供热工程课程设计计算书示例

课程大作业说明书

课程《供热工程》

班级

姓名

学号

指导教师

目录

1工程概况 (11)

1.1工程概况 (11)

1.2设计内容 (11)

2设计依据 (11)

2.1 设计依据 (11)

2.2 设计参数 (11)

3负荷概算 (11)

3.1 用户负荷 (11)

3.2 负荷汇总 (11)

4热交换站设计 (11)

4.1 热交换器 (11)

4.2 蒸汽系统 (11)

4.3 凝结水系统 (11)

4.4 热水供热系统 (11)

4.5补水定压系统 (11)

5室外管网设计 (11)

5.1 管线布置与敷设方式 (11)

5.2 热补偿 (11)

5.3 管材与保温 (11)

5.4 热力入口 (11)

课程作业总结 (11)

参考资料

1 工程概况

1.1 工程概况

本工程某小区供热系统设计，为1-6#楼房采暖提供热源。

1.1.2 工程名称：某小区供热系统

1.1.3 地理位置：城市道路以北

1.1.4 热用户：1#住宅、2#住宅、3#住宅、4#公寓、5#公寓、6#公寓

1.2 设计内容

某小区换热站及室外热网方案设计(参见附带图纸)

2设计依据

2.1设计依据

《采暖通风与空调设计规范》GB0019-2003

《城市热力网设计规范》CJJ34-2002

《城镇直埋供热管道工程技术规程》CJJ/T81-98

《公共建筑节能设计标准》50189-2005

《全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调.动力》-2003

《全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇-暖通空调.动力》-2007

2.2 设计参数

冬季采暖设计均为水温：80/60oC

3 热负荷概算

3.1 热用户热负荷概算

Qn=qf*F

1#、12100*45=545500(w) 2#、12100*45=544500(w) 3#、12100*45=544500(w) 4#、4000*50=200000(w) 5#、4800*50=240000(w) 6#、5000*55=275000(w)

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

总热负荷为Q /n =2348.5kw ，c 是水的质量比热，取4187J/（kg ·0c ）. t 1热网供水温度800C ，t 2/热网回水温度600C 所以总流量G n /=3.6*103Q /n /c/(t 1/-t 2/)

=3.6*103 s* 2348.5*103w/4187J/（kg ·0c ）/(80-60) 0C =100.96t/h

根据以上可选用两台GRJZ-B25机组型号的G108板式换热器，每台换热量为1750kW ，每台流量为60 t/h ，满足总热负荷的70%，2348.5*0.7=1643.95w 。 其采暖系统具体数据： 管径为DN150mm ；循环水泵的功率为15kw ，扬程30-40m ；计量泵P155功率100W ；补水泵功率为0.55-2.2KW ，扬程20-90m ，流量为 1.2-2m 3

/h ；一次管径为DN133mm 。

4.1.2 换热面积计算

7.87)]

801.158(\)601.158ln[()801.158()601.158(=-----=

?t j ℃=273+87.7K=360.7K

k=2500-5000[W/(㎡.k)] F=

==

?85

.0*7.360*25002348500**β

t j n

k Q ㎡

注：n Q ------总热负荷量，W ；

k--------传质系数，[W/(㎡.k)] ；

t j ?----对数平均温度

，K ；

β--------修正系数,一般取0.85-0.9；

F-------换热面积，㎡。 4.2 蒸汽系统

4.2.1 蒸汽耗量计算

小区由市政热网提供饱和蒸汽，蒸汽压力为0.6MPa ，蒸汽耗量约2t/h 。 G=

)

187

.4(278.0'

"

t i Q

-

4.2.2 蒸汽系统设计 基本流程图：

市政蒸汽0.6 MPa

————————→过滤器—→减压阀—→安全阀——分气缸—→计量器——→

温控阀———板式换热器

注：换热器进口设温控阀，控制热水出水温度。 4.3 凝结水系统

4.3.1 凝结水系统设计

板式式换热器 ———→疏水器—————排出凝水

▏ ▏

凝水泵————凝水箱————— ▏ 自来水（补水）

4.3.2 凝结水系统主要设备选型计算

4.4 热水系统

4.4.1 热水系统设计

（入口）板式换热器（出口）——热用户 ▏ ▏ ——————循环水泵————— 注：循环水泵选用3台(2开1备)，均采用变频控制。

4.4.2 热水系统主要设备选型计算 循环水泵的流量：G=(1.1~1.2)G ′ 扬程：H=(1.1~1.2)(Hr+Hwg+Hwh+Hy) 注：G ——循环水泵的流量，t ／h;

G ′——热网最大设计流量，t ／h; H ——循环水泵的扬程，MH2O;

Hr ——网路循环水通过热源内部的压力损失，MH 2O ； Hwg ——网路主干线供水管的压力损失，MH 2O ； Hwh ——网路主干线回水管的压力损失，MH 2O ； Hy ——主干线末端用户系统的压力损失，MH 2O 。 4.4.3 管径确定

4.5 补水定压

4.5.1 补水定压方式确定

补水定压：采用补给水泵补水，膨胀水箱定压的方式。补给水泵选用两台，一开一备。

4.5.2主要设备选型计算

补水泵的扬程：Hb=Hj+ΔHb-Zb;

膨胀水箱的容积：Vp=αΔtVs=0.0006﹡75﹡Vs=0.045Vs; 膨胀水箱高度应满足：40)5~2(<<++p g j H g

P Z ρ；

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

供热管网布置原则：外网网路形式对于供热的可靠性、系统的机动性、运行是否方便以及经济效率有着很大影响。应在城市建设规划的指导下，考虑热负荷分布、热源位置、与各种地上、地下管道及构筑物、园林绿地的关系和水文、地质条件等多种因素，经技术经济比较确定。

①经济上合理：主干线力求短直，主干线尽量走热负荷集中区。要注意管线上的阀门，补偿器和某些管道附件的合理布置，这将涉及到检查室的位置和数量，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。

本工程应用的管线布置：因枝状管网布置简单，供热管道的直径，随距热源越远而逐渐减小;且金属耗量小，基建投资小，运行管理简便；又因本工程是小区的管网敷设，使用环状管网布置热网投资太大，运行管理也过于复杂，所以选择枝状管网。，具体布置如小区管网布置图所示。

5.1.2 敷设方式

本工程供热管网的敷设形式：采用有补偿直埋敷设，补偿器设在局部地沟内。具体如图所示。

注：安装时，应保证管线在设计时计算出的热位置在运行时能够实现，并严格按设计给出的预拉值进行预拉。在管道安装完毕、水压试验合格和接头处理结束后回填管沟。

5.1.3 管径确定

确定管道的管径计算过程如下：

(1)热流量计算:

以1#住宅为例：

G n/=3.6*103Q/n/c/(t1/-t2/)

=3.6*103*544500w/4187J/（kg·0c）/(80-60) 0C

=23.41t/h

同理，其他用户的热负荷为:

2#住宅:23.41 t/h；

3#住宅:23.41t/h；

4#公寓:8.6 t/h；

5#公寓:10.31 t/h；

6#公寓:11.82 t/h。

(2)主干线计算:

热水网路各用户所需要的作用压差相等,主干线为:A-B-C-D-E-F-G。取主干线的平均比摩阻在40~80Pa/m范围内。根据各管段的流量和平均比摩阻，查水力计算表，确定管经和实际比摩阻。

AB管段：计算流量为100.96t/h, 平均比摩阻在40~80Pa/mn内，查附录2-1，得出管经和实际比摩阻如下：

d=200mm;R=43.2Pa/m;v=0.87m/s

管段AB 上局部阻力的当量长度可由附录2-2查出，结果如下： 一个闸阀 1×3.36=3.36m ;两个弯头 2×4.2=8.4m 局部阻力当量长度之和Ld=8.4+3.36=11.76m 管段AB 的折算长度Lzh=11.76+26.6=38.36m 管段AB 的压力损失ΔP= R·Lzh =38.36×43.2=1657Pa

同样的方法，可确定主干线上其余管段BC 、CD 、DE 、EF 、FG 的管径和压力损失，结果见附表1。 (3) 支线计算

以支线BR1为例，管段资用压力为△PBR1=△PAC+△PBC+△PCD+△PDE+△PEF+△PFG=1989+454+4213+2156+3583=12395Pa 管段BR1的估算比摩阻为: R ’=

)

1(j l P α△+?=)

6.01(4312395+?=180.2Pa/m

再根据管段BR1的流量8.6t/h 和估算比摩阻。查水力计算表得 d=70mm R=105.2Pa/m v=0.67m/s

管段BR1上的所有局部阻力的当量长度可有附表2-2查出， 2个闸阀 2×1.28=2.56m ； 1个分流三通 1×3=3m 1个焊接异径接头 1×0.4=0.4m 局部阻力的当量长度之和 Ld=2.56+3+0.4=5.96m BR1管段折算长度为: 43+5.96=48.96m ； 管段BR1的压力损失:

△ P=R ×Lzh =48.96×105.2=5151Pa

支线BR1和主干线并联环路BCDEFG 之间的不平衡率为 X=12395

515112395-=58％＞15％

超过允许误差范围，需要用调压板调压. 调压扳一般安装在供水管上，所以利用调压扳需消耗的剩余压头应同时包括供水和回水两管的剩余压头之和. 其它支管计算同上。列入表。 支线BR1的剩余压头为： H=12395-5151=7244Pa f=23.21*

10

4

-*D n

2

H ρ+0.812G .

=23.21*104

-*702

*7244*958+0.812*8600=36943 D=

f GD

n /2

=36943/70

*86002

=33.8mm

所以调压板孔径为33.8mm ，其他支线计算方法同上。

附1：管道计算结果列表：

注：支线BR1、CR2R3、DR4、GR8R9不平衡率均超过-+15%，可用调压板调压，也可用阀门节流。

5.2 热补偿

5.2.1 补偿方式

ⅰ.固定支架间的最大允许间距可根据初步设定管径确定，当管径为125mm 时，固定支架最大间距应为65m，当管径＜100mm时，固定支架最大间距应为60m，当每个支架之间必须设一个补偿器。尽量利用自然补偿，不便使用方形补偿器时应选用套筒补偿器或波纹管补偿器，方形补偿器所在处应有补偿器穴。当钢管直径较大，安装位置有限时可设置套筒补偿器或波纹管补偿器。套筒补偿器使用时需要注意定期检修，以防漏水。波纹管补偿器选择时应注意使用条件，避免氯离子腐蚀。

ⅱ.本小区供暖管道采用轴向波纹管补偿器,预拉伸敷设。具体位置见图纸所示。为使轴向波纹管补偿器严格地按管线轴线热胀冷缩，补偿器靠近一个固定支座设置，并设置导向支座。导向支座采用整体箍住管子的形式，以控制横向位移和防止管子纵向变形，补偿器设在局部地沟内。具体如图纸所示。

ⅲ.固定支座要求:

①在管道不允许有轴向位移饿节点处设置固定支座,例:在支管分出的干管

处

②在热源出口,热力站和热用户入口处,均应设置固定支座,以消除外部管路

作用于附件和阀门上的作用力,使室内管道相对稳定

③在管路弯管的两侧应设置,以保证管道弯曲部位的弯曲应力不超过管子的

许用应力范围。

本小区供热管网固定支座位置如图纸所示。

5.2.2 固定支座受力计算（只算一个）

轴向型波纹补偿器对固定支架的水平推力

单位换算：1兆帕=10公斤/平方厘米=10*10牛顿/平方厘米

直线管道上的固定支架：

B点:靠近补偿器一端的固定支架B点,承受补偿器对其产生的弹性力（膨胀节位移对其产生的推力）

1). 经过预拉伸（冷紧）的管道: P1=K Δ/2

2). 未经预拉伸（冷紧）的管道: P1=K Δ

P1--对靠近端支架作用力（弹性力）(N)

Δ--补偿量(MM)

K--补偿器刚度(N/mm)

A点:远离补偿器另一端的固定支架A点,既要承受弹性力P1,又要承受管道热位移对其滑动支架产生的摩擦力的反作用力P2。

P2=μ(qL+w)

P2--摩擦力的反作用力(N)

μ--摩擦系数(0.3)

q--管道单重(N/m)

w—波纹管补偿器的重量(N)

即A点所承受的补偿器端的水平推力为:

P=P1+P2(N)

5.3 管材与保温

5.3.1 管材

蒸汽管及DN>50的热水管采用无缝钢管焊接，DN<50热水管及其它管道采用热镀心锌管丝口连接。

5.3.2.保温

蒸汽管、凝结水管、热水管采用硬质聚氨酯泡沫塑料保温，高密度聚乙烯硬质塑料管保护。

5.4 热力入口

热力入口设置在建筑物用户的地沟入口，站内设置温度计、压力表等检测装置，在供水管道上装过滤器，防止污垢、杂物等局部系统内，在低点处设置泄水阀，检修时排泄供暖系统中的水量。详见小区供热系统管线平面布置图以及用户热力入口布置图。

课程作业总结

参考资料：《采暖通风与空调设计规范》GB0019-2003

《城市热力网设计规范》CJJ34-2002

《城镇直埋供热管道工程技术规程》CJJ/T81-98

《公共建筑节能设计标准》50189-2005

《全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调.动力》-2003

《全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇-暖通空调.动力》-2007