供热外网及换热站毕业设计

1、本科毕业设计说明书题 目： 院 （部）： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 目 录摘 要ABSTRACT1 绪 论11.1 设计题目11.2 设计原始资料··································

2、3;····························12 热负荷的计算·32.1 集中供热系统及热负荷32.2 热负荷延续时间图43 热水供热管网的设计73.1 热水供热管道的平面布置型式及设计要点73.2 供热管道的敷设83.3 热水管网系统的定压方式103.4 热媒的选择124 热水供暖网路的水力

3、计算及水压图144.1 热水采暖系统的水力计算144.2 热水网路的水压图185 换热站及其设备选择225.1 换热站的作用与类型225.2 换热站连接方式225.3 换热器的基本类型与构造225.4 换热器选型计算235.5 水泵的选型计算265.6 分汽缸分水器及集水器295.7 除污器的选择295.8 补水箱的选择306 供热管道及附件316.1 管道和阀门316.2 管道的保温与防腐317热系统的运行调节347.1 初调节原理347.2 集中调节357.3 管网布置的合理性357.4 管道水力计算的经济性分析358 小结36谢 辞37参考文献38附 录39摘 要随着我国城市建设事业的发

4、展，以及国家对于能源与环境保护的要求，供暖系统的规模从单幢采暖系统发展成为中大型区域集中供暖系统，出现了大量住宅，公共建筑的集中供暖系统。集中供暖在节能和坏境保护方面都有很大的优势，发展速度很快。本设计题目为某学校的集中供暖设计。本工程是由济南市某学校投资兴建，旨在改善教职员工的教学条件，引进高层次人才，保证高层次人才的居住、办公环境，为教职员工提供一流的人文的居住、工作条件，并能达到A级教学、生活的标准。本工程分为教学楼、综合楼、会堂、学术交流中心、餐厅、宿舍等工程，总建筑面积为96756.5m2。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各热用户供

5、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、空调调节、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。整个设计严格按照规范，充分考虑技术，经济同时关注节能，使整个热网有一个较高的效率。换热站的设计主要包括设备的布置，定位尺寸确定，换热器的选型，循环水泵，补给水泵的选型及辅助设备的选择计算。本次设计以节能建筑的热指标为基础，以热网的精确调节为最终目标，尽量降低热网的各项指标，尽量应用精确调节的阀门和设备，为计量供热打好基础。关键词：供暖系统；热负荷；水力计算；换热站；直埋敷设；ABSTRACTWith the city construct's

6、 developing and energy save and environment require,the heating systems have changed from single heating to district heating. So many district heating system come out in many north cities in China.This design topic for a school of central heating design. This project is invested by jinan some school

7、s, aims to improve teaching conditions of faculty, staff, the introduction of high-level personnel, to ensure high level talented person's residence, office environment, for staff to provide first-class human living, working conditions, and can achieve A level of teaching, the standard of life.

8、This project is divided into the building, the complex building, hall, academic exchange center, restaurants, dormitories and other projects, a total construction area of 96756.5 m2. Central heating in hot water or steam as heat medium, from one or more heat sources by heating pipe network, to a tow

9、n or a larger area of each heat users supply heat. The central heating system of heat users with heating, ventilation, hot water supply, air conditioning, such as production technology with hot system adjustment. These use the properties of the thermal system heat load and its size is important basi

10、s of heating planning and design. The whole design in strict accordance with the specification, mature technology, economic focus on energy saving at the same time, make the whole network has a higher efficiency.Heat exchanger station design mainly includes the equipment layout, location size, selec

11、tion of heat exchanger, circulating pump, supply water pump selection and the selection of auxiliary equipment calculation.This design based on the thermal indexes of energy saving buildings, in heat supply network of precise adjustment as the ultimate goal, to reduce the heat supply network of the

12、indicators as far as possible, try to use precise control valves and equipment, provided a basis for heat metering.Key Words:Heating systems; hot matchmaker; heat source; convection; radiation 1绪 论1.1 设计题目某学校供热工程设计 设计工程概况本工程是由济南市某学校投资兴建，旨在改善教职员工的教学条件，引进高层次人才，保证高层次人才的居住、办公环境，为教职员工提供一流的人文的居住、工作条件，并能达到

13、A级教学、生活的标准。本工程分为教学楼、综合楼、会堂、学术交流中心、餐厅、宿舍等工程，总建筑面积为96756.5m2。 建筑说明本工程要求：综合楼、学术交流中心采用空调、餐厅、宿舍采用采暖系统。工程采用全现浇框架结构，外墙采用抗渗透混凝土，地面以上200厚空心砖，用聚苯板保温，内隔墙除地下室与地面以上局部墙体采用240砖墙外，其它墙体采用100厚轻钢龙骨石膏板（用于卫生间），按照节能65%的标准建造。 工作任务设计图纸、相关曲线图以及设计说明书。图纸包括：室外供热管网平面布置图（要求标出每座建筑物的流量和负荷）、沿管道纵向剖面图、支座大样图；换热站设备布置平面图、换热站管道平面布置图、换热站流

14、程图、换热站轴测图（或剖面图）、管网及换热站控制原理图、主要设备材料明细表；设计施工说明等。说明书由全部设计步骤及计算和计算结果整理而成，其中包括原始资料、设计方案论证、设计计算、设备及附件选择、材料清单、设计施工说明、工程概算以及专题论述等。1.2 设计原始资料 设计地区室外气象条件冬季：空调室外计算温度tw=-10；供暖室外计算温度tw=-7室外大气压力p=1020.2mbar；主导风向：EN室外平均风速：V=3.2m/s；最大冻土深度:h=0.44m日平均温度Tm= +5的天数106天；极端最低温度: -13.7夏季：室外计算温度tw= 34.8；室外计算湿球温度：tm=26.7室外空调

15、日平均温度：twm= 31.3；温度日较差：t= 6.7大气压力：p= 998.5mbar；室外风速：V=2.8m/s；主导风向：西南风 室内设计参数位置 夏季温度（）冬季温度（ ）相对湿度（ %.）噪声值dB（A）大 堂26±220±255±550餐 厅26±220±255卧 室26±222±255± 50 设计冷热媒及参数1供暖风机盘管供水温度60，回水温度为50；采暖供水温度80，回水温度为60。2有城市高温供水130/70进入换热站 基本设计要求1、 平面图a、 首先用细实线将土建平面图描下来；b、 再绘制

16、供暖平面图。在图上注明管段的管径、阀门、补偿器、固定支架、活动支架的位置及型号。2、 轴测图供、回水干管，线型与平面图相同，立、支管，线型较干管稍细即可。各管段应标出管径、阀门、排气装置的位置及型号等。供、回水干管在起端或末端注上标高，标高以米为单位。在供、回水干管上要标出坡向和坡度（i=0.003）。3、 设计施工说明应包括总的热负荷、热介质的种类及温度、防腐措施、保温材料及厚度、调节方案、管材及其他在图纸中未表达出来的内容。2热负荷的计算2.1 集中供热系统及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，向一个城镇或较大区域的各热用户供应热能的方式。集中供热系统的热用

17、户有供暖、通风、热水供应、空调调节、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。因此设计前首先需要计算清楚各部分负荷的大小。集中供热系统各热用户用热系统的热负荷，按其性质分为两大类，即季节性热负荷和常年性热负荷。季节性热负荷指只有一年中某些季节才需要的热负荷。季节性热负荷特点是它与室外温度、湿度、风向、风速和太阳辐射热等气候条件密切相关,其中对它的大小起决定性作用的是室外温度，因而在全年中有很大的变化；常年性热负荷主要取决于生活用热和生产状况,其日变化较大,而在全年的变化较小由于是对集中供热系统进行初步设计，不具备较准确的建筑物热负荷资料，根据城市热力网设计

18、规范：当没有建筑物设计热负荷资料时，通常采用热指标法概算各类热用户的设计热负荷。对于供暖设计热负荷的概算，可采用面积热指标法或体积热指标法。由于单位建筑面积热指标法计算简便，是国内经常采用的方法，而且在总结我国许多单位进行建筑物供暖热负荷的理论计算和实测数据工作的基础上，我国城市热力网设计规范给出了供暖面积热指标的推荐值，所以本次设计采用该种方法。 采暖设计热负荷采暖热负荷是城市集中供热系统中最重要的负荷，当热用户提不出设计热负荷时，可以采用估算的方法计算。民用建筑的采暖、通风（空调）、及生活热水热负荷的估算方法及具体取值，应根据CJJ34-2002城市热力网设计规范确定。其计算公式如下：采暖

19、热负荷为： (2-1)式中 Qk采暖设计热负荷，Kw；A采暖建筑物的建筑面积，m2； qk采暖热指标，W/m2；即每平方米建筑的供暖设计热负荷。其推荐值见表2-1表2-1 采暖热指标推荐值qk（W/m2）建筑类型住宅居住区综合医院托幼商店展览馆未采取节能措施586460676580658095115采取节能措施404545555570557080105 详细计算结果见附录1 热负荷的计算采暖全年耗热量计算公式为： (2-2)式中 采暖全年耗热量，； 采暖天数，d； 采暖设计热负荷，； 采暖室内计算温度，； 采暖期平均室外温度，；采暖室外计算温度，。 代入数据，采暖全年耗热量为：2.2 热负荷延

20、续时间图绘制热负荷延续时间图的意义热负荷时间图是用来表示整个热源或热用户系统热负荷随时间变化规律的图。根据所观察时间期限的长短，热负荷时间图又分为全日热负荷图、月热负荷图和年负荷图。热负荷时间图形象的反应热负荷变化的规律。对集中供热系统设计、技术经济分析和运行管理，都很有用处。通过绘制热负荷延续时间图，能够清楚的显示出不同大小的供暖负荷在整个采暖季节累计耗热量，以及它在整个采暖季节总耗热量中所占的比重，这对于城市集中供热规划方案进行技术经济分析时，具有十分重要的意义。本次设计中仅绘制出供暖热负荷延续时间图。在该图中，横坐标的左方为室外温度，横坐标的右方为供暖期延续天数；纵坐标为供暖热负荷。供暖

21、负荷随室外温度的变化热负荷随室外温度变化图是以室外温度为横坐标，以对应室外温度下的热负荷为纵坐标绘制。用下式可求出某一室外温度下的供暖热负荷。 (2-3)式中 在室外温度下的供暖热负荷，W; 供暖设计热负荷，W; 某一室外温度，； 供暖室外计算温度，； 室内计算温度，。根据上式的计算结果可绘制出热负荷随室外温度变化曲线图。图2-1 热负荷随室外温度变化曲线图2.2.3 热负荷延续时间图的绘制查参考资料I可知济南市的不同室外气温的延续时间如表2-2所示：表2-2济南的不同室外气温的延续时间表等于或低于某一室外温度的延续小时数（h）供暖期天数N（天）供暖室外计算温度供暖期日平均温度+5+30-2-

22、4-6-7106-70.9254418731141706393165100在不同的温度下，供热系统的热负荷如表2-3所示 表2-3不同的温度下，供热系统的热负荷表温度（）+5+30-2-4-6-7热负荷（KW）4570.995274.226329.077032.307735.538438.768790.37由以上数据可绘得热负荷延续时间图如图2-2所示图2-2 热负荷延续时间3 热水供热管网的设计3.1热水供热管道的平面布置型式及设计要点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型式与热源位置，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。选择热网系统型

23、式应遵循的基本原则是安全供热和经济性。 热水供热管网的平面布置类型热网的平面布置，必须保证在热网运行安全可靠的同时，力求消耗材料少，投资省，其布置形式与热源（热电厂或锅炉房）的位置、热用户的分布、热负荷性质等因素有关。热网的平面布置型式，主要有枝状布置、环状布置、放射状布置、网格状布置四种方式，其中前两种布置方式比较常见。下面介绍一下各自的优缺点：枝状管网的优点是系统简单，造价较低，运行管理较方便；其缺点是没有供热的后备性能，即当管路上某处发生故障时，在损坏地点以后的所有用户供热中断，甚至造成整个系统停止供热，进行检修。环状管网的优点是具备供热的后备性能，但是环状管网的投资和金属消耗量都很大，

24、因此实际工作中很少采用。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，在与干管相连接的管路分支处，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，在非采暖期停止运行期间，可以维护并排除各种隐患，以满足在采暖期内正常运行的要求。因此，在国内供暖热网中，多用枝状网路。在本设计中采用枝状管网。 供热管道的布置原则供热管线平面位置的确定其布置原则是应在城市建设规划的指导下，综合考虑热负荷分布、热源位置、地下各种管道布置情况以及地上建筑、园林绿地的关系和水文、地质条件、建筑区近期及远期的发展规划等多种因素，并确保技术上可靠、经济上合理和施工维修方便等要求。供热管道平面位置的确定，应遵守

25、如下的基本原则：（1）经济上合理 城市供热管道的布置主干线力求短直，主干线尽量走热负荷集中区，并靠近热负荷大的用户。要注意管线上的阀门、补偿器和某些管道固件（如放气、放水、疏水等装置）的合理布置，因为这将涉及到检查室（或操作平台）的位置和敷设，应尽可能使其数量减少。（2）技术上可靠 管道的走向宜平行于厂区或建筑区域的干道或建筑物。供热管线应尽量避开土质松软、地震断裂带、滑坡危险地带以及地下水位高等不利地段。 （3）维修方便 对周围环境影响少而协调，供热管线应少穿越主要交通线。减少与公路、铁路、沟谷和河流的交叉，一般平行于道路中心线并应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

26、设。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。供热管道与建筑物、构筑物或其他管线的最小水平净距和最小垂直净距应该严格的参阅城市热力网设计规范中的相关规定。3.2 供热管道的敷设城市供热管道的敷设方式应考虑工程所在地区的气候、水文地质、地形特征、建筑物和交通线路的密集程度，还要兼顾技术经济合理、维修管理方便等因素。 集中供热管道的一般敷设原则（1）城市街道上和居住区内的热力网管道宜采用地下敷设。当地下敷设困难时，可采用地上敷设，但设计时应注意美观。（2）工厂区的热力网管道，宜采用地上敷设。（3）热水热力网管道地下敷设时，应优先采用直埋敷设；热水或蒸汽

27、管道采用管沟敷设时，应首选不通行管沟敷设；穿越不允许开挖检修的地段时，应采用通行管沟敷设；当采用通行管沟困难时，可采用半通行管沟敷设。蒸汽管道采用管沟敷设困难时，可采用保温性能良好、防水性能可靠、保护管耐腐蚀的预制保温管直埋敷设，其设计寿命不应低于25年。（4）直埋敷设热水管道应采用钢管、保温层、保护外壳结合成一体的预制保温管道，其性能应符合城镇供热直埋管道工程技术规程的规定。 集中供热管道的敷设方式供热管道敷设是指将供热管道及其附件按设计条件使之就位的工作。城市供热管道的敷设方式分为下列两种：(1)地上架空敷设。按支架的高度分为低支架、中支架、高支架。(2)地下敷设。地下敷设可以分为地沟敷设

28、和无沟敷设（直埋敷设）。地沟敷设按地沟的情况可分为不通行地沟、半通行地沟和通行地沟三种。 供热管道地上敷设除管架基础外可以不受地下设施和地下水的影响。运行、维护、检修、安装均较方便，施工时土方量亦小，因而是比较经济的敷设方式。但地上敷设缺点是占地面积大，管道热损失大，在市中心通过，影响市容观瞻，地上敷设一般有高、中、低支架之分，随北形及现场实际情况适当选用。主要是用于敷设在工厂厂区和城市非建设区的供热管网。地上敷设适用于下列场合：地下水位较高，年降雨量大，土质为湿陷性黄土或腐蚀性土壤。选用地下敷设时必须进行大量的土方工程或地形复杂的地段，地下敷设密度大，难于采用地下敷设的地段，或在工业企业中有

29、其他管道，可共架敷设的场合。地下敷设地下敷设通常有管沟敷设和直埋敷设地下敷设不影响城市美观和交通，因而地下敷设是城镇集中供热管道广泛采用的敷设方式。有沟敷设：供热管道敷设在地沟内，管道本身不承受外界荷载。地沟分三种：通行地沟除敷设管道外，还设有高度不小于1.8米的人行通道，工作人员可以进入沟内巡视、检修和更换管道。多用在热源出口及不允许开挖路面的地方。管沟较长时应有通风和照明。在地下管线密集的城市中心区，供热管道也可以与其他管道一起敷设在通行的综合地沟内。不通行地沟其尺寸只考虑管道施工操作条件，工作人员不能进入。这种地沟横断面尺寸小，造价较低，目前广泛应用。半通行地沟介于通行地沟和不通行地沟之

30、间，地沟内的人行通道尺寸较小，工作人员只能进行巡视及简单操作。直埋敷设：管道直接埋设于土壤之中，无地沟，管道本身直接承受外界荷载，造价低，施工简便，是一种有发展前途的敷设形式。也称架空敷设，其造价便宜，维修方便，多用于工业区、郊区、地下水位高、永久冻土区、湿陷性土壤区等地质构造特殊的地区，以及跨越铁路、公路、河流等地段。多数设专用支架。根据支架高度不同，分为高支架、中支架、低支架和地面敷设。高支架的高度在4.5米以上，一般在跨越公路、铁路等障碍物时采用；中支架高度为3米左右，在一般工业区内采用；低支架高度为0.51米左右，在城郊空旷地区或工业区沿工厂围墙敷设时采用；地面敷设是利用管枕将管道垫起

31、，和地面保持一定的间隙作排水用，只在地面相当平整时采用。根据地沟内人行道的设置情况可以分为通行地沟、半通行地沟和不通行地沟。地沟敷设的供热管道与建筑物、构筑物或其他管线的最小净距如表3-1所示。表3-1 管沟敷设有关尺寸地沟类型有关尺寸名称管沟净高(m)人行道宽度(m)管道保温表面与沟墙净距(m)管道保温表面与沟顶净距(m)管道保温表面与沟底净距(m)管道保温表面间的净距(m)通行地沟1.80.60.20.20.20.2半通行地沟1.20.50.20.20.20.2不通行地沟0.10.050.150.2注 1. 当必须在沟内更换钢管时，人行通道宽还应不小于管子的外径加0.1m2. 管沟盖板或检

32、查室盖板覆土深度不宜小于0.2m3. 管道和地沟宜设坡度，其坡度0.0024. 本表摘自CJJ34-2002 管道的保温与防腐（1）直埋敷设管道保温采用预制保温。首先在管道上涂耐热防锈漆两遍，外用玻璃棉毡捆扎再用镀锌丝缠绕，用密纹玻璃布包扎做为保护层，表面涂冷底子油2遍。（2）保温，地下直埋管道保温通常采用预制保温管，采用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。（3）管道的防腐涂料选用铁红防锈漆。（4）水压实验，实验压力为工作压力的1.5倍。管道系统安装后，进行实验，十分钟内压力下降不大于0.05MPa ，不漏为合格。（5）热力管道严密性实验合格后，

33、须清除管内留下的污垢或杂物，热水及凝结水管道以系统内可能达到的最大压力和流量进行清水冲洗，直至排出口水洁净为合3.3 热水管网系统的定压方式为实现热水管网设计水压图的运行工况，必须通过设置定压装置，采用一定的定压方式，来维持热水供热系统中定压点压力恒定。供热系统在运行或停止状态下，压力始终保持不变的店成为恒压点。供热系统在无泄漏补水，并忽略热水体积膨胀时，恒压点的压点的压力值是唯一的，且等于静水压线值。恒压点的位置一般在系统循环水泵入口处，也可以在系统的任何一点，视供热系统的形式而定。维持恒压点压力恒定不变是热水供热系统正常运行定的基本条件。热水供热系统由于不严密，产生漏水损失，将引起系统内压

34、力的波动。维持热水供热系统内热媒压力一定或在一定范围内波动，必须不断的向系统内补水。所以热水供热系统的定压系统往往和补水系统同时考虑。热水网路常用的定压方式有膨胀水箱定压，补给水泵定压，惰性气体定压，蒸汽定压等。补给水泵定压方式是目前国内集中供热系统最常用的一种定压方式。补给水泵定压方式主要有三种形式：(1)补给水泵连续补水定压方式(2)补给水泵间歇补水定压方式(3)补给水泵补水定压设在旁通管处的定压方式间歇补水定压方式要比连续补水定压方式少耗一些电能，设备简单，但其动水压曲线上下波动，不如连续补水方式稳定。间歇补水定压方式宜使用在系统规模不大，供水温度不高、系统漏水量较小的供热系统中；对于系

35、统规模较大，供水温度较高的供热系统，应采用连续补水定压方式(见图3-1)。图 3-1 补给水泵连续补水定压方式示意图说明：1-补给水箱 2-补给水泵 3-安全阀 4-加热装置 5-网路循环水泵 6-压力调节阀 7-热用户上述三种补水定压方式，其定压点都在网路循环水泵的吸入端。对于大型的热水供热系统，为了适当地降低网路的运行压力和便于网路的压力工况，可采用定压点设在旁通管的连续补水定压方式，使旁通管不断通过网路水。网路循环水泵的计算流量，要包括这一部分流量，因此多耗电能。鉴于本设计中供热系统规模不大、供热温度不高所以选择间歇性补水定压方式。3.4 热媒的选择热媒就是热量的来源。 供热的热介质、参

36、数确定原则供暖热媒参数的选择，应根据建筑物的性质，现有热媒参数的状况， 以及今后与城市热网连接的可能性等条件综合考虑确定。热水管网在供热初期，其供水温度不宜过高，以留有一定的裕度，当外部热负荷增加时，可提高供水温度，扩大供热能力；其供回水的温差，直接连接时一般选用25，间接连接时不宜小于45。为了节约能源，提高热电厂的经济效益，应降低抽排气参数，应尽可能降低热电厂的供回水温度8。供热介质选择根据城市热力网设计规范：对民用建筑物采暖、通风、空调及生活热水热负荷供热的城市热力网应采用水作供热介质。故本设计以锅炉房作为热源，由于是居住小区，仅有供暖和热水供应热负荷，故可采用热水作为热媒，热水作为供热

37、介质具有以下的优点：（1）热能效率高。从能源角度分析，以热水为热介质时，由于热水是用低压抽汽加热而得到的，所以能提高联产发电量。同蒸汽供热系统相比，没有凝结水和蒸汽泄露，以及二次蒸汽热损失，节能20%40%；（2）调节方便。热水温度可以根据室外空气温度进行调节，以达到节能和保证室内采暖温度的目的。（3）热水蓄热能力强，热稳定性好。（4）输送距离长。一般可达510km。（5）热损失小。 热媒介质参数选择供热介质的参数，即热水供暖系统的计算供、回水温度，应结合具体工程条件，考虑热源、热网、热用户系统等方面的因素，进行技术经济比较后确定。根据国家相关规范，考虑设计地区的实际综合协调热源、热网、热用户

38、三者之间的关系，经过技术经济比较，最后确定出技术上先进可靠、经济上合理节约、使用上安全可靠的小区集中供热热网设计的最佳方案。热源采用热电厂，热网的系统形式为枝状管网，采用直接连接的形式。采用热水作为供热介质。低温水系统的供水温度应小于或等于95为宜，回水温度一般为70。4 热水供暖网路的水力计算及水压图4.1 热水采暖系统的水力计算 热水网水力计算主要任务(1)按已知的热媒流量和压力降，计算管道的直径；(2)按已知的热媒流量和管道直径，计算管道的压力损失；(3)按已知的管道直径和允许压力损失，计算或校核管道中的流量；(4)根据水力计算结果，确定循环水泵的流量和扬程。在水力计算的基础上绘制出水压

39、图，可以确定管网与用户的连接方式，选择网路和用户的自控措施，并进一步对管网工况，即对管网热媒的流量和压力状况进行分析，从而掌握管网中热媒流动的变化规律。水力计算的基本步骤在进行热水网路水力计算之前，首先应按比例绘制管网平面布置图。图中标明热源位置，管道上所有附件和配件，每个计算管段的热负荷及其长度等。一般按下列步骤进行计算：1. 确定热水网路中各个管段的计算流量供暖系统中网路各个管段的计算流量就是该管段所承担的各个用户的计算流量之和。所谓计算流量就是用来计算管径和阻力损失的最大流量。采暖系统用户的设计流量可用下式确定10： （4-1）式中 供暖系统用户的设计流量，T/h； 用户设计热负荷，KW

40、； /二级网的设计供回水温度，。2. 确定热水网路的主干线及其沿程比摩阻。管网中平均比摩阻最小的一条管线称为主干线（最不利环路），一般是从热源到最远用户的管线。水力计算从主干线开始。主干线的平均比摩阻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作用。如果选用的值较大（即热媒流速越高），则所需管径越小，此时降低了管网的基建投资和热损失，但网路循环水泵的基建投资和运行电耗也就随之增大。因此需要确定一个经济的比摩阻，使得在规定的计算年限内总费用为最小。故城市热力网设计规范规定：一般情况下，主干线设计比摩阻可取30-80Pa/m。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，利用水

41、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。4. 求出管段的折算长度Lzh根据管段选用的标准管径和管段中局部阻力形式，确定管段的局部阻力的当量长度总和Ld，求出各管段的折算长度Lzh。5. 计算主干线各管段的总压降P 根据管段的折算长度和实际比摩阻，计算出各管段的压力损失及主干线总压降。 （4-2）式中 管段压降，Pa； 管段的实际比摩阻，Pa； 管段的实际长度，m； 局部阻力当量长度。6.主干线水力计算完成后，进行热水网路支干线，支线的水力计算。按支干线及支线短短的资用压力确定出它们的管径 当确定主管线的管径后，同时主干线中各管段的阻力损失都已知后，就可用同样的方法确定各分主管的管

42、径。为了满足热水网路中各热用户的作用压差，必须加大靠近热源处用户支线的比摩阻，以便消耗剩余压差，尽量达到各并联环路节点压力平衡，但支线的流速和比摩阻不应超过极限值，根据热网规范规定：热网支干线、支线应按允许压力降确定管径，但流速不应大于3.5m/s，同时比摩阻不应大于300Pa/m。 水力计算二级网的水力计算。下图4-1，4-2分别为采暖和空调管路布置草图：图4-1 采暖系统管路布置草图图4-2 空调系统管路布置草图主干线水力计算该二级网系统中由于从换热站到最不利用户的管道的输送距离最远，故选取该管线为主干线进行计算。以采暖系统AB段为例水力计算，计算过程如下：计算流量为各个管路流量之和，即2

43、19.7t/h。根据管段AB的计算流量和值的范围，查水力计算表，可确定管段AB的管径和相应的比摩阻值：管径：DN250比摩阻值：62.9pa/m流速:1.21m/s 求管段AB的折算长度 闸阀：1×3.83=3.83m 波形补偿器：2.2m 局部阻力当量长度：Ld=3.83+2.2=6.03m折算长度：Lzh=6.03+36.37=42.4m 管段AB的压力损失:P=Lzh=62.9×42.4Pa=2666.96Pa 用同样的方法，可计算主干线的其余管段。确定其管径和压力损失。其他管段的管径和压力损失计算结果于附表2。4.2 热水网路的水压图热水网路的水压图是表示热水网路中

44、，各点压力分布的图（实质为热网测压管水头线）。它可以全面地反映热网和各热用户的压力状况，反映各热用户所处地势高低，建筑物的高度和热网系统恒压点位置等，对网路压力分布的影响。通过绘制水压图，可以确定网路与各热用户的连接方式，选择网路和用户的自控措施，以保证供热系统安全经济的运行。 网路水压图的几点要求（1）利用水压曲线，可以确定管道中任何一点的压力值。（2）利用水压曲线，可表示出各段的压力损失值。由于热水管网中各处的流速差别不大式可改写为，即管道中任意两点的测压管水头高度之差就等于水流过该两点之间的管道压力损失值。（3）根据水压曲线的坡度，可以确定管段的单位管长的平均压降的大小。水压曲线越陡，管

45、段的单位管长的平均压降就越大。（4）由于热水管路系统是一个水力连通器，因此，只要已知或固定管路上任意一点的压力，则管路中其他各点的压力也就已知或确定了前面的水力计算只确定热水管道中各管段的压力损失值，但不能确定热水管道上各点的压力值。综上所述，水压图是热水网路设计和运行的重要工具。 水压图在热水管网设计的重要作用在热水管网系统中连接着许多用户。这些用户对热水的供水温度，压力及流量的要求可能各有不同。在管网的设计阶段必须对整个网路的压力状况有个整体的考虑。因此，通过绘制热水网路的压力分布图（也称水压图），用以全面反映管网和各用户的压力壮况，并确定保证使它实现的技术措施。在运行中，通过网路的实际水

46、压图，可以全面了解整个系统在调节过程中或出现故障时的压力状况，从而揭示关键性的影响因素和采取必要的技术措施，保证安全运行。通过绘制水压图，可以确定网路与各热用户的连接方式，选择网路和用户的自控措施，以保证供热系统安全经济的运行。 热水网路压力状况的基本技术要求热水供热系统在运行或停运时，系统内热媒的压力必须满足下列基本技术要求：（1）与热水网路直接连接的各用户系统内的压力，都不应超过该用户系统用热设备及其管道附件的承压能力。（2）为保证高温水网路和用户系统内不发生汽化现象，在水温超过100的点，热媒压力应不低于该水温下的汽化压力。即不汽化。（3）为了保证用户系统不发生倒空现象，破坏供热系统正常

47、运行和腐蚀管道，与热水网路直接连接的用户系统，无论在网路循环水泵运转或停止工作时，其用户系统回水管出口处的压力必须高于用户系统的充水高度，以防止系统倒吸入空气，破坏正常运行和腐蚀管道。即不倒空。（4）为保证循环水泵不发生汽蚀现象，网路回水管内任何一点的压力，都应比大气压力至少高出5mH2O，以免吸入空气。即不吸气。（5）在热水网路的热力站或用户引入处，供回水管的资用压差应满足热力站或用户所需的作用压头。即压头足。4.2.4 绘制热水网路水压图的步骤和方法根据管网平面布置图和管网所在区域的地形图，各用户屋顶标高，管网水力计算结果，系统定压方式，定压点位置，以及散热器等用热设备承压能力等条件，按照

48、对热水网路压力状况的基本技术要求，绘制热水网路水压图。（1）建立坐标系，画出沿干管的地形变化纵剖面图，标出各点及各用户建筑物标高。以网路循环水泵的中心线的高度（或其他方便的高度）为基准面，以热源出口为起点建立坐标系，纵坐标表示各点标高或网路各点测压管水头高度，横坐标表示管线各点至热源的计算长度。按照网路上的各点和用户从热源出口起沿管路计算的距离，在横坐标上相应的点标出网路相对于基准面的标高和房屋高度，并画出沿管线的纵剖面。（2）选定静水压曲线的位置。静水压曲线是热水网路循环水泵停止工作时，网路上各点的测压管水头的连线。它是一条水平的直线，静水压曲线高度必须满足两个要求。1）与热水网路直线连接的

49、供暖用户系统内，底层散热器所承受的静水压力不超过散热器的承压能力，2）热水网路及与它直接连接的用户系统内，不会出现汽化或倒空。（3）选定回水管动水压曲线的位置。在网路循环水泵运行时，网路回水管各点的测压管水头的连接线，称为回水管动水压曲线，水在管中流动时，需要消耗能量克服流动阻力，因此回水管动水压线在网路水泵入口处最低，在回水干管末端最高。（4）选定供水管动水压曲线的位置在网路循环水泵运转时，网路供水管内各点的测压管水头连线称为供水管动水压曲线。供水管动水压曲线沿着水流动方向逐渐下降，它在每米管长上降低的高度反映了供水管的比压降值。供水管动水压曲线的位置应满足：1） 网路供水干管以及与网路直接

50、连接的用户系统的供水管中，任何一点都不应该出现汽化。2） 在网路上任何一处用户引入口或热力站的供回水管之间的资用压差，应能满足用户引入口或热力站所需要的作用压力。依照以上原则和方法绘制出了主干线水压图如下：图4-2采暖系统水压图图4-3空调系统水压图5 换热站及其设备选择供热工程中的热力站，按其所在场所和使用功能通常有两种。其一为换热站，又称换热系统。其二是城市集中供热系统的热力站，它是供热网路与热用户的连接场所。本次设计是集中供热系统的热力站。5.1 换热站的作用与类型根据热网输送的热媒不同，换热站可分为热水供热换热站和蒸汽供热换热站；根据服务对象不同，可分为工业换热站和民用换热站。根据换热

51、站位置和功能不同，可分为用户换热站，小区换热站和区域性换热站。5.2 换热站的连接方式换热站的连接方式主要有两种：直接连接方式和间接连接方式。根据供热管网采用的介质不同，其具体连接方式各有不同。 热水供暖用户与热水管网的连接方式热水供热系统主要有开式和闭式两种形式。在闭式系统中，热网的循环水仅作热媒供给热用户热量，而不是从中取出使用。在开式系统中，热网循环水部分或全部从热网中取出，直接用于生产或热水供应热用户中。无论是在闭式热水供热系统还是在开式热水供热系统中，热水供暖用户只从热网获取热量，而不从中取出热水，所以它与两种热网连接方式相同。5.3 换热器的基本类型与构造在热力工程中经常遇到蒸汽或

52、高温热水，由于建筑物所需供热介质温度较低或卫生条件较差，工质的种类要求不同等，不能直接应用于工程中，这就要求将该种热介质转化为能够直接应用于工程的介质。能够实现两种或两种以上温度不同的流体相互换热的设备就是换热器。 换热器的基本类型换热器按工作原理不同可分为以下三种：（1） 间壁式换热器。冷热流体被壁面隔开，冷热流体通过壁面进行换热。（2） 混合式换热器。冷热流体直接接触，彼此之间相互混合进行换热，在热交换的同时进行质交换，将热流体的热量直接传递给冷流体，使冷热流体同时达到某一共同状态。（3） 回热式换热器。换热器由蓄热材料构成，并分成两部分，冷热流体交互通过换热器的一部分通道，从而交替式地吸

53、取或放出热量，即热流体流过换热器时，蓄热材料吸收并储蓄热量，温度升高，经过一段时间后切换为冷流体，蓄热材料放出热量加热冷流体。 常用换热器的构造间壁式换热器为最常用的换热器。间壁式换热器种类很多，从构造上主要可分为管壳式，肋片管式，板式，螺旋板式，折翅式。 换热器类型的选取本设计选用2台相同规格的换热器。本设计选用水-水板式换热器，板式换热器具有很多优点如换热效率高、通用性强、结构紧凑、投资费用低、热回收效率高、降低耗水量等。换热器的容量和台数应根据采暖、通风、生活的热负荷选择，一般不设备用。但当任何一台换热器停止运行时。其余设备应满足60%75%热负荷需要。5.4 换热器选型计算换热器的计算

54、有两种情况：一种是设计一个新的换热器，已确定换热器所需的换热面积。这类计算属于设计计算。另一种计算是对已有的或已经选定了换热面积的换热器，在非设计工况条件下核算它能否胜任规定的换热任务。1.采暖供热：（1）换热器所需换热面积计算公式 (5-1)式中 热流量，； 换热器的传热系数，； 换热面积，； 设计工况下的水-水换热器对数平均温差，。 (5-2)对于水-水换热器换热系数可取29004600，本设计取4000以换热站为例进行计算。换热站热负荷为5109.668KW，根据式（5-1）可得 （5-3）换热器的换热面积应为35.08。(2)换热器的热冷流体流量计算 (5-4)式中 流体流量，Kg/s； 热流量，Kw； 流体通过换热器前后的温差，； 水的比热，。可得热流体流量 （5-5）冷流体 （5-6）设置两台换热器，可得流经每台换热器的热冷流体的流量分别为