热网计算供水温度；管道工作循环最低温度，对于全年运行的管网取30，对于只在供暖期运行的管网取10；计算安装温度取安装时当地可能出现的最低温度。3水压图的绘制3.1热水网路压力状况的基本技术要求 3.1.1热水供热系统在运行或停止运行时，系统内热媒的压力必须满足下列基本技术要求。 3.1.2在与热水网路直接连接的用户系统内，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。 3.1.3在高温水网路和用户系统内，水温超过 100 的地点，热媒压力应不低于该水温下的汽化压力。 3.1.3与热水网路直接连接的用户系统，无论在网路循环水泵运转或停止工作时，其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，以防止系统倒空吸入空气，破坏正常运行和腐蚀管道。 3.1.4网路回水管内任何一点的压力，都应比大气压力至少高出10mH 2 O ，以免吸入空气。 3.1.5在热水网路的热力站或用户引入口处，供、回水管的资用压差，应满足热力站或用户所需的作用压力。 3.2绘制热水网路水压图的步骤 取循环水泵的中心线的高度为基准面。横坐标为OX，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O-X轴上相应点标出网路相对于基准面的表格和房屋高度。纵坐标为OY，按照一定比例做出标高的刻度。 根据静水压曲线高度必须满足的原则，即不超压、不汽化、不倒空来确定静水压曲线的高度。供水温度为95，不考虑汽化问题。各用户的充水高度详见水压图。综合考虑，要使所有用户都不倒空、不汽化，静水压曲线高度分别是：主干线的静水压曲线高度. 然后看这些静水压高度是否能满足不超压的要求。由于本设计中的建筑物处于同一水平面，最高的建筑物高度为18m。所以，各主干线静水压曲线选择合适。在坐标图上画出静水压曲线的位置，如图中的J-J线。 首先从B点画主干线供水管的动水压曲线，高度为AB管段的总损失，其次是C点，高度是AB和BC管段的总损失之和，同理画出其他点的高度，一直到主干线末端用户K。整个供水管主干线的压力损失为1.9mH2O.把B-K依次连成线，绘制在水压图上即为主干线供水管的动水压线。 以K点向上取6m高来确定回水管的K点.以K点所在的直线向OY引一条直线作为基准线（完成后去掉），开始确定J点的位置，高度是JK管段的总损失。然后确定I点的位置，高度是JK和IJ管段的总损失之和，同理画出其他点的高度，一直到A点，然后把K到A点依次连接起来，这样主干线的回水管水压曲线就画完了。 绘制完主干线的水压线后，接着画各支线的水压线。支线水压线也包括回水管水压线和供水管水压线。首先根据平面图和地形图定出支线水压线起点和重点在OX轴上的坐标。对于支线供水管水压线，起点在供水主干线上，支线末端水压线的标高应为地点的标高减去支线的压力损失。对于支线回水管水压线，支线末端在回水主干线上，起点的标高应为末端压力加上支线的压力损失。 以支线BB为例来说明支线水压图的绘制过程。首先画供水管的水压线：用户的供水管起点为B点，终点为B点。将图中的B点对应到供水管的水压线上，然后根据BB支管的总损失画出BB管的扬程高度B点，将B和B点连接起来，就是BB支管的供水水压线。同理的其他支管段的供水和回水水压线也像BB管段一样确定。4 换热站的设计4.1换热站设备选择及流程4.1.1设备选择在小区的中心，设置一个90平米左右的换热站，设为单独的建筑。热力站设置必要的检测，计量，控制仪表。在热水供应系统上设置给水流量表；热水供应的温度，用温度调节器调控，即用热水供水温度控制进入水水换热器的热网循环水量。换热器选择板式换热器，因为其结构上采用特殊的波纹金属板为换热板片，使换热流体在板间流动时，能够不断改变流动方向和速度，形成激烈的湍流，以达到强化传热的效果。板式换热器单位容积所容纳的换热面积很大，占地面积比同样换热面积的壳管式小的多。同时金属耗量少，总量轻。换热供热系统设置循环水泵，使热水不断循环流动，泵的台数设为两天，每台承担百分之70的流量；补水泵也设为两台，按循环水量的百分之3计算。4.1.2换热站流程供暖热用户与热水网路直接连接，当热网供水温度高于供暖用户设计的供水温度时，热力站内设计混合水泵抽引供暖系统回水，与热网的供水混合，再送向各用户。热水供应是城市给水经过水水换热器被加热以后，沿着热水供应网路的供水输送到各个用户。4.2泵型号的选择循环水泵的数量设为两台，并联连接其中每台负责百分之百的流量。根据公式 G=1.1Q/t*C* m3/s式中 G承担该换热站供暖设计热负荷的网路流量； Q小区内所有用户的总热负荷1573.908Kw t供回水温差为25OC C水的比热容； P水的密度。算出总流量，再乘以百分之百得到每台水泵的流量。计算结果为59.36m3/h由水压图可查得扬程为20m.查得循环水泵所需的型号为ISW（R）80-125(I)。由水压曲线图（图03）可以看出补水泵的扬程是28m，由上诉公式可算出流量为56.66m3/h，所以选择补水泵的型号ISW40-160(I)B4.3换热器型号的选择 1.名称：钎焊式板式换热器 2.型号：B3-12