某建筑熱交換站工藝設(shè)計(jì)案例目錄 1 11.2熱交換站系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12.1.1熱負(fù)荷的計(jì)算 11.2.2流量以及管徑的計(jì)算 31.2.3換熱器的選型計(jì)算 51.2.4水處理裝置的選擇 91.2.3循環(huán)水泵以及補(bǔ)水泵的選擇 1.2.4其他設(shè)備的選擇 1.3運(yùn)行調(diào)節(jié)方式的選擇 1.4耗電輸熱比的計(jì)算 1.1熱交換站形式的確定當(dāng)超過800m,供熱地區(qū)內(nèi)的地形高低落差不應(yīng)當(dāng)超過40m。本次設(shè)計(jì)一次側(cè)水溫110/60℃,二次側(cè)45/35℃,以水為供熱介質(zhì)能夠滿足生產(chǎn)工藝需要以及用戶的供熱需求，本次設(shè)計(jì)分別為110000m2低區(qū)和90000m21.2熱交換站系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1.1熱負(fù)荷的計(jì)算計(jì)規(guī)范》中所講，我們可以使用面積乘以熱指標(biāo)的辦法來進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算公式qh的取值可按下表1.1進(jìn)行選?。罕?.1建筑物類型住宅居住區(qū)綜合學(xué)校辦公醫(yī)院托幼商店食堂餐廳未采取節(jié)能措施而本次設(shè)計(jì)建筑為居住區(qū)，所以根據(jù)上表選擇參數(shù)為50w/m2(1)高區(qū)熱負(fù)荷計(jì)算：依據(jù)式(1.1)可得高區(qū)熱負(fù)荷：(2)低區(qū)熱負(fù)荷計(jì)算：依據(jù)式(1.1)可得低區(qū)熱負(fù)荷：Q低1=Q低2=0.7Q低=0.7×5500=4125Kw總熱負(fù)荷Q總=Q+Q低=4500+5500=10000kW1.2.2流量以及管徑的計(jì)算依據(jù)《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》,采暖熱負(fù)荷的熱力網(wǎng)設(shè)計(jì)流量，應(yīng)按下式該式中：G—一供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量(t/h)c——水的比熱容[kJ/(kg·℃)]t1—一供熱管網(wǎng)供水溫度(℃)t2—一供熱管網(wǎng)回水溫度(℃)而在本次設(shè)計(jì)中一次網(wǎng)設(shè)計(jì)供回水溫度tgo/tho=110/60℃二次網(wǎng)設(shè)計(jì)高區(qū)供回水溫度tg?/th?=45/35℃二次網(wǎng)設(shè)計(jì)低區(qū)供回水溫度tg?/th?=45/35℃依據(jù)式(1.2)和上述所得的高區(qū)和低區(qū)熱負(fù)荷，計(jì)算流量如下：一次網(wǎng)：低區(qū)流量：高區(qū)換熱器一次側(cè)流量：低區(qū)換熱器一次側(cè)流量：二次網(wǎng)：熱器二次側(cè)高區(qū)換熱器一次側(cè)熱器一次側(cè)5熱器以及板式換熱器等。本次設(shè)計(jì)中，一次網(wǎng)供回水溫度采用110℃和60℃,二次網(wǎng)供回水溫度采用45℃和35℃,所以我們選擇使用板式換熱器，其優(yōu)點(diǎn)為適合水-水小溫差換熱，有著較高的換熱效率，不占空間，在設(shè)備的選型上花費(fèi)的本次設(shè)計(jì)的換熱器一次側(cè)二次側(cè)流量比高達(dá)1:5,若使用常規(guī)的對(duì)稱流道板對(duì)數(shù)平均溫差計(jì)算：在本次供熱設(shè)計(jì)的板式換熱器選型計(jì)算中，按水一水換熱器傳熱系數(shù)的推薦取值范圍，選取假定的換熱器換熱系數(shù)為4000W/m●K該式中：F—一板式換熱器換熱面積(m2)△tm—一對(duì)數(shù)平均溫差(℃)β—一裕度則據(jù)上式(2.3)估算傳熱面積為：所以預(yù)選京海FBR03型板式換熱器，公稱換熱面積為6~80m2板式換熱器的板片計(jì)算公式以及流道計(jì)算公式如下：該式中：n0—一板片數(shù)F0—一換熱面積(m2)Fk—一單板換熱面積(m2)則據(jù)上式(2.4)(2.5)計(jì)算板片數(shù)如下：對(duì)應(yīng)該板式換熱器安裝片數(shù)81,流道數(shù)40道，對(duì)應(yīng)安裝尺寸1128mm×845mm,因?yàn)椴捎梅菍?duì)稱型板式換熱器，計(jì)算兩側(cè)的實(shí)際流速時(shí)應(yīng)當(dāng)采用不等流程法，流速計(jì)算公式如下：該式中：W——流速(m/s)f—一單通道截面積(m2)比列系數(shù)據(jù)上式(2.6)(2.7)計(jì)算得出換熱器兩側(cè)實(shí)際流速如下：其實(shí)際流速值符合其0.3~0.6m/s的流速區(qū)間，下圖1.2為FBR03型板式換熱器的傳熱特性K-W曲線：Wh:熱水流速Wc:冷水流速圖1.2由換熱器兩側(cè)的實(shí)際流速查詢上圖1.1得出實(shí)際傳熱系數(shù)K值為3850W/m2●K,其一次迭代誤差為：一次迭代誤差小于5%,在上述初始選擇的板式換熱器能夠滿足要求，其具體型號(hào)為FBR03型。實(shí)際傳熱面積為：實(shí)際計(jì)算片數(shù)為：,對(duì)應(yīng)安裝片數(shù)81片，一次側(cè)流程200,二次側(cè)流程40,與概算相同，選擇FBR03型，81板片數(shù)，基本安裝尺寸1128mm×845mm。低區(qū)換熱器仍選用非對(duì)稱流道的板式換熱器，按水一水換熱器傳熱系數(shù)的推薦取值范圍，選取假定的換熱器換熱系數(shù)為4000W/m2●K則據(jù)上式(2.3)估算傳熱面積為：所以預(yù)選京海FBR03型板式換熱器，公稱換熱面積為6~80m2則據(jù)上式(2.4)(2.5)計(jì)算板片數(shù)如下：對(duì)應(yīng)該板式換熱器安裝片數(shù)95,流道數(shù)47道，對(duì)應(yīng)安裝尺寸1378mm×據(jù)上式(2.6)(2.7)計(jì)算得出換熱器兩側(cè)實(shí)際流速如下：其實(shí)際流速值符合其0.3~0.6m/s的流速區(qū)間，由兩側(cè)的實(shí)際流速值查上圖1.1得出實(shí)際傳熱系數(shù)K值為4100W/m2●K,其一次迭代誤差為：一次迭代誤差小于5%,所選的板式換熱器符合要求，其具體型號(hào)為FBR03實(shí)際傳熱面積為：實(shí)際計(jì)算片數(shù)為：,對(duì)應(yīng)安裝片數(shù)95片，一次側(cè)流程235,二次側(cè)流程47,與概算相同，選擇FBR03型，95板片數(shù)，基本安裝尺寸1378mm×1095mm。1.2.4水處理裝置的選擇在本次換熱站設(shè)計(jì)中，軟水器可以高區(qū)低區(qū)共同使用，而其軟水箱的正常補(bǔ)水量按照二次側(cè)系統(tǒng)循環(huán)水量的4%進(jìn)行選擇，則補(bǔ)水量計(jì)算如下：高區(qū)：G高補(bǔ)=G高×4%=385.7*1.1*4%=16.97t/h低區(qū)：G低補(bǔ)=G低×4%=471.4*1.1*4%=20.74t/h總補(bǔ)水量G補(bǔ)=G高補(bǔ)+G低補(bǔ)=16.97+20.74=37.71t/h據(jù)上式得出的補(bǔ)水量結(jié)果，我們選取FMRS-45T單桶流量控制型，下圖1.2為該軟水設(shè)備的尺寸表：天陽-軟水器FLECKL(富來克)單桶流量控制型FM系列選型表外接管徑(寸)占地面積長(zhǎng)×寬×高mmFMRS-0.2TFMRS-0.5TFMRS-1.0T1FMRS-2.0T21FMRS-3.0T31FMRS-4.0T416FMRS-8.0T8FMRS-9.0T92223333在本次換熱站的設(shè)計(jì)中，我們需在一次網(wǎng)的供水干管以及二次網(wǎng)的回水干管上安裝除污器，其選型應(yīng)當(dāng)按照所連接管道的直徑以及介質(zhì)的工作壓力來選擇的，而根據(jù)上表1.2可知，一次網(wǎng)管徑DN200,二次網(wǎng)高低區(qū)管徑為DN250,其工作壓力均為1.0Mpa,所以在此次設(shè)計(jì)中選擇一次網(wǎng)立式除污器LCW-200,二次網(wǎng)立式除污器LCW-250。下圖2.3為該型號(hào)除污器的型號(hào)規(guī)格表：外型結(jié)構(gòu)尺寸表型號(hào)DHL進(jìn)出水口均為1.0Mpa,所以在此次設(shè)計(jì)中選擇一次網(wǎng)過濾器HDG-8P/D,二次網(wǎng)HDG-10P/D型號(hào)過濾器，下圖2.4為該型號(hào)過濾器的型號(hào)規(guī)格表：規(guī)格型號(hào)出入口徑ABDE234568在上述1.2.2中，已經(jīng)計(jì)算出一次網(wǎng)和二次網(wǎng)側(cè)的設(shè)計(jì)流量，但在涉及循環(huán)水泵的選型中，二次網(wǎng)的循環(huán)水量需取一個(gè)系數(shù)k,一般在1.05~1.10之間。因G高=385.7*1.1=424.27t/hG低=471.4*1.1=518.54t/hH1——熱力站內(nèi)部的循環(huán)泵出水段的壓力損失，一般取8~15mH2OH2——熱力站內(nèi)部除污器至循環(huán)水泵入口段的壓力損失，取H3—一最不利環(huán)路供回水干管壓力損失(mH2O)據(jù)上式(2.8)可計(jì)算出高低區(qū)循環(huán)水泵的揚(yáng)程：H高=1.15×(8+2+10+3)=26.45mH低=1.15×(8+2+10+3)=26.45m高區(qū)選用250KQL500-28-55/4型號(hào)循環(huán)水泵，低區(qū)選用250KQL500-28-55/4型號(hào)循環(huán)水泵。下表2.3為該型號(hào)水泵的參數(shù)：表2.3水泵型號(hào)m高區(qū)低區(qū)接下來應(yīng)該對(duì)循環(huán)水泵的耗電輸熱比EHR進(jìn)行計(jì)算，下式為耗電輸熱比的Q-—設(shè)計(jì)熱負(fù)荷(kW)。當(dāng)60≤G≤200m3/h時(shí)取0.003858:當(dāng)G>200m3/h時(shí)取0.003479:20.4,二級(jí)泵系統(tǒng)B=24.4;∑L—一室外主干線(包括供回水管)總長(zhǎng)度(m);根據(jù)上式(2.9)(1.10)計(jì)算耗電輸熱比如下：(1)高區(qū)循環(huán)水泵耗電輸熱比：EHR=0.003096×(424.27×26.45/0.8160)/4500=A(B+a∑L)/△T=0.003479×(20.4+0.0069×1000)/10=由上0.009461≤0.009498可知EHR≤A(B+a∑L)/ΔT,所以循環(huán)水泵耗電輸熱比符合核算要求。(2)低區(qū)循環(huán)水泵耗電輸熱比：EHR=0.003096×(518.54×26.45/0.8276)/5500=A(B+a∑L)/△T=0.003479×(20.4+0.0069×由上0.009329≤0.009498可知EHR≤A(B+a∑L)/ΔT,所以循環(huán)水泵耗電輸熱比符合核算要求。據(jù)《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中7.5.3條例中所寫，可以按照循環(huán)水流量的2%來計(jì)算補(bǔ)水泵的流量。本次換熱站設(shè)計(jì)采用閉式熱水供熱系統(tǒng)，因此應(yīng)當(dāng)選取2臺(tái)補(bǔ)水泵，一用一備。補(bǔ)水泵的揚(yáng)程選擇與補(bǔ)水定壓方式有關(guān)，本次設(shè)計(jì)中采用連續(xù)補(bǔ)水定壓方式，補(bǔ)水點(diǎn)設(shè)置在循環(huán)水泵的吸入口因此補(bǔ)水泵的揚(yáng)程應(yīng)當(dāng)在定壓點(diǎn)的壓力基礎(chǔ)上添加30~50kpa。因此補(bǔ)水泵的流量和揚(yáng)程計(jì)算結(jié)果如下：G補(bǔ)高=424.27×0.02=8.48t/hG補(bǔ)低=518.54×0.02=10.37t/h50KQL10-36-3/2,下表(2.4)為兩型號(hào)補(bǔ)水泵的參數(shù)表：水泵型號(hào)mm高區(qū)低區(qū)水箱的容量選擇，應(yīng)當(dāng)按照補(bǔ)水泵停止運(yùn)行時(shí)，可補(bǔ)給30分鐘~60分鐘內(nèi)的補(bǔ)水量來進(jìn)行選擇，而本次設(shè)計(jì)中，高低區(qū)可共用水箱，因此計(jì)算水箱容量如V=0.5×(8.48+10.37)=9選取的補(bǔ)水箱有效容積為9.43m3,公稱容積為10m3的方型補(bǔ)水箱，其基礎(chǔ)尺寸為3000×2000×2000mm。p——工作溫度下水的密度(kg/m3)為了便于選用筒體直徑和接管中心距，根據(jù)上式(1.11)制成下表2.5和表表2.5分(集)水器選用)工作溫度)℃)筒體直徑D(mm)9熱水量(t/h)05000000G-----通過分(集)水器的總流量(t/h)2、水流速按照1m/s計(jì)算.V-----通過分(集)器的斷面流速(m/s)3、筒體壁厚見第17頁.p---工作溫度下水的密度(kg/m)根據(jù)上表2.6可選取出高區(qū)分集水器筒體直徑為426mm,低區(qū)分集水器的筒體直徑為500mm,據(jù)上式1.12和上表2.5可進(jìn)行分集水器長(zhǎng)度的計(jì)算：L=130+(250+120)+(70+70+120)+(70+70+120)+(70L=130+(250+120)+(70+70+120)+(70+70+120)+(70安裝尺寸=1802+106*2=2014mm∴根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，可知分集水器尺寸為高區(qū)426×2014mm,低區(qū)5001.4耗電輸熱比的計(jì)算在上述1.2.3中，我們已經(jīng)選擇了水泵的型號(hào)，且為一用一備，但在實(shí)際情的1/2,而其揚(yáng)程仍是一用一備時(shí)水泵的揚(yáng)程。因此，我們根據(jù)上述1.2.3中計(jì)算G高1=G高2=385.7*1.1/2=212.14t/hG低1=G低2=471.4*1.1/2=259.27t/hH高=1.15×(8+2+10+3)=26.45m根據(jù)以上數(shù)據(jù)我們參考凱泉泵業(yè)樣本可以選出高區(qū)循環(huán)水泵的型號(hào)100KQL100-32-15/2,低區(qū)循環(huán)水泵的型號(hào)125KQL138-38-22/2。將這兩種型號(hào)的泵在設(shè)計(jì)條件下的各種參數(shù)繪成下表2.7:水泵型號(hào)參數(shù)m根據(jù)上表以及式(2.9)(1.10)我們可以計(jì)算出這兩種水泵的耗電輸熱比，(1)高區(qū)循環(huán)水泵耗電輸熱比：EHR=0.003096×(2×212.14×26.45/0.7851)/4500A(B+a∑L)/ΔT=0.003479×(20.4+0.0069×1000)/10=0.009498由上0.009834>0.009498可知EHR≥A(B+a∑L)/ΔT,所以高區(qū)兩用一備循(2)低區(qū)循環(huán)水泵耗電輸熱比：EHR=0.003096×(