安徽建筑大学环能工程学院
课程大作业说明书
课 程 《供热工程》 班 级 城建环设②班 姓 名 朱福渊 学 号 1223910205 指导教师 王宴平
2015年1月
目录
1 工程概况……………...…….………………………………………….…………2
1.1 工程概况…………………………………………………………….………...2 1.2 设计内容……………….……………………………………….…….………...2
2 设计依据…………………….…………………………………………….…...….2
2.1 设计依据…………………………………………………...…………….……...2 2.2 设计参数……………………………………………………...…………….…...2
3 负荷概算………………………………………………….………………….…...2
3.1 用户负荷………………………………………………………………………...2 3.2 负荷汇总………………………………………………………………………...2
4 热交换站设计………………………………..……………………………………3
4.1 热交换器……………………………………...…………………………………3 4.2 蒸汽系统…………………………………...……………………………………3 4.3 凝结水系统……………………………………………………………………...3 4.4 热水供热系统…………………………………………………………………...4 4.5补水定压系统………………………….………………………………………...4
5 室外管网设计…………………………………….…………………………….…5
5.1 管线布置与敷设方式…………………………...………………………..…..…5 5.2 热补偿……………………………………....……………………….………..…8 5.3 管材与保温…………………………………………………………….………..8 5.4 热力入口…………………………………………………………….……...…...9 课程作业总结………………………………………………………………………....9 参考资料
１
1 工程概况
1.1 工程概况
1.1.2 工程名称：某小区供热系统 1.1.3 地理位置：
1.1.4 热用户：六栋住宅加一栋用于商业的建筑 1.2 设计内容
某小区换热站及室外热网方案设计
2 设计依据
2.1 设计依据
《CJJ34-2002城市热力网设计规范》
《CJJ81-1998T《城镇直埋供热管道工程技术规程》
《2008全国勘察设计注册公用设备工程师专业法规复习题解(暖通空调)》 《2009全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调 动力》 《供热管道工程技术.》
《城镇供热管网工程施工及验收规范》 2.2 设计参数
供回水温度：80/60摄氏度 蒸汽系统：饱和蒸汽0.6MPa
3 热负荷概算
3.1 热用户热负荷概算
面积热指标法，建筑物的供设计热负荷，可按下式进行概算：
Qn=qf× FW
式中 Qn－建筑物的供暖设计热负荷， W; F－建筑物的建筑面积,m2; ,
Qf—建筑物供暖面积热指标，W/m3
本工程为小区集中供热，采用面积指标法，各建筑物的的热负荷估算如下表； 楼编号 住宅1 住宅2 住宅3 住宅4 住宅5 住宅6 商业1 建筑面积(m20 6600 6600 6600 12100 12100 12100 1650 层数 6 6 6 11 11 11 3 热指标(w/m2) 45 45 45 45 45 45 65 热负荷(w) 297000 297000 297000 544500 544500 544500 107250
合计 57750 … 45 用户负荷表 2631750 3.2 热负荷汇总
计算热负荷时应把用户热负荷加上管网的热损失和换热站的热损失，换热器的热损失同时乘以同时使用系数，这里取0.8。则的热负荷为； Qz=Qn×0.8=2105.4kw
２
4 热交换热站设计
4.1 换热器
4.1.1 换热器选型及台数确定
热网的循环水流量G=Q/(Cp×△t)=90.6t/h;
每小时的耗气量G=2105.4KW×3600000J/KW/2133KJ×1000×0. 96=3.46t/h; 选用两台壳管式换热器，每台换热器的设计负荷为总负荷的70%； 查壳管式汽—水换热器性能参数表得选用DN-500型满足要求，故选择DN-500壳管式换热器。 4.1.2 换热面积计算
DN500的技术数据如下； 总管数/行程：70/2.
最大一横排的管子根数：9根； 每纵排平均管数：m=8根； 加热束的管子内径dn=0.02m；
管子外径dw=0.025m，管子壁厚h=0.0025m； 管内水流总断面积f=1100000m2； 单位长度加热面积F=4.95m2；
4.1.2.1 计算汽水换热器的对数平均温差△tm=73℃； 循环水在换热器中的水流速度w=1.95m/s； 计算传热系数K=2500左右；
计算得换热器的理论长度为24m，但为了保证工作的可靠性，增加25%～30%的换热面积，因此实际的换热长度为30m；
依据以上计算选择DN-500-30-2型壳管式换热器两台。 4.2 蒸汽系统
4.2.1 蒸汽耗量计算
查饱和蒸汽表的0.4MPa的蒸汽的气话潜热为2105.4kj/kg；
则每小时的耗气量G=2105.4KW×3600000J/KW/2105.4KJ×1000×0.
96=3456kg/h
本工程在合肥供暖期为三个月；
则年耗气量Gz=G×90×24=7465t/n； 4.2.2 蒸汽系统设计
蒸汽的入口压力为0.6Mpa比设备能承受的压力高，在蒸汽进入设备的入口处设置减压阀进行减压，减压到0.4Mpa。为了测量蒸汽流量在入口处设计流量计，同时为了观察蒸汽的状态在蒸汽管道上安装有压力表，温度可通过查饱和压力表查出，了保护设备设计了过滤器和安全阀，时为了控制流量在换热器入口处有温控阀控制流量。蒸汽管道大小计算在统一的表里。 市政蒸汽—流量计—减压阀—汽水换热器 4.3 凝结水系统
4.3.1 凝结水系统设计
本工程使用开式自流凝结水回收系统。在蒸汽进入设备的蒸汽管道和换热器后设计有疏水阀组，前一个疏水器是为了回收蒸汽被降压后凝结出的凝结水，后两个是为了收集经过换热器后凝结出的凝结水。凝结水管道大小计算在统一的表里。
３
蒸汽管道（汽—水换热器）—疏水器—凝水箱（补水箱）—采暖系统补水（排至系统外）
4.3.2 凝结水系统主要设备选型计算 4.3.2.1凝结水箱的选型计算
凝结水箱（补水箱）容积Gn=G×0.03=2.7立方米。 查开式凝结水箱表选择5型开式水箱。 4.3.2.2 疏水器型号确定
凝结水管道1经过计算可得凝水量Gn1=0.4t/h； 凝结水管道2经过计算可得凝水量Gn2=1.5t/h；
由《供热工程》P104（4-34）G=0.1Ap×d2×√△p得 凝结管1疏水器的阀孔d1=2.6mm； 凝结管2疏水器的阀孔d2=3.0mm；
疏水阀组的旁通管的管径跟工作管选为相同的管径。 管段计算流量（t/h） 直径（mm） 流速（m/s） 比摩阻（pa） 编号 凝结0.4 25 0.25 60 水1 凝结1.5 40 0.43 56.6 水2 蒸汽3.4 15 4 125 管 补水2.7 50 0.40 58.5 管 4.4 热水系统
4.4.1 热水系统设计
本工程热水系统是闭式机械循环系统，由两开一备的循环水泵为系统水循环提供动力，两开一备循环水泵由压差控制器变频控制。
循环水泵水出口—汽水换热器—热用户—循环水泵水进口 4.4.2 热水系统主要设备选型计算
循环水泵设计流量Gs=1.15×G=105t/h；
循环水泵扬程的确定Hx=（Hr+Hw+Hy）×1.15=19.55m水柱； 其中Hr—网路循环水通过热源内部的压力损失10m水柱； Hw—网路主干线的压力损失（包括回水管）2m水柱； Hy—主干线末端用户系统的压力损失5m水柱；
使用智能选泵软件，可知选用ISG65-125(1)两台可满足要求，备用的选用ISG80-125（1）型。
４
4.4.3 管径确定
热水在换热站的管径和1管道的管径大小一样，即同为200mm。 4.5 补水定压
4.5.1 补水定压方式确定 采用补水泵定压系统，补水泵不仅为系统补水还为系统定压。在循环水泵入口处设计有压力调节器，该压力调节器控制补水泵定压。本工程的定压点压力不高，采用补水泵定压所需的水泵运行电量不高，只需采用补水泵的就足够了。 4.5.2主要设备选型计算
补水泵设计流量Gb=G×0.03=2.7t/h； 补水泵扬程的确定Hb=25m水柱； 选用ISG40-160(1)A型水泵两台。
5 室外管网设计
5.1 管线布置与敷设方式 5.1.1 管线布置原则 1.供热上合理。
５
主干线力求短直，主干线尽量走热负荷集中区。要注意管线上阀门，补偿器和某些管道附件（如放气、放水、疏水等装置）的合理布置，因为这将涉及到检查室（或操作平台）的位置和数量，应尽可能使其数量减少。 2.技术上可靠
线路应尽可能走过地势平坦，土质好、水位低的地区。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。 3.对周围环境影响少而协调
管线应少穿主要交通线。一般平行于道路中心线并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。 5.1.2 敷设方式
该工程在小区中适合使用有偿直埋敷设方式，从管网布置形式出以看出要用自然补偿加补偿器的方法进行热伸长补偿。 5.1.3 管径确定
只计算供水管的管径，回水管和供水管在同一管段的管径是相同的。 1.确定各用户的设计流量
由流量计算式G=Q/(c△t)各用户的设计流量分别计算如下: 用户 热负荷（w） 设计流量（t/h） 29700 住宅1 12.77 29700 住宅2 12.77 29700 住宅3 12.77 544500 住宅4 23.4 544500 住宅5 23.4 544500 住宅6 23.4 107250 商业 4.6 用户热负荷表 2.各管段的计算流量
热网中管段的计算流量为管段所负担的全部热用户流量之和。计算见上表。 3.热网主干线的计算
因各用户的内部阻力损失相，所以从换热站出口到最远用户住宅4的管线为主干线。主干线如图中的显示的①②③④⑤线段。取主干线的平均比摩阻在30~70pa/m范围内。根据各管段的流量和平均比摩阻，查水里计算表，确定管径和实际比摩阻。以1为例计算；
1管段:计算流量为113t/h，平均比摩阻在30~70pa/m内，查水力计算表，得管径和实际比摩阻为；
D=200mm;R=60.9pa/m；v=1.03m/s;
管段①上的所有局部阻力的当量长度由《供热工程》附录２－２查出，结果为； 一个闸阀３．３６ｍ。 4，支线的计算
先算出资用压力，资用压力为之后主干线的压力损失。在估算比摩阻，由比摩阻和流量查表得出管径。 5.管线的平衡问题。
由以下的计算表可9.10支线上要设置调压板。调压板计算如下所示。
６
局部阻力形式 闸阀 方形补偿器 异径接头 直流三通 分流三通 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 管计算流段量（t/h） 编号 主干线 1 113 2 72 3 36 4 23.5 支线 5 28 6 23.5 7 4.5 8 13 9 13
3.36m — — 2.2m — 2.2m 1.0m 1.65m 1.65m 2.2m 1.65m — 23.4m 15.4m 12.5m — 12.5m 6.8m 9.8m 9.8m 12.5m — — 0.56m 0.44m 0.44m 0.33m 0.2m 0.33m 0.33m 0.44m — 8.4m 5.6m — — 4.4m — — — — — — — — 6.6m 4.95m — 3.0m 4.95m 4.95m 6.6m 4.95m 9.8m 0.33m 管道局部损失表 管段局部阻折算直径流速比摩阻管段的支线不平衡长度力当量长度（mm） （m/s） （pa） 压力损率（%） （m） 长度之（m） 失（pa） 和（m） 70 50 50 63 15 48 65 48 48 3.36 31.8 5.6 21.3 6.6 19.1 10.8 16.4 16.4 73.36 81.8 55.6 84.3 200 200 150 125 100 125 70 80 100 0.97 0.62 0.59 0.56 1.03 0.56 0.35 1.01 0.48 54.4 21.9 30 28.4 154.9 33.6 29 96.225 33.65 3990.784 1791.42 1668 2394.12 0.024998226 -0.025639159 -0.058656813 0.466519945 21.6 67.1 75.8 .4 .4 3345.84 2254.56 2198.2 6196. 2167.06 ７
10 23.5 11 13 63 48 21.3 16.4 84.3 .4 125 0.56 100 0.35 管道计算表 28.4 33.65 2394.12 0.410623024 2167.06 0.094840693 管道编号 9 10 流量（kg/h） 管道内径总剩余压（mm） 头（pa） 13000 100 3790.12 23500 125 3336 不平衡支线计算表 管内热媒密调压板孔径度 （mm） 980 48.5 980 66
5.2 热补偿 5.2.1 补偿方式
管道的热伸长量△L=a×△t×L
其中a为管道的热膨胀系数。可取为0.000012m/m/℃；
△t为管道安装温度（可取为最冷月平均温度）和正常管道工作时的温 度差℃;
８
L为管段的长度m；
本工程在合肥，查《简明供热设计手册》中的全国各地最冷月平均温度的为-9.5℃。 计算得每50米管道热伸长为54mm。由管道布置图可知有自然补偿可以利用，但本工程的管线多为50米以上故在没有自然补偿的管段处都布置了方形补偿器且全部选择补偿量在100mm以上的方形补偿器。
本工程在充分利用自然补偿的基础上加锻压弯头R=(1.5~2)d的方形补偿器保证补偿。
5.2.2 固定支座受力计算（只算一个） 在这里算1管道的固定支座。
由以上可知1管道的直径为200mm并有一个L型补偿器。可知1管道的短边要长于6.5m长边要长于16.5m，满足要求。 5.2.2.1 直角弯自然补偿器的长短臂之比
n=Lc/Ld=46/7.6=6
管道的温差为△t=80+9.5=.5℃
查碳素钢管弹性模量和线膨胀系数表； 得弹性模量E=19.515×10∧10n/(m∧2) 线膨胀系数a=1.20×10∧-5（m/m·℃） 管子断面惯性矩I=2279×10∧-8（m∧4） 5.2.2.2计算自然补偿器的Px和Py
A1=3×（3n×n×n+4n×n-3）/（n×（n+1））=25.5 A2=3×(3×n×n×n+4n+1)/(n×n×n(n+1))=1.36 Px=A1×（a×E×I×△t）/(Ld×Ld)=629N Py=A2×（a×E×I×△t）/(Lc×Lc)=3N 5.2.2.3 固定支座的受力分析
F1=Px+u×q×cosα（Lc+Ld/2）=738.5N F2=Py+u×q×sinα（Lc+Ld/2）=3N 其中u取选为0.3；
q经过查表取为315.2n/m； 5.3 管材与保温 5.3.1 管材
本工程所有管道都是使用无缝钢管焊接，保温层用矿渣棉管壳。 5.3.2.保温
直埋供热管道的保温结构是由保温层与保护壳组成。保护壳应连续、完整和严密。保温层赢饱满，不应有空洞。保温架构应有足够的强度并与钢管粘为一体。并且保温结构的设计应满足相关标准的规定。本工程可用矿渣棉管壳保温，由《简明供热工程手册》查的； 保温厚度h=24；
单位热损失Qs=0.988（w/m/℃）； 表面温度Tb=51.2℃； 5.4 热力入口
热力入口如下图；
９
课程作业总结
这是我们做的第一个用CAD制图软件制作的课程设计。开始时我对CAD一窍不通，看到一张非常漂亮的CAD图不知从何下手，到网上看了教学视频，看了CAD制图的攻略，学会了一点皮毛。自己动手作图失败了多次后时才发现CAD的一些窍门。这是我做的完整的第三遍图和第二次计算书（计算的依据表格要不要放到计算书里？这点我觉得应该不要），虽然还是有错误和考虑不周的地方但自己对这次课程设计还是满意的。通过这次课程我学习到的CAD制图窍门：
1. 很多相同图案要先完美的画好其中一个，然后带基点复制。 2. 使用快捷键比使用鼠标快很多。 3. 不要太在意开始做的不好，可以通过很多方式修改（缩放，修剪，拉抻）。 4. 一定要随时保存，不然由于断电、死机等原因白费力气，会很麻烦。 老师在布置这道课程大作业时就非常强调要养成好的设计习惯，不能生搬硬套，一切设计出来都要有依据和标准作为支撑。我也一直以这为准则做这大作业，收获良多。同时也感觉到了我们想要学到技术路还很长很长。路漫漫其修远兮。
参考资料
《2009全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调 动力》 《CJJ34-2002城市热力网设计规范》
《CJJT 104-2014 城镇供热直埋蒸汽管道技术规程》 《简明供热设计手册 李岱森 建工版1999》
《2008全国勘察设计注册公用设备工程师专业法规复习题解(暖通空调)》 《采暖通风与空调设计规范》GB001—2003
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