供热工程 设计说明书.docx
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供热工程设计说明书
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
姓名
学号
指导教师
2013年12月
1工程概况………………………………………………………………………2
1.1工程概况………………………………………………………………………...3
1.2设计内容………………………………………………………………………...3
2设计依据……………………………………………………………………...….3
2.1设计依据………………………………………………………………………...3
2.2设计参数………………………………………………………………………...3
3负荷概算………………………………………………….……………………...3
3.1用户负荷………………………………………………………………………...3
3.2负荷汇总………………………………………………………………………...4
4热交换站设计……………………………………………………………………4
4.1热交换器……………………………………...…………………………………4
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………………………….………………………………………...5
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
6管网试调节运行方案…………………………………………...…………...11
课程作业总结………………………………………………………………………..12
参考资料
1工程概况
1.1工程概况
1.1.1工程名称：
某小区供热系统
1.1.2地理位置：
合肥某小区
1.1.3本工程为合肥某小区的供热系统设计，为小区的住宅楼,公寓楼和办公楼采暖提供热源，各热用户如下
表1
内容
层高
建筑面积（m2）
热指标（w/m2）
商业
4
1200
70
1#住宅
3
12100
45
2#住宅
3
12100
45
3#住宅
3
12100
45
4#公寓
3
4000
50
5#公寓
3
4800
50
6#办公
3
5000
55
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
《城市热力网设计规范》CJJ34-2002
《采暖通风与空调设计规范》GB0019-2009
《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节能专篇-暖通空调.动力》-2007
《全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调.动力》-2003
2.2热水供热管网布置型式选择
热水供热管网平面布置型式主要有枝状和环状两大类。
本设计采用枝状管网。
枝状管网布置简单，这种管网供热管道的直径，距热源越远越小，造价低，运行管理方便。
其缺点是没有供热的后备能力，当某点发生事故时，其后的所有用户均被断绝供热。
为了在热水管网发生故障时，缩小事故影响范围和迅速消除故障，在与干管相连的管路分支处，及在与分支管路相连接的较长的用户支管处，均应装设阀门。
2.3设计参数
1—6#集中供热，冬季采暖设计供水温度80℃,，回水温度60℃,市政蒸汽管道的压力为0.6MPa.散热器均带温控。
3热负荷概算
3.1热用户热负荷概算及汇总：
利用公式
可以计算出各栋楼的热负荷,汇总列入下:
表2
热用户
热负荷（W）
合计热负荷（KW）
商业
1200×70=84000
2432.5
1＃住宅
12100×45=544500
2＃住宅
12100×45=544500
3＃住宅
12100×45=544500
4＃公寓
4000×50=200000
5＃公寓
4800×50=240000
6＃办公
5000×55=275000
由上表计算的各用户的热负荷可以汇总得小区的总热负荷为：
2432.5（KW）
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
本小区热负荷为2432.5KW，此时有两种换热器选择方法：
a.设两台换热器，每台换热器的换热量为总换热量的70%，一台满负荷运行一台间隙调节。
b.设三台换热器，每台换热器的换热量为总换热量的50%，两台满负荷运行一台做间隙调节。
总的来说，此种方式间隙运行时间长，平均运行效率高。
本系统选择B方案换热器选择方案
单台换热器换热量的确定：
计算热负荷（
）按下式确定:
式子中
：
累计热负荷，
；
：
考虑损失系数。
=1.1×2432500=2583.35
根据《简明供热设计手册》选择换热器型号本设计选用壳管式汽水换热器，壳管式换热器具有很多优点如具有快速、高效、运行可靠的特点等优点。
4.1.2换热面积计算
采用汽-水换热器，换热面积计算如下：
其中：
（k-----传质系数
----平均温度
----修正系数）式中:
——换热器总的热负荷，W；
K——换热器的传热系数，
；
——加热与被加热流体之间的对数平均温差，
；
——传热面污垢修正系数；
对于汽-水换热器传质系数k可取2000～4000；
修正系数可取β=0.9—0.85；
本设计取k=3000，
=0.85
查表得，0.6MPa的饱和蒸汽的温度为158℃，
对数平均温差
∴换热面积：
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
，蒸汽压力0.6MPa，换热量
蒸汽流量3.02t/h，传热系数
所以应采用2台LPQS-600螺旋扰动盘管式汽—水换热器：
该换热器适用于汽水换热，传热系数高，具有不渗不漏，耐腐蚀，外形体积小，节省占地面积的优点。
产品型号
换热面积㎡
蒸汽压力
换热量Q（
）
蒸汽流量t/h
传热系数K
LPQS-600
11.05
0.6
1930
3.02
2304
4.2蒸汽系统
4.2.1蒸汽系统耗量计算
小区由市政热网提供饱和蒸汽，蒸汽压力P=0.6MPa，入口温度t1=158，出口温度t2=90，热水供回水温度tg=80，th=60。
小区总热负荷Q=2432.5kw
换热器的蒸汽需用量G=2×3.02=6.04
4.2.2蒸汽系统设计
热源：
小区由市政热网提供饱和蒸汽，蒸汽压力为0.6MPa。
蒸汽经过除尘以后进入分气缸分出,再经过减压进入汽水换热器.
蒸汽系统：
市政蒸汽--计量--分汽缸--减压--汽-水换热，汽-水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
凝结水系统：
汽-水换热器（分汽缸）凝结水--疏水器--凝水（软水）箱--采暖系统补水（排至室外下水道）。
4.3.2凝结水系统主要设备选型计算
凝水箱：
凝水箱的容积大约按照总流量的4%进行计算：
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。
根据规范要求，安装多台凝结水泵是，应设备用泵，当任何一台停止运行时，其余水泵的总容量不应小于凝结水回收总量的120%。
选择两台变频泵，一开一备，间断工作，每台凝结水泵容量
为2.0
，约为13.74
。
凝结水泵的扬程H
：
因换热站内管路长度均不可知故此处采用估算的方法计算扬程。
式中
P——热源回水箱内的工作压力，闭式水箱P=20～40
，开式水箱P=0；
H1——凝结水管段的总压力损失，
；取3～5m
H2——凝水箱最低水位与热源回水箱进口管顶部之间的标高差，
（1
=10
）；
H3——附加水头，一般取=30～50
。
H=1.2（30+50+20+50+50）=200KPa=20mH2O
因此，选取2台80N30型号凝水泵，该水泵流量18
扬程为30m，转速2950r/min，轴功率2.73KW，配带电动机功率4KW,型号Y110M-2，效率50.3%，气蚀量1.3m，叶轮直径158mm，进出口径80/32，泵重156KG。
不同型号的疏水器的排水量G，一般应按生产厂家提供的样本查得，当缺乏必要的技术数据时，可按下式计算：
式中：
G——疏水器排水量，
——排水系数；
d——疏水器的排水阀孔直径，（mm）；
——疏水器的前后压力差，（kPa）；
假设疏水器的排水阀孔直径为d=3mm，查得
=22.5，
=302kPa
所以
考虑到各种因素，疏水器的设计排水量应大于理论排水量，即
（K值为选择疏水器的倍率）
由压差和最大连续排水量查表可得，应选择CS15H-16钟形浮子式疏水器
阀的管径为25mm，阀座代号为
4.4热水系统
4.4.1热水系统设计
热水供暖系统：
换热器热水出口--热用户--循环水泵--换热器热水进口，循环水泵选用3台（2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
循环水泵选择的原则
（1）循环水泵的总流量应不小于管网的总设计流量，当热水锅炉出口至循环水泵的吸入口装有旁通管时，应计入流经旁通管的流量
（2）循环水泵的流量-扬程特性曲线，在水泵工作点附近比较平缓，以便在网络水利工况发生变化时，循环水泵的扬程变化较小。
（3）循环水泵的承压，耐温能力应与热网的设计参数相适应。
循环水泵多安装在热网回水管上。
循环水泵允许的工作温度，一般不能低于80℃。
如安装在热网供水管上，则必须采用耐高温的热水循环水泵。
（4）循环水泵台数的确定，与热水供热系统采用的供热调节方式有关。
循环水泵的台数不得少于两台，其中一台备用。
当四台或四台以上水泵并联运行时，可不设置备用水泵。
采用集中质调节时，宜选用相同型号的水泵并联工作。
（5）多热源联网运行或采用中央质量-流量调节的单热源供热系统，热源的循环水泵应采用变频调速泵。
（6）当热水供热系统采用分阶段改变流量的质调节时，各阶段的流量和扬程不同。
为节约电能，宜选用流量和扬程不等的泵组。
循环水泵的流量
式中：
G——循环水泵的流量，
Q——建筑物的总供热量，W；
——供回水的温度差，
——水的密度，
c——水的比热容，
热网循环水泵的总流量按想热用户提供的热水总流量的110%选取，数量不少于2台，本系统中，选择3台循环水泵，2开1备.故每台的流量G=57.5
循环水泵的扬程
H=1.2（热用户阻力+最不利管线阻力+换热站阻力+换热器阻力）
热用户阻力为3~5mH2O；换热站阻力为5mH2O；
换热器阻力据资料可得为2×2KPa=4KPa=0.4mH2O
热水循环最不利环路总损失为9461.42Pa=0.94mH2O
取3~5m的富裕量
故总扬程为H=1.2×15=18mH2O
选择水泵型号为ISG80-125，流量为50
，扬程20m，转速2900r/min，电机功率5.5KW，效率75%，气蚀余量3.2m。
4.5补水定压
4.5.1补水定压方式确定
补水定压的作用：
恒定系统压力，是系统在正压下运行，避免气化、倒空，容纳水受热后膨胀的体积
采用膨胀罐加补给水泵的方式对补水系统定压补水，补水泵选用2台（1用1备）。
由于换热站无法高架膨胀水箱且最高建筑物不便采用膨胀水箱定压，所以采用补给水泵定压方式。
4.5.2主要设备选型计算
补水泵的选择
（1）补给水泵的流量
按照《热网规范》中的规定：
闭式热水网路的补水量，不宜大于总循环水量的1%。
但在选择补给水泵时，整个补水装置和补给水泵的流量，应根据供热系统的正常补水量和事故补水量来确定，一般取正常补水量的四倍计算，即总循环水量的4%。
式本系统补给水泵设两台，一用一备。
定压罐型号GQS-5.0，补水量5t/h，安装尺寸H1=1600mm，H2=2400mm，H3=2800mm。
补给水泵的流量G=4.2t/h
扬程计算：
静压为33m，80℃水汽化压力为0.04735MPa,富裕量取3~5m
H=1.1（33+4.74+4）=46m
根据流量G=4.2t/h，扬程H=42.61m选泵：
ISG32-200型水泵，流量4.5
，扬程50m，转速2900r/min，电机功率3KW，效率32%，汽蚀余量2m。
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
布置原理：
外网的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。
（1）对周围环境影少而协调，管道应少穿交通线，考虑园林绿化等因素，管道便于检查、维修。
（2）经济上合理。
主干线力求短直，主干线尽量走热负荷集中区。
注意管线上的阀门、补偿器和某些管道附件；
（3）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;而金属耗量小，基建投资小，运行管理简便，因为本工程是小区的管网敷设，所以选择枝状管网。
由城镇供热工程技术规程可查阅知，热水管网距建筑物基础要大于3米，距城市道路边缘不小于1.5米，所以布置管线邻近道路的管线距道路边缘距离为2米，供回水管道间距为750mm，具体布置如小区管网布置图所示。
5.1.2敷设方式
供热管道的敷设方式分为架空敷设和地下敷设。
本小区管网敷设均采用地下敷设方式。
本工程采用高密度聚乙烯外护管聚安酯泡沫塑料预制直埋保温管，所以本工程管线均采用直埋敷设。
敷设的截面图如CAD图所示
5.1.3管径确定
确定管道的管径计算过程如下：
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。
式中：
---热用户的设计流量，t/h;
---热用户的设计热负荷，W；
---水的质量比热，J/（kg·ºC）；
---各种热用户相应的热网供水温度，ºC，取80ºC；
---各种热用户相应的热网回水温度，ºC，取60ºC；
热负荷计算
1#住宅的采暖热负荷热力网设计流量为
G=3.6×544500×10ˉ³/[4.1868×（80-60）]=23.41t/h
2#住宅的采暖热负荷热力网设计流量为
G=3.6×544500×10ˉ³/[4.1868×（80-60）]=23.41t/h.
3#住宅的采暖热负荷热力网设计流量为
G=3.6×544500×10ˉ³/[4.1868×（80-60）]=23.41t/h.
4#公寓的采暖热负荷热力网设计流量为
G=3.6×200000×10ˉ³/[4.1868×（80-60）]=8.60t/h.
5#公寓的采暖热负荷热力网设计流量为
G=3.6×240000×10ˉ³/[4.1868×（80-60）]=10.32t/h.
6#办公的采暖热负荷热力网设计流量为
G=3.6×275000×10ˉ³/[4.1868×（80-60）]=11.82t/h
（3）主干线计算:
因为热水网路各用户所需要的作用压差是相等的,所以从热源到最远用户为主干线,即主干线为:
1-2-3-4-5-6.
根据热力网路水力计算的方法及步骤、供暖平面图中管道的布置及管道附件的位置，以经济比摩阻30-70Pa/m为计算基础，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径和实际比摩阻,以1为例：
1段设计流量Gn/=104.58t/h,由经济比摩阻查水力计算表得:
d=200mm,R=46.56Pa/m,v=0.89m/s.
同理,其他干管的计算也如此
（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）=RLpa
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。
例如：
管段1的所有局部阻力的当量长度可由附录2-2查出，
局部阻力当量之和：
Ld=4.2
管段1的折算长度：
Lzh=4.2+6.75=10.95
管段1的压力损失：
∆P=Rlzh=46.56*10.95=509.83
用同样方法，可确定主干线上其余管段的管径和压力损失.
管段2的所有局部阻力的当量长度可由附录2-2查出，
局部阻力当量之和：
Ld=17.64
管段2的折算长度：
Lzh=17.64+59.75=77.39
管段2的压力损失：
∆P=Rlzh=20.84*77.39=1612.81
管段3的所有局部阻力的当量长度可由附录2-2查出，
局部阻力当量之和：
Ld=15
管段3的折算长度：
Lzh=15+49.75=64.75
管段3的压力损失：
∆P=Rlzh=50.76*64.75=3286.71
管段4的所有局部阻力的当量长度可由附录2-2查出，
局部阻力当量之和：
Ld=14.54
管段4的折算长度：
Lzh=14.54+48.75=63.29
管段4的压力损失：
∆P=Rlzh=33.35*63.29=2110.72
管段5的所有局部阻力的当量长度可由附录2-2查出，
局部阻力当量之和：
Ld=8.58
管段5的折算长度：
Lzh=8.58+25.75=34.33
管段5的压力损失：
∆P=Rlzh=25.6*34.33=878.85
管段6的所有局部阻力的当量长度可由附录2-2查出，
局部阻力当量之和：
Ld=15.18
管段6的折算长度：
Lzh=15.18+32.75=47.93
管段6的压力损失：
∆P=Rlzh=25.6*50.79=1227.01
管段7的所有局部阻力的当量长度可由附录2-2查出，
局部阻力当量之和：
Ld=9.24
管段7的折算长度：
Lzh=9.24+20.75=29.99
管段7的压力损失：
∆P=Rlzh=32*29.99=959.68
管段8的所有局部阻力的当量长度可由附录2-2查出，
局部阻力当量之和：
Ld=5.37
管段8的折算长度：
Lzh=5.37+5=10.37
管段8的压力损失：
∆P=Rlzh=80.3*10.37=832.71
管段9的所有局部阻力的当量长度可由附录2-2查出，
局部阻力当量之和：
Ld=5.11
管段9的折算长度：
Lzh=5.11+32.75=37.86
管段9的压力损失：
∆P=Rlzh=80.3*37.86=3040.86
管段10的所有局部阻力的当量长度可由附录2-2查出，
局部阻力当量之和：
Ld=8.58
管段10的折算长度：
Lzh=8.58+21.75=30.33
管段10的压力损失：
∆P=Rlzh=105.4*30.33=3196.78
管段11的所有局部阻力的当量长度可由附录2-2查出，
局部阻力当量之和：
Ld=5.37
管段11的折算长度：
Lzh=5.37+5.3=10.67
管段11的压力损失：
∆P=Rlzh=80.3*10.67=856.80
管段12的所有局部阻力的当量长度可由附录2-2查出，
局部阻力当量之和：
Ld=5.11
管段12的折算长度：
Lzh=5.11+27.25=32.36
管段12的压力损失：
∆P=Rlzh=80.3*32.36=2598.51
管段13的所有局部阻力的当量长度可由附录2-2查出，
局部阻力当量之和：
Ld=3.39
管段13的折算长度：
Lzh=3.39+25.3=28.69
管段13的压力损失：
∆P=Rlzh=103.3*47.7=2963.68
管段14的所有局部阻力的当量长度可由附录2-2查出，
局部阻力当量之和：
Ld=11.44
管段14的折算长度：
Lzh=11.44+34.75=46.19
管段14的压力损失：
∆P=Rlzh=58.4*46.19=2697.50
管段15的所有局部阻力的当量长度可由附录2-2查出，
局部阻力当量之和：
Ld=5.2
管段15的折算长度：
Lzh=5.2+6.7=11.9
管段15的压力损失：
∆P=Rlzh=104.4*11.9=534.93
管段16的所有局部阻力的当量长度可由附录2-2查出，
局部阻力当量之和：
Ld=8.96
管段16的折算长度：
Lzh=8.96+58.75=67.71
管段16的压力损失：
∆P=Rlzh=12.7*67.71=859.92
管段17的所有局部阻力的当量长度可由附录2-2查出，
局部阻力当量之和：
Ld=6.65
管段17的折算长度：
Lzh=6.65+6.7=13.35
管段17的压力损失：
∆P=Rlzh=61.5*13.35=821.03
管段18的所有局部阻力的当量长度可由附录2-2查出，
局部阻力当量之和：
Ld=12.68
管段18的折算长度：
Lzh=12.68+59.45=72.13
管段18的压力损失：
∆P=Rlzh=28*72.13=2019.64
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。
支线的计算:
利用最远管网与各支管段的并联关系，确定资用压力，根据公式算得估算比摩阻，再根据流量G和估算比摩阻R，查水力计算表，可以得出。
用同样方法，可确定主干线上其余管段的管径和压力损失.
7、8、9管段的资用压力为：
△P7,8,9=△P4+△P5+△P6
=2025.28+878.85+1227.01=4131.14pa
估算比摩阻为：
R’=4131.14/（59.2×1.6）=43.61
根据流量和估算比摩阻，查水力计算表，分别得
出11,12,13管段的流速v，管径d和比摩阻R,计入下表中。
管段7、8、9的实际压力为：
△P7,8,9=P7+P8+P9=959.68+832.71+3040.16=4832.55pa
不平衡率为：
X=（4832.55-4131.14）/4131.14=-16.98%
加以调压板调节，不平衡率在合理范围内。
10、11、12管段的资用压力为
△P10,11,12=△P7,8,9+△P3
=4832.55+3240.64
=8073.19pa
估算比摩阻为：
R’=8073.19/（59.2×1.6）=85.23
管段10,11,12的实际压力为：
△P10,11,12=△P10+△P11+△P12=3196.78+856.80+2598.51
=6652.09pa
不平衡率：
X=（8073.19-6652.09）/8073.19=17.6%
加以调压板调节，不平衡率在合理范围内。
13管段的资用压力为：
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