毕业设计(论文)--哈尔滨市中山小区供热管网设计.docx

成人高等教育毕业论文（哈尔滨市中山小区供热管网设计）学生姓名：专 业： 建筑环境与设备工程层 次： 专升本 指导教师：） 二O一O年4月成人高等教育毕业论文（哈尔滨市中山小区供热管网设计） 学生姓名： 学习站点： 辽 阳 函 授 站 教育形式： 函 授 层 次： 专升本 专 业： 建筑环境与设备工程 入学时间： 2009年9月 指导教师： 职 称： 教 授 二0一0年4月摘 要本工程为哈尔滨市中山小区供热管网及换热站设计。热网是集中供热系统的主要组成部分，担负热能输送任务。小区以热水作为供热热媒，一次网供水温度130ºC，回水温度80ºC，二次网供水温度95ºC，回水温度70ºC。管网布置为闭式双管异程式系统，枝状管网，敷设方式为直埋式，整个管道采用自然补偿。所有管段采用预制保温管，保温材料为聚氨酯，保护层为聚乙烯，通过水力计算确定管径。采用补给水泵定压，系统运行时，采用质调节调节方式，以适应热负荷的变化。换热站内选用循环泵为两用一备，补水泵为一用一备，选用两台换热器并联运行，卧式直通除污器。整个网路由绘制的水压图可知网路压力工况均满足技术要求。小区内大部分建筑物为民用住宅，有三处商业网点和宾馆等。小区占地面积约为4.6万，建筑面积约为13.3万。供暖热负荷5811.917KW，总循环水量199.7 t/h。 设计中充分考虑将来的发展趋势，对供热管网系统的可靠性和安全性进行了分析，使得热水网路工况稳定，方案选择合理，满足各个建筑物的供暖要求，为人们提供了舒适的空间。次设计地点范围为沈阳市万树园小区供热管网小区外网设计。设计的主要内容为: 集中供热系统。集中供热，随着人们生活水平的提高，集中供热被越来越多地采用，采用集中供暖可以减少能量的浪费,提高供热效率,减少环境污染,利于管理.同时采用集中供热可提高供热质量,提高人们的生活质量.但是在以往的设计中,由于外网与内网的配合往往出现缝隙,使得各个建筑物的资用压头与实际需要的出现偏差,使系统水力失调, 浪费了大量的热量,而供热效果却不甚理想.本次设计要求解决这一问题,使得系统的平衡性有一个较大的提高,减少系统的失调损失,节省燃料和电、水的消耗,并提高供热质量。关键词：供热管网、热负荷、水压图、热力交换站目 录摘要 I目录 第1章 绪论 4 11 设计概述 4 12 供热方案的确定及管道布置 4121 供热方案的确定 4122 供热管网平面布置型式 513 集中供热系统的设计热负荷 5 131 集中供热系统的设计热负荷的特征 5 132 集中供热系统的设计热负荷的概算 5第2章 水力计算 8 21 确定个用户的设计流量 822 水力计算 8221主干线水力计算 8 222最大支干线及各支线水力计算 9第3章 水压图绘制及用户连接方式确定 2031 水压图绘制 20311 对热水网路压力状况的基本技术要求 20 312 水压图绘制方法及步骤 2032 热用户及热水网络的连接方式 22321热用户及热水网络的连接方式 22 322确定热用户与热网的连接方式 22第4章 热水供热系统的供热调节 234. 1 供热调节 234. 2 直接连接质调节计算 23第5章 补偿器的选择及其校核 265. 1 “L”型补偿器校核 265. 2 “Z”型补偿器校核 27第6章 换热站的型式选择及设备选择计算 296. 1 换热站的型式选择 296. 2 换热站内部设备选择 29621 循环泵的计算和选择 29 622 补给水泵的计算与选择 30623 换热器的选择和计算 31 624 除污器的选择 326. 3 换热站换热设备的布置 32第 7章 供热管道的选择及其附件 337. 1 管材的选择及管道的连接 337. 2 阀门选择 337. 3 管道的放弃及排水装置的布置 347. 4 检查井的布置 347. 5 供热管道保温 34第 8章 技术经济分析 368. 1 异程式枝状管网与同程式环状管网的经济性比较 368. 2 管道敷设方式的技术分析 37结论 38参考文献 39致谢 4042第1章 绪论11 设计概述集中供热是以热水或蒸汽作为热媒，从一个或多个热源通过供热管网，向一个城镇或较大区域的热用户供应热能的方式。城市集中供热系统，是现代化城市发展的重要基础设施，发展城市集中供热已成为我国城市建设的一项基本政策。集中供热有较好的经济效益，环境效益及社会效益，因为集中供热不仅能为我们提供较高品位的热源，节约能源；减少污染，改善城市环境，有利于城市的美化同时还节省用地，缓解用电紧张的局面。目前，集中供热已经在我国北方的很多城市得以推广。本设计为哈尔滨市中山小区供热管网及换热站设计施工图设计。目前，集中供热是城市供暖的最主要方式，也是城市整体规划和布局的方向。根据石家庄当地的地理位置，气象，地质，海拔高度，确定供热管网的敷设方式为直埋无补偿敷设，供热调节采用改变水温的质调节。这样既满足了用户热负荷的需要，又节约了能源。从而使本次设计既经济又合理，符合设计的宗旨。在这次毕业设计的整个过程中，我系统的了解了集中供热管网的设计步骤。在设计过程中我认真的查阅并研究了相关的书籍，资料和设计规范，进一步地拓宽了自己的知识面；增强了综合运用能力和深化专业知识的能力；培养了独立分析、解决工程实际问题的能力。由于本人的知识范围及设计水平有限，在设计中一定存在很多的不足之处。虽然在老师的细心指导和同学们的帮助之下已经改正了很多错误，但是难免还存在一些不足之处，望老师能够给予指正。12 供热方案的确定及管道布置1.2.1供热方案的确定1、供热方案确定原则：集中供热系统方案的确定应根据国家的合理利用能源的方针政策，全面考虑热源、网路和热用户三个方面，经过经济技术的比较，全面的分析确定。城市供热推行集中供热的方针和原则是“坚持因地制宜，广开热源，技术先进，经济合理”。尽可能地达到：最小的投资费用；最小的运行费用；稀有材料消耗最少；劳动力消耗最少；能源得到充分合理利用；环保、可持续利用；工程在一定时期从全局看是合理可行的。2、供热方案的确定热网是集中供热系统的主要组成部分，担负热能输送任务。热水供热管网的系统形式与热源位置，热用户分布及其热负荷性质和大小以及地形地质条件等因素有关。选择热网系统形式应遵循的基本原则是安全供热和经济性。3、本设计中的建筑全部为小区住宅，热负荷为季节性的供暖热负荷，现在小区普遍使用较低温度的热源，故可采用85/60°C的低温水为供暖的热媒。根据建筑的总平面图及各用户负荷的分布情况，热网应选择双管异程式枝状管网。管网的敷设采用直埋敷设，而且采用将供热管道、保温层、和保护层外壳三者紧密粘结在一起，形成整体的预制保温管结构。1.2.2供热管网平面布置型式1、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。2、为了在热水管网发生故障时，缩小事故的影响范围和迅速消除故障，在与干管相连接的管路分支处，及在与分支管路相连接的较长的用户分支处，均应装设阀门。1.3集中供热系统的设计热负荷集中供热是以热水或蒸汽作为热媒，从一个或多个热源通过供热管网，像一个城镇或较大区域的热用户供应热能的方式。集中供热系统的热用户有供暖、通风、热水供应、空气调节、生产工艺等用热系统。这些用热系统热负荷的性质及其大小是供热规划和设计的重要依据。1.3.1集中供热系统热负荷的特征与概算对集中供热系统进行规划或初步设计时，通常采用热指标法概算各类热用户的设计热负荷。利用面积热指标法计算各热用户热负荷时，可按下式进行概算1 KW （1-1）式中：-建筑物的供暖设计热负荷（Kw） -建筑物的供暖面积热指标（W/） F-建筑物的建筑面积（）1.3.2集中供热系统热负荷的概算根据热力网设计规范可知各种建筑的采暖热指标，这里住宅qh=43(W/m2)、商业网点取qh=48(W/m2)、酒店取qh=55(W/m2)。例如：1#楼热负荷的计算由建筑图可以得到1#楼单层建筑面积，乘以层数可得建筑的供热面积，1#楼由6层的住宅和2层的商业网点组成，供热面积由两部分组成。1#楼热指标取45(W/m2)1#号楼供热面积 ： F=630×7+270×2=4320（）代入公式得： Qh=45×4320/103=259.2(Kw)同理计算得各楼各单元的负荷，填入下表1-1表1-1建筑物具体热负荷计算表楼编号单层面积()层数建筑面积A()采暖热指标q(W/)热负荷Qh(kw)公寓1#115291036843445.824公寓2#115291036843445.824公寓3#10269923443397.062公寓4#8669780043335.400公寓5#9189826243355.266公寓6#25211277243119.196公寓7#26012302443130.032公寓8#26012302443130.032网点145029004843.200网点245029004843.200网点337527504836.0009#140562430552.4309#2493104930554.9309#31653495550.4951#楼179261075243462.3362#楼8006480043206.4003#楼6406384043165.1204#楼32012384043165.1205#楼32011352043151.3606#楼8646518443222.9127#楼5766345643148.6088#楼1921019204382.5609#楼4008320043137.60010#楼156081248043536.64011#楼128081024043495.36011#楼32010320043123.840经过热负荷计算，整个小区的供暖面积是F总=132649m2 ，得出整个小区总的供暖热负荷：Q总=5810.917KW。第2章 水力计算21 确定各用户的设计流量管段的计算流量为该管段所担负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热系统，用户的计算流量可用下式确定：计算公式2：G=0.86Q/(1-2)×10-3 （Kw） （2-1）根据公式(2-1)计算各个管段的流量，将水力计算结果填入表中。21 主干线水力计算热水网路中平均比摩阻最小的一条管线，称为主干线，一般以热源到最远用户的管线为主干线。主干线的平均比摩阻R值，对确定整个外网管径和系统的循环压力损失，起着决定性的作用。它关系到管网投资及运行等技术问题。这就需要确定一个经济的比摩阻，使得在规定的计算年限内费用最小。根据热网规范，在一般情况下，热水网路主干线的设计平均比摩阻，可取R=3070Pa/m。根据网路主干线各管段的计算流量和初步选定的平均比摩阻，利用简明供热设计手册中表9-4室外热水管道水力计算表，确定主干线各管段的标准管径和相应的实际比摩阻。根据选用的标注管径和管段中的局部阻力形式，有简明供热设计手册中表9-6室外热水管道附件局部阻力当量长度Ld,查出各管段的局部阻力当量长度Ld，并求出管段的折算长度Lzh。最后，根据管段的折算长度Lzh和实际比摩阻，计算出各管段的压力损失及主干线的总压降。2.2.1主干线水力计算管段AB计算流量 G=199.7t/h根据管段AB的计算流量和选定的平均比摩阻，查表可确定管段的管径及实际比摩阻为：DN=250mm, R=53.9Pa/m查表得管段AB的局部阻力当量长度如下表所示：表2-1管段AB当量长度管段局部阻力部件个数当量长度总当量长度AB闸阀1.003.363.36 ld=3.36所以，管段AB的折算长度：Lzh=L+Ld=4+3.36=7.36m 管段AB的压力损失：P=R×Lzh=53.9×7.36=396.704Pa同理，可计算出主干线的各个管段，现将结果列于下表：表2-2主干管各管段水力计算表最不利环路管段编号计算流量t/h管段长度m当量长度m折算长度m直径mm流速m/s比摩阻Pa/m压损PaA B199.743.367.362501.1253.9396.704B C1091910.9229.922000.9450.71516.944C D88.21113.4424.442000.7633806.52D E68.2526.1658.162000.5919.71145.752E F49.9117.4818.481500.81957.61064.448F G32.4223.6325.631250.7763.81635.194G H16364.6140.611000.5950.72058.927H I12362.8838.88800.6681.73176.496I J8362.238.2700.6290.93472.38J K4432.0845.08500.59126.55702.622.2.2最大支干线及各支线水力计算按各支线资用压差确定出它们的管径，比摩阻不应大于300Pa/m。例如：C支线中的管段CC5，该管段资用压差为：Pc=PCD+PDE+PEF+PFG+PGH+PHI+PIJ+PJK=19062.3设局部损失与沿程损失的估算比值j =0.6，则比摩阻大致可控制为：R´=P1/L（1+j）=19062.3/149.5×1.6=80Pa/m根据R=80Pa/m和G=20.8t/h，查简明供热设计手册中表9-4室外热水管道水力计算表，可得：DN=100mm，V=0.77m/s，R=85.8Pa/m查简明供热设计手册中表9-6可得管段CC1 的局部阻力长度Ld如下 ：管段Cc1DN=100闸阀1*1.65=1.65煨弯2*0.98=1.96分流三通1*4.95=4.95Ld=8.56管段CC1的折算长度：Lzh=L+Ld=21+8.56=29.56m管段CC1的压力损失：P=R×Lzh=85.8×29.56=2536.248Pa同理可得：管段C1C2的压力损失：P= 5648.34Pa 管段C2C3 的压力损失：P= 2417.085Pa管段C3C4 的压力损失：P= 1214.72Pa管段C4C5 的压力损失：P= 1761.844Pa管段C1C1的压力损失：P= 2087.292Pa管段C2C2的压力损失：P= 2003.685Pa管段C3C3的压力损失：P= 2003.685Pa管段C4C4的压力损失：P= 513.174Pa支线CC5的总压力损失：Pcc5=20186.07Pa支线B的不平衡率为：Pc-Pcc5/Pc=19062.3-20186.07/19062.3=-5.9%<±15%满足要求。表2-3 B支线的水力计算表B支线 R平均=15361/155×1.6=61.94(Pa/m)管段编号计算流量t/h管段长度m当量长度m折算长度m直径mm流速m/s比摩阻Pa/m压损PaCC120.8218.5629.561000.7785.82536.248C1C215.6382.9340.93800.861385648.34CCC310.5362.5538.55800.5862.72417.085C3C45.4272.229.2700.4241.61214.72C4C52.827.50.7828.28500.4162.31761.844C1C15.272.619.61500.77217.22087.292C2C25.172.619.61500.76208.52003.685C3C35.172.619.61500.76208.52003.685C4C42.672.619.61500.3853.4513.174局部阻力当量长度表管段异径接头闸阀分流三通直流三通煨弯CC11×1.651*4.952*0.98C1C21*0.381*2.55C2C31*2.55C3C41×0.21×2C4C51*0.131×0.65C1C11*0.651*1.96C2C21*0.651*1.96C3C31*0.651*1.96C4C41*0.651*1.96总压损资用压差不平衡率20186.0719062.3-5.9%用同样的方法可计算其他各主干线的支线，现列于下表：表2-4 D支线的水力计算表D支线 R平均=18255.816/102×1.6=112（Pa/m)管段编号计算流量t/h管段长度m当量长度m折算长度m直径mm流速m/s比摩阻Pa/m压损PaDD120268.5634.561000.7479.22737.152D1D216182.9320.93800.59145.13036.943D2D312182.5520.55800.6681.71678.935D3D4892.211.2700.6290.91018.08D4D5621223700.4651.21177.6D5D61.5100.9710.97400.3556.6620.902D1D1472.619.61500.59126.51215.665D2D2472.619.61500.59126.51215.665D3D3472.619.61500.59126.51215.665D4D4271.458.45400.46104878.8D5D54.572.619.61500.67161.41551.054局部阻力当量长度表管段异径接头闸阀分流三通直流三通煨弯DD11*1.651*4.952*0.98D1D21*0.381*2.55D2D31×2.55D3D41*0.21*2D4D51×2D5D61*0.97D1D11*0.651*1.96D2D21*0.651*1.96D3D31*0.651*1.96D4D41*1.45D5D51*0.651*1.96总压损资用压差不平衡率16346.4618255.81610.5%表2-5 E支线的水力计算表E支线 R平均=17110.064/124×1.6=86（Pa/m)管段编号计算流量t/h管段长度m当量长度m折算长度m直径mm流速m/s比摩阻Pa/m压损PaEE118.3218.5629.561000.6766.41962.784E1E215.5203.323.31000.5747.61109.08 E2E312.7202.9322.93800.71022338.86E3E49.9202.5522.55800.5455.71256.035 E4E57.1152.217.2700.5571.71233.24E5E65.728331700.4446.21432.2 E1E12.871.458.45400.645204.951731.828 E2E22.871.458.45400.645204.951731.828 E3E32.871.458.45400.645204.951731.828 E4E42.871.458.45400.645204.951731.828 E5E51.471.458.45400.3247.4400.53局部阻力当量长度表管段异径接头闸阀分流三通直流三通弯头EE11*1.651*4.952*0.98E1E21*3.3E2E31*0.381*2.55E3E41*2.55E4E51*0.21*2E5E61*11*2E1E11*0.651*1.96E2E21*0.651*1.96E3E31*0.651*1.96E4E41*0.651*1.96E5E51*1.45总压损资用压差不平衡率16660.0417110.0642.6%表2-6 F支线的水力计算表F支线 R平均=16045.616/195×1.6=106（Pa/m)管段编号计算流量t/h管段长度m当量长度m折算长度m直径mm流速m/s比摩阻Pa/m压损PaFF117.5195.824.8800.96174.64330.08F1F212.9242.5526.55800.7194.82516.94F2F38.3122.214.2700.64981391.6F3F46312.233.2700.4651.21699.84F4F51.592.0811.08500.2321.4237.112F1F14.672.619.61500.68168.41618.324F2F24.672.619.61500.68168.41618.324F3F32.371.458.45400.531381166.1F4F44.572.619.61500.67161.41551.054局部阻力当量长度表管段异径接头闸阀分流三通直流三通煨弯FF11*1.281*32*0.76F1F21*2.55F2F31×0.21*2F3F41×0.21*2F4F51*0.131*0.651*1.3F1F11*0.651*1.96F2F21*0.651*1.96F3F31*1.45F4F41*0.651*1.96总压损资用压差不平衡率16129.3716045.616-0.5%表2-7 G支线的水力计算表G支线 R平均=14410.422/67×1.6=134Pa/m)管段编号计算流量t/h管段长度m当量长度m折算长度m直径mm流速m/s比摩阻Pa/m压损PaGG116.4166.1822.18800.91533393.54G1G212.3182.220.2700.952164363.2G2G38.218220700.6495.71914G3G44.1151.4316.43500.61133.52193.405G1G14.182.6110.61500.61133.51416.435G2G24.182.6110.61500.94133.51416.435G3G34.182.6110.61500.94133.51416.435局部阻力当量长度表管段异径接头闸阀分流三通直流三通煨弯GG11*0.381×1.281*33.822*0.76G1G21*0.21*2G2G31*2G3G41*0.131*1.3G1G11*0.651*1.96G2G21*1.451*1.45总压损资用压差不平衡率16113.4514410.422-11.8%表2-8 B线的水力计算表B线 R平均= 20579.28/204* 1.6=63Pa/m管段编号计算流量t/h管段长度m当量长度m折算长度m直径mm流速m/s比摩阻Pa/m压损PaBL90.72621472000.7934.81635.6LM69.7206.1626.161501.1104.22725.872MN46.6466.1652.161500.7750.32623.648NO21.1274.2831.281000.7888.32762.024OP17203.323.31000.6357.41337.42PQ12.9204.2824.28800.7194.82301.744QR8.8202.222.2700.681102442RS4.7251.9526.95500.7175.44727.03局部阻力当量长度表管段异径接头闸阀分流三通直流三通煨弯BL1*3.361*12.62*2.52LM1*0.561*5.6MN1*0.561*5.6NO1*0.981*3.3OP1*3.3PQ1*0.981*2.55QR1*0.21*2RS1*0.651*1.3总压损资用压差不平衡率20555.3420579.280.1表2-9 L支线的水力计算表L支线 R平均=18919.73/87*1.6=131（Pa/m）管段编号计算流量t/h管段长度m当量长度m折算长度m直径mm流速m/s比摩阻Pa/m压损PaLL121128.5620.561000.7887.51799L1L217.2123.315.31000.6358.7898.11L2L313.4182.8120.81800.74102.12124.701L3L49.6182.220.2700.75131.22650.24L4L55.816218700.4547.9862.2L5L61.2111.1612.16400.2835.9436.544L1L13.8132.6115.61500.56114.81792.028L2L23.872.619.61500.56114.81103.228L3L33.872.619.61500.56114.81103.228L4L43.872.619.61500.56114.81103.228L5L54.6172.6119.61500.68168.43302.324局部阻力当量长度表管段