忻州某建筑室內(nèi)供暖、熱交換站工藝及供熱管網(wǎng)工程設(shè)計摘要本次供熱設(shè)計是忻州某建筑室內(nèi)供暖、熱交換站工藝及XXX市供熱管網(wǎng)工程設(shè)計。緊隨著時代變遷發(fā)展，人們越來越追求更加溫暖舒適的生活體驗，所以在全國各地越來越多的小區(qū)宿舍采用了集中供暖。集中供暖的優(yōu)點有很多，比如說其可以有效的減少不可生能源的浪費,大大的提高對房間的供熱效率,更加減少了環(huán)境污染,而且每個熱用戶的供熱都更好的管理。同時采用集中供熱的辦法能夠增加供熱的質(zhì)量,提高人們的工作效率和滿意度，本設(shè)計旨在進行供熱設(shè)計的同時，提高對能源應(yīng)用方面的認識，加深自身對供熱設(shè)計的步驟流程的熟悉，加強對本科時期對供熱設(shè)計的知識總結(jié)。在本次供熱設(shè)計中，各處的負荷計算都采用了節(jié)能的熱指標(biāo)選取，因為節(jié)省能源使用，減少污染物和大氣排放物是大勢所趨，在世界上的絕大多數(shù)國家都認為，只有做到以上兩點才能夠更好的保護地球，為創(chuàng)造更加美好的明天添磚加瓦。關(guān)鍵詞地板輻射采暖；供熱管網(wǎng)；換熱站目錄TOC\o"1-4"\h\u260011.建筑室內(nèi)暖通工程設(shè)計 10100911.1供暖方案的確定 10268771.1.1供暖參數(shù)的確定 1058441.1.2供暖系統(tǒng)形式選擇 11240261.1.3用戶端供暖方式的選擇 11242151.2供暖熱負荷計算 11175721.2.1供暖面積計算 11237121.2.2供暖負荷計算 1228015圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量 1219239附加耗熱量 1229251通過門和窗縫隙的冷風(fēng)滲透耗熱量 1310773外門開啟沖入冷風(fēng)的耗熱量 14290171.3輻射盤管間距選擇計算 18114771.3.1輻射管材的確定 18282221.3.2輻射管間距的確定 185977表1.3續(xù) 19146411.4供暖管道水力計算 1932291.5通風(fēng)及防排煙系統(tǒng)計算 20302531.5.1樓梯間及其前室加壓送風(fēng)量的計算 2086881.5.2加壓送風(fēng)口及屋頂風(fēng)機的選擇 22270052.熱交換站工藝設(shè)計 22260532.1熱交換站形式的確定 2276372.2熱交換站系統(tǒng)設(shè)計 22158402.2.1熱負荷的計算 22225892.2.2流量以及管徑的計算 24246032.2.3換熱器的選型計算 2612374高區(qū)換熱器選型 27531低區(qū)換熱器選型計算 2960802.2.4水處理裝置的選擇 3032638軟水器的選擇 3012709除污器的選擇 3129692過濾器的選擇 3291482.2.3循環(huán)水泵以及補水泵的選擇 3227807循環(huán)水泵的選擇及耗電輸熱比的計算 325181補水泵的選擇 35139502.2.4其他設(shè)備的選擇 3525758水箱的選擇 3515113分集水器的選擇 36304822.2.5運行調(diào)節(jié)方式的選擇 3882012.2.6耗電輸熱比的計算 39建筑室內(nèi)暖通工程設(shè)計1.1供暖方案的確定1.1.1供暖參數(shù)的確定熱源：城市供熱管網(wǎng)。熱水參數(shù)：供水溫度：45℃；回水溫度：35℃室外供暖計算溫度：-12.3℃室內(nèi)供暖設(shè)計溫度：臥室20℃、廚房衛(wèi)生間商業(yè)區(qū)16℃、客廳餐廳書房18℃在地暖熱負荷計算中，圍護結(jié)構(gòu)各個部分傳熱系數(shù)的選?。河伞秶?yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中查得：外墻：k=0.55W/（m2·K）外窗：k=1.8W/（m2·K）外大門：k=1.8W/（m2·K）內(nèi)墻：k=1.35W/（m2·K）內(nèi)門：k=1.71W/（m2·K）修正系數(shù)的選擇：表1.1朝向修正溫差修正系數(shù)風(fēng)力修正滲風(fēng)量修正系數(shù)東-0.05東南-0.110.05東0.15南-0.2東北0.1兩面外墻修正間歇附加修正南0.3西-0.05西南-0.10.050.2西0.7北0.1西北0.1北供暖系統(tǒng)形式選擇本設(shè)計建筑為100m高住宅，采用分區(qū)雙管異程下供下回式系統(tǒng)。選擇這種系統(tǒng)形式的原因是它并不會常常產(chǎn)生住宅上下垂直失調(diào)的情況，同時供水干管不會鋪設(shè)在熱用戶的室內(nèi)，而上供下回式會在住宅的最高樓層處增加管道，與之相比，會使房間的使用面積增大，更好的設(shè)計室內(nèi)美化。但其缺點為排氣不變，需放置排氣閥。1.1.3用戶端供暖方式的選擇本設(shè)計用戶端采用地板輻射采暖形式，其相較于散熱器供暖和空調(diào)供暖，優(yōu)點是：房間內(nèi)部的圍護結(jié)構(gòu)因為輻射增多，會使其表面的溫度較高，人體的散熱量因此減少，人體感覺比其他兩項更為舒適；房間內(nèi)部的空氣流動不會那么迅速，所以不會引發(fā)房間內(nèi)灰塵的飛散，導(dǎo)致房間內(nèi)的臟亂；房間內(nèi)的天花板到地板之間溫度差距小，提升了人的舒適感；供水為40~60℃低溫?zé)崴?，?jié)省能源，可以利用工業(yè)廢熱；不會產(chǎn)生室內(nèi)噪音。1.2供暖熱負荷計算1.2.1供暖面積計算該設(shè)計建筑高100m，共33層，共需進行供暖設(shè)計32層，其中1~3層為商業(yè)區(qū)，4~32層為住宅層，33層為設(shè)備機房。供暖面積即為每層室內(nèi)實際使用面積。1.2.2供暖負荷計算由《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》條例5.2.1得知，室內(nèi)供暖設(shè)計需對每一個室內(nèi)空間進行計算。再由條例5.2.2得知，我們需計算以下建筑物的散失和獲得的熱量：圍護結(jié)構(gòu)的耗熱量；從外門和窗戶縫隙進入室內(nèi)的冷空氣，加熱它所需要的換熱量；加熱外門冷風(fēng)侵入的換熱量；通風(fēng)的耗熱量；因為其他的途徑失去以及得到的換熱量。圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量圍護結(jié)構(gòu)的基本耗熱量應(yīng)當(dāng)由下式進行計算：Q=α該式中：Q——圍護結(jié)構(gòu)的基本耗熱量（W）α——溫差修正系數(shù)，本設(shè)計計算中取1.0F——圍護結(jié)構(gòu)的面積（㎡）K——圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)[W/(㎡·K)]tntwn附加耗熱量附加耗熱量計算公式如下：Q1該式中：Q1Qiβch——朝向修正系數(shù)βfβlangβmβfgβjan通過門和窗縫隙的冷風(fēng)滲透耗熱量冷風(fēng)滲透耗熱量Q2Q2該式中：CP——干空氣的定壓質(zhì)量比熱容，CViρwtn滲透風(fēng)量體積V的確定，采用縫隙法：忽略熱壓及室外風(fēng)速沿房高的遞增，只計算風(fēng)壓作用下的體積V：V=∑該式中：l——房間某個朝向上的可開啟門窗縫隙長度（m）L——每米門窗縫隙的滲透量（m3/（m·h））n——朝向修正系數(shù)考慮熱壓風(fēng)壓聯(lián)合作用下的計算體積V：V=∑該式中：L0l——房間某個朝向上的可開啟門窗縫隙長度（m）m——滲風(fēng)壓差的綜合修正系數(shù)：b——外窗、門縫隙的滲風(fēng)指數(shù)，一般可取0.67 L0該式中：a1——外門窗縫隙的滲風(fēng)系數(shù)（m3/（m·h·pv0ρw——b——外窗、門縫隙的滲風(fēng)指數(shù)，一般可取0.67外門開啟沖入冷風(fēng)的耗熱量冷風(fēng)侵入量Q3的計算，通常與所設(shè)計建筑的層數(shù)以及外門開啟時間是否頻繁有關(guān)，具體選擇方法可按照下圖1.1進行選?。簣D1.1以上即為室內(nèi)供暖負荷應(yīng)當(dāng)計算的內(nèi)容，下表為部分設(shè)計建筑物樓層的負荷計算表1.2：表1.2戶型房間號負荷源參數(shù)401面積/㎡傳熱系數(shù)基本耗熱量/w附加耗熱量/w縫隙長度/m滲風(fēng)量m3/h冷風(fēng)滲透耗熱量/w1臥室西外墻10.850.45157.70193.94北外墻5.890.4585.61120.32北外窗3.232.20229.52322.589.1010.73131.172衛(wèi)生間西外墻2.170.4527.6333.98西外窗1.922.20119.54147.007.208.4990.933書房西外墻2.790.4538.0446.78西外窗2.882.20191.98236.098.409.90113.594衛(wèi)生間西外墻3.410.4543.4353.40西外窗1.442.2089.65110.256.606.0564.835主臥室西外墻13.020.45189.25232.73南外墻5.580.4581.1185.49南外窗3.422.20243.03256.179.303.6544.696餐廳客廳南外墻5.580.4576.0880.20南外窗6.002.20399.96421.5912.304.8355.447廚房北外墻2.170.4526.6637.47北外窗4.562.20273.87384.9110.5012.38127.924021廚房東外窗1.262.2075.6893.066.001.1814.412臥室北外墻5.890.4585.61120.32北外窗2.662.20189.02265.668.5010.02122.523主臥室南外墻4.650.4567.5971.24南外窗3.422.00220.93232.889.303.6544.694餐廳客廳南外墻5.580.4576.0880.20南外窗5.252.20349.97368.8911.704.6052.744031臥室北外墻5.890.4585.61120.32北外窗2.662.20189.02265.668.5010.02122.522廚房西外窗1.262.2075.6893.066.005.5056.863主臥室南外墻4.650.4567.5971.24南外窗3.422.20243.03256.179.303.6544.694餐廳客廳南外墻5.580.4576.0880.20南外窗5.252.20349.97368.8911.704.6052.744041廚房北外窗3.232.20193.99204.489.1010.73110.872臥室北外墻4.650.4567.5971.24北外窗2.662.20189.02199.248.5010.02122.523臥室北外窗2.282.20162.02170.788.109.55116.76東外墻10.230.45148.69156.734衛(wèi)生間東外墻5.270.4567.1170.74南外窗1.192.2074.0978.106.502.5527.365衛(wèi)生間東外墻2.790.4535.5337.45東外窗0.842.2052.3055.135.401.0611.376主臥室東外墻12.090.45175.73185.23南外墻5.890.4585.6190.24南外窗3.422.20243.03256.179.303.6544.697餐廳客廳南外墻4.960.4567.6371.29南外窗6.002.20399.96421.5912.304.8355.444051廚房北外窗3.232.20193.99204.489.1010.73110.872臥室北外墻4.650.4567.5971.24北外窗2.662.20189.02199.248.5010.02122.523臥室北外窗2.282.20162.02170.788.109.55116.76西外墻10.230.45148.69156.734衛(wèi)生間西外墻5.270.4567.1170.74南外窗1.192.2074.0978.106.502.5527.365衛(wèi)生間西外墻2.790.4535.5337.45西外窗0.842.2052.3055.135.404.9553.046主臥室西外墻12.090.45175.73185.23南外墻5.890.4585.6190.24南外窗3.422.20243.03256.179.303.6544.697餐廳客廳南外墻4.960.4567.6371.29南外窗6.002.20399.96421.5912.304.8355.444061廚房東外窗1.262.2075.6893.066.001.1813.522臥室北外墻5.890.4585.61120.32北外窗2.662.20189.02265.668.5010.02122.523主臥室南外墻4.650.4567.5971.24南外窗3.422.20243.03256.179.303.6544.694餐廳客廳南外墻5.580.4576.0880.20南外窗5.252.20349.97368.8911.704.6052.744071臥室北外墻5.890.4585.61120.32北外窗2.662.20189.02265.668.5010.02122.522廚房西外窗1.262.2075.6893.066.005.5056.863主臥室南外墻4.650.4567.5971.24南外窗3.422.20243.03256.179.303.6544.694餐廳客廳南外墻5.580.4576.0880.20南外窗5.252.20349.97368.8911.704.6052.744081書房北外墻5.890.4580.31112.87北外窗2.852.20189.98267.018.7010.26117.642臥室北外墻5.270.4576.60107.66北外窗2.852.20202.52284.638.7010.26125.41東外墻13.640.45198.26243.813廚房北外墻1.550.4519.0426.76東外墻2.790.4534.2842.15東外窗1.442.2086.49106.366.601.3013.404餐廳客廳東外墻東外墻16.740.45228.25280.69東外窗3.422.20227.98280.369.301.8320.96南外墻5.580.4576.0880.20南外窗6.002.20399.96421.5912.304.8355.445主臥室南外墻4.960.4572.0975.99南外窗3.802.20270.03284.639.703.8146.611.3輻射盤管間距選擇計算1.3.1輻射管材的確定據(jù)《實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊（第2版）》中6.4.3這一章節(jié)的介紹，在地暖設(shè)計中地暖盤管材料的選取，一般是采用熱塑性塑料管、鋁塑復(fù)合管或者銅管，在這三中管材之中，應(yīng)用范圍最廣泛的就是熱塑性塑料管。而我國常用的主要有PE-X管、PB管和PP-R管。它們的優(yōu)點有密度較小、不容易受到管內(nèi)介質(zhì)的腐蝕、管內(nèi)的結(jié)垢物質(zhì)不宜附著。還具有以下特點:1、很衛(wèi)生，在日常飲水方面可以使用而且不會出現(xiàn)尋常金屬材質(zhì)的管道輸送飲水會有掉下的金屬腐蝕物質(zhì)；2、能夠耐受較高的介質(zhì)溫度，對于常見的地暖供回水溫度完全可以滿足；3、安裝方便，連接可靠，本工程選用PP-R管。1.3.2輻射管間距的確定地面的構(gòu)造層里敷設(shè)了地暖盤管，盤管通過地面散熱，而散熱可以簡化成向下傳熱量和向上供熱量兩個部分，要使房間的盤管布置滿足室內(nèi)的供熱需求，就需要房間內(nèi)熱負荷由向上供熱量和向下傳熱量之和進行代償。下圖1.2為PP-R管道單位面積的向上供熱量及向下傳熱量表；可依照此表進行輻射管間距的選擇。圖1.2（本次設(shè)計中供回水平均溫度為40℃，所以只截取了40℃的表格）1.4供暖管道水力計算在供暖設(shè)計中對于供暖管道的計算方面，如果沒有進行水力計算，在實際的運行條件下可能不能達到設(shè)計的運行流量，這是不被允許的，保證流量、保證各個熱用戶的供暖需求是我們設(shè)計的目的，所以我們要對其水力計算。下表1.4和1.5為本次建筑室內(nèi)供暖設(shè)計的部分水力計算表。表1.4樓層總阻力(Pa)3144.35本立管最不利樓層戶1編號Q(W)G(kg/h)L(m)D(mm)υ(m/s)R(Pa/m)ΣξΔPy(Pa)彎頭個數(shù)ΔPj(Pa)ΔP(Pa)DG4779.29411.022200.32104.951.521078288DH4779.29411.0220001.5000戶內(nèi)分支1F945.6381.3247200.1222.16010411543.21084.2戶內(nèi)分支2F573.5149.3246200.077.2203321615.68347.68戶內(nèi)分支3F928.679.8647200.1221.49010102057.61067.6戶內(nèi)分支4F914.2278.6241200.1220.9208581440.32898.32戶內(nèi)分支5F676.1858.1548200.098.5104081930.78438.78戶內(nèi)分支6F741.1563.7441200.114.6806022040642戶2編號Q(W)G(kg/h)L(m)D(mm)υ(m/s)R(Pa/m)ΣξΔPy(Pa)彎頭個數(shù)ΔPj(Pa)ΔP(Pa)DG3447.32296.472200.2356.8925.5114692805DH3447.32296.472200.2356.8925.5114692805戶內(nèi)分支1F661.256.8649200.098.3204081829.16437.16戶內(nèi)分支2F779.5467.0448200.115.9807672040807戶內(nèi)分支3F861.5974.149200.1118.9309271741.14968.14戶內(nèi)分支4F1144.9998.4750200.1530.670153416721606表1.5樓層總阻力(Pa)3144.35資用壓力(Pa)3986樓層不平衡率21.10%戶1編號Q(W)G(kg/h)L(m)D(mm)υ(m/s)R(Pa/m)ΣξΔPy(Pa)彎頭個數(shù)ΔPj(Pa)ΔP(Pa)DG4779.29411.022200.32104.951.521078288DH4779.29411.0220001.5000戶內(nèi)分支1F945.6381.3247200.1222.16010411954.721095.72戶內(nèi)分支2F573.5149.3246200.077.2203321615.68347.68戶內(nèi)分支3F928.679.8647200.1221.49010102057.61067.6戶內(nèi)分支4F914.2278.6241200.1220.9208582366.24924.24戶內(nèi)分支5F676.1858.1548200.098.5104081625.92433.92戶內(nèi)分支6F741.1563.7441200.114.6806021530632戶2編號Q(W)G(kg/h)L(m)D(mm)υ(m/s)R(Pa/m)ΣξΔPy(Pa)彎頭個數(shù)ΔPj(Pa)ΔP(Pa)DG3447.32296.472200.2356.8925.5114692805DH3447.32296.472200.2356.8925.5114692805戶內(nèi)分支1F661.256.8649200.098.3204082642.12450.12戶內(nèi)分支2F779.5467.0448200.115.9807672448815戶內(nèi)分支3F861.5974.149200.1118.9309271536.3963.3戶內(nèi)分支4F1144.9998.4750200.1530.67015341776.51610.51.5通風(fēng)及防排煙系統(tǒng)計算根據(jù)《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中3.1.5條例所說，本設(shè)計建筑物為小于100m的住宅，且為合用前室，所以應(yīng)當(dāng)獨立設(shè)置機械加壓送風(fēng)系統(tǒng)。下表1.4為集合的計算選取風(fēng)量表：表1.6系統(tǒng)負擔(dān)高度h（m）加壓送風(fēng)量（m3/h）24＜h≤5042400~4470050＜h≤10045000~48600而根據(jù)3.4.1條例所說，該系統(tǒng)的設(shè)計風(fēng)量與計算風(fēng)量的比值應(yīng)當(dāng)大于1.2。合用前室的加壓送風(fēng)量應(yīng)當(dāng)運用下式進行計算：LjLS該式中：Lj——樓梯間的機械加壓送風(fēng)量；Ls——前室的機械加壓送風(fēng)量；L1——門開啟時，達到規(guī)定風(fēng)速值所需的送風(fēng)量（m3／s）；L2——門開啟時，規(guī)定風(fēng)速值下，其他門縫漏風(fēng)總量（m3／s）；L3——未開啟的常閉送風(fēng)閥的漏風(fēng)總量（m3／s）。門開啟時，達到規(guī)定的風(fēng)速所需要的送風(fēng)量應(yīng)當(dāng)按下式計算：L1該式中：Ak——一層內(nèi)開啟門的截面面積（m2），對于住宅樓梯前室，可按一個門的面積取值；ν——門洞斷面風(fēng)速，v=0．6（Al／Ag＋1）（m／s）；Al為樓梯間疏散門的總面積（m2）；Ag為前室疏散門的總面積（m2）。N1——設(shè)計疏散門開啟的樓層數(shù)量；前室：采用常閉風(fēng)口，計算風(fēng)量時取N1＝3。當(dāng)門開啟時，規(guī)定風(fēng)速下的其他門漏風(fēng)總量按照下式計算：L2未開啟的常閉送風(fēng)閥的漏風(fēng)總量應(yīng)按下式計算：L3式中：0.083——閥門單位面積的漏風(fēng)量[m3／（s·m2）]；Af——單個送風(fēng)閥門的面積（m2）；N3——漏風(fēng)閥門的數(shù)量：前室采用常閉風(fēng)口取N3＝樓層數(shù)—3。根據(jù)上式1.7.1~1.10可以得到的計算結(jié)果如下：低于24m的樓層：L高于24m的樓層：LL低于24m的樓層總送風(fēng)量：L高于24m的樓層總送風(fēng)量：L因為計算結(jié)果與表1.4中的數(shù)據(jù)相比，均較小，所以加壓送風(fēng)量按照表中的較小值選取。2.熱交換站工藝設(shè)計2.1熱交換站形式的確定對熱交換站進行設(shè)計應(yīng)當(dāng)具有足夠的場地，應(yīng)當(dāng)接近負荷的中心地點，其規(guī)模應(yīng)當(dāng)滿足小區(qū)內(nèi)的換熱需求以及周邊低區(qū)的發(fā)展需求，但是其供熱的半徑不應(yīng)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)計分別為110000㎡低區(qū)和90000㎡高區(qū)供暖，換熱站內(nèi)需分別設(shè)置低區(qū)換熱器和高區(qū)換熱器，且需設(shè)置兩套循環(huán)水泵，但可以共用一套補給水泵和補給水箱。2.2熱交換站系統(tǒng)設(shè)計2.2.1熱負荷的計算在供熱設(shè)計中，我們應(yīng)當(dāng)首先進行采暖熱負荷的計算,據(jù)《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》中所講，我們可以使用面積乘以熱指標(biāo)的辦法來進行設(shè)計，計算公式如下：Qh=qhA該式中：Qh—建筑物的供暖設(shè)計熱負荷,；qh—建筑物供暖面積熱指標(biāo),；Ac—采暖建筑物的建筑面積,.qh的表2.1建筑物類型采暖熱指標(biāo)住宅居住區(qū)綜合學(xué)校辦公醫(yī)院托幼旅館商店食堂餐廳未采取節(jié)能措施58~6460~6768~8065~8060~7065~80115~148采取節(jié)能措施40~4545~5550~7055~7050~6055~70100~130而本次設(shè)計建筑為居住區(qū)，所以根據(jù)上表選擇參數(shù)為50w/㎡（1）高區(qū)熱負荷計算：高區(qū)建筑面積：Ac=90000依據(jù)式（2.1）可得高區(qū)熱負荷：Q高=q∴高區(qū)選用兩臺換熱器，每臺換熱器的熱負荷如下：Q（2）低區(qū)熱負荷計算：低區(qū)建筑面積Ac=110000依據(jù)式（2.1）可得低區(qū)熱負荷：Q低=qhA∴低區(qū)選用兩臺換熱器，每臺換熱器熱負荷如下：Q總熱負荷Q總=Q高+2.2.2流量以及管徑的計算依據(jù)《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》，采暖熱負荷的熱力網(wǎng)設(shè)計流量，應(yīng)按下式計算：G=3.6Q該式中：G——供熱管網(wǎng)設(shè)計流量（t/h）Q——設(shè)計熱負荷（kW）c——水的比熱容[kJ/(kg·℃）]t1——供熱管網(wǎng)供水溫度（℃）t2——供熱管網(wǎng)回水溫度（℃）而在本次設(shè)計中一次網(wǎng)設(shè)計供回水溫度tg0/th0=110二次網(wǎng)設(shè)計高區(qū)供回水溫度tg1/th1二次網(wǎng)設(shè)計低區(qū)供回水溫度tg2/th2依據(jù)式（2.2）和上述所得的高區(qū)和低區(qū)熱負荷，計算流量如下：一次網(wǎng)：高區(qū)流量:G高=3600Q1c?低區(qū)流量：G低=3600Q2c?高區(qū)換熱器一次側(cè)流量:G高1=G高2=低區(qū)換熱器一次側(cè)流量:G低1=G低2=二次網(wǎng)：高區(qū)流量:G高^=3600Q1c低區(qū)流量：G低^=3600Q2c高區(qū)換熱器二次側(cè)流量:G高1^=G高2低區(qū)換熱器二次側(cè)流量:G低1^=G低2管徑計算：根據(jù)《城市熱力網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》，街區(qū)熱水供熱管網(wǎng)范圍較小，經(jīng)濟比摩阻數(shù)值相較于大型熱力管網(wǎng)要高，建議R值取150~300Pa/m，當(dāng)主干線長度較長時取較小值，所以選擇比摩阻R=150Pa/m。根據(jù)在設(shè)計中計算的出的流量數(shù)值以及假定的比摩阻，利用《供熱工程》中的附錄9-1熱水網(wǎng)路水力計算表，一一找出公稱直徑，以及實際比摩阻。查表得，采用補差法，二次網(wǎng)高區(qū)管網(wǎng)參數(shù)如下，同理查得二次網(wǎng)低區(qū)及一次網(wǎng)管網(wǎng)參數(shù)。下表2.2為管徑計算統(tǒng)計表：表2.2流量t/h流速m/s比摩阻Pa/m管徑mm外徑×壁厚mm二次網(wǎng)高區(qū)385.72.09184.9250273×6二次網(wǎng)低區(qū)471.42.57276.4250273×6一次網(wǎng)171.41.48124.3200219×6高區(qū)換熱器二次側(cè)2701.4690.9250273×6低區(qū)換熱器二次側(cè)3301.79135.8250273×6高區(qū)換熱器一次側(cè)541.28177.1125133×4低區(qū)換熱器一次側(cè)661.08100.8150159×換熱器的選型計算按結(jié)構(gòu)分類，換熱器可分為浮頭式換熱器、固定管板式換熱器、U型管板換熱器以及板式換熱器等。本次設(shè)計中，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)備的選型上花費的錢數(shù)較少，而且易于調(diào)節(jié)。本次設(shè)計的換熱器一次側(cè)二次側(cè)流量比高達1:5，若使用常規(guī)的對稱流道板式換熱器，往往有一側(cè)的壓力降沒有得到充分利用，從而導(dǎo)致板式換熱器的換熱性能降低，造成換熱面積的浪費，所以本次設(shè)計中，我們采用非對稱流道板式換熱器，即換熱器兩側(cè)并不是對稱的，能夠靈活的根據(jù)實際使用來選擇，可以較為方便的解決這一問題。具體型號計算如下：一次網(wǎng)供回水溫差：?t0二次網(wǎng)高區(qū)供回水溫差：?t1二次網(wǎng)低區(qū)供回水溫差：?t2對數(shù)平均溫差計算：?高區(qū)換熱器選型在本次供熱設(shè)計的板式換熱器選型計算中，按水—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/㎡·K其傳熱面積的計算公式如下：F=該式中：F——板式換熱器換熱面積（㎡）Q——熱負荷（w）K——傳熱系數(shù)（w/（㎡·K））?tmβ——裕度則據(jù)上式（2.3）估算傳熱面積為：F所以預(yù)選京海FBR03型板式換熱器，公稱換熱面積為6~80㎡板式換熱器的板片計算公式以及流道計算公式如下：n0N0該式中：n0——板片數(shù)F0——換熱面積（㎡）Fk——單板換熱面積（㎡）N0——流道數(shù)則據(jù)上式（2.4）（2.5）計算板片數(shù)如下：nN0對應(yīng)該板式換熱器安裝片數(shù)81，流道數(shù)40道，對應(yīng)安裝尺寸1128mm×845mm，因為采用非對稱型板式換熱器，計算兩側(cè)的實際流速時應(yīng)當(dāng)采用不等流程法，流速計算公式如下：W1=G該式中：W——流速（m/s）G——體積流量（m3/h）f——單通道截面積（㎡）N——流道數(shù)Z——G1據(jù)上式（2.6）（2.7）計算得出換熱器兩側(cè)實際流速如下：WW2其實際流速值符合其0.3~0.6m/s的流速區(qū)間，下圖2.2為FBR03型板式換熱器的傳熱特性K-W曲線：圖2.2由換熱器兩側(cè)的實際流速查詢上圖2.1得出實際傳熱系數(shù)K值為3850W/㎡·K，其一次迭代誤差為：8ω=4000?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，其具體型號為FBR03型。實際傳熱面積為：F實際計算片數(shù)為：n0低區(qū)換熱器選型計算低區(qū)換熱器仍選用非對稱流道的板式換熱器，按水—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/㎡·K則據(jù)上式（2.3）估算傳熱面積為：F所以預(yù)選京海FBR03型板式換熱器，公稱換熱面積為6~80㎡則據(jù)上式（2.4）（2.5）計算板片數(shù)如下：nN0對應(yīng)該板式換熱器安裝片數(shù)95，流道數(shù)47道，對應(yīng)安裝尺寸1378mm×1095mm。據(jù)上式（2.6）（2.7）計算得出換熱器兩側(cè)實際流速如下：WW2其實際流速值符合其0.3~0.6m/s的流速區(qū)間，由兩側(cè)的實際流速值查上圖2.1得出實際傳熱系數(shù)K值為4100W/㎡·K，其一次迭代誤差為：8ω=4一次迭代誤差小于5%，所選的板式換熱器符合要求，其具體型號為FBR03型。實際傳熱面積為：F實際計算片數(shù)為：n02.2.4水處理裝置的選擇軟水器的選擇在本次換熱站設(shè)計中，軟水器可以高區(qū)低區(qū)共同使用，而其軟水箱的正常補水量按照二次側(cè)系統(tǒng)循環(huán)水量的4%進行選擇，則補水量計算如下：高區(qū)：G低區(qū)：G總補水量G據(jù)上式得出的補水量結(jié)果，我們選取FMRS-45T單桶流量控制型，下圖2.2為該軟水設(shè)備的尺寸表：圖.2除污器的選擇在本次換熱站的設(shè)計中，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2.2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為該型號除污器的型號規(guī)格表：圖.3過濾器的選擇在本次換熱站的設(shè)計中，過濾器的選擇與上述除污器的選擇較為類似，同樣將其放置在一次網(wǎng)的供水干管以及二次網(wǎng)的回水干管上，通常放在除污泵之后，其選型同樣應(yīng)當(dāng)按照管道的直徑以及介質(zhì)的工作壓力來進行選取，所以通過上表2.2中的數(shù)據(jù)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)計中選擇一次網(wǎng)過濾器HDG-8P/D,二次網(wǎng)HDG-10P/D型號過濾器，下圖2.4為該型號過濾器的型號規(guī)格表：圖循環(huán)水泵以及補水泵的選擇循環(huán)水泵的選擇及耗電輸熱比的計算在上述2.2.2中，已經(jīng)計算出一次網(wǎng)和二次網(wǎng)側(cè)的設(shè)計流量，但在涉及循環(huán)水泵的選型中，二次網(wǎng)的循環(huán)水量需取一個系數(shù)k，一般在1.05~1.10之間。因此，據(jù)上面的數(shù)據(jù)可得：GG循環(huán)水泵的揚程計算公式如下：H=K(H該式中：H——循環(huán)水泵揚程（mH2O）K——安全系數(shù)，一般取1.10~1.20H1——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2~5MH2OH3——最不利環(huán)路供回水干管壓力損失（mH2O）H4——最不利環(huán)路末端用戶的壓力損失（mH2O）據(jù)上式（2.8）可計算出高低區(qū)循環(huán)水泵的揚程：HH據(jù)以上流量和揚程的計算，我們對水泵進行初步的選型，我們選擇一用一備，高區(qū)選用250KQL500-28-55/4型號循環(huán)水泵，低區(qū)選用250KQL500-28-55/4型號循環(huán)水泵。下表2.3為該型號水泵的參數(shù)：表2.3水泵型號250KQL500-28-55/4額定參數(shù)流量m3/h揚程m效率%功率kW氣蝕余量m轉(zhuǎn)速rpm重量kg高區(qū)424.2726.4581.6040.785.431480716低區(qū)518.5426.4582.7645.525.551480716接下來應(yīng)該對循環(huán)水泵的耗電輸熱比EHR進行計算，下式為耗電輸熱比的計算公式：EHR=0.003096∑EHR≤A(B+a∑該式中：EHR——循環(huán)水泵的耗電輸熱比；G——每臺運行水泵的設(shè)計流量(m3/h)；H——每臺運行水泵對應(yīng)的設(shè)計揚程(m水柱)；ηb——每臺運行水泵對應(yīng)的設(shè)計工作點效率；Q——設(shè)計熱負荷(kW)?！鱐——設(shè)計供回水溫差(℃)；A——與水泵流量有關(guān)的計算系數(shù)，當(dāng)G≤60m3/h時取0.004225；當(dāng)60≤G≤200m3/h時取0.003858：當(dāng)G＞200m3/h時取0.003479：B——與機房及用戶的水阻力有關(guān)的計算系數(shù)，一級泵系統(tǒng)B＝20．4，二級泵系統(tǒng)B＝24．4；∑L——室外主干線(包括供回水管)總長度(m)；a——與∑L有關(guān)的計算系數(shù)，按如下規(guī)定選取或計算：當(dāng)∑L≤400m時，a＝0．0115；當(dāng)400m＜∑L＜1000m時，a＝0．003833＋3．067/∑L；當(dāng)∑L≥1000m時，a＝0．0069。根據(jù)上式（2.9）（2.10）計算耗電輸熱比如下：高區(qū)循環(huán)水泵耗電輸熱比：EHR=0.003096A(B+a由上0.009461≤0.009498可知EHR≤A(B+a∑低區(qū)循環(huán)水泵耗電輸熱比：EHR=0.003096A(B+a由上0.009329≤0.009498可知EHR≤A(B+a∑補水泵的選擇據(jù)《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》中7.5.3條例中所寫，可以按照循環(huán)水流量的2%來計算補水泵的流量。本次換熱站設(shè)計采用閉式熱水供熱系統(tǒng)，因此應(yīng)當(dāng)選取2臺補水泵，一用一備。補水泵的揚程選擇與補水定壓方式有關(guān)，本次設(shè)計中采用連續(xù)補水定壓方式，補水點設(shè)置在循環(huán)水泵的吸入口因此補水泵的揚程應(yīng)當(dāng)在定壓點的壓力基礎(chǔ)上添加30~50kpa。因此補水泵的流量和揚程計算結(jié)果如下：GHGH據(jù)以上數(shù)據(jù)可選擇出補水泵型號，高區(qū)50KQL10-36-3/2，低區(qū)50KQL10-36-3/2，下表（2.4）為兩型號補水泵的參數(shù)表：表2.4水泵型號50KQL10-36-3/2額定參數(shù)流量m3/h揚程m效率%功率kW氣蝕余量m轉(zhuǎn)速rpm重量kg高區(qū)8.483047.081.832.28296065低區(qū)10.373648.032.122.302960652.2.4其他設(shè)備的選擇水箱的選擇水箱的容量選擇，應(yīng)當(dāng)按照補水泵停止運行時，可補給30分鐘~60分鐘內(nèi)的補水量來進行選擇，而本次設(shè)計中，高低區(qū)可共用水箱，因此計算水箱容量如下：V=0.5選取的補水箱有效容積為9.43m3，公稱容積為10m3的方型補水箱，其基礎(chǔ)尺寸為3000×2000分集水器的選擇在本次設(shè)計中，還需要進行分集水器的選擇，首先要進行筒體直徑的確定，一般可經(jīng)過筒體斷面流體流速的計算來確定，而筒體的長度又根據(jù)筒體的接管數(shù)來確定，上兩項計算公式如下：D=595G/(V·L=130+L該式中：D——筒體直徑（mm）G——通過分集水器的總流量（t/h）V——通過分集水器的斷面流速（m/s）ρ——工作溫度下水的密度（kg/m3）L——筒體長度（mm）Li為了便于選用筒體直徑和接管中心距，根據(jù)上式（2.11）制成下表2.5和表2.6進行選用：表2.5LdLdLdLd表2.6分(集)水器選用工作溫度(℃)筒體直徑D(mm)1592192733253774265006007008009001000熱水量(t/h)063.99122.98191.96276.94375.92481.90705.861016.801383.721807.642287.542824.44564.00123.00192.00277.00376.00482.00706.001017.001384.001808.002288.002825.001063.98122.96191.94276.92375.89481.86705.791016.6911383.581807.462287.312824.152063.88122.78191.65276.50375.32481.13704.731015.171381.511804.752283.882819.923063.72122.47191.17275.81374.38479.93702.961012.631378.051800.232278.162812.854063.50122.04190.50274.84373.07478.24700.491009.071373.201793.902270.152802.975063.24121.54189.72273.70371.53476.26697.601004.901367.531786.482260.772791.386062.92120.93188.77272.35369.68473.90694.14999.911360.751777.632249.562777.547062.58120.27187.74270.85367.65471.30690.33994.421353.281767.862237.212762.298062.20119.53186.59269.19365.40468.41686.09988.321344.971757.012223.482745.349061.78118.73185.34267.39362.95465.27681.50981.711335.981745.262208.612726.979561.56118.31184.68266.45361.67463.64679.10978.251331.271739.122200.832717.3710061.34117.88184.01265.48360.36461.95676.63974.691326.431732.792192.822707.4811060.86116.97182.59263.43357..58458.38671.41967.171316.181719.412175.892686.5812060.36116.00181.08261.24354.61454.57665.83959.131305.251705.122157.812664.2613059.83114.98179.48258.94351.48450.57659.97950.691293.761690.122138.822640.8114059.27113.91177.81256.53348.21446.38653.83941.841281.721674.392118.922616.2315058.69112.79176.06254.01344.79441.99647.40932.591269.131657.942098.102590.53注:1、分(集)水器直徑計算:D-595G/(V·p)其中:D分(集)水器內(nèi)徑(mm)

G通過分(集)水器的總流量(t/h)

2、水流速按照1m/s計算.V通過分(集)器的斷面流速(m/s)

3、筒體壁厚見第17頁.p一--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2.12和上表2.5可進行分集水器長度的計算：高區(qū)分集水器長度：L=130+(250+120)+(70+70+120)+(70+70+120)+(70+70+120)+(70+120)+120+106*2=1802mm低區(qū)分集水器長度：L=130+(250+120)+(70+70+120)+(70+70+120)+(70+70+120)+(70+120)+120+106*2=1802mm安裝尺寸=1802+106*2=2014mm∴根據(jù)上述計算結(jié)果，可知分集水器尺寸為高區(qū)426×2014mm，低區(qū)500×2014mm。2.3運行調(diào)節(jié)方式的選擇當(dāng)熱負荷的數(shù)值在實際運行當(dāng)中發(fā)生了一定的變化時，為了保證能夠按照熱用戶的需求來供熱，我們應(yīng)當(dāng)對供熱系統(tǒng)中的流量及供回水溫度等進行調(diào)節(jié)。在本次換熱站的設(shè)計中，我們主要進行了供暖方面的系統(tǒng)設(shè)計，因此在運行調(diào)節(jié)方面，我們要對其進行選擇。2.4耗電輸熱比的計算在上述2.2.3中，我們已經(jīng)選擇了水泵的型號，且為一用一備，但在實際情況中，在供熱系統(tǒng)中循環(huán)水流量較大的情況下，可以采取兩用一備的水泵選取方法，但這兩種選擇方法孰優(yōu)孰劣，必須要進行耗電輸熱比的計算以及平日維護費用的計算來選擇，接下來，將計算當(dāng)循環(huán)水泵采用兩用一備的情況下，耗電輸熱比的值，以比較在此次供熱設(shè)計中的最優(yōu)解。首先對水泵的型號進行重新選取，當(dāng)為兩用一備時，每臺水泵的流量是原來的1/2,而其揚程仍是一用一備時水泵的揚程。因此，我們根據(jù)上述2.2.3中計算得到的數(shù)據(jù)可得出：GGHH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100KQL100-32-15/2，低區(qū)循環(huán)水泵的型號125KQL138-38-22/2。將這兩種型號的泵在設(shè)計條件下的各種參數(shù)繪成下表2.7：表2.7水泵型號參數(shù)流量m3/h揚程m效率%功率kW額定功率kw轉(zhuǎn)速rpm重量kg100KQL100-32-15/2212.1426.4578.5112.83152810188125KQL138-38-22/2259.2726.4579.9913.77222532255根據(jù)上表以及式（2.9）（2.10）我們可以計算出這兩種水泵的耗電輸熱比，計算結(jié)果如下：高區(qū)循環(huán)水泵耗電輸熱比：EHR=0.003096A(B+a由上0.009834≥0.009498可知EHR≥A(B+a∑（2）低區(qū)循環(huán)水泵耗電輸熱比：EHR=0.003096A(B+a由上0.009652≥0.009498可知EHR≥A(B+a∑由上述可知，當(dāng)高低區(qū)循環(huán)水泵采取兩用一備時，耗電輸熱比均不滿足設(shè)計需求，再根據(jù)中計算得出的一用一備高低區(qū)循環(huán)水泵的耗電輸熱比均滿足設(shè)計需求，可以得出結(jié)論，在本次供熱設(shè)計中，高低區(qū)循環(huán)水泵采取一用一備的選取方式是正確的。3.供熱外網(wǎng)部分3.1供熱方案設(shè)計3.1.1供熱參數(shù)的確定在本次供熱外網(wǎng)設(shè)計中，一次網(wǎng)供回水溫度為110/60℃，共有七個區(qū)域在供熱范圍內(nèi)，因此根據(jù)設(shè)計底圖以及每個區(qū)域的熱負荷統(tǒng)計，可以得出該供熱范圍內(nèi)的總熱負荷，再根據(jù)經(jīng)濟比摩阻，可以計算出供熱外網(wǎng)的管徑以及阻力，下表3.1為該供熱外網(wǎng)的負荷統(tǒng)計表：表3.1供熱區(qū)域編號功能分區(qū)面積/㎡熱指標(biāo)負荷/kw各區(qū)域總負荷/kw7商業(yè)建筑23500651527.55265.5辦公建筑623006037388住宅建筑123247404929.885067.88農(nóng)貿(mào)市場23006013819住宅建筑1121504044865461商業(yè)建筑150006597510住宅建筑156660406266.46266.412住宅建筑92747403709.884066.015商業(yè)建筑547965356.13513住宅建筑87678403507.124076.65商業(yè)建筑876265569.5315住宅建筑224805408992.29863.85商業(yè)建筑1341065871.653.1.2供熱管道的平面布置及鋪設(shè)方式在本次供熱外網(wǎng)設(shè)計中管道的位置應(yīng)當(dāng)符合《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：當(dāng)供熱管道在道路下方進行鋪設(shè)時，應(yīng)當(dāng)平行與馬路中心鋪設(shè)。而同條管道是只能沿著左側(cè)或右側(cè)其中的一條方向鋪設(shè)；當(dāng)供熱管道不在建筑區(qū)下方時，要求與上方相同：供熱管網(wǎng)選線時應(yīng)當(dāng)避開會造成管道損壞的不利地段。管道的敷設(shè)方式又分為地面上方和地面下方，此次供熱外網(wǎng)設(shè)計中，因為是沿著公路進行鋪設(shè)，所以不適宜選擇地上敷設(shè)，而采用地下敷設(shè)；地下敷設(shè)又分為地溝敷設(shè)和直埋敷設(shè)，因為地溝敷設(shè)的工程量很大而且價格不夠經(jīng)濟，不適合本次設(shè)計，所以在本次供熱外網(wǎng)設(shè)計中采用直埋敷設(shè)。直埋敷設(shè)的優(yōu)點有很多，比如說較為簡單的施工方式，不怎么占用地面面積，不怎么消耗管材。直埋敷設(shè)的覆土深度采用管中心線距地面1.6m。 3.1.3熱交換站位置及熱交換方式的確定熱交換站位置在本次供熱外網(wǎng)設(shè)計中，換熱站的供熱規(guī)模應(yīng)當(dāng)通過經(jīng)濟技術(shù)比較來確定，但是缺少必要的條件，因此應(yīng)當(dāng)按照最大規(guī)模以不超過本街區(qū)為限值。位置選取方面，換熱站應(yīng)當(dāng)靠近負荷中心，以盡可能減少傳熱的損失；因為換熱站內(nèi)有各種動力裝置的運轉(zhuǎn)，可能會造成居民的困擾，為了解決這一可能存在的問題，換熱站應(yīng)當(dāng)設(shè)置在距離各類人員居住的樓房十多米以上的位置。熱交換方式的確定在集中供熱系統(tǒng)中，有著三個組成部分，他們分別是熱網(wǎng)、熱源以及熱用戶。因為要滿足熱用戶的要求，我們必須要根據(jù)熱用戶的要求來選擇熱交換方式。因為本次供熱外網(wǎng)設(shè)計中為低溫?zé)崴橘|(zhì)，而其這種系統(tǒng)方式主要采用了兩種供熱形式，就是開閉式的區(qū)別，以下為介紹兩種供熱形式的優(yōu)缺點。閉式系統(tǒng)中，供熱管網(wǎng)中的補水量很少，通常只需要系統(tǒng)循環(huán)水量的1~2%，且較為容易檢測其管網(wǎng)的嚴(yán)密程度，而在另一種形式中，補水量為漏水量以及生活用水量之和，因此其各種裝置的花費以及平日里運轉(zhuǎn)所花的錢數(shù)要比閉式系統(tǒng)多很多。閉式系統(tǒng)中換熱器來對系統(tǒng)的循環(huán)水進行加熱，其水質(zhì)能夠保證與日常用水的水質(zhì)相同，開式系統(tǒng)中的水直接從熱網(wǎng)中抽取，水質(zhì)很不穩(wěn)定。根據(jù)上面的敘述，可以發(fā)現(xiàn)這兩種供熱形式都有各自的長處和短處，但是在我國，熱水提供的熱負荷比重不是那么大，所以大多都選用閉式。所以本次換熱站設(shè)計仍舊采用閉式系統(tǒng)的設(shè)計。3.2供熱管網(wǎng)水力計算在3.1.1中，我們已經(jīng)得出了供熱管網(wǎng)的熱負荷數(shù)值，接著我們應(yīng)當(dāng)進行水力計算，得出管路的流量以及管徑還有壓力損失。以下為熱水網(wǎng)路的水力計算方法和步驟：首先得出供熱外網(wǎng)中各個管段的計算流量：本次設(shè)計中只有采暖熱負荷，計算流量我們可以根據(jù)下式來確定：Gn該式中：GnQnC——水的比熱容，4.2kJ/（kg·℃）τ1A——不同單位下的系數(shù)，本式中取860接著我們應(yīng)當(dāng)確定網(wǎng)路的主干線和沿程比摩阻：根據(jù)規(guī)范中所說，初步選定的設(shè)計比摩阻，應(yīng)在30~70pa/m范圍之內(nèi)，而閉式系統(tǒng)采用的主干線比摩阻要比上值要高，可達到100pa/m。因此我們初步選擇100pa/m的比摩阻，接著再根據(jù)《供熱工程》附錄9-1所提供的的計算表，可以確定各個管段的實際管徑和實際比摩阻。再依照其和局部阻力，查取局部阻力系數(shù)，通過下式3.2計算出局部阻力，再通過下式3.3就可以得出主干線的總壓降。最后得出的數(shù)據(jù)比摩阻不應(yīng)當(dāng)超過300pa/m。?P該式中：?Pζ——局部阻力系數(shù)ρ——網(wǎng)路中流體的密度（kg/m3）v——網(wǎng)路中的流速（m/s）?P=該式中：?P——管段的總壓力降R?PR——實際比摩阻（pa/m）L——管段的實際長度（m）下表3.2即為本次供熱外網(wǎng)設(shè)計中的水力計算表：表3.2水管水力計算編號負荷kW流量m^3/h管徑管長mv(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)ζPj(Pa)Py+Pj(Pa)140067711.515300872.7209181400.135318493234802618.0193003002.345158474060.1745347859329734528.022503002.829284852090.1558185791424273431.0432501302.31190246830.1949125174518007319.7712501271.713105133650.1419913564613941247.566200532.093207110700.122551132479864175.1662002401.481104249640.12127250923.3供熱管道的保溫計算3.3.1管道保溫材料及保溫結(jié)構(gòu)的確定在供熱外網(wǎng)的設(shè)計中，我們要對管道的溫度保持進行設(shè)計計算，因為熱水在管道里流動的時候會有損耗。據(jù)供暖設(shè)計行業(yè)的前輩們的介紹，流動的熱損可占總量的10%以下。甚至于保溫措施的費用可以達到總輸熱量的25%以上，所以就更應(yīng)該對其保溫方面進行設(shè)計計算。關(guān)于保溫材料的選擇，應(yīng)當(dāng)遵守選擇較小的導(dǎo)熱系數(shù)、重量較輕、不易變形、不腐蝕管道、可燃成分少、成本較低的原則。目前我國常用的保溫材料有很多。根據(jù)《城鎮(zhèn)供熱直埋熱水管道技術(shù)規(guī)程》中所說，當(dāng)工作管使用鋼管、外護管使用高密度聚乙烯時、保溫材料應(yīng)當(dāng)使用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的重量小、導(dǎo)熱系數(shù)沒那么高、保持溫度的能力強、并且能夠抵抗一定的彎曲和折損，非常適用于低溫?zé)崴谋夭牧鲜褂?。保溫結(jié)構(gòu)有著由內(nèi)到外兩種成分組成，分別是起到保溫作用的一層和起到保護作用的一層，常用的方法有很多，本次供熱外網(wǎng)中，采用預(yù)制式保溫結(jié)構(gòu)，就是直接在供熱管道的外層添加一層保溫結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點是不需要購買方有額外的操作成本，對于供貨方而言也是簡便了制造成本，所以絕大多數(shù)都采用這種保溫方式。3.3.1管道熱損及保溫層厚度計算在供熱外網(wǎng)設(shè)計中，我們需要對供熱管道進行保溫計算，目的是為了得出管路的散熱損失，從而確定保溫層的厚度，熱損失以及保溫層厚度計算公式如下：qsqrRgRtRh=1式中：qs——供水管單位長度熱損失(W/m)；qr——回水管單位長度熱損失(W/m)；ts——計算供水溫度(℃)；tr——計算回水溫度(℃)；tg——管道中心線的自然地溫(℃)；Rg——土壤熱阻[(m·K)/W]；Rt——保溫材料熱阻[(m·K)/W]Rh—R0——土壤表面換熱熱阻—附加熱阻[(m·K)/W]；R0——土壤表面換熱熱阻，可取0．0685[(m2·K)/W]；λg——土壤導(dǎo)熱系數(shù)[W/(m·K)]，應(yīng)取實測數(shù)據(jù)。估算時濕土可取1．5～2W/(m·K)，干沙可取1W/(m·K)；λt——保溫材料在運行溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)[W/(m·K)]；H——管道中心線覆土深度(m)；Hl——管道當(dāng)量覆土深度(m)；Dw——保溫層外徑(m)；Do——工作管外徑(m)；e——供、回水管中心線距離(m)。保溫層外徑計算公式如下：lnDδ=式中：Dw——保溫層外徑（m）D0——工作管外徑（m）Hl——管道中心埋深（m）H——管道中心埋深（m）λg——土壤導(dǎo)熱系數(shù)[W/(m·K)]，應(yīng)取實測數(shù)據(jù)。估算時濕土可取1．5～2W/(m·K)，干沙可取1W/(m·K)；λt——保溫材料在運行溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)[W/(m·K)]；tw——保溫管外表平面溫度(℃)；ts——環(huán)境溫度(℃)；在計算完上式的熱損失和保溫層厚度之后，我們還應(yīng)當(dāng)計算保溫層的外表面溫度，計算公式如下：twstwr該式中：tws——供水管保溫層外表面溫度(℃)；twr——回水管保溫層外表面溫度(℃)；qs——供水管單位長度熱損失(W/m)；qr——回水管單位長度熱損失(W/m)；ts——計算供水溫度(℃)；tr——計算回水溫度(℃)；Rt——保溫材料熱阻[(m·K)/W]。根據(jù)上式將計算結(jié)果制成表3.3和3.4附下：表3.4管段編號1234567公稱直徑（mm）300300250250250200200H管道中心線覆土深度(m)1.6Hl管道當(dāng)量覆土深度(m)1.6Do工作管外徑(m)0.3250.3250.3250.2730.2730.2190.219e供、回水管中心線距離(m)3333333λg土壤導(dǎo)熱系數(shù)[W/(m·K)]1.5λt保溫材料在運行溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)[W/(m·K)]0.03520.03520.03520.03520.03520.03520.0352Rg土壤熱阻[(m·K)/W]0.2928196750.2928196750.2928196750.3099506130.3099506130.3316058260.331605826供水溫度ts（℃）110110110110110110110環(huán)境溫度ts（℃）6.5與地表換熱系數(shù)[W/(m·K)]15151515151515tws供水管保溫層外表面溫度(℃)30303030303030twr回水管保溫層外表面溫度(℃)30303030303030Dw保溫層外徑(m)0.4051643760.4051643760.4051643760.3447562230.3447562230.2811088570.281108857Rt保溫材料熱阻[(m·K)/W]0.9968329360.9968329360.9968329361.0551510221.0551510221.1288708981.128870898保溫層厚度（mm）40.0821880140.0821880140.0821880135.8781112835.8781112831.0544286931.05442869實際厚度選擇（mm）55.555.555.557.2Rg土壤熱阻[(m·K)/W]0.3070146460.3070146460.3070146460.3249760380.3249760380.3476810270.347681027Rt保溫材料熱阻[(m·K)/W]0.3919335910.3919335910.3919335910.4148630270.4148630270.443848120.44384812實際外徑（mm）436436436387.4387.4305.2305.2回水溫度（℃）60606060606060保溫層外徑(m)0.3544291260.3544291260.3544291260.2992341190.2992341190.2415887220.241588722保溫層厚度（mm）14.7145629214.7145629214.7145629213.1170592513.1170592511.294361111.2943611實際厚度選擇（mm）55.555.555.557.2實際外徑（mm）436436436387.4387.4305.2305.2表3.4管段編號1234567公稱直徑（mm）300300250250250200200供水Rg土壤熱阻[(m·K)/W]0.2928196750.2928196750.2928196750.3099506130.3099506130.3316058260.331605826回水Rg土壤熱阻[(m·K)/W]0.3070146460.3070146460.3070146460.3249760380.3249760380.3476810270.347681027供水Rt保溫材料熱阻[(m·K)/W]0.9968329360.9968329360.9968329361.0551510221.0551510221.1288708981.128870898回水Rt保溫材料熱阻[(m·K)/W]0.3919335910.3919335910.3919335910.4148630270.4148630270.443848120.44384812Rh附加熱阻[(m·K)/W]0.0461309780.0461309780.0461309780.0461309780.0461309780.0461309780.046130978R0土壤表面換熱熱阻[(m·K)/W]0.06850.06850.06850.06850.06850.06850.0685λg土壤導(dǎo)熱系數(shù)[W/(m·K)]1.5λt保溫材料在運行溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)[W/(m·K)]0.03520.03520.03520.03520.03520.03520.0352H管道中心線覆土深度(m)1.6Hl管道當(dāng)量覆土深度(m)1.6Do工作管外徑(m)0.3250.3250.3250.2730.2730.2190.219供水Dw保溫層外徑(m)0.3039149150.3039149150.3039149150.321876730.321876730.3445821940.344582194回水保溫層外徑(m)0.3544291260.3544291260.3544291260.2992341190.2992341190.2415887220.241588722e供、回水管中心線距離(m)3333333供水溫度ts（℃）110110110110110110110回水溫度（℃）60606060606060管中心線自然地溫℃6.5qs供水管單位長度熱損失(W/m)78.8711982678.8711982678.8711982674.5793062574.5793062569.7798264369.77982643qr回水管單位長度熱損失(W/m)40.6764018440.6764018440.6764018438.5729956838.5729956836.2053624736.20536247tws供水管保溫層外表面溫度(℃)31.378591931.378591931.378591931.307568831.307568831.227584731.2275847twr回水管保溫層外表面溫度(℃)44.0575517644.0575517644.0575517643.9974902643.9974902643.9303179343.930317933.4供熱管道應(yīng)力計算因為在供熱設(shè)計中，管道為直埋敷設(shè)，會存在作用在管道上的各種應(yīng)力，會對供熱管道造成很大的傷害，應(yīng)力又分為一次應(yīng)力和二次應(yīng)力，當(dāng)一次應(yīng)力超過某一限定值時，會造成供熱管道的變形直到破壞，而二次應(yīng)力是管道的一部分產(chǎn)生變形，會使得其上限得到滿足，于是就不會再有數(shù)值的增加。為了保證供熱設(shè)計管道的安全可靠還有經(jīng)濟合理性，必須進行供熱管道的應(yīng)力計算。3.4.1單位長度摩擦力的計算保溫管與土壤之間的單位長度摩擦力應(yīng)按下式計算：F=μK0該式中：F——單位長度摩擦力(N/m)；μ——摩擦系數(shù)；Dc——外護管外徑(m)；σv——管道中心線處土壤應(yīng)力(Pa)；G——包括介質(zhì)在內(nèi)的保溫管單位長度自重(N/m)；ρ——土密度(kg/m3)，可取1800kg/m3；g——重力加速度(m/s2)；K0——土壤靜壓力系數(shù)；φ——回填土內(nèi)摩擦角(°)，砂土可取30°。土壤應(yīng)力應(yīng)按下列公式計算：σv該式中：σv——管道中心線處土壤應(yīng)力(Pa)；ρ——土密度(kg/m3)，可取1800kg/m3；g——重力加速度(m/s2)；H——管道中心線覆土深度(m)；根據(jù)上式3.15和式3.16計算得出的結(jié)果集合成下表3.5表3.5管段編號1234567公稱直徑DN（m）0.2工作管外徑Do（m）0.3250.3250.2730.2730.2730.2190.219工作管內(nèi)徑Di（m）0.3110.3110.2590.2590.2590.2070.207常用壁厚φ（m）0.0070.0070.0070.0070.0070.0060.006外護管外徑Dc（m）0.450.40.3150.315最小摩擦系數(shù)μmin0.2最大摩擦系數(shù)μmax0.4土密度ρ（kg/m3）1800180018001800180018001800重力加速度g（m/s2）9.8管道中心線覆土深度H（m）1.6管道中心線處土壤應(yīng)力σv（pa）28224282242822428224282242822428224保溫管單位長度自重G(N/m)2130.672130.671525.031525.031525.031066.421066.42土壤靜壓力系數(shù)K00.5回填土內(nèi)摩擦角φ（°）30303030303030單位長度最小摩擦力Fmin(N/m）5850.140845850.140845181.7631085181.7631085181.7631084127.9206614127.920661單位長度最大摩擦力Fmax（N/m）11700.2816811700.2816810363.5262210363.5262210363.526228255.8413228255.8413223.4.2管壁厚度計算工作管的最小壁厚應(yīng)按下式計算：δm該式中：δm——工作管最小壁厚(m)；Pd——管道計算壓力(MPa)；Do——工作管外徑(m)；[σ]——鋼材的許用應(yīng)力(MPa)；η——許用應(yīng)力修正系數(shù)，無縫鋼管取1．0，螺旋焊縫鋼管可取0．9；Y——溫度修正系數(shù)，可取0．4。工作管的公稱壁厚應(yīng)按下式確定：δ≥δ該式中：δ——工作管公稱壁厚(m)；δm——工作管最小壁厚(m)；B——管道壁厚負偏差附加值(m)。鋼管壁厚負偏差附加值可按下式計算：B=χ×該式中：B——管道壁厚負偏差附加值(m)；δm——工作管最小壁厚(m)；χ——管道壁厚負偏差系數(shù)，可按下表3.6選取。表3.6管道壁厚偏差%0-5-8-9-10-11-12.5-15管道壁厚負偏差系數(shù)0.0500.0530.0870.0990.1110.1240.1430.176根據(jù)上式3.17、3.18、3.19計算得出的壁厚計算結(jié)果集合成下表3.7表3.7管段編號1234567公稱直徑DN（m）0.2工作管外徑Do（m）0.3250.3250.2730.2730.2730.2190.219[σ]鋼材的許用應(yīng)力(MPa)125125125125125125125η許用應(yīng)力修正系數(shù)1111111Y溫度修正系數(shù)0.4Pd管道計算壓力(MPa)1.6δm工作管最小壁厚(mm)2.0694046482.0694046481.7382999041.7382999041.7382999041.3944603631.394460363χ管道壁厚負偏差系數(shù)0.1110.1110.1110.1110.1110.1110.111B管道壁厚負偏差附加值(mm)0.2297039160.2297039160.1929512890.1929512890.1929512890.15478510.1547851δ工作管公稱壁厚(mm)2.2991085642.2991085641.9312511941.9312511941.9312511941.5492454631.5492454633.4.3直管段應(yīng)力驗算及局部穩(wěn)定性計算工作管的屈服溫差按照下列公式計算：ΔTyσt式中：ΔTy——工作管屈服溫差，℃；α——鋼材的線膨脹系數(shù)，m/(m·℃)；E——鋼材的彈性模量，MPa；n——鋼材的極限增強系數(shù)，取1.3；σs——鋼材的屈服極限最小值，MPaν——鋼材的泊松系數(shù)，取0.3；σt——管道內(nèi)壓引起的環(huán)向應(yīng)力，MPaPd——管道計算壓力，MPaDi——工作管內(nèi)徑，mδ——工作管工稱壁厚，m；直管段過渡段最大長度計算公式如下：Lmax當(dāng)t1?t0＞?Ty直管段過渡段最小長度計算公式如下：Lmin當(dāng)t1?t0＞?Ty式中：Lmax——直管段的過渡段最大長度，mLmin——直管段的過渡段最小長度，mFmax——單位長度最大摩擦力，N/mFmin——單位長度最小摩擦力，N/mα——鋼材的線性膨脹系數(shù)，m/(m·℃)；E——鋼材的彈性模量，Mpa;t1t0ν——鋼材的泊松系數(shù)，取0.3;σt——A——工作管管璧的橫截面積