毕业论文-集中供热热水网路设计

本科学生毕业设计太原某师范学院集中供热热水网路设计院系名称土木与建筑工程学院专业班级建筑环境与设备工程111班学生姓名指导教师职称副教授黑龙江工程学院二一五年六月THEGRADUATIONDESIGNFORBACHELORSDEGREETHEDESIGNOFCENTRALHEATINGANDHOTWATERNETWORKINANORMALUNIVERSITYINTAIYUANDEPARTMENTSCHOOLOFCIVILANDARCHITECTURALENGINEERINGSPECIALTYARCHITECTURALENVIRONMENTANDEQUIPMENTENGINEERINGCLASS111CANDIDATEADVISORACADEMICTITLEASSOCIATEPROFESSORHEILONGJIANGINSTITUTEOFTECHNOLOGY201506HARBIN摘要伴随科技的飞速发展和人们对生活舒适意识的不断改变，我们建筑环境与设备工程专业面临的挑战也在升高。在绿色环保节能的基础上人性化、智能化的超舒适性生活环境日益成为建环的发展新方向。当然下层基础决定上层建筑，实现更高的水平就应该从基础内容开始。集中供热系统相对于以前的分散式供热系统具有热源容量大、热效率高、节约劳动力和占地面积小等优点，成为目前国内迅速发展的城市供热方式1，较为公认的集中供热系统是由热源、热网、热用户三部分组成。本设计为太原某师范学院集中供热热水网路设计。所以设计内容由这三个部分展开。热源一级网为市政供水；二级网为热力站。热网一级网为管沟枝状形式；二级网为直埋枝状形式。热用户以学校教室、宿舍、办公室、实验室等，且为中低层建筑。当前乃至以后，能源紧缺将是制约我国经济发展的重要因素，并已被公认为是全世界普遍性的问题。供热工程设计应该从开源节流的角度出发，因地制宜地确定综合利用能源的供热方案。与此同时结合我国的特殊国情，应充分考虑建设资金短缺等实际困难，在确定设计方案时力求降低造价，做到“物美价廉”。关键词热负荷；集中供热；水力计算；运行调节；补偿器；保温；MATHCADABSTRACTWITHTHERAPIDDEVELOPMENTOFSCIENCEANDTECHNOLOGYANDTHECHANGINGOFPEOPLESLIFECOMFORTCONSCIOUSNESS,THECHALLENGEOFBUILDINGENVIRONMENTANDEQUIPMENTENGINEERINGISALSOINCREASINGINTHEGREENENERGYSAVINGANDENERGYSAVING,THEHUMANITYANDTHEINTELLIGENTCOMFORTLIVINGENVIRONMENTISBECOMINGTHENEWDIRECTIONOFTHEHVACDEVELOPMENTOFCOURSE,THELOWERBASEDETERMINESTHESUPERSTRUCTURE,THEHIGHERLEVELSHOULDSTARTFROMTHEBASICCONTENTCENTRALIZEDHEATINGSYSTEMHASTHEADVANTAGESOFLARGEHEATCAPACITY,HIGHHEATEFFICIENCY,SAVINGLABORFORCEANDCOVERSANAREAOFSMALL,ETCCOMPAREDWITHTHEPREVIOUSDECENTRALIZEDHEATINGSYSTEM,BECOMETHECURRENTRAPIDDEVELOPMENTOFDOMESTICURBANHEATINGMODE,ISRECOGNIZEDASTHECENTRALHEATINGSYSTEMISHEATINGHEATINGNET,CUSTOMERS,ANDISCOMPOSEDOFTHREEPARTSTHEDESIGNOFTHECENTRALHEATINGANDHOTWATERNETWORKDESIGNFORANORMALUNIVERSITYINTAIYUANSOTHEDESIGNCONTENTISSTARTEDBYTHETHREEPARTSHEATSOURCETHEFIRSTGRADENETISTHEMUNICIPALWATERSUPPLYTHETWOGRADENETISTHETHERMALSTATIONHEATNETWORKFIRSTGRADENETWORKFORMUNICIPALWATERSUPPLYTHETWOLEVELNETWORKFORDIRECTLYBURIEDINSTALLATIONHOTUSERFORSCHOOLCLASSROOMS,DORMITORIES,OFFICES,LABORATORIES,ETC,ANDFORTHEMIDDLEANDLOWERBUILDINGSATPRESENT,THEENERGYSHORTAGEWILLBETHEIMPORTANTFACTORTHATRESTRICTTHEECONOMICDEVELOPMENTOFOURCOUNTRY,ANDHASBEENRECOGNIZEDASTHEUNIVERSALPROBLEMOFTHEWHOLEWORLDHEATINGENGINEERINGDESIGNSHOULDSTARTFROMTHEPOINTOFVIEWTODETERMINETHEBROADENSOURCESOFINCOMEANDREDUCEEXPENDITURE,THECOMPREHENSIVEUTILIZATIONSCHEMEOFSUITONESMEASURESTOLOCALCONDITIONSOFHEATINGENERGYATTHESAMETIME,COMBINEDWITHTHESPECIALSITUATIONOFOURCOUNTRY,WESHOULDTAKEFULLCONSIDERATIONOFTHEPRACTICALDIFFICULTIESSUCHASTHESHORTAGEOFCONSTRUCTIONFUNDS,INDETERMININGTHEDESIGNMAKESEVERYEFFORTTOREDUCETHECOST,TOACHIEVE“HIGHQUALITYANDINEXPENSIVE”KEYWORDSHEATLOAD,CENTRALHEATING,HYDRAULICCALCULATION,OPERATIONADJUSTMENT,COMPENSATOR,HEATPRESERVATION,MATHCAD目录摘要IABSTRACTII第1章绪论111概述112设计目的及意义1121设计目的1122设计意义113自然地理概况214工程概况2第2章热负荷321热负荷统计原理322热负荷计算方法323热负荷延续时间图4231热负荷延续时间图的意义4232热负荷延续时间图的原理4233热负荷延续时间图的绘制524本章小结6第3章供热方案731热力管道系统及选择7311热力管道系统的分类7312热力管道系统的选择732热力管道系统的布置与敷设8321热力管道系统的布置方式8322热力管道系统的敷设原则9323热力管道系统的材料及连接9324热力管道系统的附件与设施933热源1034本章小结10第4章水力计算1141水力计算的任务1142水力计算的原理1143水力计算的实例13431一级网水力计算实例13432二级网水力计算实例1644水压图18441水压图的作用18442水压图绘制满足的基本技术要求19443水压图绘制实例1945本章小结21第5章水力工况2251水力工况基本原理22511管网特性曲线22512循环水泵流量扬程特性曲线及其方程2352水力工况的分析与计算23521管网特性曲线的确定23522循环水泵的性能曲线的确定。24523水泵与管网联合特性曲线2553水力工况的稳定性2654本章小结26第6章运行调节2761运行调节形式2762运行调节原理2763运行调节实例2964本章小结30第7章管道热补偿及应力计算3171热补偿31711热补偿设计原则31712热伸长量的计算31713补偿器选型3172管道应力计算32721管道理论壁厚计算32722热力管道固定支吊架间距32723活动支架计算间距3373本章小结33第8章换热站3481换热站简述3482换热站设计原则3583换热站布置要求3584本章小结35第9章设备及附件选型3691换热器3692热网循环水泵3793补给水泵3894补给水箱3995综合水处理器4096除污器4197本章小结41第10章管道的保温及防腐42101管道的保温及防腐的原则42102管道的保温及防腐的计算421021保温层厚度计算421022散热损失计算431023管道防腐44103本章小结44结论45参考文献46致谢48附录1小区采暖热负荷统计49附录2水力计算表格53附录3水泵样本60附录4套筒补偿器规格表63附录5板式换热器样本64第1章绪论11概述中国社会进入小康水平之后，温饱问题“不知不觉”的就解决了。这样人们的注意力顺其自然地转移到对居住环境的改善。对环境的控制取决于四个主要因素温度、湿度、空气洁净度和空气流速。对于北方广大地区来说温度的改变是至关重要的，依次而展开的供热工程应运而生。供热工程主要分为内网（建筑物供暖工程）、外网（集中供热工程）两个层面。虽然有些具体的设计与计算原则不太一样，但系统的组成都是一样的，即热源（热媒制备）、热网（热媒输送）和热用户（热媒利用）。并且大体上的水力计算特色都是以控制比摩阻来实现（也有控制流速的）对管径的选择。我国的供暖事业起步于20世纪50年代，当时是以苏联供暖技术为依据的。经过广大的建环（暖通空调）前辈们的辛勤努力，终于在1987年颁布了适合我国国情特色的采暖通风与空气调节设计规范（GBJ1987）。其中对于供暖室外计算温度和热负荷确定及计算方法和原则，同先进国家的规范相比，毫不逊色。不过应看到我国的科研理论水平非常高，但与之相匹配的具体实践工作则很不到位。这也是我们建环人今后努力发展的方向1。12设计目的及意义121设计目的本次设计的主要目的就是让我们这些在象牙塔中的学生走进理想状态下的实际工作。更为着重的进行思维工程化的培养。使得理论联系实际的能力及一步加强。“文能专心搞研究，武能精致做项目”。为了较好的锻炼自己的设计能力，较为广泛的查阅建环相关的设计规范和图集手册等专业资料。设计过程中也体现了自己的小想法，采用了一些非传统的设计模式，所谓创新，就应该从小处开始。122设计意义从宏观方面来分析具有以下三个方面1、经济效益集中供热系统的热容量大、热效率高，可以大大降低供热设计及运营管理等成本，为国家节约能源立下汗马功劳。2、环境效益集中供热系统不仅能提供稳定的可靠的高品位能源，还有利于城镇的美化。能够使城镇的整体形象明显提升，从某种意义上实现人与自然和谐相处。3、社会效益集中供热系统的结构相对分散式供热来说，系统结构的简洁优化非常明显，能够有效的利用城市有效空间，同时大大改善了社会管理。13自然地理概况太原为中国的能源和重工业基地之一。太原台站的地理坐标为东经11233，北纬3747。海拔7783M。地处于寒冷B区。太原属北温带大陆性气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥。年平均气温100，最大冻土深度为72CM。供暖日期为11060326共141天。14工程概况本设计为太原某师范学院集中供热热水网路设计，校园构成多样化，主体为教学楼和居住楼，还有少量的商业建筑及医院。建筑面积1321119M供暖热负荷76730KW第2章热负荷供暖系统热负荷是供暖系统设计中最基本的数据。它直接影响供暖系统方案的选择。系统热负荷的大小及其性质是供热规划和设计的最重要的依据。热负荷的科学准确与否直接关系到节能的根本成败。21热负荷统计原理因为是对集中供热系统进行初步设计，所以不具备较准确的建筑物热负荷资料。根据城镇供热管网设计规范当没有建筑物设计热负荷资料时，各种热负荷可采用概略计算方法。具体分为体积热指标法或面积热指标法。对于体积热指标法，虽然物理概念明确清晰，但采用建筑面积热指标法计算很简便，是国内外普遍采用的方法，所以本次设计采用该种方法。并且在总结我国许多单位进行建筑物供暖热负荷的理论计算和实测数据工作的基础上，我国城镇供热管网设计规范（CJJ342010）给出了供暖面积热指标的推荐值。22热负荷计算方法集中供热热负荷主要由供暖设计热负荷、通风设计热负荷、生活用热的设计热负荷和生产工艺热负荷组成。它同室内供暖为了突出主要问题，本次设计热负荷仅采用采暖热负荷。采暖热负荷是城市集中供热系统中最重要的负荷，它的设计热负荷占全部设计热负荷的8090以上（不包生产工艺用热），采暖设计热负荷的概算采用面积热指标进行计算4，如式（21）（21）310HQQA式中采暖设计热负荷，；HQKW采暖建筑物的建筑面积，；A2M采暖热指标，；即每平方米建筑的HQ2/供暖设计热负荷。其推荐值见表21；表21采暖热指标推荐值（）HQ2/WM建筑类型住宅居住区综合医院托幼旅馆商店未采取节能措施58646067658065706580采取节能措施40454555557050605570注1表中数据适合于我国东北、华北、西北地区。2热指标已包括5的管网热损失。由于该小区为新建小区，采用了较好的节能措施，故计算时采用上表中的采取节能措施的采暖推荐热指标5。以1号用户（学生公寓）为例。建筑面积36000M2，按住宅算取热指标为45W/M2，所以供暖热负荷1620000W1620KW。36045HQ供暖设计热负荷计算结果见附录1。23热负荷延续时间图在供热工程规划设计过程中，需要绘制热负荷延续时间图。其特点为热负荷不是按出现时间的先后来排列，而是按其数值的大小来排列。231热负荷延续时间图的意义通过绘制热负荷延续时间图，能够清楚的显示出不同大小的供暖负荷在整个采暖季节累计耗热量，以及它在整个采暖季节总耗热量中所占的比重，这对于城市集中供热规划方案进行技术经济分析时，具有十分重要的意义。232热负荷延续时间图的原理热负荷延续时间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制。供暖热负荷随室外温度变化曲线先求出某一室外温度下的供暖热负荷，如式（22）（22）NWNQTQ式中在室外温度下的供暖热负荷，WNQWT供暖设计热负荷，W某一室外温度，；WT供暖室外计算温度，；WT室内计算温度，取18。N供暖热负荷延续时间图公式，如公式（23）N5NQN（23）5300，所以控制比摩阻最大也应小于300PA/M。根据和2267T/H，通过鸿业水力计算器得支2对应的管径、比摩阻及流2G支速DN500MM；R4263PA/M；V1528M/S。支2的局部阻力的当量长度，可由参考文献8的表61查取，得DLDN300分支三通1个2126MDN300的阀门2个2336M局部当量长度为LD1932M管段支2的折算长度LZH1932350543M管段支2的压力损失9236PAZHPR由于9236PA35839PA，为保证管线正常压力，应设置调节阀分压。用同样的方法，可计算支线线的其余管段。确定其管径和压力损失。管段的局部阻力如表43所示，管径和压力损失计算结果列于表44。表43一级网支线局部阻力当量长度计算表管段编号弯头（单缝焊接）三通阀门异径接头套筒（管）补偿器支11181直通113914171143834支2分支11262336表44一级网支线管段水力计算表管段编号计算负荷Q（KW）计算流量G（T/H）管段长度L（M）公称直径DN（MM）流速V（M/S）比摩阻R（PA/M）当量长度LD（M）折算长度LZH（M）压力损失P（PA）一级网支管计算表支124491635107285300135563526259791150247支2158180226735020017741700319325439236432二级网水力计算实例二级网的水力计算与一级网基本相同，主要区别为二级网隶属于街区，其经济比摩阻为60100PA/M；局部阻力折算长度用局延比（局部阻力损失与沿程阻力损失的估算比值）进行计算，本次设计局延比设定为03。图42二级网3号热力站水力计算草图1、最不利线的计算主干1计算流量为各个热用户流量的总和T/H1215860602NNQGA使用鸿业水力计算器求得二级网主干1对应的管径、比摩阻及流速。DN350MM；R9341PA/M；V1816M/S。管段主干1的折算长度1021（103）1328MZHL管段主干1的压力损失12401PAZHPR同样的算法可以确定二级网各个主干线的管径与压力损失。主干线的管径和压力损失计算结果列于表45。表453号热力站二级网水力计算表管段编号计算负荷Q（KW）计算流量G（T/H）管段长度L（M）公称直径DN（MM）流速V（M/S）比摩阻R（PA/M）当量长度LD（M）折算长度LZH（M）压力损失P（PA）累计损失P（PA）二级网三号热力站计算表（经济比摩阻为60100PA/M）主干1158180680210213501816934130613281240175039主干298400423113943001602906441818121642062638主干382200353514193001338633642618441168646218主干4684002941528250161011547158686792034532主干55820025039552501370837228712421039626612主干637200160010212001228834830613281108416216主干731800136764620010506111194840513251322、支线的水力计算对支1（62号）线为例进行二级网支线计算。支1的资用压力为PA5132P支设局部阻力损失与沿程损失估算比值02，则比摩阻大致应控制为PA/M8710213RL支支由于387400，所以控制比摩阻只需在387PA/M左右即可。根据和232T/H，通过鸿业水力计算器得支2对应的管径、比摩阻及流速G支1DN100MM；R340PA/M；V0747M/S。依次计算二级网各支线管段；水力计算见表46。表46二级网3号换热站支线水力计算表管段编号计算负荷Q（KW）计算流量G（T/H）管段长度L（M）公称直径DN（MM）流速V（M/S）比摩阻R（PA/M）当量长度LD（M）折算长度LZH（M）压力损失P（PA）支15400232340100074778101024413447支2210009036012519023808118782970支310200439845100141127637253109830356支4138005934191251250165041265448984支51620069767612514672270920387819948支65978025718472001973214712541101236393、其他换热站下的二级网水力计算表参见附录1。44水压图热水网路设计和运行中，常常以水压图的形式表示出系统各点压力大小和分布情况。如供暖区域的地形，室外热力管网连接的各用户室内系统的高度、循环输泵的扬程以及全部管网、用户系统的压力损失等，都直接影响水压图的变化。441水压图的作用绘制水压图可以较为全面地反映热网和各热用户的压力状况，并确定使其实现的技术措施。在运行中，通过热水管路的实际水压图，可以全面地了解整个系统在调节过程中或出现故障时的压力状况，从而发现关键性的矛盾和采取必要的技术措施，保证管网的安全运行。442水压图绘制满足的基本技术要求热水全年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1、管网最高点的水不会被汽化，并应有3050KPA的富裕压力6。当水温超过100时，压力不应低于该水温下的汽化压力和富裕压力之和。水温在100150时的汽化压力见表47。表47不同水温下的汽化压力水温/100110120130140150汽化压力/KPA04508100941724826362378282、不应使低点的用热设备破裂。目前国内散热器允许压力如下铸铁散热器04MPA；钢排管散热器10MPA；钢制板式换热器0508MPA。3、当循环水泵工作时，供水管网任何一点的压力都应满足上述要求。4、当循环水泵工作时，回水管网任何一点的压力，不应低于50KPA，且不应超过直接连接用户的系统的允许压力值。5、供、回水管网的压差，应满足用户系统所需要的压头或设备阻力损失。常用设备所需的压头推荐值为2水水加热器系统100KPA；供暖系统20KPA；除污器阻力10150KPA。443水压图绘制实例本例以二级网3号热力站为例。有两种绘制方法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，亦即确定回水管动水压的坡度，初步绘制回水管动水压线；已知热水网路水力计算结果，可按各管段的实际压力损失，确定回水管动水压线。本例采用第二种。1、先画出OX、OY坐标轴，OX横坐标表示距离M，OY纵坐标表示高度M、O点为循环水泵的入口高度。随后将建筑物同换热站的直线段、分值段的距离，地面标高和建筑物高度标示在图上，水压示意见图43，详细图见图纸RS07。2、静水压线（地面标高最高建筑物标高汽化压力富裕压力）MAX。地面设为平坦，标高为0；最高建筑物为用户56号（图书馆）标高30M；二级网供水温度为80，汽化压力为0；富裕压力为35M。所以静水压线为35M。3、回水管动水压线，为N段管线的压力损失；为第N段管1NNPPP线的压力损失；取静水压线的高度。例如主干1管段的压力损失为124M，所以主0干1和支6的交点高度为351243624M；主干2管段的压力损失为164M，所以主干2和支5的交点高度为36241643788M。其余以此类推。4、最不利用户的资用压差（用户的内部阻力）为510M，本设计最不利用户为59号（医学教学楼）的资用压差取6M。5、供水管动水压线计算方法同回水管的一样（设定供回水压降相等）。起算基点定位最不利用户水压上限485M。最后累加。6、站内损失在本次设计只包括水一水加热器（10M）和供暖系统（2M）共计12M。图433号热力站水压图示意45本章小结水力计算是完美体现自然科学通过数学规律对现实生活进行规划的工具。水力计算是一切供热工程后续工作的科学依据。所以合理科学的水力计算是值得每一位建环人不懈追求。具体的枝状管网和环状管网的计算程序是不太一样的。本次设计仅体现了枝状管网的设计方法。这在实际工程中是远远不够的，为此还要加大对环状管网的学习。第5章水力工况51水力工况基本原理511管网特性曲线在供热管网中，水流状态大多处于阻力平方区。于是，流体的压力损失与相关流量遵从二次幂的关系。如公式51。（51）2IIIDIPRLSV式中网路计算管道的压降，PA；IP网路计算管道水流量，M/H；IV网路计算管道的阻抗，PA/M/H2；IS网路计算管道的比摩阻，PA/M；IR、网路计算管道的长度和局部阻力当量长度，M。ILID热水网路可以想象成电路一样，有许多的串联管段和并联管段组成的。串联管线，总阻抗为串联管线阻抗之和，如公式（52）。（52）1NCHIS式中串联管线的总阻抗；CHS各串联管线的阻抗。I并联管线，总阻抗的平方根倒数为并联管线阻抗平方根倒数之和，如公式（53）。（53）1NIBIS式中并联管线的总阻抗；BS各并联管线的阻抗。I根据上述计算方法，可以逐次的计算整个热水网路最不利环路的总阻抗值。ZHS所以供热管网最不利环路的总阻力为。2ZHPSV512循环水泵流量扬程特性曲线及其方程热网循环水泵的流量与扬程遵从的函数关系可表示为，一般水泵的实HFV际特性曲线有水泵厂家来提供。出于定量分析供热系统水力工况的变化，可以用代数方法来描述，本次采用插入法建立特性曲线方程。从厂家样本中读取若干组流量与扬程的数据。流量数据为123,NV对应流量的扬程为123,NH根据上述数组，采取差值方法得出流量和扬程的代数方程如公式（54）（54）2123CV式中循环水泵的流量；V循环水泵的扬程；H性能曲线的相关系数。1C23当样本数据数N3，由拉格朗日二次插值公式得出式（54）的系数312213123VVHV2223131323HC321213122VVH52水力工况的分析与计算521管网特性曲线的确定本次以3号换热站（热力站）的二级网为例进行计算。根据运转工况下的流量与压降求得网路干管（包括供回水管）和个热用户（支线）的阻抗S。流量图如图51。对59用户（主干7）。已知流量1367M/H（热水密度设定为1000KG/M），压力损失为5132PA，根据式（51）027PA/M/H2251367PSV图513号热力站用户流量图同理能够求出管路干管和各热用户的阻抗S，结果见表51。表51网路阻抗计算表网路干管主干1主干2主干3主干4主干5主干6主干7压力损失PPA124011642011686792010396110845132流量V（M/H）680242313535294125031601367阻抗SPA/M/H003009009009017043027热用户56（支6）58（支5）57（支4）60（支3）61（支2）62（支1）59压力损失PPA2363919948898430356297034475132流量V（M/H）257169759314391032321367阻抗SPA/M/H03641125515752800640027计算管线的总阻抗S。先计算最远点，再逐次先前计算最后得到总阻抗。用户59和用户62并联，根据，所以7226407S主支1主支S01858。用户59和用户62总阻抗与主干6为串联，根据。所以06185。反复应用式（52）和（53）求出管线6018543S主S的总阻抗S1064。管网特性曲线为PA或者M。2016PV21064HV522循环水泵的性能曲线的确定。选取沈阳第一工业泵厂的12SH13的样本数据。见图51。流量数据为612,790对应流量的扬程为34,25图51水泵标准性能数据图代入式（54）得到循环水泵性能曲线性M2478501206HV523水泵与管网联合特性曲线联合特性曲线如图52。图52联合特性曲线A、C点为单台循环水泵在管网中的状态点，B、D点为两台并联水泵在管网中的状态点。A点所处状态点为（588514,36851），B点所处状态点为（631819,42472），C点所处状态点为（780016,32368），D点所处状态点为（868642,40141）。经过调节管网阻抗及水泵运行状态的最佳工作点（837280,34000）可以处在ABCD之间。用来满足运行需要。53水力工况的稳定性提高供热管网水力稳定性的方法1、相对的减少网路干管的压力损失。所谓的减少干管的压力损失，就是要适当的使干管的管径变大，即选用较小的比摩阻。增大热源附近的干管管径，对提高水力稳定性的作用非常明显。2、相对的增大用户系统的压力损失。增大用户系统的压力损失的方法主要为安装高阻力小管径的阀门、调节阀等。54本章小结本次的创新想法，也体现在将水力工况单独以章的形式提出。水力工况的分析会为我们及时的将管网反馈的信息进行处理，大大提高管网与泵问题处理的效率。也为实际运行监控设置提供了依据。在涉及到确定网泵联合运行的最佳工作点的选择，提供了解决办法。这也是理论与实际相连接的重要内容。这对热水供热系统的设计和运行管理拥有指导意义。第6章运行调节运行调节就是为了匹配热负荷的变化而及时地对供热系统的流量、供回水温度等进行的调节。61运行调节形式本次设计仅涉及到供暖热负荷。通常大体分为集中调节、局部调节和个体调节这三种地点式的调节方式。然而本次设计的是集中供热，再次细分1、量调节改变网路的循环水量（很少单独使用）；2、质调节改变网路的供水温度；3、分阶段改变流量的质调节；4、间歇调节改变每天供暖小时数；5、质量一流量调节同时改变网路供水温度和流量。由于本次设计地点在山西省太原市，故而采用质调节的方式。62运行调节原理热平衡方程式（61）123Q供热量（62）NWQVT放热量（63）2PJKF热负荷（64）3/3604187/3601GHGHGHQGCTGTGT式中建筑物的供暖设计热负荷，W；1在供暖室外计算温度下，散热器放出的热量，W；2WT在供暖室外计算温度下，热水网路输送给供暖热用户的热量，3QW；建筑物的体积供暖热指标，即建筑物每M外部体积在室内外温Q度差为1时的耗热量，W/M；建筑物的外部体积，M；V供暖室外计算温度，；WT供暖室内计算温度，；N进入供暖热用户的供水温度，；GT供暖热用户的回水温度，；H散热器内的热煤平均温度，；PJT供暖用户的循环水量，KG/H；G热水的质量比热，4187J/KG；CC散热器在设计工况下的传热系数，W/；K散热器的散热面积，。F散热器的产热系数有的形式。对于整个供热系统来说，可近似的BPJNAT有，所以式（63）可改写为/2PJGHTT（65）12GHBNTQAFT在运行调节时，设定相对供暖热负荷比，相对流量比，于是G（66）312（67）G综合上述公式，可得（68）12BGHNGHNWTTTTQ对于物混合装置的直接连接的热水供暖系统，将补充条件1代入式（68），G可以得到质调节的供回水温度的计算公式。（69）1105BGNSJTTQT（610）1205BHNSJTTQT式中用户散热器的设计平均温度计算温差，；05SGHNTT用户的设计供、回水温差，。JT63运行调节实例本设计水温为80/60的热水供暖系统。地点太原，供暖室外计算温度为101。所以52；20；0520586218SGHNTTT806JGHTT077；18。根据式（69）、（610）得到1/BNT0718521GTQ2H质调节的水温调节曲线如图61。图61供热质调节的水温调节曲线图下面给出不同的设计供回水参数的调节温度，如表61。表61直接连接热水供暖系统供热质调节的热网水温（）系统形式与设计参数Q0203040506070809101351416477535591645698749800无混水装80/60231135639743547150553856960064本章小结运行调节是为了实时动态的对管网的实际运行进行控制与调节。也是为实际工程的节能做的准备。这一方面看似简单，但是实际的运作机理很值得研究。第7章管道热补偿及应力计算热力管道设计时必须重视热胀冷缩的问题。为使管道在热状态下稳定和安全，减少管道热胀冷缩时所产生的应力，管道受热时的热伸长量必须考虑补偿。应力计算是根据管道承受应力，进而确定管道的尺寸，保证设计的供热管道安全可靠并尽可能的经济划算。71热补偿711热补偿设计原则1、首先应从管道布置上考虑自然补偿。2、应考虑管道的冷紧。3、在上述两条件未能满足管道热伸长补偿的要求时，必须采用补偿器。712热伸长量的计算管道热伸长量按式71计算（71）21LT式中管道热伸长量（CM）；L计算管长（M）；管道的线胀系数CM/（M），见表（61）2。本设计采用Q235A管道内介质温度（）；2T管道设计安装温度（），可取20。1以一级网主干1线为例50061240（13020）683CML713补偿器选型由于新型套筒补偿器克服了老的套筒补偿器易泄露、检修频繁、推力大的缺点，保存了原套筒补偿器补偿量大，设计、施工、安装方便，投资省的特点。故一级网采用辽阳航空机械厂生产的GSJ型柔性石墨做密封填料的补偿器。套筒补偿器的的规格表见附录4。以一级网主干1线为例GSJ型双节补偿器的补偿量为400MM40CM，故选用两个套筒补偿器。图71套筒补偿器72管道应力计算721管道理论壁厚计算承受内压的直管道理论计算壁厚按式（72）（72）02TPDY式中管道计算壁厚（MM）；设计压力（MPA）；P管道外径（MM）；0D钢管在设计温度下的许用应力（MPA），Q235A在130为TT113；焊接接头系数，对于无缝钢管为100；系数，对于482钢管，04。YY以主干1为例326MM。145292304722热力管道固定支吊架间距相关内容见表712表71热力管道固定支架间距表公称通径/MM补偿器形式管道敷设方式40506580100125150200250300350400450500套筒补偿器架空和地沟707070858585105105120120140140140723活动支架计算间距相关内容见表7210表72热力管道活动支架间距表公称直径DN（MM）506580100125150200250300350400450500600活动支架计算间距（M）66689101212151515151515保温层厚度（MM）808080909010010011011011012012012012073本章小结管道的热补偿必须是我们多重视的大问题。因为对热补偿的认识不够而发生的惨案的例子比比皆是。这也是从结构层面上对热网的稳定性上提供保障。同样的道理，对管道进行应力计算，也是为了更加合理布置支吊架，这样在能保障结构稳定的前提下减少建设成本的投入，具有很强的经济性。第8章换热站为工业建筑和民用建筑采暖、通风、空调、生产、生活等供应所需的热水，通常设立能转变供热介质品种、改变供热介质热力性能参数的换热设备、站房。81换热站简述本次设计换热站由水水板式换热器、循环水泵、水箱、补给水泵、除污器、水处理装置及相应的自动控制设备等形式组成。其工作流程为市政管网一级网高温水经除污器进入板式换热器同二级网的低温水进行热交换，于是一级网转变为低温水返回市政管网，二级网转变为高温水进入热用户；二级网的低温水同经过水处理并补水定压的补给水通过除污器后由循环水泵提供压力进入板式换热器。其流程形式见图81图81换热站流程示意图82换热站设计原则1、换热站的设计必须遵循国家节能政策并遵守相关的规范和安全规程，合理科学的选用成熟的、先进的换热设备。2、以高温热水为热源时，系统设置水水换热器。推荐使用板式换热器6。3、一般来说换热站布置24台换热器，无需备用。4、循环水泵布置24台，无需备用。5、板式换热器对水质要求很高，主要是防止板面结垢。6、补给水箱的有效容积应满足事故用水量所需容积。7、补给水泵布置12台，需有一台备用。83换热站布置要求1、换热站的布置要求1）换热站通常设在底层或单层室内。多层建筑可以设置在专门的地下室或中间层中。土建设计按照建筑设计防火规范GB500162006的规定进行。2）门、窗、墙、层板、屋顶、设备基础应满足隔声要求。具体详见工业企业噪声控制设计规范GB/T500872013。3）换热站的净高不应小于27M。2、设备布置要求1）换热器距墙的距离不小于07M。2）水泵的基础应高于地面01M以上。84本章小结换热站（热力站）是进行能量转换的重要场所。换热站的布置位置还有里面设备的布置，无一不影响着节能的实际效果和检修维护的复杂程度。它是集中进行热量调节的关键所在。对换热站的设计也考验着设计者的设计能力，具有很强的艺术性。第9章设备及附件选型设备选择的是否科学合理决定着节能工作的成败。本次设计均按3号换热站（热力站）为例，进行选型。91换热器3号换热站的热负荷Q15818KW1、传热量18562KW1580159JQ其中为用户总热负荷（包括0102的热损失）；换热器效率系数，一般096099。2、流量，1236JQGCT7974T/H，2658T/H8541906L3618524907RG其中为二级网水流量；L为一级网水流量；RG、为一级网或二级网的供回水温度，130/70、80/60。1T23、换热器有效换热面积1956M2185620479JMQAKT其中为传热面污垢修正系数0710；为传热系数25005000W/K；K对数平均温差2791。MTLNABMT130780LN拟采用三台换热器则每台换热器的流量应保证7974/32658T/H。换热面积应保证1956/3652。4、换热器接管管径21673MM26585949410GDW其中水的比体积0001M/KG；水在管内的流速125M/S。W选择四平鸿成换热设备制造有限公司的BR08A板式换热器，3台。外形如图91所示，具体参数见附录5。图91BR08A板式换热器92热网循环水泵1、循环水量83728T/H,2110536378562490JMWQQCT其中105管网漏损系数，、为对应水温的比热容（通常按相等处理）；1C2、供回水温度，80/60。T2、扬程33MH2O12756RWYH其中换热站内压力损失1015M；RH网路最不利线供回水压力损失，根据水力计算752M；W最不利用户的压力损失，取6M。Y扬程或者由水压图直接读出683533M。选择沈阳第一工业泵厂12SH13型单级双吸离心泵，2台。外形如图92所示，具体参数见附录3。图92SH型单级双吸离心泵93补给水泵1、补给水量热网循环水量的1或热网总水容量的45。考虑事故增加补水量（45倍）。所以水量为8372814335T/H。2、补给扬程388M1231/035024HPH其中系统补水点压力，由水压图得出；1P、补给水泵吸、出口阻力损失，工程认为忽略不计；23补给水箱最低水位高出系统补水点高度，本例02M；H富裕压头，35M。1选择沈阳第一工业泵厂IS8050200A型单级单吸离心泵，一用一备。外形如图93所示，具体参数见附录3。图93IS型单级单吸离心泵94补给水箱有效容积402M123510VGT其中补给水量T/H；1补给水贮存时间，一般1015H。T根据国家标准图集03R4012，确定尺寸4400MM3200MM3000MM，现场组装。外形如图94所示。图94补给水箱95综合水处理器根据补水管管径为DN80，流量335T/H，选择北京双悦水处理设备有限公司SYQC80型全程综合水处理器。外形如图95所示。图95全程综合水处理器96除污器选择四平鸿成换热设备制造有限公司的卧式除污器。根据一级网管径DN200，选择WC200型卧式除污器；根据二级网管径DN350，选择WC350型卧式除污器。外形如图96所示。图96卧式直通型除污器97本章小结设备的选择从某种意义来说更加考验着设计者、施工者的智慧。这种选择根本没有对与错的区别。完全就是一种艺术的应用。这要求我们要多多经历实践的磨练。宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。没有捷径的事，必须脚踏实地的一点一滴的进行经验的积累，这样才会选出好的设备。第10章管道的保温及防腐管道保温主要用来减少热损失达到节能的目的，同时能够改善工作人员的工作环境防止出现烫伤等事故。管道防腐用来减少管道和设备的腐蚀，延长管道的使用年限。101管道的保温及防腐的原则环境温度为25时，外表面温度大于50的设备和管道必须设置保温；如果表面温度超过60但又无法保温的应设置防烫伤的安全距离。主要进行金属因化学或者电化学反应产生腐蚀预防工作，常用油漆涂料进行防腐。油漆涂料的另外的功能就是装饰和标识。102管道的保温及防腐的计算1021保温层厚度计算保温层经济厚度计算2，管道为圆筒面，方法见公式（101）110LN2EATPTDAS（101）102式中保温层厚度M；单位换算系数，18975103；1A1A热价（元/GJ）；EP保温材料制品热导率W/（MK）；年运行时间（H）；T管道的外表面温度（）；T环境温度（）；A保温结构单位造价（元/M）；TP112204TDPP保温层单位造价（元/M）；1P保护层单位造价（元/M）；2保温层外径（M）；1D保温工程投资贷款年分摊率（），按复利计息，；S1NIS年利率（复利率）（）；I计息年数（年）；N保温层外表面向大气的表面传热系数W/（M2K）；管道外径。0D1022散热损失计算保温层表面散热损失。本次设计采用圆筒面单层，见公式（102）、（103）（102）10LN2ATQD（103）1Q式中单位表面积散热损失（W/M2）；Q单位长度散热损失（W/M）。Q以主干1管线为例0529M，全年运行小时数141243384H，热水温度0DTT130，环境温度2（华北地区采暖季节运行温度），热价17元/GJ（2005ATEP年山西省太原市数据），投资偿还年限7年，年利率10，保温层为岩棉管壳，NI单位造价400元/M3，保护层单位造价15元/M2，表面传热系数1P2P1163W/（M2K）。保温层的内、外表面的平均温度05（）05（1302）64MTA保温层热导率0044000018（70）004292W/（MK）保温结构单位造价1224059TDP保温工程投资贷款年分摊率02054701S将数据代入式（101）使用MATHCADPRIME30运算，结果见图101。图101保温层厚度运算结果单位表面积散热损失4885W/M2130271LN249563Q单位管道长度散热损失11080W/M8Q1023管道防腐管沟敷设的热水管道及附件，应涂刷耐热、耐湿、防腐性能良好的涂料；各种管道或管道保温层表面，均应按规定涂刷有色油漆涂料，着色标准见表101表101部分常用管道的涂色颜色管道名称基本识别色安全色T100热水管绿黄/黑T100热水管绿软化水管绿白盐水管绿黄凝结水管绿103本章小结管道的保温问题不容忽视，实践表明传输过程中的热损失是非常巨大。怎么将这部分能量保护起来，不仅是对建环专业也是对材料专业的要求，好的材料产生好的节能效果。结论为期近半年的毕业设计到此画成一个圆满的句号了，通过此次供热外网的设计，真切的学到很多的知识。对于一个设计者来说方案的选择与确定才是真正考验能力的金钥匙，也是最需要反复论证的地方，必须指出的是热力站间接连接在实际工程中是很少应用的，这样做的目的就是为了学习换热站间接连接方式的知识。考验艺术与美学素质的莫过于管线的布置，很明显，我不幸的多次更改方案，最终在老师的悉心指导下得出了较为满意的管线布置方案。真正的专业特色是水力平衡方法的应用，通过科学的、合理的计算，能够使整个热网完美的运作，这不正体现建环人的魅力吗直埋技术在今后的发展会更加广阔的，虽然平时学习中忽略了这方面的内容，不过在本次设计中他得到了应有的体现。总而言之，自己的专业技能在本次设计中有了显著的提高。在设计中，我查阅了很多关于热网的设计规范、标准、工程设计图集、施工图集和设计手册等其它资料。培养了自己自学能力和独立分析与解决问题的能力。此次设计也让我更加清醒的认识了现实工程的复杂性，以前引以为豪的优点在面对困难时竟然毫无招架之力，这也敦促我“学无