供热工程课程设计计算书

供热工程课程设计计算书一、设计题目某小区集中供热系统设计二、设计目的通过本次课程设计，使学生掌握供热工程的基本设计方法和步骤，熟悉供热系统的组成和运行原理，培养学生综合运用所学知识解决实际工程问题的能力，提高学生的工程设计素养。三、设计依据1.小区建筑平面图及相关建筑资料，包括各建筑物的建筑面积、层数、高度等。2.《城镇供热管网设计规范》（CJJ342010）3.《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB507362012）四、设计参数1.室外气象参数冬季供暖室外计算温度：10℃冬季室外平均风速：3m/s冬季主导风向：西北风2.室内设计参数住宅室内供暖计算温度：18℃公共建筑室内供暖计算温度：20℃3.热指标住宅：50W/m²公共建筑：60W/m²五、热负荷计算1.建筑物热负荷计算根据各建筑物的建筑面积、层数、高度以及室内外设计参数，按照《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》中的公式计算各建筑物的供暖热负荷。以某住宅为例，计算公式为：\[Q=qF(t_{n}t_{w})\]其中，\(Q\)为建筑物供暖热负荷（W），\(q\)为供暖热指标（W/m²），\(F\)为建筑物建筑面积（m²），\(t_{n}\)为室内计算温度（℃），\(t_{w}\)为室外计算温度（℃）。计算结果如下表所示：|建筑物名称|建筑面积（m²）|热指标（W/m²）|热负荷（kW）|||||||住宅1|1000|50|50||住宅2|1200|50|60||...|...|...|...||公共建筑1|800|60|48||公共建筑2|1000|60|60||...|...|...|...|2.小区总热负荷将各建筑物的热负荷相加，得到小区总热负荷：\[Q_{total}=\sum_{i=1}^{n}Q_{i}\]其中，\(Q_{total}\)为小区总热负荷（kW），\(Q_{i}\)为第\(i\)个建筑物的热负荷（kW）。经计算，小区总热负荷为[X]kW。六、供热热源选择1.热源类型分析常见的供热热源有热电厂、区域锅炉房、热泵等。热电厂供热具有效率高、环保等优点，但建设投资大，适用于大型集中供热区域。区域锅炉房供热灵活性高，建设周期短，投资相对较小，是本次设计优先考虑的热源类型。热泵供热节能效果显著，但受环境温度影响较大，适用于有合适低温热源的地区。2.热源选择根据小区规模和热负荷需求，结合当地能源供应情况，选择一台[型号]的热水锅炉作为供热热源。该锅炉额定热功率为[X]kW，出水温度为95℃，回水温度为70℃，能够满足小区的供热需求。七、供热管网设计1.管网形式选择供热管网形式主要有枝状管网和环状管网。枝状管网结构简单，投资少，但可靠性较差；环状管网可靠性高，但投资大，运行管理复杂。综合考虑小区的地形、建筑分布以及经济性和可靠性要求，本次设计采用枝状管网形式。2.管径计算根据热负荷和经济比摩阻，按照公式计算各管段的管径。计算公式为：\[d=\sqrt{\frac{4Q}{\piv}}\]其中，\(d\)为管道内径（m），\(Q\)为管段热负荷（W），\(v\)为管内水流速度（m/s）。经济比摩阻参考《城镇供热管网设计规范》选取，不同管径的经济比摩阻范围如下：|管径（mm）|经济比摩阻（Pa/m）|||||DN20|3050||DN25|4060||DN32|5070||...|...|计算结果如下表所示：|管段编号|热负荷（kW）|流量（m³/h）|管径（mm）|||||||12|[X]|[X]|DN[X]||23|[X]|[X]|DN[X]||...|...|...|...|3.水力计算根据选定的管径和管段长度，计算各管段的沿程阻力损失和局部阻力损失。沿程阻力损失计算公式为：\[h_{y}=R_{m}L\]其中，\(h_{y}\)为沿程阻力损失（Pa），\(R_{m}\)为比摩阻（Pa/m），\(L\)为管段长度（m）。局部阻力损失计算公式为：\[h_{j}=\sum_{\xi}\frac{v^{2}}{2g}\rho\]其中，\(h_{j}\)为局部阻力损失（Pa），\(\xi\)为局部阻力系数，\(v\)为管内水流速度（m/s），\(g\)为重力加速度（m/s²），\(\rho\)为水的密度（kg/m³）。总阻力损失计算公式为：\[h=h_{y}+h_{j}\]其中，\(h\)为总阻力损失（Pa）。计算结果如下表所示：|管段编号|沿程阻力损失（Pa）|局部阻力损失（Pa）|总阻力损失（Pa）|||||||12|[X]|[X]|[X]||23|[X]|[X]|[X]||...|...|...|...|4.补偿器设置为了补偿管道因温度变化而产生的伸缩变形，在管网中设置补偿器。根据管段长度和温度变化范围，选择合适类型的补偿器，如波纹管补偿器、套筒补偿器等。在[具体位置]设置[型号]波纹管补偿器，其补偿量为[X]mm，能够满足管道的伸缩要求。5.管道保温为了减少热损失，提高供热系统的经济性，对供热管道进行保温。保温材料选用[材料名称]，其导热系数为[X]W/(m·K)。保温厚度根据经济厚度计算公式确定：\[\delta=\frac{t_{1}t_{2}}{(1/\alpha_{1}+\delta/\lambda+\alpha_{2}/\alpha_{1}\alpha_{2})}\frac{\lambda}{\alpha_{2}}\]其中，\(\delta\)为保温厚度（m），\(t_{1}\)为管内介质温度（℃），\(t_{2}\)为保温层外表面温度（℃），\(\alpha_{1}\)为管内壁表面传热系数（W/(m²·K)），\(\lambda\)为保温材料导热系数（W/(m·K)），\(\alpha_{2}\)为保温层外表面传热系数（W/(m²·K)）。经计算，保温厚度为[X]mm。八、热力站设计1.热力站位置确定根据小区的建筑分布和供热管网走向，选择在[具体位置]设置热力站。该位置交通便利，便于与热源和各建筑物连接，且对周围环境影响较小。2.热力站设备选型换热器：选用[型号]板式换热器，其换热面积为[X]m²，能够满足小区热负荷需求。循环水泵：根据管网阻力和流量要求，选择两台[型号]循环水泵，一用一备。单台水泵流量为[X]m³/h，扬程为[X]m。补水泵：选择一台[型号]补水泵，流量为[X]m³/h，扬程为[X]m。用于补充管网系统的泄漏水量。除污器：在热力站入口处设置一台[型号]除污器，用于去除水中的杂质，保证换热器和管网的正常运行。3.热力站运行调节采用质调节方式对热力站进行运行调节。根据室外温度的变化，调节热水锅炉的出水温度，以保证室内温度稳定在设计值。具体调节曲线如下：|室外温度（℃）|锅炉出水温度（℃）|||||10|95||5|90||0|85||5|80||10|75|九、供热系统运行管理1.运行维护制度建立健全供热系统运行维护制度，定期对设备进行巡检、维护和保养。检查管道、阀门、补偿器等设备的运行状况，及时发现并处理泄漏、损坏等问题。定期对换热器进行清洗，保证换热效果。对循环水泵、补水泵等进行润滑、检查和调试，确保设备正常运行。2.水质管理加强供热系统的水质管理，保证水质符合相关标准要求。定期对系统水质进行检测，根据水质情况进行补水、加药等处理。防止水中的杂质、污垢等对设备和管道造成腐蚀和堵塞。3.故障处理应急预案制定供热系统故障处理应急预案，提高应对突发事件的能力。针对可能出现的热源故障、管网泄漏、设备损坏等情况，制定相应的处理措施和流程。定期组织应急演练，确保工作人员熟悉应急处理流程，能够在故障发生时迅速采取有效措施，减少损失。十、结论通过本次供热工程课程设计，完成了某小区集中供热系统的设计计算。