【正文】 Q? ——供暖設(shè)計熱負(fù)荷， W。 供暖熱負(fù)荷 延續(xù)時間圖 公式 ，如 公 式 （ ）： nQ? N≤ 5 nQ = （ ） 0 .815 5( 1 ( )( ) )5w nzhnwt N QNtt?? ? ????? 5N≤ zhN 式中 zhN ——供暖期 總天數(shù)， 太原 取 141 天； N——延續(xù)天數(shù)。 圖 熱負(fù)荷隨室外溫度變化曲線圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 6 圖 供暖熱負(fù)荷延續(xù)時間圖 本章小結(jié) 本章 是對供熱工程最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù) ——熱負(fù)荷 ，進(jìn)行計算 。本章 的 另一特色體現(xiàn)在供暖熱負(fù)荷延續(xù)時間圖的繪制上， 一 改之前的手動繪圖方法 ，轉(zhuǎn)化為 依靠 Mathcad Prime 軟件 的智能繪圖，這也為熱負(fù)荷的進(jìn)一步定量 精確 化 打下基礎(chǔ)。 這部分是 最具技術(shù)性的內(nèi)容 。相應(yīng) 的 分析也以此展開。 高溫水 管道，供水溫度與回水溫度有三種組合： 150~90℃ 、 130~70℃、 110~70℃ 。 熱力管道系統(tǒng) 的選擇 熱水制備方式 （ 1） 利用 鍋爐 制備 熱水 例如 用各種型號的熱水鍋爐 、 蒸汽 —熱水 兩用鍋爐 ， 以及由已有的蒸汽鍋爐改裝的熱水鍋爐制備熱水。 （ 2） 利用 熱交換器（ 換熱器 ） 制備熱水 以 高溫水為熱媒，通過熱交換器將低溫水加熱供應(yīng)各用戶用。 熱水的定壓方式 定壓方式非常多 ，比如 補水泵 定壓 、 膨脹水箱 定壓 、 氮氣 定壓、蒸汽定壓等。 （ 2） 循環(huán)水泵 關(guān)閉 時 ，系統(tǒng)的靜水壓線 高于 同 系統(tǒng) 直接 相 連 熱用戶 的最大水壓。 （ 4） 定壓裝置 必須操作簡單。 （ 6） 采用 惰性氣體 定壓時 ，應(yīng)使消耗其體量最 少 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 8 圖 補給水泵定壓方式示意圖 熱力管道系統(tǒng) 的布置與敷設(shè) 確定管道 的布置方式時應(yīng) 充 分的考慮到管道線路所在地區(qū)的氣象、水文、地形地貌、建筑物及構(gòu)筑物、交通運行情況，并考慮到技術(shù)經(jīng)濟合理、施工維修管理方便等因素。 熱力管道系統(tǒng) 的布 置 方 式 熱力管道 的布置 按 供熱管網(wǎng)的形狀 分為 枝狀 管網(wǎng) 和環(huán)狀 管網(wǎng)。 地處 山區(qū)的熱力管道， 布置時 應(yīng) 特別 注意地形特點，因地制宜的布置管線，并應(yīng) 注意 地質(zhì)滑坡和洪峰口 對管線的不利 影響。 表 31 枝狀管網(wǎng)與環(huán)狀管網(wǎng)優(yōu)缺點對比 管網(wǎng)形式 優(yōu)缺點 枝狀網(wǎng)路 環(huán)狀網(wǎng)路 優(yōu)點 系統(tǒng)簡單、造價低、運行管理方便，是最常見的形式。 供熱管道平面位置的確定，應(yīng)遵守如下的基本原則 [1]： 經(jīng)濟上合理 主干線力求短直，主干線盡量走熱負(fù)荷集中區(qū)。 技術(shù)上可靠 供熱管線應(yīng)盡量避開土質(zhì)松軟、地震斷裂帶、滑坡危險地帶以及地下水位高等不利地段。一般平行于道路中心線并應(yīng)盡量敷設(shè)在車行道以外的地方。地上敷設(shè)的管道，不應(yīng)影響城市環(huán)境美觀，不妨礙交通。 熱力網(wǎng)管道的位置還應(yīng)符合下列規(guī)定： 熱水 熱力管道地下敷設(shè)時，應(yīng)優(yōu)先采用直埋敷設(shè)；熱水或蒸汽管道采用地溝敷設(shè)時，應(yīng)首選不通行地溝敷設(shè) ； 穿越不允許開挖檢修的地段時，應(yīng)采用通行地溝敷設(shè)。 熱力管道系統(tǒng) 的材料及連接 城市熱力管道應(yīng)采用無縫鋼管、螺旋縫埋弧焊 鋼管或 螺旋縫高頻焊接鋼管。 熱力管道的連接應(yīng)采用焊接；有條件時管道 與 設(shè)備 、 閥門等連接 也應(yīng)采用 焊接 。 彎頭 的壁厚不應(yīng)小于管道壁厚。 熱力管道系統(tǒng) 的附件與設(shè)施 熱力管道干線、支干線、支線的起點應(yīng)安裝關(guān)斷閥門。其間距 宜為 ：輸送干線， 200~300m；輸配管線 1000~1500m。應(yīng) 符合 以下規(guī)定： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 10 （ 1） 人行通道寬度不小于 。 （ 3）檢 查 室 （ 井） 地面 應(yīng)低于管溝內(nèi) 底 不小于 。 熱源 熱源 是供熱工程的動力來源 ， 所有的管網(wǎng)設(shè)計都是用來對熱源能 量 的分配。 此外 也可以利用諸如核能、地?zé)?、工業(yè)余熱等作為供熱系統(tǒng)的熱源。 本次設(shè)計 一次網(wǎng)熱源采用市政供熱，二級管網(wǎng)采用換熱站。好的 方案 自然你好我好大家好，不好的方案肯定損害大家的利益。這就要求 我們 必須接地氣，必須進(jìn)行實際工作經(jīng)驗的積累。 水力計算 的 任務(wù) 管道 水力計算的任務(wù) ： 根據(jù)介質(zhì)流量和允許的壓力損失，確定管徑或根據(jù)管徑和介質(zhì)流量來 驗算 壓力損失 。 在熱水網(wǎng)路水力計算的基礎(chǔ)上繪制出水壓圖，可以確定管網(wǎng)與用 戶的連接方式，選擇網(wǎng)路和用戶的自控措施，還可進(jìn)一步對網(wǎng)路工況，亦即對網(wǎng)路熱媒的流量和壓力狀況進(jìn)行分析，從而掌握網(wǎng)路中熱媒流動的變化規(guī)律。 39。39。 39。 39。nG —計算流量， t/h ； 39。239。 確定網(wǎng)路的主干線及沿程比摩阻 熱水網(wǎng)路水力計算從主干線（網(wǎng)路中平均比摩阻最小的管線）開始計算，一般情況下，熱水網(wǎng)路各用戶要求預(yù)留的作用壓差是基本相等的，所以通常 熱負(fù)荷最大 熱源距 用戶 最遠(yuǎn)的管線是主干線。如選用的比摩阻 R 值越大，需要的管徑越小，因而降低了管網(wǎng)的基建投資和熱損失，但網(wǎng)路循環(huán)水泵的基建投資及運行電耗隨之增大。 根據(jù)網(wǎng)路主干線管路各管段的流量和平均比摩阻，利用 軟件（鴻業(yè) 水力計算器） 計算值 ，確定主干線標(biāo)準(zhǔn)管徑和相應(yīng)的比摩阻即實際比摩阻。 zh dL L l? ?? （ ） 式中 zhL ——折算長度 ， m。 根據(jù)管徑的折算長度 Lzh，以及所對應(yīng)管段的實際比摩阻，計算主干線各管段的壓降，并求出主干線的總壓降。為了滿足網(wǎng)路中各用戶的作用壓差平衡，必須使各并聯(lián)管路的壓降大致相等，故并聯(lián)支線的 控制 比摩阻 R? 需用式（ ） [2]進(jìn)行計算 / zhR P L??? （ ） 式中 R? ——控制 比摩阻， Pa/m； △P——資用壓降，即與直線并聯(lián)的主干線的壓降， Pa； zhL ——考慮局部阻力的管段折算長度； 一級網(wǎng) 采用局部阻力折算長度統(tǒng)計計算；二級網(wǎng)的局部阻力折算長度按沿程阻力管線長度的 30%計。但為了滿足熱水網(wǎng)路中各熱用戶的資用壓差，必須提高近環(huán)路用戶支管的比摩阻，以消耗其剩余壓差。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 13 水力計算 的實例 一級網(wǎng) 水力計算實例 一級網(wǎng) 水力計算草圖如圖 所示 。39。39。各管段 的 設(shè)計流量列入表 42 第 3 欄 。 從主干 1 開始到 1 號換熱站 （ 熱力站 ） 的 距離 同主干 1 到 4 號 換熱站（ 熱力站 ）的 距離 差不多。 主干 1：由 表 42 得到計算流量 39。 DN=500mm； R=； v=。 各管段的局部阻力 如表 所示，各 主干 、支干的 管徑和壓力損失計算結(jié)果列于表 。 支 2的資用壓力為： 2 35839P??支 Pa 設(shè)局部阻力損失與沿程損失估算比值 ? =，則比摩阻大致應(yīng)控制為： 2235839 8 5 3 . 3(1 ) 3 5 (1 0 . 2 )PR L ??? ? ? ?? ? ? ?支支Pa/m 由于 300， 所以控制比摩阻 最大 也應(yīng)小于 300Pa/m。 支 2 的 局部阻力的當(dāng)量長度 dl ， 可 由 參考文獻(xiàn) [8]的 表 61 查取 ，得 ： DN300 分支三通 1 個 2 DN300 的閥門 2 個 2 局部當(dāng)量長度為 Ld= 管段支 2 的折算長度 Lzh=+= 管段支 2 的壓力損失 zhP R L? ? ? =9236Pa 由于 9236Pa35839Pa， 為保證管線正常壓力，應(yīng)設(shè)置調(diào)節(jié)閥分壓。確定其管徑和壓力損失。 表 一級網(wǎng)支線局部阻力當(dāng)量長度計算表 管段編號 彎頭（單縫焊接） 三通 閥門 異徑接頭 套筒（管）補償器 支 1 1 直通 1 1 1 3 支 2 分支 1 2 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 16 表 44 一級網(wǎng)支線管段水力計算表 管段編號 計算負(fù)荷 Q（ kW） 計算流量 G（ t/h） 管段長度 L（ m） 公稱直徑 DN（ mm） 流速 v（ m/s） 比摩阻 R（ Pa/m） 當(dāng)量長度 Ld（ m） 折算長度 Lzh（ m） 壓力損失 ΔP（ Pa） 一級網(wǎng)支管計算表 支 1 24491.6 300 50247 支 2 15818.0 200 9236 二級網(wǎng) 水力計算實例 二級網(wǎng)的水力計算與一級網(wǎng)基本相同，主要區(qū)別為 ： 二級網(wǎng)隸屬 于街區(qū) ， 其經(jīng)濟比摩阻為 60～ 100Pa/m； 局部阻力折算長度 用局延比 （ 局部阻力損失與沿程阻力損失的估算比值）進(jìn)行計算， 本次設(shè)計 局延比 設(shè)定為 。39。39。 DN=350mm； R=； v=。 主干 線 的 管徑和壓力損失計算結(jié)果列于表 。 支 1的資用壓力為： 5132P??支 1 Pa 設(shè)局部阻力損失與沿程損失估算比值 ? =，則比摩阻大致應(yīng)控制為： 5132 3 8 .7( 1 ) 1 0 2 .1 ( 1 0 .3 )PR L ??? ? ? ?? ? ? ?支 1支 1Pa/m 由于 400， 所以控制比摩阻 只需 在 。 依次 計算 二級網(wǎng) 各支線管段 ； 水力計算見表 。 水壓圖 熱水 網(wǎng)路設(shè)計和運行中，常 常 以水壓圖的形式表示出系統(tǒng)各點壓力大小和分布情況。 水壓圖 的作用 繪制水壓圖可以 較為 全面地反映熱 網(wǎng)和各熱用戶的壓力狀況，并確定使其實現(xiàn)的技術(shù)措施。 水壓圖 繪制 滿足的基本技術(shù)要求 熱水全年供熱系統(tǒng) 在運行 或停止 運行 時 ， 系統(tǒng) 內(nèi)熱媒的壓力必須滿足下列基本技術(shù)要求： 管網(wǎng)最高點的水不會被汽化，并應(yīng)有 30~50kPa 的富裕壓力 [6]。水溫在 100~150℃ 時 的 汽化壓力見表 。目前國內(nèi)散熱器允許壓力如下： 鑄鐵散熱器 ； 鋼排管散熱器 ； 鋼制板式換熱器 ~。 當(dāng)循環(huán)水泵工作時，回水管網(wǎng)任何一點的壓力，不應(yīng)低于 50kPa，且不應(yīng)超過直接連接用戶的系統(tǒng)的允 許壓力值。常用設(shè)備所需的壓頭推薦值為 [2]： 水 水加熱器系統(tǒng) 100kPa； 供暖系統(tǒng) ≤20kPa； 除污器阻力 10~150kPa。 有兩種繪制方法 ：根據(jù)給定的比摩阻值和局部阻力所占的比例，確定一個平均比壓降 ，亦即確定回水管 動水壓 的坡度 ， 初步繪制回水管動水壓 線 ；已知熱水網(wǎng)路水力計算結(jié)果，可按各管段的實際壓力損失，確定 回水管 動水壓線 。 先畫出 OX、 OY 坐 標(biāo)軸 ， OX 橫坐標(biāo) 表示距離 m， OY 縱坐標(biāo)表示高度 m、 O點 為循環(huán)水泵 的入口高度。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 20 靜水壓線 ≥（地面標(biāo)高 +最高建筑物標(biāo)高 +汽化壓力 +富裕壓力 ） max。 所以 靜水壓線為 35m。 例如 主干 1 管段 的 壓力損失 為 ，所以主干1 和 支 6 的交點 高度為 35+=； 主干 2 管段 的壓力損失為 ，所以主干 2和 支 5 的 交點高度為 +=。 最不利用戶的 資用 壓差（ 用戶 的內(nèi)部阻力） 為 5～ 10 m， 本設(shè)計最不利用戶 為59 號（醫(yī)學(xué)教學(xué)樓 ） 的 資用 壓 差取 6m。 起算基點定位 最不利用戶水壓上 限 。 站內(nèi)損失在本次設(shè)計只包括水 一 水加熱器 （ 10m）和供暖系統(tǒng) （ 2m） 共計 12m。水力計算 是一切 供熱 工程 后續(xù)工作 的科學(xué)依據(jù)。 具體 的 枝狀管網(wǎng)和 環(huán)狀 管網(wǎng) 的 計算程序是不太一樣的 。 這在 實際 工程中是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的 ，為此 還要加大對環(huán)狀管網(wǎng)的學(xué)習(xí)。 于是 ， 流體的壓力損失與 相關(guān) 流量 遵從二次冪的 關(guān)系。 2()i i i id i iP R l l S V? ? ? ? （ ） 式中 iP? ——網(wǎng)路計算管 道 的壓降， Pa； iV——網(wǎng)路計算管 道 水 流量， m179。/h)2； iR ——網(wǎng)路計算管道 的 比摩阻， Pa/m； il 、 idl ——網(wǎng)路計算管道的長度和局部阻力當(dāng)量長度， m。 串聯(lián) 管線，總阻抗為串聯(lián)管線阻抗之和，如公式（ ） 。 并聯(lián) 管線，總阻抗 的 平方根倒數(shù)為 并聯(lián) 管線 阻抗 平方根倒數(shù) 之和 ，如公式（ ） 。 根據(jù) 上述計算方法 ， 可以逐次的計算整個熱水網(wǎng)路 最不利 環(huán)路的 總阻 抗 zh