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机械毕业设计全套
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大连市某住宅楼水、暖及小区热网、热力站设计,机械毕业设计全套
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内蒙古科技大学能源与环境学院能源与动力工程系毕业设计说明书 51 2.3.排水系统的设计计算 2.3.1 住宅排水系统的任务及组成 住宅排水系统的任务，是将建筑内生活废水（ 即人们生活中排泄的废水等）和生活污水（主要指粪便污水）排至室外。 排水系统的组成： 1） .卫生器具或生产设备受水器。 2） .排水管系 由器具排水管连接卫生器具和横支管之间的一段短管，除坐式大便器外，其间含有水弯，有一定坡度的横支管、立管；埋设在地下的总干管和排到室外的排水管等组成。 3） .通气立管 通气立管有伸顶通气立管，专用通气立管，环形通气管等几种通气立管。其主要作用是让排气管与大气相通，稳定管系中的 气压波动，使水流畅通。 4） .清通设备 一般有检查口、清扫口检查井以及带有清通门的弯头或三通等设备，作为疏通排水管道之用。 5） .抽升设备 如水泵、气压扬液器、喷射器将污废水抽升排放，以保持室内良好的卫生环境。 6） .室外排水管道 自排水管接出的第一检查井后至城市下水道或工企业排水主干管间的排水管，即为室外排水管道，其任务是将建筑物内部的污、废水派送到市政或厂区管道中去。 2.3.2 排水管道的计算 1、 设计秒流量 的计算方法 1） .用水时间集中，用水设备使用集中的工业企业生活间、公共浴池、洗衣房、实验室、影 剧院等公共建筑，计算设计秒流量，公式如下： Qn= q0 n0 b 式中 ： Qn 计算管段同一类型的一个卫生器具的排水量，（ L/s） q0 同一类型的一个卫生器具排水额定流量，（ L/s） nts内蒙古科技大学能源与环境学院能源与动力工程系毕业设计说明书 52 n0 同一类型卫生器具数量 b 卫生器具同时排水水百分数 2） .适用与住宅建筑和公共建筑。用水时间较长，用水设备使用不集中同时给水百分数，随卫生器具数量增加而减少的建筑。由于该设计中，为住宅给排水设计，顾采用此公式进行计算，计算公式 为： Qu= 0 2 Nu +qmax 式中 ： Qu 计算管段的排水当量总数； 根据建筑物用途而定的系数。 可按建筑给水给水工程表 7-2 选用，一般对于普通住宅， =2.0 2.5。 qmax 计算 管段上排水量最大的一个卫生器具的排水流量 (L/s). 卫生器具排水流量、当量和排水管的管径 卫生器具名称 排水流量（ L/S） 排水当量 管径（ mm） 最小坡度 污水盆 0.33 1.00 50 0.20 洗涤盆 0.87 2.00 50 0.025 洗脸盆 0.25 0.76 32 0.020 浴盆 1.00 8.00 50 0.020 淋浴器 0.15 0.45 50 0.020 大便器 2.00 6.00 100 0.012 2、 排水管水力计算于附图中。 排水管管径及坡度一般按经验资料确 定，具体规定如下： 1) 为防止管道淤塞室 40 内排水管管径不小于 50mm; 2) 单个洗脸盆、浴盆下身盆等排泄较洁净废水的卫生器具，最小管径可采用 40mm 管径钢管； 3) 单个饮水器的排水管排泄的废水，可采用 25mm 钢管； 4) 公共食堂排泄含大量油脂和泥沙等杂物的排水管管径不宜过小，干管不得小于100mm,z 支管不得小于 75mm; nts内蒙古科技大学能源与环境学院能源与动力工程系毕业设计说明书 53 5) 凡连有大便器的管段，即使只有一个大便器，其排水管径也应为 100mm; 6) 大便槽的排水管管径不得小于 150mm; 7) 连接一根立管的排出管，从立管底至室外排水检查井中心的距离不大时，管径宜于主管相同。 2.4 排水管道敷设 排水系统采用每个排水单位设单独立管直接排到室外下水道。每个厨房、卫生间设置一根排水立管，在底层设地沟，管道经地沟排到室外下水。排水管道全部采用铸铁管。排水管道敷设坡度选取 0.02。底层室内地沟深度为 -1.65m，室外地沟深度为 -1.75m。 排水立管上设检查口，检查口中心距地面 1 米，并高于该层溢流水位最低卫生器具上边缘 0.15 米：排气通风管高出顶层楼面 1 米，顶部设伞形风帽。 3、住宅小区供热管网设计 热网 由热源向用户输送 和分配供热介质的管线系统，是连接热源、热力站与热用户的重要环节，热源 产生的热能通过热网输送给热力站、热用户。 热网可划分为一次网和二次网。通常将热源至热力站之间的管网称为一次网；将热力站至热用户入口之间的管网成为二次网。本设计为住宅小区热网，为二次网系统。 3.1、住宅供暖设计热负荷计算 供暖设计热负荷的计算可采用面积热指标法， 该小区共有十二栋住宅楼，住宅楼分部如附图所示。 住宅楼采暖部分已经计算出采暖面积热指标为 qf=62 W/，按照供热工程 P114计算公式如下： Qn= qf F310 式中 ： Qn 建筑物的供暖设计热负荷， kw ； F 建筑物的建筑面积，； nts内蒙古科技大学能源与环境学院能源与动力工程系毕业设计说明书 54 Qf 建筑物的供暖面积热指标， W/；它表示每 1 建筑面积的供暖设计热负荷。 各住宅楼热负荷计算表 楼 号 1 2 3 4 5 6 供热面积 2m 3852 3240 4124 3571 8542 2756 供热指标 W/ 62 供热负荷 W 238824 220880 255700 221414 529616 170903 用户引入管数 4 4 5 4 8 3 各引入管负荷 W 59706 50220 51140 55354 65662 56968 楼 号 7 8 9 10 11 12 供热面积 2m 4723 4462 3240 5649 4216 4491 供热指标 W/ 62 供热负荷 W 292826 276656 200880 350225 261410 278442 用户引入管数 1 3 4 5 5 6 各引入管负荷 W 292826 92218 50220 70045 52282 46407 3.2、热网系统的形式选择 3.2.1、系统形式的选择 ： 系统的主要组成部分，担负着热能输送任务，热网的系统形式主要有支状和环状两种。选择热网系统形式应遵循的基本原则是安全供热和经济性。 支状管网布置简单，供热管道的直径，随距热源越远而逐渐减少；且金属耗量小，基建投资小，运行管理简便。但支状管网不具后备供热的性能。为了在热水管网发生故障时，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。 环状管网投资大，运行管 理更为复杂，热网要有较高的自动控制措施。但环状管网的最大优点是具有很高的供热后备能力。 nts内蒙古科技大学能源与环境学院能源与动力工程系毕业设计说明书 55 考虑其安全性 和经济性 本设计选用枝状管网供热形式。其 供热管道的直径，随距热源越远而逐渐减小； 且力求管线最短，这样既可以减少管材又节省劳动力； 在各分支处设置检查井， 便于检修。 3.2.2 管线的布置 管线平面位置的确定，即定线，应遵守如下基本原则： 、经济上合理，主干线力求短直，尽量走热负荷集中区。要注意管线上的阀门、补偿器和某些管理附件得合理布置，因为这将涉及到检查室得位置和数量，应尽可能使其数量减少。 、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段。 、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。 小区供热管网的布置形式如附图所示 。 3.3 热水网路水力计算 热水网路水力计算的主要任务是： 1、按已知的热媒流量和压力损失，确定管道的直径； 2、 按已知热媒流量和管道直径，计算管道的压力损失； 3、按已知管道直径和允许压力损失，计算或校核管道中的流量。 3.3.1 确定各用户 的 设计流量 计算公式如下： Gn = A Qn / (t1-t2) kg/h 式中 ： Qn 供暖用户系统的设计热负荷， t1 、 t2 网路的设计供、回水温度，； A 采用不同的计算单位的系数，见供热工程表 9 2，本设计取 0.86 nts内蒙古科技大学能源与环境学院能源与动力工程系毕业设计说明书 56 楼 号 1 2 3 4 5 6 引入管负荷 w 59706 50220 51140 55354 65662 56968 流量 kg/h 5134.7 4318.9 4398.0 4760.4 5646.9 4899.2 管径 mm 70 50 50 50 70 70 流速 m/s 0.41 0.56 0.57 0.61 0.44 0.39 比摩阻 pa/m 33.12 83.38 87.23 99.28 38.27 29.50 楼 号 7 8 9 10 11 12 引入管负荷 w 292826 92218 50220 70045 52282 46407 流量 kg/h 25183 7930.7 4318.9 6023.8 4496.2 3991.0 管径 mm 80 70 50 70 50 50 流速 m/s 0.82 0.62 0.55 0.47 0.58 0.51 比摩阻 pa/m 71.79 76.87 83.44 43.94 91.16 72.50 3.3.2 热水网络水力计算 因各用户内部的阻力损失相等，所以，从热源到最远用户的管线是主干线。 1、 网各管段的平均比摩阻在 40 80 Pa/m 这一经济比摩阻范围内，确定管网各管段的管径。 各管段编号，标于平面图中。各管段计算表如下： 楼 号 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 热负荷 kw 2984953 2634728 2094876 1177635 921935 629109 236792 流量 kg/h 256706 226586 180159 101276 79286 54103 20364 管径 mm 250 250 250 200 200 150 100 流速 m/s 1.45 1.23 1.01 1.03 0.69 0.89 0.74 比摩阻 pa/m 91.4 65.4 43.8 60.9 27.1 67.5 79.2 楼 号 3 8 8 9 2 10 10 11 9 15 15 14 14 13 热负荷 kw 917241 439705 539852 278441 238824 179118 119412 流量 kg/h 78883 37814 46427 23946 20300 15225 10150 管径 mm 200 125 150 125 100 100 80 nts内蒙古科技大学能源与环境学院能源与动力工程系毕业设计说明书 57 流速 m/s 0.67 0.9 0.79 0.57 0.74 0.55 0.55 比摩阻 pa/m 25.7 87.7 53.3 35 79.2 44.5 56.8 楼 号 13 12 9 16 16 17 17 18 18 19 8 22 22 21 热负荷 kw 59706 200880 150660 100440 50220 276656 184437 流量 kg/h 5075 17075 12957 8537 4319 23792 15865 管径 mm 70 100 80 80 70 125 80 流速 m/s 0.37 0.66 0.66 0.49 0.31 0.57 0.86 比摩阻 pa/m 32.8 64.1 81.7 46 22.8 35 116.76 楼 号 21 20 8 23 23 24 24 25 25 26 4 31 31 30 热负荷 kw 92218 200880 150660 100440 50220 255700 2045560 流量 kg/h 7931 17275 12957 8638 4318 21990 17592 管径 mm 80 100 80 80 50 100 100 流速 m/s 0.44 0.54 0.72 0.48 0.55 0.70 0.56 比摩阻 pa/m 32.16 33.65 82.73 37.00 83.44 55.64 35.60 楼 号 30-29 29-28 28-27 5-47 6-35 35-34 34-33 热负荷 kw 153420 102280 51140 292826 221414 166060 110707 流量 kg/h 13194 8796 4398 25183 19041 14281 9520 管径 mm 80 70 50 100 100 80 80 流速 m/s 0.72 0.68 0.56 0.80 0.61 0.78 0.53 比摩阻 pa/m 82.73 92.58 87.26 71.46 41.79 95.64 44.88 楼 号 33 32 6 36 36 37 37 38 7 42 42 41 41 40 热负荷 kw 55353 170903 113935 56967 264808 198606 132404 流量 kg/h 4760 14697 9798 4899 22773 17080 11386 管径 mm 50 80 80 50 100 100 80 流速 m/s 0.60 0.80 0.53 0.63 0.55 0.74 0.54 比摩阻 pa/m 99.21 102.45 44.88 107.61 60.69 33.65 65.11 楼 号 40 39 7 43 43 44 44 45 45 46 1 52 52 51 热负荷 kw 66202 264808 198606 132404 66202 350225 280180 nts内蒙古科技大学能源与环境学院能源与动力工程系毕业设计说明书 58 流量 kg/h 5693 22773 17080 11386 5693 30119 24095 管径 mm 70 100 100 80 70 100 100 流速 m/s 0.44 0.74 0.54 0.64 0.44 0.96 0.77 比摩阻 pa/m 38.45 60.69 33.65 65.11 38.45 102.20 65.96 楼 号 51 50 50 49 49 48 10 53 53 54 54 55 55 56 热负荷 kw 210135 140090 70045 261410 209128 156846 104564 流量 kg/h 18072 12047 6023 224812 17985 13488 8992 管径 mm 100 80 70 100 100 80 80 流速 m/s 0.58 0.67 0.47 0.70 0.58 0.75 0.5 比摩阻 pa/m 37.61 70.75 43.94 55.64 37.61 89.07 40.41 楼 号 56 57 10 63 63 62 62 61 61 60 60 59 59 58 热负荷 kw 52282 278442 232035 185628 139221 92814 47335 流量 kg/h 4496 239460 19955 15964 11973 7982 4070 管径 mm 50 100 100 80 80 70 50 流速 m/s 0.58 0.77 0.64 0.86 0.67 0.62 0.51 比摩阻 pa/m 91.16 65.96 46.19 116.76 70.75 76.87 72.50 2、水力计算 确定 小区管网最不利环路： 根据平面布置图可知最不利环路为： 0 1 2 3 7 46 环路中，各管段的阻力的当量长度 dl ，可从供热工程附录 9-2 查出， 得 管段号 名 称 局部阻力当量长度 0 1 锻压弯头 R=(1.5 2) 2 个 5.55 2m 1 2 直流三通 11.1 1m 2 3 直流三通 11.1 1m 3 4 分流三通 16.8 1m 闸阀 3.36 1m 变径 1.1 1m 4 5 直流三通 8.4 1m nts内蒙古科技大学能源与环境学院能源与动力工程系毕业设计说明书 59 5 6 直流三通 5.6 1m 变径 0.84 1m 6 7 直流三通 3.3 1m 变径 0.56 1m 7 43 分流三通 6.6 1m 闸阀 1.65 1m 43 44 直流三通 3.3 1m 44 45 直流三通 2.55 1m 变径 0.33 1m 45 46 直流三通 2 1m 闸阀 1 1m 弯头 1 1m 变径 0.26 1m 水力计算表如下： 管段 编号 计算流量 t/s 管段长度 m 局部阻力 Ld 折算长度 m 公称直径 mm 流 速m/s 比摩阻 Pa/m 压力损失 pa 0 1 256706 50 11.1 61.1 250 1.45 91.4 5584.5 1 2 226586 15 11.1 26.1 250 1.23 65.4 1706.9 2 3 180159 64.3 11.1 75.4 250 1.01 43.8 3302.5 3 4 101276 10.5 21.26 31.76 200 1.03 60.9 1934.2 4 5 79286 34.5 8.4 42.9 200 0.69 27.1 1162.6 5 6 54103 41 6.44 47.44 150 0.89 67.5 3202.2 6 7 20364 16.8 3.86 20.66 100 0.74 79.2 1636.3 7 43 22773 13.7 8.25 21.95 100 0.74 60.69 1332.1 43 44 17080 15 3.3 18.3 100 0.54 33.65 615.8 44 45 11386 15 2.88 17.88 80 0.64 65.11 1164.2 45 46 5693 15 4.26 19.26 70 0.44 38.45 740.5 最不利环路： 0 1 2 3 7 46，其总长度 L=291.2m nts内蒙古科技大学能源与环境学院能源与动力工程系毕业设计说明书 60 管段总的压力损失为 : P=15124pa 该管路的平均比摩阻为： R= P /L=76.86 Pa R 80 Pa/m 符合经济比摩阻要求，管道选择设计合理。 小区管网中，其他各管段的管径标于附图中 。 3.4 绘制水压图 3.4.1 水压图的作用 热水网路上连接着许多热用户，它们对供水温度和压力要求，可能各有不同，且所处的地势高低不一。在设计阶段必须对整个网路的压力状况有个整体的考虑。因此，通过绘制热水网路的水压图，用以全面的反映热网和热用户的压力状况，并确定保证使它实现的技术措施。在运行中，通过网路的实际水压图，可以全面的了解整个系统在调节过程中或出现故障时的压力状况，从而揭露关键性的矛盾和必要的技术 措施，保证安全运行。此外，各个用户的连接方式以及整个供热系统的自控调节装置，都要根据网路的压力分布或其波动情况来选定，即需要以水压图作为这些工作的决策依据。 3.4.2、 绘制水压图的步骤和方法 1、以网路循环水泵的中心线的高度为基准面，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的比例尺作出距离的刻度。 2、选定静水压曲线的位置，静水压曲线是网路循环水泵停止工作时，网路上各点的测压管水头的连接线。她是一条水平的直线。静水压曲线的高度必须满足下列的技术要求： (1)、 水网路直接连接的供暖用 户系统内，底层散热器所承受的静水压力应不超过散热器的承压能力。 (2)、 水网路及与它直接连接的用户系统内，不会出现气化或倒空。选定的静水压曲线位置靠系统所采用的定压方式来保证。目前在国内的热水供暖系统中最常用的定压方式是采用高位水箱或采用补给水泵定压。同时，定压点的位置通常设置在网路循环水泵的吸入端。 nts内蒙古科技大学能源与环境学院能源与动力工程系毕业设计说明书 61 3、选定回水管的动水压曲线的位置。在网路循环水泵运转时，网路回水管各点的测压管水头的连接线，称为回水管的动水压曲线。在热水网路设计中，如预先分析在选用不同的主干线比摩阻情况下网路的压力状况时，可根据给定的比摩 阻值和局部阻力所占的比例，确定一个平均比压降，即确定回水管动水压的坡度，初步绘制回水管动水压线。 回水管的动水压线的位置，应满足下列的要求： 、回水管动水压曲线应保证所有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 50 KP 的要求。 、对采用一般的铸铁散热器的供暖用户系统，为分析方便，可认为用户系统底层 4、选定供水管动水压曲线的位置，在网路循环水泵运行时，网路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着水流方向逐渐下降，它在每米管长上降低的高度反映了供水 管的比压降值。 、网路供水干管以及与网路直接连接的用户系统的供水管中，任何一点都不应出现气化。 、在网路上任何一处用户引入口或热力站的供回水管之间的资用压差，应能满足用户引入口或热力站所要求的循环压力。 这样绘出的动水压曲线以及静水压曲线，组成了该网路的主干线的水压图。本设计所画的热水网路水压图在大图上 。 3.5、 水力工况分析 在热水供热系统运行过程中，往往由于种种原因，使网路的流量分配不符合各热用户要求的计算流量，因而，造成各热用户的供热量不符合要求。 热水供热系统中各热用户的实际流量与要求的流量之 间的不一致性，称为该热用户的水力失调。引起热水供热系统水力失调的原因是多方面的。如开始网路运行时没有很好的进行初调节，热用户的用热量要求发生变化等等。这些情况是难以避免的。由于热水供热系统是一个具有许多并联环路的管路系统，各环路之间的水力工况相互影响，系统中任何一个热用户的流量发生变化，必然会引起其它热用户的流量发生变化，也就是在各热用户之间流量重新分配，引起了水力失调。在设计中应考虑哪些原则使系统的水nts内蒙古科技大学能源与环境学院能源与动力工程系毕业设计说明书 62 力失调程度较小和易于进行系统的初调节；在运行中如何掌握系统水力工况变化时，热水网路上各热用户的流量及其压力 、压差的变化规律；用户引入口自动调节装置的工作参数和波动范围的确定等问题，都必须分析系统的水力工况。 在本系统中，由于网路近端热用户的作用压差很大，在选择用户分支管路的管径时，又受到管道内热媒流速和管径规格的限制，其剩余作用压差在用户分支管路上难以全部消除，前端热用户的实际阻力数远小于设计规定值，网路总阻力数比设计的总阻力数小，网路的总流量增加，位于网路前端的热用户，其实际流量比规定流量大的多，网路干管前部的水压曲线变化很陡，我们可以通过在前部用户的分支管上增大阀门阻力的办法进行调节，使供回干管的水压曲线斜 率相同，同时使各用户的流量符合规定的数值。 为了探讨影响热水网路水力失调程度的因素并研究改善网路水力失调状况的方法，就讨论热水网路水力稳定性问题，所谓水力稳定性就是指网路中各个热用户在其它热用户流量改变时保持本身流量不变的能力。 提高热水网路水力稳定性 的 主要方法是相对减少网路干管的压降，或相对增大用户系统的压降。为了减少网路干管的压降，就需要适当增大网路干管的管径，即在进行网路水力计算时，选用较小的比摩阻值。适当地增大靠近热源的网路干管的直径，对提高网路的水力稳定性来说，其效果更为显著。为了增大用户系统的压 降，可以采用水喷射器、调压板、安装高阻力小管径阀门等措施。 在运行时应合理 的 进行网路 的 初调整和运行调节，应尽可能将网路干管上 的 所有阀门开大，而把剩余 的 作用压差消耗在用户系统上。 提高热力网路水力稳定性，使得供热系统正常运行，可以节约无效 的 热能和电能消耗，便于系统初调整和运行调节。因此，在热水供热系统设计中，必须在关心节省造价的 同时，对提高系统 的 水力稳定性问题给予充分重视。 3.6 外网管线敷设 供热管道敷设是指将供热管道及其附件按设计条件组成整体并使之就位的工作。供热管道的敷设型式，可分为地上敷设和地下敷设 两类。 1、 地上敷设：管道敷设在地面上或附墙支架上的敷设方式。按照支架的高度不同，可有以下三种型式，低支架、中支架、高支架。 nts内蒙古科技大学能源与环境学院能源与动力工程系毕业设计说明书 63 2、 地下敷设：地下敷设不影响市容和交通，因而地下敷设是城镇集中供热管道广泛采用的敷设方式。分为地沟敷设、无沟敷设。地沟敷设，地沟是地下敷设管道的围护构筑物。地沟的作用是承受土压力和地面荷载并防止水的侵入。根据地沟内人行通道的设置情况，可分为通行地沟、半通行地沟、不通行地沟。无沟敷设，供热管道 直接埋设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得到广泛地应用。目 前，最多采用地型式是供热管道、保温层和保护外壳紧密结合在一起，形成整体式的预制保温管结构型式。预制保温管供热管道的保温层多采用硬质聚氨酯泡沫塑料作为保温材料。 3、 预制保温管直埋敷设与地沟敷设相比较，具有如下优点： 、无沟敷设不需要砌筑地沟，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，易于与其它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。 、整体式预制保温管严密性好，水难以从保温材料 与钢管之间侵入，管道不易腐蚀。 、根据整体式预制保温管受土壤摩擦力约束的特点，实现了无补偿直埋敷设方式，在管网直管段上，可以不设置补偿器和固定支架，简化了管网系统和节省基建费用。 、以聚氨酯作为保温材料，导热系数小，供热管道散热损失小于地沟敷设。 、预制保温管结构简单，采用工厂预制，易于保证工程质量。近年来，直埋敷设在我国得到迅速发展。它将成为今后热水供热管网的主要敷设方式 故本设计才用预制保温管直埋敷设 。 3.7供热管道及其 附件 1、供热管道： 供热管道通常采用钢管。钢管的最大优点是能承受较大的压 力和动荷载，管道连接简便；但缺点是钢管内部及外部易受腐蚀。室内供热管道通常采用水煤气管或无缝钢管；室外供热管道都采用无缝钢管荷钢板卷焊管。钢管的连接可采用焊接、法兰盘连接和丝扣连接。焊接连接可靠、施工简便迅速，广泛用于管道之间及补偿器等的连接。法兰连接装卸方便，通常用在管道与设备、阀门等需要拆卸的附件连接上。对于室内供热nts内蒙古科技大学能源与环境学院能源与动力工程系毕业设计说明书 64 管道，通常借助三通、四通、管接头等管件，进行丝扣连接，也可采用焊接或法兰连接。 从腐蚀考虑，供热管道有使用石棉水泥管、玻璃纤维增强塑料管，但这些管道耐温较低，目前 很 少采用。 2、阀门： 阀门 是用来开闭管路和调节介质流量的设备。在供热管道上，常用的阀门型式有，截止阀、闸阀、蝶阀、止回阀和调节阀。 截止阀 ： 关闭严密性较好，但阀体长，介质流动阻力大，产品公称通径不大于200mm 。 闸阀 ： 的优缺点和截止阀相反，它常用在公称通径大于 200mm 的管道上。截止阀和闸阀主要起开闭管路的作用，由于其调节性能不好，不适于用来调节流量。截止阀、闸阀、蝶阀的连接方式可用法兰、螺纹连接或采用焊接。它们的传动方式可用手动传动、齿轮、电动、液动、气动等传动方式 止回阀 ： 是用来防止管道或设备中介质倒流的一种阀门。它利用流体 的动能来开启阀门。在供热系统止回阀常安装在泵的出口、疏水器出口管道上，以及其它不允许流体反向流动的地方。 3、管道的放气、排水及疏水装置 为了便于热水管道和凝水管道顺利放气和在运行或检修时排净管道中的存水，以及从蒸汽管道中排出沿程凝水，地下敷设供热管道宜设坡度，其坡度不小于 0.002，同时，应配置相应的放气、排气及疏水装置。放气装置应设置在热水、凝结水管道的高点处，放气阀门的管径一般采用 15 32mm。热水、凝结水管道的低点处，应安装防水装置。 为了排出蒸汽管道的沿途凝水，蒸汽管道的低点和垂直升高的管段前 应设起动疏水和经常疏水装置。此外，同一坡向的管段，在顺坡情况下每隔 400 500m，逆坡时每隔200 300m 应设起动疏水和经常疏水装置。经常疏水装置排出的凝结水，宜排入凝结水管道，以减少热量和水量的损失。当管道中的蒸汽在任何运行工况下均为过热状态时，可不装经常疏水装置。 1） 、集气罐的安装形式分为立式和横式两种，每种又分为、两种形式，规定尺寸见下表： nts内蒙古科技大学能源与环境学院能源与动力工程系毕业设计说明书 65 2） 、集气罐的安装位置：一般应设于系统的末端最高处，并使干管逆坡（即管道坡度与水流方向相反），以使水流方向与空气气泡浮升方向一致，有利于排气。如果由于安 装位置及其它原因，干管只能顺破设置时 (即管道坡度与水流方向相同 )，要注意管道中水流速度一定要小于气泡浮升速度；否则气泡会被水流带走，而不利于排气。气泡浮升速度在机械循环热水供暖系统水平干管及稍为倾斜的干管中约为 0.1 0.2m/s；在立管中约为 0.25m/s。在自然循环热水供暖系统中，水平干管内的水流速度，通常不超过0.2m/s，所以在这种系统中，允许水与气泡逆向流动。 排气管通常采用 Dg15，在排气管上应设阀门，阀门应设在便于操作的地方，排气管排气口可引向附近水池或室外（阀门应设于室内易操作处）。 3） 、 自动排气阀工作原理：自动排气阀具有安装检修简便、节约能源和水耗量、外形小而美观等优点。自动排气阀的工作，大都是依靠水对浮体的浮力，通过杠杆机构的传动，使排气孔自动启闭，达到自动阻水排气的目的。当阀体内无空气时，水将浮体浮起，通过杠杆机构将排气孔关闭；而当有空气从管道进入阀体内时，空气将水面压下去，浮体浮力减少，浮体依靠自重下落，排气孔开启，使空气自动排出。空气排除后，水又将浮体浮起，排气孔重新关闭，如此连续运行，达到自动排气的目的。也有像气体液体自动分离器那样，是利用上下腔气体压力的变化，使弹性膜下沉或复位 ，进行自动排气或自动关闭。当上腹腔压强增大时，弹性膜下沉打开排气孔，使气体自动排出壳外，当上腹腔压强减少时，弹性膜自行复位，排气孔则自动关闭。 设计使用注意事项： 自动排气口可接管也可不接管，一般情况不需接管。为防止排气直接吹向平顶或侧墙，损坏建筑外装修，可以加设一个排气帽，使其排气口从侧面向空间排放。接管可用钢管，也可用橡胶管。在排气管道上不应装设阀门，排气管排气口最好引向附近水池或引至室外。 为便于检修，应在连接管上设一闸阀，系统运行时该阀应开启。为了确保排气阀的正常工作，建议谘排气阀前加设 Y 型过 滤器。自动排气阀应设于系统的最高处，对热水供暖系统最好设于末端最高处。自动排气阀内部的密封件不允许与油类物质接触，以防变形失效。 nts内蒙古科技大学能源与环境学院能源与动力工程系毕业设计说明书 66 故障原因和消除方法见下表 ： 故 障 现 象 产 生 原 因 消 除 方 法 排气口漏水 1、 阀堵表面损伤、老化变质 2、 杠杆变形 3、 浮体进水 1、 更换阀堵密封件 2、 校直杠杆 3、 排出浮体中的水，用锡焊封口 排气口不排气 1、 排气口堵塞 2、 密封垫变质吸附 1、 用细针捅通，进行清洗 2、 更换橡胶密封垫 盖、体接触处漏水 1、 螺栓松动 2、 垫片断裂 1、 旋紧螺栓 2、 更换垫片 4、除污器 除污器的作用是用来清除和过虑管道 中的杂质和污垢，以保证系统内水质的洁净，减少阻力和防止堵塞调压板孔口及管路。 除污器一般应在设置于供暖系统的入口调压装置前，锅炉房循环水泵的吸入口和热交换设备前、其它小孔口阀（如自动排气阀等）也应装设除污器或过滤器。 5、调压板 调压板用于调整各建筑物入口处供水管上的压力。 调压板材质，蒸汽只能用不锈钢，热水可用铝合金或不锈钢，该调压板只能用于P1000KPa 系统中，调压板前应设置除污器或过滤器，在供暖系统中的安装示意见系统入口装置图。 3.8、 供热管道的保温 供热管道及其附件保温的主要目的在于减少热媒在 输送过程中的热损失，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。 热网运行经验表明，热水管网即使有良好的保温，其热损失仍约占总输热量的 5 8，蒸汽管网约为 8 12，与之相应，保温结构费用约占热网管道费用的 25 40。因此，保温工作对保证供热质量，节约投资和燃料都有很大影响。 1、管道的保温结构： nts内蒙古科技大学能源与环境学院能源与动力工程系毕业设计说明书 67 管道的保温结构是由保温层和保护层两部分组成。供热管道常用的保温方法有涂抹式、预制式、缠绕式、填充式、灌注式等。 2、供热管道保护层的作用： 供热管道保护层的作用主要是防止保温层的机械 损伤和水分侵入，有时它还起到美化保温结构外观的作用。保护层是保证保温结构性能和寿命的重要组成部分，需具有足够的机械强度和必要的防水性能。根据保温层所用的材料和施工方法不同，可分为以下三类：涂抹式保护层、金属保护层和毡布类保护层。涂抹式保护层就是将塑料性泥团状的材料涂抹在保温层上。常用的材料有石棉水泥砂浆和沥青胶泥等。涂抹式保护层造价较低，但施工进度慢，需要分层涂抹。金属保温层一般采用度锌钢板或不度锌的黑薄钢板。也采用薄铝板、铝合金板等材料。金属保温层的优点是结构简单、重量轻、使用寿命长，但其造价高，易受化学 腐蚀，只宜在架空敷设上应用。毡布类保护层材料，目前多采用玻璃沥青油毡、铝箔、或玻璃钢等。由于它具有较好的防水性能和施工方便的优点，近年得到广泛应用。玻璃布长期遭受日光曝晒容易断裂，宜在室内或地沟管道上应用。 3、 保温材料的分类： 保温材料一般是轻质、疏松、多孔的纤维状材料。按其成分分为有机材料和无机材料。热力管道和设备保温用的材料多为无机保温材料，此类材料具有不腐蚀、不燃烧、耐高温等优点。例如：石棉、硅藻土、珍珠岩、玻璃纤维、泡沫混凝土、硅酸钙等。按其保温材料的温度限度，可分为高温、中温、低温三种。高温用的 保温材料使用温度在 700以上；中温用的保温材料使用温度在 100-700之间；低温用的保温材料使用温度在 100以下的保冷工程中。按照施工方法可分为湿抹式施工用保温材料、包裹及缠绕式施工用保温材料。 4、 对于保温层材料的要求： 选用管道及设备的保温材料，除应根据介质温度外，尚应满足下列各项要求： 1) 导热系数小。 2) 容量小，富于多孔性的保温材料的容重小，一般保温材料的容重不宜超过 600 /m3 。 nts内蒙古科技大学能源与环境学院能源与动力工程系毕业设计说明书 68 3) 耐热温度高且不容易燃烧。保温材料在高温作用下，不应改变其性能甚至着火燃烧，尤其对于温度较高的过热 蒸汽管道保温时，要选用耐高温的保温材料。 4) 具有一定的机械强度。抗压强度不应小于 3kg/cm2。保证保温材料极其制品在本身自重及外力作用下不产生变形或破坏，更好的满足使用及施工要求。 5) 吸水率小。 6) 施工方便和价格低廉。 5、 对于保护层材料的要求： 1) 具有良好的防水性能。 2) 容重一般在 800 1500 /m3的范围内。 3) 耐热强度应不小于 8 kg/ m2。 4) 导热系数值在 50时，不大于 0.3 k.cal/m.h.。 5) 可燃性有机物含量不大于 15%。 在温度变化和振动的情况 下不易开裂。 6、 弯管的保温： 弯管处的保温必须考虑膨胀的问题。热力管道保温按设计留出膨胀缝或膨胀间隙。如设计中没有具体规定时，可参考下列规定： 1) 高温管道的直管部分，每隔 2-3m，应在保温层及保护层留出 5-10mm 的膨胀缝，并填以弹性良好的保温材料。 2) 管道的转弯处，应在转弯处两侧保温层各留出 20-30mm 宽的膨胀缝，并用弹性良好的保温材料填充。 3) n 型伸缩节，在转弯处也要留出膨胀缝。 4) 套筒伸缩节、胀圈伸缩节以及管道上的滑动支架的保温，均需按膨胀方向留出足够的空隙。 5) 在法兰处的两 侧的保温，必须留出足够的空隙，以便拆卸螺栓。 6) 两个不同的膨胀方向或不同介质温度的管道之间保温时，必须留出 10-20mm 宽的间距。如果间距不够时，必须减薄保温层的厚度，一般应该减薄介质温度低的管道保温层的厚度。 nts内蒙古科技大学能源与环境学院能源与动力工程系毕业设计说明书 69 凡是有碍膨胀的地方，如管道相互交叉等，均应按着膨胀方向留出间隙。 本设计采用预制保温管结构。预制保温管保护外壳采用高密度聚乙烯硬质塑料管；保温层采用硬质聚氨脂泡沫塑料作为保温材 料 。 3.9 检查井 地下敷设管道安装有套筒补偿器、阀门、放水、排气和除污装置等管道附件处，应设检查室（井）。 检查室的净 空尺寸要尽可能紧凑，但必须考虑便于维护检修。检查室的净空高度不得小于 1.8m，人行通道宽度不小于 0.6m，干管保温结构表面与检查室地面距离不小于0.6m。检查室顶部应设入口及入口扶梯，入口人孔直径不小于 0.7m，为了检修时安全和通风换气，人孔数量不得小于两个，并应对角布置。当热水管网检查室只有放气门或其净空面积小于 0.4 时，可只设一个人孔。 检查室还用来汇集和排除渗入地沟或管道放出的网路水。为此，检查室地面应低于地沟底，其值不小于 0.3m，同时，检查室内至少设一个集水坑，并应置于人孔下方，以便将积水抽出。 中、高支架敷设的管道，在安装阀门、放水、放气、除污装置的地方应设操作平台。操作平台的尺寸应保证维修人员操作方便，平台周围应设防护栏杆。检查室或操作平台的位置及数量应与管道平面定线和设计时一起考虑，在保证安全运行和检修方便前提下，尽可能减少其数目。 3.10 管道的防腐 为了减少管道的腐蚀，延长管道的使用寿命，在管道极其附件的表面应进行涂漆和防腐处理。 埋地管道：直接埋在土壤中的热力管道，其防腐措施应根据土壤的腐蚀性来决定。对于有可能被杂散电流侵蚀的地区，必须进行地下杂散电流的测定和保护。 小 区地下埋设的热力管 道一般为加强防腐层。穿越河流、铁路、公路、山洞，靠近电气铁路的地段的管路一般包加强防腐层，穿越电气铁路的管应包特加强的防腐层。 国内常用的防腐方法，是在管道外表面涂刷沥青防腐绝缘层。这种方法的优点是：原料来源广，成本低，防腐绝缘效果好。 nts内蒙古科技大学能源与环境学院能源与动力工程系毕业设计说明书 70 4、热力站的设计 4.1、热力站简介 热力站是指在集中供热系统中，建在供热网络 与热用户之间，用来转换供热介质种类，改变供热介质参数，分配、控制及计量供给热用户热量的设施。 热力站 的作用是 根据热网工况，为满足用户需求，将热网的水力工况加以调节、热能加以转换、向热用户系统分配 热量，并根据需要进行集中计量，检测供热热水的流量、压力和温度。 热力站应设置必要的检测、自控和计量装置。在水供应系统上，应设置上水流量表，用以计量热水供应的用水量。热水供应的供水温度，可用温度调节器控制。根据热水供应的供水温度，调节进入水水换热器的网路循环水量，配合供、回水的温差，可计量供热量（也可采用热量计，直接记录供热量）。 一般来说， 民用小区 热力站沿热网干线区域建设，设在供热区域或热负荷最集中的位置， 规模在 5 15 万平方米建筑面积 为宜 。 根据热力站与热用户系统的连接方式不同，分为直接连接系统和间接连 接系统。 直接连接系统是指同一供热介质从热网直接流入热用户系统的连接方式。也就是说，一次网的水通过热力站与二次网、热用户直接连接，我们称之为直供系统；间接连接系统是指热用户系统通过表面换热器与热网连接，热网的水力公况不能作用于热用户系统的连接方式，又称隔绝式连接，我们称之为间供系统。 本 设计中，热力站位于小区中心，为小区十二栋住宅楼采暖提供换热。我们采用间供系统。间供系统中一次网的水与二次网不相通，通过站内换热器将一次网高温水的热能交换给二次网低温水，使二次网水温升高后再提供给用户。 根据小区外网设计计算， 热力站负荷为 2984953W（即为小区热网热负荷）。本热力站设计条件为： 水 -水 换热 一次网侧 热水供 /回温度 100/70 ； 二次网侧 热水供 /回温度 50/40 ； nts内蒙古科技大学能源与环境学院能源与动力工程系毕业设计说明书 71 4.2 热力站设备的选择 4.2.1 换热器的选择 本设计 ，为水 -水换热，选择水 -水换热器，换热器选择根据以下要求： （ 1） 换热器应能在使用条件（温度、压力）下，安全有效的进行工作。 （ 2） 换热器的台数和单台容量有利于热负荷的调节，一般不少于两台，当任何一台停止工作时，其余热交换器能满足总热负荷的 70%。 （ 3） 当城市供回水干管压差较小时，应选用对水流阻力较小的热交换器，以保证尽量不使用加压泵。 （ 4） 体形较小，便于布置，检修方便。 （ 5） 传热系数大，效率高，节约能源。 板式换热器是以波纹板作为传热面，使流体在波纹板组成的网状板间流道中通过在流速的作用下激起强烈的湍流，从而使膜传导系数大大提高，有效的强化传热。 板式换热器是由传热板片、框架和夹紧螺栓等主要零部件组成。其主要特点：结构紧凑、站地面积小、传热效率高、操作灵活性大等。 根据上述条件，本设计选用两台板式换热器。 1. 换热器热介质传热温差为：
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