供热工程课程设计--某小区供热系统.doc

安徽建筑工业学院环能工程学院

课程大作业说明书

（参考提纲）

课 程 《供热工程》 班 级 10城建环设（1） 姓 名 潘俊生 学 号 10203910107 指导教师 王老师

2012年12月

目录

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………………………………………………………………………...3

4 热交换站设计………………………………………………………………………3

4.1 热交换器……………………………………...…………………………………3 4.2 蒸汽系统…………………………………...……………………………………4 4.3 凝结水系统……………………………………………………………………...4 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……………………………………...……………………………………9 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

1.1.2 工程名称：某小区供热系统 1.1.3 地理位置：某地 1.1.4 热用户： 编 号 1# 2# 3# 4# 5# 建筑面积㎡ 12100 12100 12100 4000 4800

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

1.《采暖通风与空调设计规范》GB0019-2003 2.《城市热力网设计规范》CJJ34-2002

3.《城镇直埋供热管道工程技术规程》CJJ/T81-98

4.《全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调.动力》-2003 5.《公共建筑节能设计标准》 哈工大版

6.《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

6# 5000 1、外网提供的蒸汽为饱和蒸汽，蒸汽压力为0.6MP热源提供的一次供回水温度是156C/85C 2、供回水温度为80/60℃ 3、 编 号 1# 2# 3# 4# 建筑面积㎡ 12100 12100 12100 4000 建筑面积热指标W/㎡ 45 45 45 50 3 热负荷概算

3.1 热用户热负荷概算

采用面积热指标法 Qn’=qf﹡F×10-2

Qn’—建筑物的供暖设计热负荷，单位w; F —建筑物的建筑面积，单位m2 qf —建筑物供暖面积热指标，w/m2

5# 4800 50 6# 5000 55 序号 1# 2# 3# 4# 5# 6#

3.2 热负荷汇总 编 号 建筑热负荷W 1# 544500

热负荷统计表 建筑面积建筑面积热指标W/㎡ ㎡ 12100 45 12100 45 12100 45 4000 50 4800 50 5000 55 热负荷 W 544500 544500 544500 200000 240000 275000 热负荷及对应的热流量汇总 2# 3# 4# 5# 544500 544500 200000 240000 6# 总计 275000 2348500 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 单台换热器换热量的确定：

计算热负荷（KW）按下式确定

Qj=(1.05～1.1)∑Q

式中 ∑Q——累计热负荷，KW；

1.05～1.1—— 考虑损失系数。

Qj=1.1∑Q=1.1×2348500W= 2583.350KW

单台换热器的应满足的换热量：Q=2583.350*70﹪=1808.345 KW 4.1.2. 换热面积计算

查表得，0.6MPa的饱和蒸汽的温度为160℃， 对数平均温差tpjtatb(16060)(16080)℃89.7℃ ta(16060)lnln(16080)tb∴换热面积FQ234850070%m27.2m2

KBtpj30000.8589.7根据换热面积选用LPQS-600螺旋扰动盘管式汽—水换热器，其实际换热器参数为：

换热面积F11.05m2，蒸汽压力0.6MPa，换热量Q1.93MW

蒸汽流量3.02t/h，传热系数K2290.7W/(m2℃)

所以应采用两台LPQS-600螺旋扰动盘管式汽—水换热器： 产品型号 换热面积㎡ 蒸汽压力MPa 换热量Q (Kw) 蒸汽流量t/h 传热系数K w/(㎡.℃) LPQS-600 11.05 0.6 1930 3.02 2290.7

4.2 蒸汽系统

4.2.1 蒸汽耗量计算

两台换热器的蒸汽需用量G=2×3.14=6.28（t/h） 4.2.2 蒸汽系统设计 由热力公司完成。 4.3 凝结水系统

4.3.1 凝结水系统设计

汽-水换热器→凝结水→疏水器→凝水(软水)箱→采暖系统补水（或排至下水道）。 4.3.2 凝结水系统主要设备选型计算

4.3.2.1疏水器：按照疏水器在供热系统中的安装位置不同进行选择，安装位于换热器出口，所以选择导致筒形；

4.3.2.2凝水箱：凝水箱的容积大约按照总流量的4%进行计算：

VG4%100.650.044m3

凝结水箱宜选用1个，其总有效容量宜为20~40min的凝结水回收量，水温大于60℃时，水箱要保温。

4.4 热水系统

4.4.1 热水系统设计

换热器热水出口→供水→热用户→循环水泵→换热器热水进口，循环水泵选用2台(1用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： 水泵流量：G1.1Q234850031.1100.65m/h 33tc204.2101.010P1.2(16166.9950000)N/m2水泵的扬程： h8.1m 33g1.010kg/m9.8N/kg换热站的自留扬程15m，所以水泵的扬程最少为23.1m。

根据计算出来的G和h值选择4BL-12型水泵，其流量G110m3/h，扬程h23.3m，电机功率N9.5kW

4.5 补水定压

4.5.1 补水定压方式确定——采用膨胀罐加补给水泵的方式对热水系统定压补水，补水泵选用

2台(1用1备) 补给水泵的选择

（1）扬程：根据保证水压图水静压线的压力要求来确定。 H=25.25m

(2) 流量：一般可按循环水量的3%~5%计算

3Q

G=4%×tc=4%×100985.5/1000×=4.039m/h 4.5.2主要设备选型计算

3

选择：1.1G=1.1×4.039=4.44 m/h

1.1 H=1.1×25.25=28.87 mh2O

选择2台相同型号低区补水40LG12-15X5 G=18 m3/h ，N=5.5kw H=60m，其中一台备用。

5 室外管网设计

5.1 管线布置与敷设方式 5.1.1、管网布置原则

（1） 热源的位置

本设计热源为小区内的换热站 （2） 管网的走向

实际定向时要掌握地质，水文资料，地上，地下构筑物情况，除了技术经济合理外还要考虑维修管理方便，布置时应注意：

Ⅰ、管道应尽量穿越负荷区，走向宜平行于建筑物。 Ⅱ、尽量少穿越公路，铁路等主要交通干线。

Ⅲ、为了施工及管理方便，管线应尽量走绿化地带。

Ⅳ、热力管沟外侧与其他建筑物，管线保持一定距离，与基础外边敬距不小于1.5米。 Ⅴ、热网规划时应当适当考虑各小区连接方便及小区负荷对称。

5.1.2 敷设方式

3）管道敷设

本设计管线全部采用有补偿直埋敷设，采暖管道宜埋于地下水位之上，本设计埋深为1.25米，管道坡度为0.002管道最高处设放气阀，最底处设卸水阀。

干管采用有补偿敷设，支管采用无补偿敷设。 5.1.3 管径确定 2、水力计算

热水网路水力计算的方法及步骤如下：

（1） 确定热水网路中各个管段的计算流量：

管段的计算流量就是该管段所负担的各个用户的计算流量之和，以此计算流量确定管段的管径和压力损失。

对只有供暖热负荷的热水供暖系统，用户的计算流量可用下式计算：

QnQnGnc(A(t/h

Qn—供暖用户的设计热负荷,单位 kw； 1,—网路的设计供，回水温度℃

C —水质量比热

A —采用不同计算单位的系数，本设计采用A=0.86

（3） 根据网路主干线各管段的计算流量和初步选用的 平均比摩阻R（40~80pa/m）值，

利用水力计算表，确定各管段的标准管径和相应的实际比摩阻。

（4） 热水网路的局部损失，采用当量长度法，将管段的局部阻力损失折合成相当的沿程损失，所以，热水网路中的管段的总压降等于：

△P=R（L1+L2）=RL pa 式中：L1—管段长度

L2—管段当量长度 L—管段的折算长度

在进行估算时，局部阻力的当量长度L2可从《热水网路局部阻力当量长度表》中查出。 根据管段的沿程比摩阻,折算的局部阻力损失和流速，计算管段的总压降。

E 6 F 5 12 K 4 D G J 3 97 C H 8 I 2 10 1 A B M 13 14 L11

室外管网布置简图

水利计算表： 供 水 管 路 水 力 计 算 表 (80/60℃) 修正后修正后管段流速流管径比摩阻速d(mm) R(Pa/m) v(m/s) 0.84 200 41.46 1.13 150 111.54 0.69 150 52.24 0.56 125 34.30 0.43 100 27.93 0.43 100 27.93 0.43 100 27.93 管段长度L1(m) 17 43.5 50 65 1.5 28.5 29 局部阻力当量长度L2（m） 4.2 17.36 14 14.54 6.93 6.6 8.25 管段压力损失△p(Pa) 1226.32 7409.46 3578.59 2881.21 326.41 1071.41 1131.97 管热负荷段号 Q(w) 1 2 3 4 5 6 6’ 2348500 1633500 1089000 544500 272250 272250 272250 流量G(㎏/h) 100962.5 70224.5 46816.34 23408.17 11704.08 11704.08 11704.08 管段当量长度L（m） 21.2 60.86 64 79.54 8.43 35.1 37.25 5’ 4’ 3’ 2’ 1’ 7 8 9 9’ 8’ 7’ 10 11 12 12’ 11’ 10’ 13 13’ 14 14’ 272250 544500 1089000 1633500 2348500 544500 272250 272250 272250 272250 544500 715000 515000 275000 275000 515000 715000 200000 200000 240000 240000 11704.08 23408.17 46816.34 70224.5 100962.5 23408.17 11704.08 11704.08 11704.08 11704.08 23408.17 30738 22139.96 11822.31 11822.31 22139.96 30738 8598.042 8598.042 10317.65 10317.65 0.43 0.56 0.77 1.13 0.84 0.56 0.43 0.43 0.43 0.43 0.56 0.70 0.79 0.65 0.65 0.79 0.70 0.48 0.48 0.54 0.54 100 27.93 2 125 34.30 66 150 52.24 50 150 111.54 44.5 200 41.46 16.5 125 34.30 15 100 27.93 1.5 100 27.93 28.5 100 27.93 29 100 27.93 2 125 34.30 16 125 53.52 75.7 100 93.90 60 80 80.08 80 80 80.08 81 100 93.90 60 125 53.52 75.7 80 45.09 30 80 45.09 31 80 55.67 30 80 55.67 31 最大损失∑△P=85292Pa 8.25 18.28 18.89 18.45 6.41 8.69 6.93 6.6 8.25 8.25 10.89 10.89 10.85 7.02 8.29 12.5 10.89 7.01 8.29 7.01 6.64 10.25 84.28 68.89 62.95 22.91 23.69 8.43 35.1 37.25 10.25 26.89 86.59 70.85 87.02 89.29 72.5 86.59 37.01 39.29 37.01 37.64 377.75 3044.65 3893.65 7646.00 1299.13 965.28 326.41 1071.41 1131.97 377.75 1075.89 4870.68 6960.78 7172.92 7355.82 7117.41 4871.98 1781.42 1884.84 2202.49 2238.35

支管不平衡率 支管号 DG CH JL IM 不平衡率 48% 73% 69% 87% 局部阻力当量长度计算表 局部阻力形式/管径管段长度弯头波纹管补异径接分(合)流三分（合）流三通闸阀局部阻力总当管段编号 d(mm) L1(m) (m) 偿器(m) 头(m) 通直通管(m) 分支管(m) (m) 量长度(m) 1 200 17 4.2 4.2 2 150 43.5 8.4 0.56 8.4 17.36 3 150 50 8.4 5.6 14 4 125 65 2.2 7.5 0.44 4.4 14.54 5 100 1.5 0.33 4.95 1.65 6.93 6 100 28.5 1.65 3.3 1.65 6.6 6’ 100 29 1.65 4.95 1.65 8.25 5’ 100 2 6.6 1.65 8.25 4’ 125 66 2.2 7.5 0.33 6.6 1.65 18.28 3’ 2’ 1’ 7 8 9 9’ 8’ 7’ 10 11 12 12’ 11’ 10’ 13 13’ 14 14’

150 150 200 125 100 100 100 100 125 125 100 80 80 100 125 80 80 80 80 50 44.5 16.5 4.2 15 1.5 28.5 1.65 29 1.65 2 16 75.7 2.2 60 80 2.56 81 2.56 60 75.7 2.2 30 1.28 31 1.28 30 1.28 31 1.28 8.4 0.44 8.4 0.56 0.44 0.33 0.44 0.44 5.57 0.33 0.26 0.26 5.57 0.33 0.44 0.26 0.26 0.26 0.26 8.4 8.4 3.3 4.95 3.3 2.55 3.82 4.95 6.6 1.65 1.65 1.65 6.6 1.65 4.95 1.65 1.65 1.65 6.6 1.65 8.8 1.65 6.6 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 3.82 1.65 5.1 1.65 3.82 1.65 5.1 18.89 18.45 6.41 8.69 6.93 6.6 8.25 8.25 10.89 10.89 10.85 7.02 8.29 12.5 10.89 7.01 8.29 7.01 6.64 5.1.4循环水泵的确定

网路循环水泵是驱动热水在热水供热系统中循环流动的机械设备。它直接影响热水供热系统的水力工况。循环水泵的选择对完成集中供热的任务是十分重要的。应着重指出，循环水泵是在闭合环路中工作的，它所需要的扬程仅取决于闭合环路中的总压力损失，而与建筑的高度和地形无关，与定压线高度无关。

网路循环水泵工作在封闭的循环回路之中，从它的出口起，即过任何一个用户系统的循环回路，再回到它的入口，其位差所需的压头，正负相抵，综合为零。因此循环水泵的扬程仅消耗在克服热源、网路和用户系统的阻力上，而不需要用它克服用户系统的高度。 循环水泵的扬程

H= 1.1×(Hr + Hw + Hy ) (6-2)

式中 H——循环水泵的扬程；

Hr——网路循环水通过热源内部的压力损失； Hw——网路主干线供、回水管的压力损失；

Hy——主干线末端用户系统的压力损失，即预留压力，大约为0.5Mpa。 由上面的水力计算表可知：H=1.1×23.1=25.41mh2O

G=100.65m3/h. 根据计算出来的G和h值选择4BL-12型水泵，其流量G110m3/h，扬程h23.3m，电机功率N9.5kW

5.2 热补偿 5.2.1 补偿方式

选择固定支架，最大允许间距由《集中供热设计手册》查得，小区主干管管采用两个轴向波纹管补偿器,预拉伸敷设，管道的热伸长量不得超过补偿器的补偿量。具体位置见图纸所示；支管采用自然补偿，不设置补偿器；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

5.2.2 管段热补偿量的计算（只计算干管热补偿量） 按以下公式计算管道的热伸长量：

LtRtaL m (7-1)

式中：-------- 管道线性膨胀系数，取=12×10－5/m.℃，

tR--------- 管道的最高使用温度，取80℃； ta-------- 管道安装时的温度，可近似取5℃；

L -------- 为两固定支架间距；

因为该项目供热面积较小在设计图中用了4对补偿器。算结果如下表：

4 3 10 2

热补偿计算管段标号图

热补偿计算表： 供回水管段伸长量表 固定支座管道安装管道管道膨胀系供水管段的最供水管道热的间距时的温编号 数（m/m.℃） 高使用温度℃ 伸长量L'(m) L(m) 度℃ 2 23.5 0.000012 80 5 0.02256 2’ 23.5 0.000012 80 5 0.02256 3 30 0.000012 80 5 0.0288 3’ 30 0.000012 80 5 0.0288 4 30 0.000012 80 5 0.0288 4’ 30 0.000012 80 5 0.0288 10 40 0.000012 80 5 0.0384 10’ 40 0.000012 80 5 0.0384 总热补偿量0.23712m 干管总伸长量为237.12mm

5.2.3 固定支座受力计算（只算一个） 例如：L型自然补偿管道固定支架的受力计算

→↓

固定支架承受的水平推力Fx=Px1+μq1cosa1(L1+L3/2)-0.7[Px2+μq2cosa1(L2+L4/2)] 固定支架承受的侧向推力Fy=Py1+μq1sina2(L1+L3/2)- 0.7[Py2+μq2cosa2(L2+L4/2)] Px,Py—自然补偿管道在x,y轴方向的弹性力，N； q—计算管段的管道单位长度重量，N/M； μ—管道与支架间的摩擦系数。

5.3 管材与保温 5.3.1 管材

管道及管件应符合《城镇直埋供热管道工程技术规程》CJJ/T81-98和《高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管CJ/T114-2000》的要求。管道连接采用焊接连接方式，焊缝坡口和焊接质量应符合相关施工验收规定。

5.3.2.保温

直埋管道采用预制保温管，采用氰聚塑预制保温管，为增加保温层的耐久性和分辨各种介质的管道，在保护层外涂刷颜色漆，并每隔10左右涂刷分色漆环。 5.4 热力入口

散热器均设温控阀，热力入口均设压差控制阀。详见图纸。 课程作业总结:

在供热工程的课程快要结束时，王老师给了我们这次的大作业，设计某个小区的供热管网布置系统，要求用CAD制图，一开始，我拿到这个题时，除了会水力计算，其他的一无所知，CAD不知道怎么用，设计书不知道大概的格式。但是，既然老师已经布置了，那我们就要想一切办法去努力完成这次作业。首先是知道水力计算，将每段管网的平均比摩阻、管径求出来，想好怎么设置管段补偿器和设置多少的补偿器，支架应该怎么设置，设置多少才合理。这些我们都要从新拿起书本消化前面没学好的知识。

经过一段时间的设置后，开始了图纸的绘画过程，虽说用的是绘图软件CAD，但对于我来说，平时很少用到CAD，所以基本在计算机制图上是个门外汉，一切从头开始学，去图书馆借书，上网查资料，查询一切别人看来很基本的问题，过了一段摸索的阶段后，慢慢的能作一些简单的制图了，随后在同学和网络，资料的帮助下，终于把最后的图画好了。

最后，根据画好的图纸和计算过程中的草稿，开始写课程说明书，这次课程设计作业让我学会了CAD的皮毛，同时也意识到计算机技术的用处，以后不仅要关心书本的内容，一些以后本专业常用的软件也是需要我们掌握的。这样也会增加我们以后的就业优势，同时锻炼自己自学的能力。

在本次设计中，很感谢王老师给了我们这次锻炼自己和接触CAD的好机会，同时还要谢谢在作业完成中给与我帮助的同学老师。

参考资料

1《供热工程》—中国建筑工业出版社 2《工程热力学》—中国建筑工业出版社 3《流体输配管网》—中国建筑工业出版社