某小区供热管网设计及计算说明书、图纸

中国矿业大学毕业设计（论文）任务书院（系）建工学院专业年级建环2001学生姓名卫永强任务下达日期：2005年1月21日设计（论文）日期：2005年2月28日至2005年6月12日设计（论文）题目：张家口市京西小区锅炉房及室外供热管网设计设计（论文）专题题目：燃气供热的现状与发展设计（论文）主要内容和要求：张家口市京西小区为一居民住宅区，包括住宅楼14栋，每栋均为6层（沿街单元为5层）；中心花园两座。要求对本小区住宅楼进行室外供热管网和锅炉房设计。相应标准按照国家规范要求设计。设计内容：1、热网的总热负荷计算及热力引入口的数量确定2、确定供热介质及其参数、热源（热源的选址原则）3、初步布置热网、确定敷设方式、供热管网的计算和设备选择4、锅炉选型及送风排烟系统、水处理系统、燃料系统、环保、汽水系统的设计5、锅炉房设备选择及布置（锅炉本体、循环水泵、补给水泵、软化除氧机组、补给水箱）6、绘制施工图（室外供热管网平面图、检查井的大样图、锅炉房设备平面布置图、锅炉房燃气）7、编制设计说明书院长（系主任）签字：指导教师签字：摘要本工程为张家口市京西小区锅炉房及室外供热管网设计，该小区的原始地貌为黄泛冲积平原地貌，地形平坦，后经人工改造，地表略有起伏。雨后测得地下水位埋深1.70～2.5m，小区的地下水对砼无腐蚀性。该小区总建筑面积为：117164m²；由室内热负荷计算书得：采暖面积热指标为90W/m²。室内采暖用户要求采用95℃/70℃热水采暖。根据室内采暖系统设计预留的热力网入口布置管道：每一栋住宅楼有两或三个单元楼的，预留了一个用户热力网入口；有四个单元楼的，预留了两个用户热力网入口；有五个单元楼的预留了三个用户热力网入口。用户入口前的资用压力为10mH2O。该小区的室外供热管网敷设方式采取直埋无补偿形式，管材采用无缝钢管A3号钢。锅炉房采用卧式室燃热水燃气锅炉，对给水进行软化和除氧处理。系统采用补水定压。定压点设在循环水泵的入口处，定压点的压力为23mH20。热力网采用分阶段改变流量的质调节。气源采用城市中压燃气管网中的燃气，管网中的燃气经过调压站调压后进入锅炉房燃气系统。关键词：锅炉房；直埋；热力网；供热ABSTRACTThisprojectrefertothedesignofthewestdistrictboilerroomofBeijingofZhangjiakouandoutdoorpipenetwork,theprimitivegroundformofthisdistrict,inordertobesuffusedwiththegroundformofalluvialplainyellowly,thetopographyissmooth,andthentransformedartificially,theearth'ssurfaceslightlyrisesandfalls.Examinesothatthewatertableisburied1deeplyaftertherain1.70-2.5m,thegroundwaterinthedistricthasnocorrosivitytotheconcrete.Thistotalconstructionareaofdistrictis:117164m²;Whetherhotloadcalculatebooktakeinroom.Heatingareaindexnothot90W/m²;Indoorheatingusersdemandtoadopt95℃/70℃ofhotwaterheating.Designtheheatingpowerentryreservedandfixupthepipelineaccordingtotheindoorheatingsystem:Therearetwoorthreeunitbuildingsineveryresidentialbuilding,reservetheentrytoauser'sheatingpower;Therearefourunitbuildings,reservetheentrytotheheatingpoweroftwousers;Therearetheentriesofheatingpowerofthreeusersofreservationoffiveunitbuildings.Theavailablepressureinfrontofuser'sentryis10mH2O.Districtthisoutdoorheatingpipenetworklaywaytakeandburyandhavenoformofcompensatingdirect,thepipeadoptstheseamlesssteeltubeA3numbersteel.Theboilerroomadoptsthehorizontalroomtofirethegasboilerofhotwater,softenandgetridofoxygentodealwithinsupplyingwater.Thesystemadoptsandmendswatertopressdefinitely.Pressingabitandhavingandlocatinginentrytothewatercirculatingpumpdefinitely,thepressurepressedabitdefinitelyis23mH20.Theheatingpowernetworkadoptsthequalitychangingtheflowstagebystagetoregulate.Thesourceofthegasadoptsandpigeonholesthegasofthegaspipenetworksinthecity,thegasamongthepipenetworksentersthegassystemofboilerroomafteradjustingandpressinginthevoltageregulatingstation.Keywords：boilerplant；direct-buried;heat-supplynetwork;heatsupply;一室外供热管网设计1设计原始资料1．1毕业课题张家口市京西小区室外供热管网设计。小区的原始地貌为黄泛冲积平原地貌，地形平坦，后经人工改造，地表略有起伏。1．2热负荷资料采暖热负荷：小区总建筑面积为：117164m²，由室内热负荷计算书得：采暖热指标为90W/m²。室内采暖要求95℃/70℃热水采暖。1．3气象资料采暖期室外计算温度：-15℃；采暖期室外平均温度：-3.2℃；海拔高度：723.9m；主导风向：冬季NNW；夏季SE大气压力：冬季93.89kpa；夏季92.44kpa；最大冻土深度：136cm。1．4用户热力入口的确定本工程中的各个用户为住宅楼，根据室内采暖系统设计预留的热力入口：每一栋住宅楼有两或三个单元楼的，预留了一个用户热力入口；有四个单元楼的，预留了两个用户热力入口；有五个单元楼的预留了三个用户热力入口。用户入口前的资用压力为10mH2O。1．5张家口市的地形地质资料，见附录1。场区原始地貌为黄泛冲击平原，地形平坦，后经人工改造，地表略有起伏，场区地下水主要第四系空隙潜水，以大气降水为主要补给源，此外农田排灌、地表池塘水体亦对地下水补给；以蒸发为主要排泄途径；勘察时雨前未侧到地下水位，雨后测得地下水位埋深1.70～2.5m；此水位在枯水季节有所下降，丰水季将有所上升；据京西小区勘察资料，场区地下水对砼无腐蚀性；对粉土层，渗透系数可取经验值0.2m/d。1．6京西小区的总平面图，见附录2。1．7小区内各用户的采暖面积，见下表。表1-1：小区内各建筑的供暖面积顺号楼号建筑面积（平方米米）一2号楼7805.40二4号楼8083.98三6号楼7805.40四8号楼8083.98五19号楼6046.44六20号楼7909.55七21号楼6911.54八22号楼9198.38九23号楼8086.26十24号楼9739.01十一25号楼5836.62十二26号楼7694.67十三27号楼6046.44十四28号楼4400.58十五29号楼6757.86十六30号楼6757.86十七合计117163.9952确定热网的总热负荷2.1热负荷计算根据计算公式：Qn=q*A*K（W）Qn——采暖热负荷，Wq—采暖热指标,W/m.A—用户建筑面积，m².考虑一定的管网损耗及漏损系数，K=1.2；以2号楼为例说明用户热负荷的计算：Qn=90×7805.40*1.2=702486.00W2号楼的用户总热负荷为702486.00W，其他用户热负荷见下表：表2-1：各个用户的总热负荷顺号楼号建筑热负荷（W）一2号楼702486.000二4号楼727558.220三6号楼702486.000四8号楼727558.220五19号楼544179.660六20号楼711859.005七21号楼622038.115八22号楼827853.775九23号楼727763.440十24号楼876510.445十一25号楼525295.880十二26号楼692520.330十三27号楼544179.660十四28号楼396052.220十五29号楼608207.440十六30号楼608207.440十七合计105447555.502．2总热负荷的确定根据上面计算的各个用户的热负荷计算得总热负荷为Q=10.54MW.3确定供热介质及其参数3．1确定供热介质室内采暖系统要求室外提供热媒为水进行室内采暖。为了满足室内采暖系统的需要，所以此工程的室外管网就确定为供热介质为热水。3．2确定参数根据室内热用户的采暖要求，需要外网提供供回水温度为：95℃/70℃的热水进行采暖，为了满足室内热用户的采暖要求，所以确定供热介质的温度为95℃/70℃。4确定热源根据当地的条件：这个小区的附近没有城市集中供热管网；当地的地热资源不是很好，利用起来不经济；这个小区的供热负荷年利用小时超过4000小时，经过技术经济论证自建一个区域锅炉房有比较显著的经济效益，而且当地又有比较丰富的天然气资源，并且附近就有城市燃气管网，报经当地政府批准，新建一燃气供热热水锅炉房，以满足此小区居民的冬季采暖。5确定敷设方式由于小区的美观、经济、当地的条件和有关规定，确定此工程的敷设方式为直埋敷设。此种方法占地少、施工周期短、维护工作量小、使用寿命长节能效果好、初投资少等。目前，最多采用的型式是供热管道、保温层和保护外壳三者紧密粘结在一起，形成整体式的预制保温管结构型式。6初步布置6．1城市热力网的布置在当地政府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、近远期热负荷的发展等多种因素，根据上面的原则把管网敷设在道路下面，管道中心线平行与道路边缘，距道路边缘为1.0米。这样主要是考虑了施工的方便，车辆可以直接将管道器材运输到现场；而且将来维修和检修是更换管道时，不会破坏园林绿地。考虑了初投资的经济性，管网为异程式。让主干管道尽量穿过热负荷中心地带，这样主要是为了水力计算容易平衡，管网运行比较平稳，运行费用比较节省。初步确定两种布置方案，详见附录3、4。6．2热网布置方案的确定管网的间距查《实用供热空调设计手册》将管子的间距布置为：DN300管子的间距为600mm；DN250管子的间距为520mm；DN200管子的间距为520mm；DN150管子的间距为400mm；DN125管子的间距为400mm；DN100管子的间距为400mm；DN80管子的间距为300mm；DN70管子的间距为300mm；7供热管网的初步水力计算7．1计算流量Gn=3.6*Qn/(c*(Tg-Th)Gn-采暖热负荷热力网设计流量，t/h;Qn-采暖热负荷，KW;C-水的比热容，KJ/Kg*℃,取C=4.1868KJ/Kg*℃Tg-采暖室外计算温`度下的热力网供水温度，℃Th-采暖室外计算温度下的热力网回水温度，℃以2号楼为例来说明采暖热负荷热力网设计流量的计算：Gn=3.6×702486.00×10ˉ³/[4.1868×（95-70）]=12.4t/h2号楼的采暖热负荷热力网设计流量为12.4t/h,同理，其他楼的采暖热负荷热力网设计流量见表7-1中各个楼前的管道。7．2计算管径7．2．1对管段进行编号首先对建筑物进行编号，然后对各个建筑物的引入管编成对应建筑物编号的字母加上下标阿拉伯数字，以示区别。详见附录3、4。7．2．2计算各个管段的管径由于热水网路的水力计算比较烦琐，所以在初步水力计算工作中，通常利用水力计算图表进行计算。水力计算图表是在某一密度值下编制的，如果热媒的密度不同，但质量流量相同，则应对表中查出的速度和比摩阻进行修正。本设计中，供回水温度与表中的相同，质量和流量相同的从表中的速度和比摩阻不需要修正。确定热水热力网主干线管径时，宜采用经济比摩阻。一般情况下，主干线设计比摩阻可取40-80pa/m。热水热力网支干线，供热介质流速不应大于3.5m/s，同时比摩阻不应大于300pa/m。对于只连接一个用户热力站的支线，比摩阻可大于300pa/m。按此规定从热水管道水力计算表可以查得各个管段的管径和设计流速以及管段的平均比摩阻。主干线的平均比摩阻R值，对确定整个网路的管径起着决定性作用，如选用比摩阻值越大，需要的管径越小，因而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及运行电耗随之也增大，这就需要确定一个经济的比摩阻，使得在规定年限内总费用为最小。影响经济比摩阻值的因素很多，理论上应根据工程具体条件，7．3管道阻力的计算管道的阻力分为管道的沿程阻力ΔPm和局部阻力ΔPj，管道的沿程阻力可按计算公式：ΔPm=R*L；（7.3.1）ΔPm——管道沿程阻力,PaR——管道平均比摩阻，Pa/mL——管段长度，m以A3管段来说明管段的沿程阻力的计算：ΔPm=31.00×26.30=815.30PaA3管段的沿程阻力为815.30Pa，同理，其他管道的沿程阻力见表7-1。在初步计算中，局部阻力按沿程阻力的30%的大小估算。管道的总阻力为：ΔP=ΔPm+ΔPj（7.3.2）ΔP——管道总阻力，PaΔPj——管道局部阻力，Pa以A3管段来说明管段的总阻力的计算：ΔP=815.30+815.30×30%=1059.9PaA3管段的总阻力为1059.9Pa，同理，其他管道的总阻力见表7-1。表7-1：方案一的初步水力计算：管道编号管道长度(m)管道热荷(w)管道流量(t/hh)管道直径(mm))管道流速(m/ss)管道沿程平均比摩摩阻管道沿程阻力管道局部阻力管道阻力A326.300.3612.41000.4631.0815.3244.61059.9A26.000.3612.4800.6988.7532.2159.7691.9A132.300.7224.81000.92123.83998.71199.65198.4E135.500.6121.01000.7887.33099.2929.74028.91329.901.3345.81500.7549.01465.1439.51904.6B326.300.3512.01000.4428.5749.6224.9974.4B26.000.3512.0800.6681.7490.2147.1637.3B127.100.7024.11000.89114.13092.1927.64019.7125.202.0369.82000.6020.7107.632.3139.9F135.500.6121.0801.15250.58892.82667.811560.61132.502.6490.82000.7834.31114.8334.41449.2C326.300.3612.41000.4631.0815.3244.61059.9C26.000.3612.4800.6988.7532.2159.7691.9C127.100.7224.81000.92123.83355.01006.54361.5102.603.36115.62000.9956.0145.643.7189.3P145.000.4013.81000.5238.81746.0523.82269.8G26.000.5418.6801.04205.01230.0369.01599.0G125.600.9432.31001.18202.95194.21558.36752.5931.204.30147.92500.8128.0873.6262.11135.7D326.300.3512.01000.4428.5749.6224.9974.4D26.000.3512.0800.6681.7490.2147.1637.3D127.100.7024.11000.89114.13092.1927.64019.7826.905.00172.02500.9236.1971.1291.31262.4H16.000.5318.2801.04205.01230.0369.01599.0727.305.53190.22501.0345.01228.5368.61597.1O326.200.3511.9800.6681.72140.5642.22782.7O26.000.3511.9650.93204.71228.2368.51596.7O127.900.6923.71000.89114.13183.4955.04138.4633.806.22214.02501.1455.01859.0557.72416.7I322.200.3712.6800.7195.92129.0638.72767.7I26.000.3712.6651.01240.31441.8432.51874.3I120.200.7325.11000.92123.82500.8750.23251.056.606.95239.12501.3071.8473.9142.2616.0N523.600.3010.3800.5862.61477.4443.21920.6N46.000.3010.3650.81156.7940.2282.11222.3N314.900.6020.61250.5026.8399.3119.8519.1N26.000.3010.3650.81156.7940.2282.11222.3N123.300.8830.31001.11178.34154.41246.35400.7435.107.83269.43001.0336.21270.6381.21651.8M524.900.289.6800.5556.71411.8423.51835.4M46.000.289.6650.78142.2853.2256.01109.2M316.200.5619.31250.4522.0356.4106.9463.3M26.000.289.6650.78142.2853.2256.01109.2M119.400.8328.61001.07166.63232.0969.64201.734.608.66297.93001.1544.7205.661.7267.3J136.000.6221.3801.21274.99896.42968.912865.3240.759.28319.23001.2250.82070.1621.02691.1K240.450.5418.61000.7071.52892.2867.73759.8L322.900.3110.5800.5862.61433.5430.11863.6L26.000.3110.5650.81156.7940.2282.11222.3L117.550.7124.41000.89114.12002.5600.72603.2K122.201.2543.01251.02112.32493.1747.93241.0175.1610.53362.23001.3764.34832.61449.86282.4综合321.7127861.8表7-2：方案二的初步水力计算管道编号管道长度(m)管道热负荷(w))管道流量(t/hh)管道直径(mm))管道流速(m/ss)管道沿程平均比摩摩阻管道沿程阻力管道局部阻力管道阻力A326.300.3612.41000.4631.0815.3244.61059.9A26.000.3612.4800.6988.7532.2159.7691.9A131.680.7224.81000.92123.83922.01176.65098.6E136.120.6121.01000.7887.33153.3946.04099.31029.901.3345.81500.7549.01465.1439.51904.6B326.300.3512.01000.4428.5749.6224.9974.4B26.000.3512.0800.6681.7490.2147.1637.3B126.480.7024.11000.89114.13021.4906.43927.895.202.0369.82000.6020.7107.632.3139.9F136.120.6121.0801.15250.59048.12714.411762.5832.502.6490.82000.7834.31114.8334.41449.2C326.300.3612.41000.4631.0815.3244.61059.9C26.000.3612.4800.6988.7532.2159.7691.9C126.480.7224.81000.92123.83278.2983.54261.772.603.36115.62000.9956.0145.643.7189.3P145.000.4013.81000.5238.81746.0523.82269.8G26.000.5418.6801.04205.01230.0369.01599.0G126.220.9432.31001.18202.95320.01596.06916.0631.204.30147.92500.8128.0873.6262.11135.7D326.300.3512.01000.4428.5749.6224.9974.4D26.000.3512.0800.6681.7490.2147.1637.3D126.480.7024.11000.89114.13021.4906.43927.852.605.00172.02500.9236.193.928.2122.0O326.200.3511.91000.4428.5746.7224.0970.7O26.000.3511.9800.6681.7490.2147.1637.3O155.200.6923.71250.5735.01932.0579.62511.6H26.000.5318.2800.99184.01104.0331.21435.2H124.921.2242.01250.99107.12668.9800.73469.6433.186.22214.02501.1455.01824.9547.52372.4N523.600.3010.31000.3921.9516.8155.1671.9N46.200.3010.3800.5862.6388.1116.4504.6N314.900.6020.61250.5026.8399.3119.8519.1N26.200.3010.3650.81156.7971.5291.51263.0N150.100.8830.31250.7154.72740.5822.13562.6I46.200.3712.6651.01240.31489.9447.01936.8I316.201.2542.81500.7142.8693.4208.0901.4I26.200.3712.6651.01240.31489.9447.01936.8I115.821.6155.41251.32190.53013.7904.13917.8351.287.83269.43001.0336.21856.2556.82413.0M524.900.289.6800.5556.71411.8423.51835.4M46.000.289.6650.78142.2853.2256.01109.2M316.200.5619.31250.4522.0356.4106.9463.3M26.000.289.6650.78142.2853.2256.01109.2M15.400.8328.61250.6951.1275.982.8358.7J26.000.6221.3801.15250.51503.0450.91953.9J128.381.4549.91251.18151.94310.21293.05603.2299.139.28319.23001.2250.85035.61510.76546.2K240.450.5418.61000.7071.52892.2867.73759.8L322.900.3110.5800.5862.61433.5430.11863.6L26.000.3110.5650.81156.7940.2282.11222.3L117.550.7124.41000.89114.12002.5600.72603.2K122.201.2543.01251.02112.32493.1747.93241.0175.1610.53362.23001.3764.34832.61449.86282.4综合362.7428713.17．4比较确定热网7．4．1确定最不利管道热水网路水力计算是从主干线开始计算。网路中平均比摩阻最小的一条管线，称为主干线。在一般情况下，热水网路各用户要求预留的作用压差是基本相等的，所以通常从热源到最远用户的管线是主干线。详见附录3、4。7．4．2水力不平衡点各个支路的不平横率越小，对于管网以后的运行管理就越方便，而且运行费用也比较经济。但是不平衡率越小，管网的出投资就也越大，所以根据《城市热力网设计规范》中的规定，室外供热管网的水力不平衡率在15%以下可以由管网运行是自行调节。只有在15%以上才需要进行设计时调节。沿着主干管，从最后一个管段开始向热源去。计算每一个分支点的水力不平衡率。利用计算公式:η=ΔPg-ΔPz/(ΔPg+h)(7．4．2.1)η——水力不平衡率ΔPg——主、支干管从节点到末端的总阻力，PaΔPz——支管从节点到末端的总阻力，Pah——室内用户需要的作用压头，取10mH2O表7-3：方案一的水力不平衡计算a1059.9691.90.0036b6259.34028.90.0210c1974.4637.30.0033c8162.94994.20.0293d11560.68302.80.0292e11059.9691.90.0036e97525421.40.0395f12269.815990.0066f9941.39022.30.0084g1974.4637.30.0033g11076.94994.20.0548h12339.415990.0956i12782.71596.70.0115I13936.46921.10.0616j12767.71874.30.0087j16353.16018.70.0888k21920.61222.30.0069k12439.71222.30.0119k16969.26500.40.0895l21835.41109.20.0071l12298.71109.20.0116l186216500.40.1022水力不平衡，需要要调节m18888.312865.30.0507n21863.61222.30.0063n14466.83759.80.0068n21579.47000.80.1199水力不平衡，需要要调节经过水利计算和统计得：方案一的水力不平衡点共有2个。表7-4：方案二的水力不平衡计算支干管的阻力水力不平衡率备注a1059.9691.90.0036b6158.54099.30.0194c1974.4637.30.0033c8063.14902.20.0293d11762.582030.0318e11059.9691.90.0036e9652.25321.60.0395f12269.815990.0066f9841.59185.80.0060g1974.4637.30.0033g10977.24902.20.0547h2970.7637.30.0033h13482.31435.20.0198h11099.26951.90.0373i4671.9504.60.0017i3126311910.0007i24753.61936.80.0269i156551936.80.0352I13471.69572.80.0344j31835.41109.20.0071j22298.71109.20.0116j12657.41953.90.0069j15884.68260.60.0658k21863.61222.30.0063k14466.83759.80.0068k22430.87707.80.1203水力不平衡，需要要调节由于两个方案的不平衡率都在15%以下，所以我比较方案是就用10%作为进行比较的标准。这样，经过水利计算和统计得：方案二的水力不平衡点共有1个。从上面的水力不平衡因素不难看出方案二是此工程的最佳方案。7．4．3钢材和保温层的耗用量方案一的各种不同管径的钢材耗用量见下表：表7-5：方案一的钢材耗量型号无缝钢管的长度((m)单位长度重量(kkg/m)管子耗用量(kgg)300155.6155.218591.06250125.8040.365077.2920040.3032.031290.8115029.9017.15512.7912553.3015.04801.63100433.2510.854700.7680267.758.382243.757042.007.10298.20综合1147.9123516.288经过计算和统计得到各种不同管径的钢材总耗用量为23516.28kg。方案二的各种不同管径的钢材耗用量见下表：表7-6：方案二的钢材耗量型号无缝钢管的长度((m)单位长度重量(kkg/m)管子耗用量(kgg)300225.5655.2112453.00025067.6040.362728.3420040.3032.031290.8115046.1017.15790.62125231.8815.043487.40100406.4010.854409.4480131.308.381100.297068.307.10484.93综合1217.4326744.833经过计算和统计得到各种不同管径的钢材耗用量为26744.83kg。方案一的各种不同管径的聚乙烯套管的耗用量见下表：表7-7：方案一的钢材耗量聚乙烯烯套管套管用量(kg))外径(mm)厚度(mm)单位长度重量(kkg/m)42078.541328.883656.66.99879.343156.25.66228.102504.93.55106.152254.42.87152.972003.92.26979.151603.21.48396.271403.01.2150.82综合4121.67经过计算和统计得到各种不同管径的钢材耗用量为4121.67kg。方案二的各种不同管径的聚乙烯套管的耗用量见下表：表7-8：方案二的钢材耗量聚乙烯烯套管套管用量(kg))外径(mm)厚度(mm)单位长度重量(kkg/m)4207.08.541926.263656.66.99472.523156.25.66228.102504.93.55163.662254.42.87665.482003.92.26918.461603.21.48194.321403.01.2182.64综合4651.45经过计算和统计得到各种不同管径的钢材耗用量为4651.45kg。方案一的保温层聚氨脂的耗用量见下表：表7-9：方案一的聚氨脂耗量保温层聚氨脂聚氨脂的用量厚度单位长度重量40.53.72578.8639.43.09388.7241.82.74110.4240.62.0461.0038.01.7191.1439.11.50649.8832.00.98262.4029.00.7732.34综合2174.75经过计算和统计得到各种不同管径的钢材耗用量为2174.75kg。方案二的保温层聚氨脂的耗用量见下表：表7-10：方案二的聚氨脂耗量保温层聚氨脂聚氨脂的用量厚度单位长度重量40.53.72839.0739.43.09208.8841.82.74110.4240.62.0494.0438.01.71396.5139.11.50609.6032.00.98128.6729.00.7752.59综合2439.79经过计算和统计得到各种不同管径的钢材耗用量为2439.79kg从上面的几个因素可以看出：钢材耗量：方案一为235166.28kgg;方案二为266744.883kg聚乙烯耗用量：方方案一为41121.677kg；方案二为46651.455kg保温层聚氨脂耗用用量：方案一一为2174..75kg；方案二为2439..79kg从上面的几个经济济方面的因素素不难看出方方案一是此工工程的最佳方方案。7．4．4选定方案虽然方案一的初投投资比方案二二的少了一点点，但是管网网的运行费用用和日常维护护管理费用要要比这要多；；方案二的初初投资虽然是是比方案一的的多了一些，但但是管网建成成以后运行起起来要比方案案一平稳的多多，运行和维维护管理费用用也要经济的的多。综合了两个方案的的水力计算和和经济方面的的因素，为了了以后系统运运行的平稳，而而且方案一、二二的初投资相相差也不是很很多，所以我我选择方案二二为次此工程程的最佳方案案。8供热热网的水力计计算8．1管段的实际流速和和平均比摩阻阻8．1．1实际流速的计算采用公式：VV=G/(9900*π*d2*ρ)m/sV——管段中实际流流速，m/sG——管段中的流量量，kg/hd——管段的内径，mρ——管段中流体体的密度，取取值958..4kg/mm3以供水管段A3为为例来说明管管段中介质的的实际流速的的计算：V=12.40//(900××3.14××0.1022×958..4)=0..46m//s所以，管段的实际际流速为0.46m/s，同理，其其他管段的实实际流速见表表8-1。8．1．2实际平均比摩阻的的计算R=6.25**10-8*λ*G2/（ρ*d5）PPa/mR——管段的平均比比摩阻，Pa/mλ——摩檫阻力系系数，λ=0.11*(KK/d)0..25K——管壁的当量绝绝对粗造度，取K=0.55*10-33。以供水管段A3为为例来说明管管段的实际平平均比摩阻的的计算：R=6.25*110-8*λ*G2/（ρ*d5）=6.25*110-8*0.111*(K//d)0.225*G2/（ρ*d5）=6.25×110-8×0.111×（0.5×110-3/0.110）0.25×12.4002/（958.44×0.1005）=29.28PPa/mA3管段的实际平均比比摩阻为29.288Pa/mm。同理，其其他管段的平平均比摩阻见见表8-1。8．2管段的沿程阻力和和局部阻力计计算8．2．1沿程阻力的计算使用（7.3.11）计算沿程程阻力。8．2．2局部阻力的计算在实际工程设计中中。为了简化化计算。计算算局部阻力有有两种方法：：当量局部阻阻力法；当量量长度法。此此设计中局部部阻力计算使使用第一中方方法。当量局部阻阻力法（动压压头法），它它的基本原理理是将管段的的沿程损失转转变为局部损损失来计算。设管段的沿程损失失相当于某一一局部损失ΔPj，则ΔPj=ξd*ρ*V2/2ξd——当量局部阻力力系数。查表表取值。以供水管段A3、A1为例说明局局部阻力系数数ξd的查取：A3：管段有两个9000煨弯弯头，一一个三通分流流，一个过滤滤器，一个截截止阀。查取取《供热工程程》附表4-2知：煨弯弯弯头的局部阻阻力系数ξd为0.3；三通分流流的局部阻力力系数ξd为2.0;过滤器的局局部阻力系数数ξd为2.2;截止阀的局局部阻力系数数ξd为6.0。A3管段的全部阻力系系数：ξ=2×0..3+1×22.0+1××2.2+11×6.0==10.8。所以A3管段的局部阻力ΔΔPj=10..8×9588.4×0..462/2=11129.0Pa/m.A1：管段段有一个900煨弯弯头，一一个管道变径径，一个截止止阀，一个分分流三通直通通管。查取《供供热工程》附附表4-2知：煨弯弯弯头的局部阻阻力系数ξd为0.3；管道变径径的局部阻力力系数ξd：管道变径径两端的横截截面积之比：：F1/F22=2.255，查取ξd=0.2；截止阀的的局部阻力系系数ξd为6.0；分流三通通的局部阻力力系数ξd为1.0。A1管段的全部阻力系系数：ξ=1×0..3+1×00.2+1××6.0+11×1.0==7.5。所以A1管段的局部阻力ΔΔPj=7.5×958..4×0.9912/2=31136.0Pa/m其他管段的阻力计计算见表8-1。表8-1：供水管道道的水力计算算管道编号管道长度(m)管道热负荷(mww)管道流量(t/hh)管道直径管道流速(m/ss)平均比摩阻管道沿程阻力管道局部阻力系数数综合系数管道局部阻力管道阻力A326.300.3612.41000.4629.28769.92.2+6+0..3*2+22.010.81129.01898.9A26.000.3612.4800.7194.47566.82.2+6+2..0+0.1110.32628.63195.4A131.680.7224.81000.91117.103709.81.0+6+0..3+0.227.53136.06845.8E136.120.6121.01000.7784.053036.02.2+6+0..3+1.55+6+0..216.24862.17898.11029.901.3345.81500.7547.551421.76+1+0.17.12001.03422.7B326.300.3512.01000.4427.67727.82.2+6+0..3*2+22.010.81067.11794.9B26.000.3512.0800.6989.29535.82.2+6+2..0+0.1110.32484.63020.4B126.480.7024.11000.89110.692931.06+1.5+0..47.93122.36053.395.202.0369.82000.6424.46127.21.001.0207.7334.9F136.120.6121.0801.21271.239796.82.2+6+0..3+1.55+6+0..416.412016.921813.7832.502.6490.82000.8441.371344.66+1.07.02459.43804.0C326.300.3612.41000.4629.28769.92.2+6+0..3*2+22.010.81129.01898.9C26.000.3612.4800.7194.47566.82.2+6+2..0+0.1110.32628.63195.4C126.480.7224.81000.91117.103100.96+1.5+0..47.93303.26404.172.603.36115.62001.0767.02174.21+0.11.1626.0800.3P145.000.4013.81000.5136.141626.42.2+6+0..3+1.009.51226.02852.4G26.000.5418.6801.07212.551275.32.2+6+1..5+0.119.85627.36902.6G126.220.9432.31001.19199.605233.56+1.5+0..47.95630.310863.8631.204.30147.92500.8734.011061.26+1.07.02672.53733.8D326.300.3512.01000.4427.67727.82.2+6+0..3*2+22.010.81067.11794.9D26.000.3512.0800.6989.29535.82.2+6+2..0+0.1110.32484.63020.4D126.480.7024.11000.89110.692931.06+1.5+0..47.93122.36053.352.605.00172.02501.0245.99119.61.001.0516.2635.8O326.200.3511.91000.4426.89704.42.2+6+0..3*2+22.010.81036.81741.3O26.000.3511.9800.6886.76520.62.2+6+2..0+0.2210.42437.62958.1O155.200.6923.71250.5633.331839.81.001.0157.31997.1H26.000.5318.2801.05204.751228.52.2+6+1..5+0.229.95476.26704.7H124.921.2242.01250.99104.192596.56+1.5+0..47.93884.76481.2433.186.22214.02501.2671.172361.46+1.5+0..17.66071.38432.7N523.600.3010.31000.3820.33479.82.2+6+0..3*2+22.0+0..110.9791.31271.1N47.200.3010.3800.6065.60472.32.2+6+2..0+0.2210.41843.22315.5N314.900.6020.61250.4925.20375.51.001.0118.9494.4N27.200.3010.3650.90195.141405.02.2+6+1..5+0.4410.14107.35512.3N150.100.8830.31250.7254.212716.01+0.11.1281.42997.4I47.200.3712.6651.10288.862079.82.2+6+1..5+0.4410.16080.08159.8I316.201.2542.81251.01108.511757.81.001.0512.12269.9I26.200.3712.6651.10288.861790.92.2+6+1..5+0.4410.16080.07870.9I115.821.6155.41251.31181.462870.76+1.0+0..47.46337.19207.8351.287.83269.43001.1043.302220.51.0+0.3**2+6+00.48.04884.07104.5M524.900.289.61000.3617.71441.02.2+6+0..3*2+22.0+0..110.9689.31130.3M46.000.289.6800.5657.15342.92.2+6+2..0+0.2210.41605.61948.5M316.200.5619.31250.4621.95355.61.001.0103.6459.2M26.000.289.6650.84169.991019.92.2+6+1..5+0.4410.13577.94597.9M15.400.8328.61250.6748.23260.41.001.0227.6488.0J26.000.6221.3801.23280.201681.22.2+6+1..5+0.229.97493.99175.1J128.381.4549.91251.18147.184176.32.0+6+0..48.45834.810011.1299.139.28319.23001.3160.836029.71.0+6+0..37.36260.112289.8K240.450.5418.61000.6965.872664.42.2+6+2..010.22399.05063.5L322.900.3110.5800.6167.811552.82.2+6+0..3+1.00+0.19.61758.63311.4L26.000.3110.5650.92201.701210.22.2+6+1..5+0.229.94161.35371.5L117.550.7124.41000.90113.871998.52.0+0.12.1853.92852.3K122.201.2543.01251.02109.382428.31.5+6+0..47.94078.16506.3175.1610.53362.23001.4978.325886.30.05886.3综合420.7255189.48．3管段的水力不平衡衡率计算引用公式(7．．4．2.1)进行计算。计算结果见下表表8-2：热网的水水力计算不平平衡率节点编号主干管的阻力支干管的阻力水力不平衡率备注a3195.41898.90.0127b8744.77846.00.0083c13020.41794.90.0120c12167.47848.20.0385d21813.712502.30.0828e13195.41898.90.0127e116306.38303.00.0688f16902.62852.40.0394f17106.613592.40.0300g13020.41794.90.0120g20840.37848.20.1075h22958.11741.30.0120h16704.73738.30.0286h21476.110219.50.0927i42249.91271.10.0097i35317.21765.50.0349i27870.94762.90.0297i17870.95684.80.0207I29908.916240.60.1052j31948.51130.30.0081j24597.91589.50.0296j19175.12077.50.0695j37013.412088.60.1819水力不平衡，需要要调节k25371.53311.40.0199k16163.75063.50.0104k49303.212670.00.2454水力不平衡，需要要调节根据《城市热力网网设计规范》中中的规定，经经济平衡率为为15%以上需要调调节，此工程程中需要调节节的水力不平平衡点为两个个。在需要调调节的支干线线上专设一个个调节阀进行行水力调节。9热补偿和强度计算算9．1管道机械强度和热热补偿的计算算9．1．1管材的选择本工程的最高工作作压力为0.55MMPa，最高工作作温度为95℃，可以采用用无缝或焊接接钢管，采用用直埋敷设方方式的汽水管管道应采用无无缝钢管，钢钢材号为A3。9．1．2管道的机械强度计计算直埋供热管道的坡坡度不宜小于于0.002，高处设放放气阀，低点点设放水阀；；管道应优先先考虑利用自自然补偿；从从干管直接引引出分支管时时，在分支管管上设固定墩墩，分支点至至支线上固定定墩的距离不不宜大于9m,本设计中的的距离为4m。本设计中直接对三三通进行加固固；直埋供热热管道上的阀阀门采用钢制制阀门和阀兰兰连接；直埋埋供热管道变变径处采用焊焊接连接。本设计中管道弯头头部分回填土土要求：凡有有弯头转弯处处，在回填土土前沿管道补补偿段300mm四周填充玻玻璃棉或其他他相应松软材材料；弯头要要求：当管径径大于或等于于100mm时，弯头均均采用热煨弯弯头，弯曲半半径R等于3.5D；当管径小小于或等于80mm时，弯头采采用冲压弯头头，弯曲半径径R等于1.5D；弯头应符符合国家现行行规范。直埋敷设预制保温温管受力计算算与应力验算算的任务是计计算管道由内内压、外部荷荷载和热胀冷冷缩引起的力力、力矩和应应力，从而确确定管道的结结构尺寸，采采取适当的措措施，保证计计算的管道安安全可靠，经经济合理。进行直埋敷设预制制保温管道受受力计算与应应力验算时，供供热介质参数数和安装温度度应按下列规规定取用：热热水管网的供供、回水管道道的计算压力力均取循环水水泵最高出口口压力加上循循环水泵与管管道最低点地地形高差产生生的静压力；；管道工作循循环最高温度度取用室外供供暖计算温度度下的热网计计算供水温度度；管道工作作循环最低温温度，对于全全年运行的管管网取30℃，对于只在在供暖期运行行的管网取10℃；计算安装装温度取安装装时当地可能能出现的最低低温度。根据《供热工程》教教材中的管道道壁厚进行计计算。供热管道的内压力力为一次应力力。承受内压压力的理论计计算壁厚，应应按下式计算算：δt=Pd*D0/((2*[σ]*φ+Pd)PPd——系统的内内压力,PaaDD0——钢管外径径，m[[σ]——钢材在计计算温度下的的基本许用应应力，MPaφ——基本许用应应力修正系数数。无缝钢管，φ=11；双面自动焊螺旋焊焊缝钢管，φ=1；单面焊接的的螺旋焊缝钢钢管，φ=0.6；管道的计算壁厚：：δc=δt+Bδc——管道的计算壁壁厚，mB——管道壁厚厚附加值，m理论壁厚为5.55×10ˉ³m及以下者，B=0.5××10ˉ³m理论壁厚为6×110ˉ³～7×10ˉ³m，B=0.6××10ˉ³m理论壁厚为8×110ˉ³～25×100ˉ³m，B=0.8××10ˉ³m管道取用壁厚应采采用大于或等等于计算壁厚厚的最小公称称壁厚。表8-3：管道计算算壁厚外管径DO内压力PDδtB计算管道壁厚mmm3250.570.740.51.242730.570.620.51.122190.570.500.51.001590.570.360.50.861330.570.300.50.801080.570.250.50.75890.570.200.50.70760.570.170.50.679．1．3管道的热补偿计算算在整体式保温结构构的直埋敷设设，受到土壤壤与管道保护护壳之间的摩摩搽力所约束束。它的应力力验算和热伸伸长计算方法法，不同于地地上敷设和地地沟敷设。近近三十年来，国国内外热水管管道直埋敷设设发展迅速，相相应形成了一一整套直埋敷敷设的设计原原理和计算方方法，并实现现了无补偿的的直埋敷设方方式。进行应力验算取决决于所采用的的应力分析方方法和强度理理论。目前，国国内外有两种种不同的对直直埋敷设管道道进行应力验验算的方法即即：弹性分析析法和弹塑性性分析法。弹性分析法，按第第四强度理论论——变形能强度度理论进行应应力验算。采采用此分析方方法，管道只只容许在弹性性状态下运行行。这是北欧欧国家目前普普遍采用的一一种方法。本本设计采用的的就是这种方方法。直埋敷设管道直接接敷设在砂垫垫层或回填净净土层上。它它主要承受内内压和温差产产生的应力。以DN300的管径径为例来说明明：内压作用在管壁内内壁上的环向向应力δtan，按材料力力学公式计算算如下：σtan=P*（DDW2+DN2）/（DW2-DN2）NN/mm2(MPaa)式中P——管道的内压力力（表压），取取管道中最大大的工作压力力0.6MPPa；DW———管子的外外直径，mm；DN———考虑管壁壁减薄以后的的管子内直径径，mm；壁厚减薄值：壁厚厚为5.5mm以下时，C==0.5mmm；壁厚为6～7mmm时，C=0.66mm；壁厚为8～25mmm时，C=0.88mm。管道DN300的环向向应力为：σtan=144.94NN/mm2(MPaa)管道在环向应力作作用下，在单单元体的轴向向，伴随出现现轴向泊桑拉拉应力，使在在热胀状态下下保持单元体体不发生形变变。由内压产产生的轴向泊泊桑拉应力σμax为：σμax=ν*σtaanNN/mm2(MPaa)式中ν———材料的泊桑桑系数，对钢钢材ν=0.3。管道DN300的轴向向泊桑拉应力力为：σμax=4.448N/mmm2(MPaa)由温升引起的轴向向热胀压应力力σtax，可按下式式计算：σtax=-a*E**(t1-t2)N/mmm2(MPaa)式中a———钢材的线膨膨胀系数，查查取供热工程程附表取12.4×10--6m/m.℃；E——钢材的弹弹性模数，同同上取198×1103N/mmm2(MMPa)；t1——供热管道的最最高温度，℃t2——供热管道的安安装温度，℃假设管道DN3000的(t1-tt2)为65℃，管道DN300由温升引起起的轴向热胀胀压应力为：：σtax=-1668.90N/mmm2(MPaa)总轴向应力采用下下面公式计算算：σax=σμax++σtax=ν*σtan-a**E*(t11-t2)N/mmm2(MPaa)管道DN300的总轴轴向应力为：：σax=-1154.122N/mmm2(MPaa)在计算两向应力作作用下，按第第四强度理论论，采用米基基斯塑性条件件，管道在弹弹性状态下运运行的应力验验算条件的表表达式应为：：σeq=(σ2taan+σ2ax-σtanσax)1/2≤1.35[[σ]jtN/mm2(MPaa)式中σeq——当量应力力强度，作为为应力验算的的对比值，N/mm22(MPaa)[σ]jt——钢材在温度tt下的许用应应力，N/mm22(MPaa)1．35———考虑土壤壤不可能将管管道完全嵌固固而释放部分分应力的因素素，将许用应应力增大进行行应力验算的的系数。查供热工程附表得得：[σ]jt=124..3N/mmm2(MPa)1.35[σ]jt=167..8N/mmm2(MPa)管道DN300：：σeq=1662.11≤≤1.35[[σ]jt=167..8N//mm2(MPaa)；此值与1.35[σ]jt=167..8N/mmm2接近，验算算可告结束。由由此，可得出出最大允许温温升Δtmax==(t1-tt2)maax=65℃。通过上述分析表明明：按弹性分分析方法进行行应力验算。只只要直埋敷设设供热管道的的温升控制在在65℃以下，钢管管材料不会进进入塑性状态态。应力不超超过1.35[σ]jt，可以采用用无补偿直埋埋敷设方式。同理，其他管径的的应力验算结结果见下表。表8-4：管道强度度验算管径型号DW管道厚度管道减薄厚度DNσtan假设管道温升最大管道允许温升升材料的泊桑系数σaxσeq1.35[σ]jt3003257.00.6312.214.9465650.30-154.12162.11167.802502736.00.6262.214.876464-151.70159.65167.802002196.00.6208.211.876464-152.60158.87167.801501594.50.515111.636464-152.67158.81167.801251334.00.512611.116565-155.27161.11167.801001084.00.51018.976565-155.91160.58167.8080893.50.5838.616565-156.02160.50167.8065763.50.5707.316666-158.85162.63167.809．2固定墩的作用力计计算管道对固定墩的作作用力，应包包括下列三部部分：管道热热胀冷缩受约约束产生的作作用力；内压压产生的不平平衡力；活动动段位移产生生的作用力。合成固定墩两侧管管段作用力时时，应按以下下原则进行：：根据两侧管管段摩擦力下下降造成的轴轴向力变化的的差异，按最最不利情况进进行合成；两两侧管道由热热胀受约束引引起的作用力力和活动端作作用力的合力力相互抵消时时，荷载较小小一侧力应乘乘以0.8抵消系数；；当两侧管段段均为锚固段段时，抵消系系数取0.9；两侧内压压不平衡力的的抵消系数取取1。内压不平衡力的抵抵消系数取1。单位长度直埋敷设设预制保温管管外壳与土壤壤之间的摩檫檫力，应按下下式计算：Fmax==π*ρ*g*μmax*(HH+Dc/2)*Dc式中Fmaxx——轴线方向向每米管道的的最大摩擦力力（N/M）；H———管顶覆土深深度（m）；当H>1.55m时，取H=1.55m；Dc———预制保温温外壳的外径径（m）；ρ——土壤密度（kg/m3），这里取取中砂的密度度900kkg/m3；g———重力加速度度（m/s2）；μ——保温外壳与与土壤之间的的摩擦系数，这这里取最大摩摩擦系数为μμmax=00.4；以固定墩10为例例来说明固定定墩的受力：：Fmaxx=3.144×900××9.80××0.20××(0.700+0.100/2)×00.10==415.442N过度段的最小长度度可按下式计计算：LLmin=[[a*E*((t1-t0)-ν*σt]*A*1106/Fmaxx式中A———钢管管壁的的横截面积（m2）；固定墩的位置如下下图所示：Lmin=[112.4×110-6×1988×103×65-0..3×8.97]]×0.0001306××106/415..42=4933.25mL=26.12mm∵L＜Lminn∴固定墩的受力Fgg=Fmaxx*L+σax=4415.422×26.112-1555.91=110694..86N式中σaxx——管道的总轴轴向应力，NN/mm2(MPaa)受力方向为为向左。9．3三通加固方案的选选择和计算直埋供热管道的焊焊制三通应根根据内压及主主管轴向荷载载联合作用进进行强度验算算。三通个部部分的一次应应力和二次应应力的当量应应力变化范围围不应大于3[σ]jt；局部应力力集中部位的的一次应力、二二次应力和峰峰值应力的当当量应力变化化范围不应大大于3[σ]jt；当不能满满足上述条件件时应进行加加固。三通加固应采取下下列一项或几几项措施进行行：加大主管管壁厚提高三三通总体强度度（包括采用用不等壁厚的的铸钢或锻钢钢三通）；在在开孔区采取取加固措施（包包括增加支管管壁厚），抑抑制三通开孔孔区的变形；；在开孔区周周围加设传递递轴向荷载的的结构；本设计中不进行应应力测定和计计算时，直接接采取加固方方案。焊制三通加固方案案的适用范围围：当管径小小于DN500；主管的相相对壁厚为（δ/DN）大于1.6%；内压小于1.4MPPa；工作循环环温差小于120℃；工作管段段为锚固段。10保温层的选选择和计算预制保温管供热管管道的保温层层，多采用硬硬质聚氨脂泡泡沫塑料作为为保温材料。它它是由多元醇醇和