【《青岛市S小区热力站及集中供热外网工程设计》15000字（论文）】

青岛市S小区热力站及集中供热外网工程设计目录TOC\o"1-3"\h\u9573摘要 414167第一章绪论 626581.1设计题目 62731.2原始资料 6282261.2.1设计地区气象资料 643241.2.2设计参数资料 742421.2.3基本设计要求 710298第二章热负荷的计算及热负荷延续图的绘制 8299142.1集中供热系统热负荷的概算 833602.1.1集中供热系统以及热负荷的类型 8243392.2采暖热负荷的计算 964882.3热负荷延续时间图的绘制 1163632.3.1绘制热负荷延续时间图的意义 1149462.3.2热负荷延续时间图的绘制 1127935第三章供热方案的确定 16101293.1室外供热管道的平面布置 16303003.2供热管道的平面布置类型 16200993.3供热管网的走向 17316563.4热源及热力站位置 172523第四章管网水力计算与水压图 18151234.1一，二次网的水力计算 18322284.1.1计算方法 18133634.1.2水力计算的步骤 18200864.1.3部分管路计算实例 19234974.2绘制网路水压图 2393224.2.1绘制网路水压图的必要性 23107294.2.2水压图绘制的注意事项 24101694.2.3网路水压图的原理及其作用 24158844.2.4绘制水压图的原则和要求 25234834.2.5绘制热水网路水压图水压图的方法 2528907第五章换热站的设备选择 28302265.1热力站的安装要求 28107885.1.1热力站的选择 28200455.1.2热力站系统的划分 28163595.2换热器选型 28131295.2.1换热器的类型 2864725.2.2换热器的台数确定 2973725.2.3换热器的选型及校核 2989645.3水泵选型 34133295.3.1循环泵选型： 34129895.3.2补给水泵选型 38282755.4软化水系统选型 42277925.4.1软水器选型 4254225.4.2软水箱选型 42200665.5除污器选型 4230159第六章保温计算 444786.1保温的意义及相关计算 4493066.1.1保温的意义 44163496.1.2保温层厚度计算 448100第七章直埋管道应力验算 47306687.1一次网的敷设方式 4775637.1.1一次网的敷设原则： 4791117.1.2一次网的敷设形式： 48260567.1.3直埋敷设管段覆土深度计算 48132227.2直埋管道的应力验算 4862527.2.1直埋敷设预制保温管道的应力验算方法 4871397.2.2直埋预制保温管的应力验算的规定 49259417.2.3管段稳定性要求 4945897.3.管壁厚度的选定与校核 5192307.4.管道屈服温差的计算 53199357.4.1管道屈服温差计算公式 53307197.4.2失稳计算 54272237.5弯头和折角的处理方式 55191627.6其余设备的设计 5696277.6.1阀门设计. 56306287.6.2检查室设计 565398第八章热伸长及补偿器选择计算 5748118.1二次网管道敷设方式 5795988.2热伸长量计算 57246138.3补偿器的选择计算 58218538.4管道活动支座间距的确定 60199308.4.1按强度条件确定活动支座的允许间距 61176378.4.2按刚度条件确定活动支座的允许间距 61172698.5固定支座最大间距确定 62摘要本工程为青岛市翻斗花园小区热力站及集中供热外网工程设计。翻斗花园小区供热面积16.3万㎡。根据地形，本次设计将二次网集中供热南北分区，北区需要集中的的建筑有一栋17500平方米的十五层居民楼，四栋5500平方米的十层居民楼，两栋21400平方米的十五层居民楼；南区需要集中的的建筑有三栋5500平方米的十层居民楼，三栋21400平方米的十五层居民楼。其余，还有一定的绿化设施。除了翻斗花园小区的集中供热热力站和二次网设计外，此次设计还需要对包括其在内的97万平方米的地区进行一次网设计。地沟敷设在现代建筑中被大量应用，它已经被广泛应用于建筑中很长一段时间，本次设计的二次网使用了地沟的敷设方式。本次设计的一次网采用的是直埋敷设。因为直埋敷设有以下几个优点：成本较地沟低，施工进度快，维护运行简单等。使得它在实际工程中也出现很多应用。一次网供热管线的总长度668.240m,二次网北区的供热管线长度为241.72m，南区的供热管线长度为206.77.m。因为设计的地点在青岛，属于寒冷地区，且供热面积较大，所以北区选择使用两台换热器，且每台换热器负荷满足高区系统的总负荷的65％即可。在北区系统中，两台循环水泵（一用一备）；两台补水泵，一用一备。同理，南区选用两台换热器，每台换热器负荷均满足低区总负荷的65％，像北区一样，有两台循环水泵（一用一备），两台补水泵（一用一备）。关键词：直埋敷设一二次网换热站第一章绪论1.1设计题目青岛市翻斗花园小区热力站及集中供热外网工程设计1.2原始资料1.2.1设计地区气象资料采暖室外设计温度：t=-9℃采暖季天数：N=130天冬季平均室外风速：v=4.9m/s主导风向：NNW大气压力：99.72kpa台站位置：北纬35°35′-37°09′东经119°30′-121°00′设计地区：牡丹江；供暖室外计算温度：tw=-24℃；供暖天数：N=186天；海拔：241.4m；最大冻土层深度：189cm.1.2.2设计参数资料一级网供回水温度：t1/t2=130/70℃二级网供回水温度：tg/th=45/35℃；室内计算温度：tn=18℃1.2.3基本设计要求本设计采用间接连接，一次网采用直埋敷设，二次网采用地沟敷设，利用换热站来间接供热。第二章热负荷的计算及热负荷延续图的绘制2.1集中供热系统热负荷的概算2.1.1集中供热系统以及热负荷的类型集中供热系统：集中供热系统系统指的是以热水或蒸汽作为热媒统一集中向一个具有多种热用户的较大区域供热的系统.热负荷的类型：(1)按性质分为两大类一类是季节性热负荷,它与室外温度、湿度、风向、风速和太阳辐射热等气候条件密切相关。起决定性作用的是室外温度，在季节性热负荷中，室外温度在全年一般变化较大另一类是常年性热负荷。这类热负荷主要取决于生活生产中对热的需求,在一天中可能会变化较大，但从全年的角度来看比较稳定(2)按热用户的性质分a、供暖设计热负荷.b、生产工艺热负荷.c、通风设计热负荷.d、生活用热的设计热负荷2.1.1.3热负荷的计算方法供暖设计热负荷采用面积热指标法和体积热指标法.通风热负荷采用体积热指标法.热水供应系统计算方法见2.2.生产工艺负荷主要取决于生产工艺性质,以及生产中用热的某些设备。也可能与工作时间相关.2.2采暖热负荷的计算采暖热负荷在城市供热系统中占据着非常重要的地位,它的设计热负荷在全部设计热负荷中的份额达到了80%-90%以上（不包生产工艺用热）,本次设计供暖设计热负荷的概算采用面积热指标法进行计算,即（2-1）式中—建筑物的供暖设计热负荷,；—建筑物的建筑面积,.—建筑物供暖面积热指标,；建筑物供暖面积热指标的推荐取值如表2-1所示表2-1建筑物供暖面积热指标推荐值建筑物类型住宅居住区综合学校办公医院托幼旅馆商店食堂热指标（）58-6460-6768-8065-8060-7065-80115-148注：1、本表摘自《城市热力网设计规范》CJJ34-2010年版；2、热指标中已包括约5%的管网热损失在内.本次设计中全部建筑物的面积与热负荷的汇总如下表2-2所示表2-2各区域供暖面积与热负荷汇总表分区楼号供热面积m2面积热指标W/m2热负荷W△t（ºC）比容比容流量（t/h)△t（ºC）北区二次网#1550045247500104.186821.28二次网#22140045963000104.186886.67二次网#3550045247500104.186821.28二次网#42140045963000104.186886.68二次网#5550045247500104.186821.28二次网#61750045787500104.186870.88二次网#7550045247500104.186821.28总计823003703500329.35南区二次网#8550045247500104.186821.28二次网#92140045963000104.186886.68二次网#10550045247500104.186821.28二次网#112140045963000104.186886.68二次网#12550045247500104.186821.28二次网#132140045963000104.186886.68807003631500总计1630007335000分区供热面积面积热指标W/m2热负荷W△t（ºC）比容流量（t/h)△t（ºC）二次网区域16万m2457200000104.1868619.2一次网南区左16万m2457200000104.1868619.2一次网南区右16万m2457200000104.1868619.2一次网北区左15万m2456750000104.1868580.5一次网北区右118万m2458100000104.1868696.6北区右216万m2457200000104.1868619.2总计97万m2436500002.3热负荷延续时间图的绘制2.3.1绘制热负荷延续时间图的意义通过绘制热负荷延续时间图，能够比较直观的了解到它们在整个采暖季节总耗热量中所占的份额和各种供暖热负荷在整个采暖季的累计耗热量。在城市集中供热规划方案经济分析时发挥了巨大的作用，少走了很多弯路。2.3.2热负荷延续时间图的绘制（1）供暖负荷随室外温度的变化曲线。利用下式可求出某一室外温度下的供暖热负荷，青岛市供暖室外温度tw’=-9℃,（2-6）式中—在室外温度下的供暖热负荷。W;—供暖室外计算温度，℃。—供暖设计热负荷，W。—室内计算温度，℃。—某一室外温度，℃根据上式的计算结果可绘制出热负荷随室外温度变化曲线图如图2-1所示图2-1热负荷随室外温度变化的曲线热负荷延续时间图的绘制根据参考资料可知。青岛市的不同室外气温的延续时间如表2-4所示,表2-4青岛的不同室外气温的延续时间表等于或低于某一室外温度的延续小时数（h）供暖期天数N（天）供暖室外计算温度供暖期日平均温度+5+30-2-4-6-8-10130-9-8.131202180185213651065831462355在不同的温度下，供热系统的热负荷如表2-5所示表2-5不同的温度下，供热系统的热负荷表温度（）+5+30-2-4-6-8-10热负荷（KW）2101624250291003233335666388004203345266由以上数据可绘得热负荷延续时间图如图2-2所示图2-2供暖热负荷延续时间图第三章供热方案的确定3.1室外供热管道的平面布置3.2供热管道的平面布置类型供热管道主要分为枝状和环状两类,它的平面布置图与以下几个因素有关：1热媒的种类。2热源和热用户相对位置。3热负荷的变化特点。类型优点缺点枝状网1枝状网比较简单，相对便宜。2比较方便运行管理3供热距离越远，它的管径越小如果没有后备的解决手段，一旦网路出现故障，在损坏地点以后的所有用户均将会被迫中断供热环状网1具有一定的自我调节能力。2可靠性高，运行也稳定它的投资要比枝状管网大得多本次设计对于只有采暖用户的热网，在非采暖期，解决了以往存在的各种潜在风险，使得系统能够在采暖期正常运行。保证了热网在按照正确安装的操作，设计合理妥当的情况下，能够无故障运行。同时考虑到我国的现状国情，本次设计热网类型决定采用枝状网。[1]3.3供热管网的走向实际施工应掌握当地水力状况，地下岩层走向，考虑到地下构筑物情况及水位。除方便维护和管理外，还应进行技术经济分析。一般应注意以下情况：管网走向最好平行于道路和建筑物。尽量让管道通过负荷集中区，一般情况下适用于县级城市。为便于施工和维护管理，管道尽量敷设在人行道和绿化带下面4）尽量不要穿越路，铁路，溪流和交通路段，以便于施工和维护管理。5）在布置热网时，应考虑管道连接的是否方便，并且入户的位置对称性6）热力管道应与其他管道和道路上的不可移动物体保持一定距离（包括水平距离和垂直净距离）。3.4热源及热力站位置热源是热水管网的起点，热源可为热电厂（站）或集中锅炉房。如果为锅炉房，那么在确定位置时，只需参考查阅锅炉房有关设计规范和手册。如为热电厂（站），其位置的确定需要除供热以外的多个专业共同协商。第四章管网水力计算与水压图4.1一，二次网的水力计算4.1.1计算方法本设计中的水力计算采用当量长度法。4.1.2水力计算的步骤（1）确定网路中热媒的计算流量（4-1）式中—供暖系统用户的计算流量，T/h；/—一次网的设计供回水温度，℃。—用户热负荷，KW；—水的比热，取=4.187KJ/Kg·℃；（2）利用所查知识确定热水网路的主干线走向以及主干线的沿程比摩阻，通过查阅《城市热力网设计规范》可得比摩阻R的取值范围大概在30-70Pa/m，此时该管内流速不能超过3.5m/s。（3要想确定主干线个管段的公称直径和与公称直径对应的实际比摩阻，就得根据网路主干线各个管段的流量和第一次选定的R值，翻阅参考文献。根据上述步骤中确定的公称直径和管中局部阻力，计算管段局部阻力相当长度Ld及折合长度Lzh。（5）选定好各管段折算长度Lzh后，利用它们的总和计算各管段压降△P。（4-2）式中—管段压降，Pa；—局部阻力当量长度。—管段的实际长度，m。—管段的实际比摩阻，Pa。确定主干线的管径后，支管管径的计算类比上式。同时，对于一、二次网的支线比摩阻不能大于300Pa/m。必须保证各并联管路的压降大致相等，从而尽可能促成系统网路中各用户的水力平衡，不满足上述条件时，我们需要通过安装调节阀门来使管道平衡，降低其不平衡率。根据青岛市翻斗花园小区热力站供热区域建筑的负荷，按照面积指标法计算结果即可进行该热网的水力计算。系统分为南、北两个区，需要对其分别进行计算。4.1.3部分管路计算实例1）计算设计流量。南区主干线管线11计算的热负荷为3630000W；下面以管段11为例： （2）计算管网主干线的其余参数根青岛市小区热力站管线平面图可以看出,从换热站到最远居民楼的管线是主干线，主干线包括管线1，3，5，7，9，11。主干线11是从热力站出来后的第一根管线，其要包括整个南区的所有流量，即管线1的流量G1=312.3t/h；根据南区主干管1-11计算的流量和30-70的R值范围，可以假定低区主干管1的管径和相应的比摩阻R值,即DN=300mm；R=58Pa/m。将下列南区主管内的局部阻力分量换算为等效长度，当标称供热管直径为≤400mm时，沿程估计的局部损耗比和损耗为Aj=0.3。则南区主干管1-11的折算长度和压降由下式求得:=mPa南区水力计算表4-1水管水力计算编号负荷W流量kg/h管径管长mv(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)Pj(Pa)Py+Pj(Pa)19630008281818019.90.904581154.2346.261500.462247500212858015.91.1762694277.11283.135560.2331.21E+0610410319026.50.92521378413.41791.449630008281814012.61.4942122671.2801.363472.5652.17E+061869212406.81.14764435.2130.56565.7662475002128580161.17526943041291.25595.272.42E+0620820625025.81.178651677503.12180.189630008281814012.31.4942122607.6782.283389.8893.38E+0629102428071.31269483144.9627.910247500212858016.21.1752694357.81307.345665.14113.63E+0631230929041.51.313672780.5834.153614.65北区水力计算表4-2122475002128511035.90.622511830.9549.272380.17139630008281814010.41.4942122204.8661.442866.24141.21E+0610410319013.91.01968945.2283.561228.7615247500212858016.81.1752694519.21355.765874.96161.46E+0612538821019.91.008591174.1352.231526.33179630008281814012.21.4942122586.4775.923362.32182.42E+0620820625013.31.17865864.5259.351123.8519247500212858015.61.1752694196.41258.925455.32202.67E+0622949126020.81.200641331.2399.361730.56217875006772512013.11.5162653471.51041.454512.95223.46E+0629721629014.71.24960882264.61146.623247500212858015.61.1712674165.21249.565414.76243.70E+0631850129091.61.339696320.41896.128216.52用同样的方法，可计算主干线其余管段，确定其管径和压力损失。具体结果见表4-3和4-4。南区支线水力计算表4-3编号负荷W流量t/h管径管长mv(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)Pj(Pa)Py+Pj(Pa)1a77040066.2420019.370.58621406.77122.031528.8011b57780049.6815022.610.78541220.94366.2821587.2221c38520033.1212515.740.74963991.62297.4861289.1061d19260016.5610022.030.586511123.53337.0591460.5892a16500014.198014.470.7841201736.4520.922257.322b825007.098020.570.39131637.67191.301828.9714a77040066.2415019.371.041961859.52557.8562417.3764b57780049.6812522.611.1411242803.64841.0923644.7324c38520033.1210015.741.1712023179.48953.8444133.3244d19260016.568022.030.9151633590.891077.2674668.1576a16500014.198014.470.7841201736.4520.922257.326b825007.098020.570.39131637.67191.301828.9718a77040066.2415019.371.041961859.52557.8562417.3768b57780049.6812522.611.1411242803.64841.0923644.7328c38520033.1210015.741.1712023179.48953.8444133.3248d19260016.568022.030.9151633590.891077.2674668.15710a16500014.198014.470.7841201736.4520.922257.3210b825007.098020.570.39131637.67191.301828.971北区支线水力计算表4-4编号负荷W流量t/h管径管长mv(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)Pj(Pa)Py+Pj(Pa)12a16500014.1910014.470.50238549.86164.958714.81812b825007.098020.570.39131637.67191.301828.97113a77040066.2415016.281.041961562.88468.8642031.74413b57780049.6812515.41.1411241909.6572.882482.4813c38520033.1210022.721.1712024589.441376.8325966.27213d19260016.568025.270.9151634119.011235.7035354.71315a16500014.198014.470.7841201736.4520.922257.3215b825007.098020.570.39131637.67191.301828.97117a77040066.2415019.91.041961910.4573.122483.5217b57780049.6812522.591.1411242801.16840.3483641.50817c38520033.1210015.671.1712023165.34949.6024114.94217d19260016.568021.610.9151633522.431056.7294579.15919a16500014.198014.470.7841201736.4520.922257.3219b825007.098020.570.39131637.67191.301828.97121a59062550.7912516.861.1491472478.42743.5263221.94621b39375033.8610022.491.1972114745.391423.6176169.00721c19687516.938022.780.9351713895.381168.6145063.99423a16500014.198014.470.7841201736.4520.922257.3223b825007.098020.570.39131637.67191.301828.971同上述要求可计算得一次网的管径见表4-5一次网水力计算表4-5编号负荷W流量t/h管径管长mv(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)Pj(Pa)Py+Pj(Pa)1720000061920030085.42.4221718531.85559.5424091.34272000006192004002331.3749114173425.114842.13810000069660030038.32.7427410494.23148.2613642.464153000001315800600411.29261066319.81385.85225000001935000600801.9564480134458246675000058050030022.82.2819043321299.65631.6729250000251550070013.51.8242567170.1737.18720000061920030017.62.432173819.21145.764964.96936450000313470070060.32.26653919.51175.855095.35107200000619200300154.52.4321733526.510057.9543584.4511436500003753900800207.42.07469540.42862.1212402.52一次网水力计算表4-54.2绘制网路水压图4.2.1绘制网路水压图的必要性热网中有许多热用户。他们处在在不同的地形。而且由于不同用户不一样的用水习惯，可能会导致系统压力和温度发生改变。在设计的时候，整个管网的压力状况是一致的，必须单独拿出来考虑，但水力计算只能算出热水管道中各个管段的压降，不能确定热水供暖系统中各个用户点的压力。所以，我们通过制作热水管网水压图，这样的话就可以知道热水经过哪些用户的压头损失是多少。从而保证了水力平衡技术措施的实现。在运行中，要想直接了解整个系统在调节过程中的情况，可以从管网的实际水压图得知。每个用户怎么连接到系统中，还有供热系统的自控装置的选择也要依据管网的压力。通过查看水压图，可以找出关键问题，采取必要的技术措施。通俗的说，水压图就是指定决策时的依据。4.2.2水压图绘制的注意事项水压图的绘制，要考虑到建筑物的地理标高，同时也要考虑到处于该位置下系统是否会出现超压问题。我们将绘制水压图时的注意事项称为“四不一满”：不超压、不汽化、不倒空、不吸气，保证循环。从安全角度来看，应预留30-50kpa的富裕压力值。其余气化、吸气等条件的出现在此次设计中可以不予考虑。绘制水压图后，我们可以仔细明确热水管网和所有热用户的压力情况。同时，通过对管道水压图的分析，可以了解管道的连接形态，并确保供水系统功能的安全运行。4.2.3网路水压图的原理及其作用4.2.3.1原理水压图是根据伯努利方程原理绘制的，即4.2.2.2作用（1）根据水压曲线的梯度，可以确定单位长度管道的平均压降。（2）管道上其他点的压力是根据已知任意一点的压力确定的（3）利用水压曲线可以确定管道中任意一点的压力值。（4）压力曲线可以用来表示各管段的阻力损失。4.2.4绘制水压图的原则和要求（1）供回水管道的压降应满足换热站和热用户所需的资用压头之和（2）管网回流管中的任何压力点应至少要高于大气压力5mh2o，以避免空气进入系统中造成故障。（3）在高温水网和用户系统中特别要注意防止汽化，对温度超过100℃的点处的压力必须大于在100℃下的汽化压力，否则将会产生汽化腐蚀管道。（4）当水泵直接与热水管网连接时，为了防止产生倒吸现象，破坏管道的正常运行和腐蚀。不管在什么情况下，用户系统回水管出口压力必须高于配套系统的静水压线高度。（5）在与热水管网直接连接的用户系统中，运行压力最大不能超过其底层用户管道和用户系统所用热力设备的承受压力。4.2.5绘制热水网路水压图水压图的方法（1）以本次设计地区中换热站的实际地面标高作为基准面，计算出管网上每一点和用户距离管道热源出口的距离，对应着在在横坐标上标出管网相对于换热站地面的标高和房屋的高度，并绘制管道的纵断面图。确定静水压力曲线的高度。静水压力曲线是循环水泵停止工作时管网上各用户测压头的连线。静水压力曲线的高度必须满足两个要求：1底部散热器上的静水压力不超过散热器的承载能力。2热水管网及其直接连接的用户系统不会发生汽化或排空。选择回水管动水压力曲线的位置。管网的回水管动水压力曲线是管网循环水泵运行时回水管各点测压头的连接线。其位置应符合以下要求：a。确保所有直接连接的用户系统不被排空，网路中任何一点的压力大于50kPa。b。超过散热器的静水压力不得大于与热网直接连接的用户承受的压力。（4）选择供水管道动压力曲线的位置。管网中循环水泵运行时，管网供水管道中各点的测压管头连接线称为供水管道动压力曲线。它沿着水流动的方向逐渐减小，供水管道的比压降值就是每米长度下降多少高度。本次设计要求绘制二次管网干线水压图。以北区设计为例，地形最高部分的高度加上30k-50kpa的余值，由于二次管网水温不高，气化压力可以忽略不计，故本次设计静水压力线为43M水柱。根据水力计算表，可确定水压图各断面的坡度。在加热站末端，应确保10个可用压头。北区和南区水压图分别见图4-1、4-2。图4-1北区主干线水压图图4-2南区主干线水压图第五章换热站的设备选择5.1热力站的安装要求5.1.1热力站的选择（1）换热站位置的确定需要据计算的热负荷和社区地理位置，建筑物分布情况，系统经济性和设计总体规划，并出于对居住人员的居住条件考虑。换热站位置要尽可能靠近热源处，热力站的选择应尽可能靠近供热中心或供热负荷集中地点。同时，条件如果被允许，可以适当地增加热力站和周围建筑物的距离，将换热站建立在较为安静偏僻的场所，避免出现扰民现象。在本次设计中，热力站选择建在了南北两个小区的中间隔离地带，距离居住区距离比较远，不会出现打扰居民休息的情况。而且方便与南被两小区进行管网的连接与社区环境较为协调。（2）热力站的规模：通过计算各个设备的大小，以及模拟管线的走向，并且将卫生间，配电室，设备室，盥洗间的面积确定之后。总的得出了换热站的面积大小，它是一个长25m,宽15m，面积375㎡的较高的厂房型建筑。5.1.2热力站系统的划分此次设计，热力站需要提供热源的建筑中由有13栋居民住宅楼，其中北区有7栋，南区有6栋。根据这些居民楼的分布，在设计时我怕采取南北分区的设置，划分为南、北区系统。本次设计小区采用间接连接因为考虑使用直接连接方式时，管网不方便运行调节，不平衡率较难调节，不能有效保证系统的安全可靠性。5.2换热器选型5.2.1换热器的类型换热器一般有四大类：管式、板式、扩展表面式和蓄热式。四大类换热器中又有多个小的类型，在此，我们主要了解板式换热器。板式换热器又分为板式、螺旋板式、伞板式、板壳式。在本次热力站的换热器选取中，我选择板式换热器。主要是因为板式换热器拆洗方便、且传热面能调整的优点。而且，板式换热器较为常见，使用的限制也较少。在此次设计中，我们选择对称型板式换热器。此种换热器较非对称型来说效率更高，更节能。5.2.2换热器的台数确定因为此次设计所包含的区域面积都较大，一台换热器无法满足供热需求，因此我们的南、北区系统换热器均设定为两台。5.2.3换热器的选型及校核根据上述计算，我们可以得知北区换热器的冷流体流量及二次网的北区供回水流量。，热流体流量及一次网的北区供回水流量。南区换热器冷流体流量及二次网南区得供回水流量。，热流体流量及一次网得南区供回水流量。板式换热器的两侧的温度也分别对应一次网的热流体和二次网的冷流体的温度。因为青岛属于寒冷地区，每台换热器可以选择为该系统总负荷的65%冷、热流体流量：（5-2）北区系统单台热器热流体流量:.北区系统单台换热器冷流体流量:换热温差：假定热流体流量Wr=0.2（m/s）则冷流体流速为：选用BR06板式换热器，根据性能曲线得到该流速与型号下传热系数K=3750w（m/s）总传热面积：两台换热器总的富裕面积：单台换热器的面积：单台板式换热器的换热器片数：则取每台换热器的片数为20片此时，该情况下热流道数为5，冷流道数为15.根据样本的数据确定样本的实际流速：样本未给定单通道截面积的数值，此时，需要我们再进行计算。BR06板式换热器f=178Wr=Wl=计算之后需要进行校核，所用公式为：kaα=NNuRe经校核北区换热器传热系数k’=3561.706，满足条件。表5-2为换热器的选型计算表5-1南、北区换热器选型计算冷流体流量（m³/h）热流体流量（m³/h）换热温差（℃）假定热流体流速（m/s）假定冷流体流速（m/s）设计传热系数换热器型号北区207.02531.52556.350.21.313850BR06南区203.00033.83356.350.21.283850BR06表5-2系统单片换热器换热面积（㎡）单台换热器换热面积（㎡）换热器片数冷流道数热流道数单流道截面积（㎡）实际热流体流速（m/s）实际冷流体流速（m/s）实际传热系数备注北区0.6513.1446205150.001220.71664.70593561.709满足南区0.6513.1446205150.001220.71324.70253602.01满足低区流量（t/h）管径（mm）外径*壁厚流速（m/s）R冷207.205150159×4.54.705962.6热31.525125108×40.716687.3高区流量（t/h）管径（mm）外径*壁厚流速（m/s）R冷203.000150159×4.54.702546.9热33.833125108×40.713271.5BR06型板式换热器技术参数：5.3水泵选型为便于热力站水力工况管理，需要在热源上设置系统压力点，同时，为了稳定热力管网压力，并将其设置在稳定位置，因此需要在热源处设置恒压点。并且在此处设置系统补水组成点，即系统补水点和恒压点在循环水泵入口处与同一位置。此次设计的供热系统规模大，对管道的高压稳定性要求高，可选择连续供水和恒压供水方式。所以，循环泵和补水泵都将安置在定压点处附近。5.3.1循环泵选型：两个系统的循环泵均设定两台，一用一备。（1）循环水泵的扬程：(5-7)（2）循环水泵的流量：（5-8）（一）北区系统的选型：设计流量：G=312.309t/h水泵流量：Gs=1.1∗G=1.1∗312.309水泵扬程：66.20m表5-3北区循环水泵选型型号额定流量（m³/h）额定扬程（m）转速（r/min）电机功率（kw）200KQL374-70-1101437470295530（二）南区系统的选型：设计流量：G=318.5水泵流量：GS=G∗1.1=水泵的扬程：H=表5-4南区循环水泵选型型号额定流量（m³/h）额定扬程（m）转速（r/min）电机功率（kw）NBG80-50-250/25440080315035通过计算水泵的耗电输热比HER来进行供热系统热水循环泵的校核。对于水泵耗电输热比的计算，应符合下式要求：（5-9）（5-10）南、北区系统循环水泵的耗电输热比如下（一）二次网北区系统循环水泵的耗电输热比：二次网北区系统主干线长度为247.5m，得EHR=A(B+∝∑L)∆t查表格得η=0.78，且选用的循环水泵的轴功率为33KW故EHR=N所以二次网北区系统循环水泵选择合理；（二）二次网南区系统循环水泵的耗电输热比：二次网南区系统主干线长度为200.64m将以上数据代入公式（5-10）；得EHR=A(B+∝∑L)查水泵样本得η=0.79，且选用的循环水泵的轴功率为38KW；故EHR=N所以二次网南区系统循环水泵选择合理。5.3.2补给水泵选型同循环泵一样，补水泵也需要设置两台，一用一备。（1）补水泵流量Gb确定：此次设计涉及到的热力站使用2台补水泵（一用一备）补水泵的流量，对于热水供暖系统，一般~5%计算。Gb（2）补水泵扬程H确定：补水泵的计算与水分补充点和正压点的相对位置有关系，本次设计将补水点选择在换热站每条回水管道的入口点，此点也是系统的定压点。换热站的水分供应点和定压点处于同一位置，就是循环泵进气口处成为补水定压点。在这种情况下，补水泵的压力需要大于补水点管道的压力3-5mH2O。H=1.1式——系统补水点的压力值，Pa；——补水泵的出水管中的压力损失，Pa。——补水泵的吸水管中的压力损失，Pa。h——补给水箱的最低水位高出系统补水点的高度，m。（一）北区系统补水泵选型：扬程：H=（43+1.2+3.5）×1.1=52.58m流量：Gb=0.02×318.5×1.1=7.007t/h事故补水量：G=Gb×2=14.014表5-5北区系统补水泵选型型号额定流量（m³/h）额定扬程（m）电机功率（kw）重量（kg）KQDP40-10-5410542.243.4（二）南区系统补水泵选型：扬程：H=（流量：Gb=0.02×事故补水量：G=Gb×2=表5-6南区系统补水泵选型型号额定流量（m³/h）额定扬程（m）转速（r/min）电机功率（kw）重量（kg）KQDP40-10-65106538902.543.45.4软化水系统选型5.4.1软水器选型软水器的流量是两个分区流量之和并且附加一定的安全系数。软水器的流量依据系统循环水量的4%选择。即事故补水量，并考虑安全系数（1.1-1.2），本次设计选取1.2北南总的处理量G=Gd+Gg=由上述计算可的软水器选型见表5-7表5-7FLECK软水器软水器型号软水量m³/h罐体树脂装填k/g3900SM-150035-506094上下6法兰/2000L15005.4.2软水箱选型在这个热力站，南、北区系统共用一个软水箱，淡水罐的实际容积可考虑为30min-60min的补水量，应急供水量的选择可考虑到安全可靠的地步。软水箱的有效容积为：V=实际有效容积为：V’=5.5除污器选型在此次设计中，因为分有南、北区两个系统，所以一共需要设置三个除污器。在一次网供水总管和二次网南、北区的回水管上各有一个。除污器的选型需要按照接管直径和通过除污器的介质的工作压力来严格选定。所以，本次设计在一次网供水总管上设置一个型号为XL-350除污器，在北区系统的二次网回水总管上设置一个型号为LZ-150除污器，在南区系统的二次网回水总管上设置一个型号为LZ-150除污器。下面为除污器的尺寸即结构图。表5-8除污器选型表系统型号DNDAB一次网LZ-350350800850600北区LZ-150150426610462南区LZ-150150426610462立式除污器第六章保温计算6.1保温的意义及相关计算6.1.1保温的意义管道一般均需要进行保温措施，其主要目的是为了降低管道与管道及其附件，设备与管道之间在运行时产生的热损失。这样在运行的时候，节省了很多不必要浪费的能源。所以，对于设备和管道均需要采取措施来进行保温。6.1.2保温层厚度计算本次设计中以经济厚度法计算最大管径保温层厚度。计算公式如式（6-1）所示(6-1)管道的热损失应按式计算具体计算详见表6-1表6-1公称直径土壤导热系数管道当量覆土深度保温管外径土壤热阻导热系数工作管外径保温材料热阻供回水管中心线距离附加热阻DNλgHlDwRgλtD0RteRhW/(m.K)mm(m.K)/wW/(m.K)m(m.K)/wm(m.K)/w80011.56850.80.270.0330.8370.5210.1970011.56850.7550.290.0330.7330.5610.1960011.56850.70.310.0330.6470.6810.1950011.56850.6550.340.0330.530.8410.1945011.56850.60.370.0330.4781.1010.1935011.56850.50.400.0330.3771.3610.1925011.56850.3650.450.0330.2731.4010.1920011.56850.3150.480.0330.2191.7510.1915011.56850.250.510.0330.1592.1810.1912511.56850.2250.530.0330.1332.5410.1910011.56850.20.550.0330.1082.9710.198011.56850.160.580.0330.0892.8310.196511.56850.140.610.0330.0762.9510.195011.56850.140.610.0330.064.0910.19计算供水温度计算回水温度管道中心线的自然地温供水管单位长度热损失回水管单位长度热损失供水管保温层外表面温度回水管保温层外表面温度DNtstrtgqsqrtwstwr℃℃℃w/mw/m℃℃800130705.4122.3957.9250.2445.62700130705.4116.3753.1248.3641.57600130705.4110.4848.6545.1338.62500130705.497.2544.4843.2236.81450130705.480.4433.5741.8233.20350130705.467.4629.3638.1330.02250130705.464.3428.2739.8930.4020045355.429.7317.4822.8719.3615045355.424.7814.8020.9217.6912545355.421.8913.2019.5016.5410045355.419.1411.6418.1115.418045355.419.7311.9719.1916.136545355.418.9811.5419.0815.995045355.414.3911.0616.2014.82第七章直埋管道应力验算7.1一次网的敷设方式7.1.1一次网的敷设原则：（1）管网敷设需要做到尽可能的降低工程量，从而使施工方便，快速，严谨。（2）管网布局应极大可能减少对周边地区的影响，保证小区的协调之美（3）管道必须保证在技术上的安全，避开或原理危险的地方。（4）管道主干线应尽量短而直。（5）一般情况下，供热管道必须沿道路敷设，并禁止通过仓库、堆场和扩建限制区。（6）在节约占地面积的同时，满足涉及到的运行安全，并尽可能使维修变得简便。7.1.2一次网的敷设形式：一次网的敷设有架空敷设和地下敷设这两种形式。同时，地下敷设又分为地沟敷设和直埋敷设两种。切实考虑到青岛当地地区的气候条件、整体建筑的美观性，一次网敷设选择地下直埋敷设，减少管道热损耗。7.1.3直埋敷设管段覆土深度计算直埋敷设的管顶覆土深度不应小于最大冻土深度以下0.15m，由青岛市气象参数可知青岛市的最大冻土深度为0.62m，则青岛市的最小管顶覆土深度h=0.62直埋敷设管段最小覆土深度见表7-3，处于对大管径管道安装安全的考虑，此次设计的覆土深度定位1.5m。表7-1直埋敷设管道最小覆土深度公称直径(mm)≦125150～200250～300350～400450～500车行道下(m)0.81.01.01.21.2非车行道下(m)0.60.60.70.80.97.2直埋管道的应力验算7.2.1直埋敷设预制保温管道的应力验算方法本次设计对直埋预制保温管道进行应力验算采用应力分类法。本节计算适用于整体预制保温直埋热水管道；但是也要注意钢管内管材料有明显的屈服极限。在进行直埋预制保温管道的应力计算和应力校核时，其热媒参数和安装温度应符合下列要求：（1）热水管网给回水管道的计算压力是循环水泵与管道最低点地形高差产生的静水压力和循环水泵最大出口压力之和。（2）管道工作循环的最高温度应按室外采暖计算温度下的热网计算；10℃是仅在采暖期运行的管网循环最低温度，全年运行管网管道工作循环的最低温度应为30℃。（3）安装时当地最低温度即为计算安装温度。7.2.2直埋预制保温管的应力验算的规定直埋预制保温管的应力验算应符合下列规定：直埋预制保温管的应力验算应符合下列要求：热膨胀、冷缩等位移约束引起的二次应力和内压、连续外载引起的一次应力的等效应力的变化范围不应大于计算温度下钢材的基本许用应力。（2）管道在内压和连续外载作用下一次应力的等效应力应大于钢材在计算温度下的基本许用应力[σ]。（3）管道局部应力集中处一次应力、二次应力和峰值应力的等效应力变化范围不应大于计算温度下钢材的基本许用应力[σ]三倍7.2.3管段稳定性要求一次网中，一次网对应的循环温差为60℃，1.6MPa；满足允许的最大循环温差。因此，一次网的无补偿直埋验算均合格。表7-2满足安定性条件允许的最大循环温差公称直径最大允许温差δTmax(℃)2.5MPa1.6MPa1.0MPaDN50145.8147.9149.4DN65144.9147.4149.1DN80143.5146.5148.5DN100141.6145.3147.8DN150138.5143.3146.5DN200138.2143.1146.4DN250134.6140.8145.0DN300134.6140.8144.9管段的稳定性，除了横向也需要考虑轴向应力对管道热伸长的影响。本设计中所有管道埋深（最小为1.5m）都大于表7-1所列的垂直稳定性要求的最小覆土深度。因此，一次网所有验算均可以通过。表7-3垂直稳定性要求的最小覆土深度，设计压力1.6MPa管径各种安装温差的最小允许管顶埋深（m）DND1201108575DN7076×4.00.810.740.560.49DN100108×40.680.630.460.39DN125133×4.50.700.660.470.40DN150159×4.50.650.610.430.36DN200219×60.710.670.460.37DN300325×70.620.590.380.29DN400406×70.640.620.480.317.3.管壁厚度的选定与校核7.3.1承受内压力的理论计算壁厚（8-5）式中—钢材在计算温度下的基本许用应力，MPa。—纵向焊缝减弱系数。对无缝的钢管=1.0，对单面焊接的螺旋缝焊接钢管，取=0.6。本设计采用单面焊接的螺旋缝焊接钢管。—管子内径，mm。—管子外径，mm；。—钢材在计算温度下的基本许用应力，MPa。—计算压力，MPa。7.3.2管子的计算壁厚和取用壁厚计算壁厚=+C（8-6）取用壁厚式中C—管子壁厚的附加值，在任何情况下，计算采用的管子壁厚附加值C不得小于0.5mm。对无缝钢管C=，其中是管子壁厚负偏差系数。对于本次设计使用的焊接钢管，当管壁厚度在6～7mm时，取C=0.6mm。5.5mm以下时，C=0.5mm。—管子的计算壁厚，mm；7.3.3计算内压折算应力MPa(8-7)式中—验算时的管壁厚附加值，对无缝钢管和产品技术条件提供有壁厚允许负偏差百分数的焊接钢管，按计算。(8-8)热水热力网供回水管道的计算压力均取用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水压力。本设计准备首先选用一定厚度的管道，而后进行校核。校核示例以=325mm(DN300)管子为例进行壁厚校核，本次设计的设计压力为1.6Mpa=130MPa=1S1=Psj∗Dw2【σ】η+Psj由于C不得小于0.5mmC取0.5mmSjs=S1+C=1.98+0.5=2.48mm因为取用壁厚S取7mm计算内压折算应力MPa（8-9）==45.05MPa<【σ】所以DN300选用7mm壁厚满足要求。下表为一次网所有管径的应力计算管径D(mm)Psj(Mpa）Dw【σ】MPpaηS1CC1SjsSσos3001.632513011.9877675840.51.332.487767584745.055379194001.640613012.4831804280.51.332.983180428756.483950625001.651613013.1559633030.51.333.655963303772.00423286001.661813013.7798165140.61.334.379816514786.39576727001.671613014.3792048930.61.334.9792048937100.22292778001.681213014.9663608560.61.335.5663608567113.76790127.4.管道屈服温差的计算7.4.1管道屈服温差计算公式管道的屈服温差应按式（8-21）计算：（8-16）（8-17）式中—管道线膨胀系数，;—管道内的压力，Pa；ν—泊松系数，对钢材γ取0．3。n—屈服极限增强系数，n取1．3。—钢材基本许用应力。—钢管的壁厚，mm。—钢管的内径，m。以DN100为例进行计算。由式（8-22）可得=130，由式（8-21）可得二次网的<，故可以进行无补偿冷安装.7.4.2失稳计算按北欧标准TC107,避免整体失稳的垂直荷载Ｑ应满足下式：(8-18)式中—作用在管道上单位长度的垂直分布荷载，Ｎ／ｍ;—安全系数，＝1.1;—运行工况下管道最大轴向力，Ｎ;—钢管的弹性模量，Pa;—管道截面的惯性距,;—初始扰量，ｍ.初始扰量可按下式计算，其最小值为10mm（8-19）式中符号意义同式（8-23）垂直荷载Q包括以下三部分式中—每米管长的预制保温管自重（包括介质及保温材料），N/m；—每米管长的土层重量，N/m； —土壤的内摩擦角—土壤静压力系数，；—静土压力造成的剪切力，N/m；。以DN100管道为例计算整体失稳,本设计采用氰聚塑[7]直埋管道，假设管道上的覆土深度为1.5m，则对于DN100的管道=77N/m=83N/m左边：Q=6469+5042+83=11594N/m右边：N/m左边﹥右边故不失稳按照上述方法可对各个管道进行失稳校核。7.5弯头和折角的处理方式在一、二次网中，大部分折角为90°，也有部分折角大于或小于90°。根据《直埋供热管道工程设计》附录可以得出无保护措施最大允许折角，见下表7-7表7-4无保护措施最大允许折角弯头形式光滑弯头1.5DN，90°温差12011085DN2001.51.72.2DN2501.41.62.1DN3001.41.62.2DN3501.31.62.1DN4001.31.62.0DN4501.21.51.9DN5001.31.42.17.6其余设备的设计7.6.1阀门设计.在选择阀门的时候，需要做到阀门能承受1.5倍设计压力的试验压力。出于对压力、管径等因素考虑，本设计中一次网采用焊接蝶阀，排气采用排气球阀，泄水采用泄水球阀。二次网采用锁闭球阀（法兰连接）。7.6.2检查室设计当管段装有补偿器、阀门和其他管附件时，在这些附件的地方需要安装小室。此次设计中，我们也需要在这些地方依旧准则安装小室。检查室的安装要求：1、人行通道宽度不小于0.6m。2、净空高度不小于1.8m。3、检查室的人孔数不小于2个，人孔直径不小于0.7m。，位置设置在对角线，其安装地方必须远离设备检查之处。什么时候检查室净空面积小于4m2，就可以设单个人孔。4、主管保温结构表面与检查室地面的距离应大于0.6m。5、当内部楼梯高度超过4米时，必须设置护栏或将平台放置在梯子的中心。6、检查室地板距沟底内侧不小于0.3m。7、检查室至少设置一个集水坑，并放置在人孔下方。第八章热伸长及补偿器选择计算8.1二次网管道敷设方式管网是系统投资最多，施工起来非常麻烦，所以合适的选择管道敷设方式，做好管网平面定线工作，能够节约大笔资金，并且还能提高管网运行的可靠性，而且也便于维修。在本次翻斗花园设计中二级网采用地沟敷设。，并且采用不通行地沟。在这里我只考虑了供热，所以地沟中就放置了两根水管，具体剖面形状见下图8-1，尺寸具体见管道横剖面图。图8-1不通行地沟横剖面图8.2热伸长量计算供热管道安装投运后，由于管道被加热引起管道受热伸长。