【正文】 本章 的 另一特色體現(xiàn)在供暖熱負荷延續(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，這也為熱負荷的進一步定量 精確 化 打下基礎(chǔ)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 7 第 3 章 供熱方案 供熱方案 的優(yōu)劣直接影響到節(jié)能環(huán)保的實際效果。 這部分是 最具技術(shù)性的內(nèi)容 。 熱力管道系統(tǒng) 及選擇 本次設(shè)計 主要內(nèi)容為熱水管道。相應(yīng) 的 分析也以此展開。 熱力管道 系統(tǒng)的分類 按照 介質(zhì)分類： 低溫水管道，供水溫度 ≤95℃ ，回水溫度 ≤70℃ 。 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℃ 。 本次 設(shè)計一級網(wǎng)供回水溫度定為 130/70℃ ；二級網(wǎng)供回水溫度定為 80/60℃ 。 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。本設(shè)計 并未 進行鍋爐設(shè)計 一次網(wǎng) 直接連 接市政熱網(wǎng) 。 （ 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。本設(shè)計 二級網(wǎng) 的熱水制備方式便采用 此 方法。 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。無論哪種 方式 都 得 滿足以下原則 ： （ 1） 循環(huán)水泵 運行時， 應(yīng)該 保證系統(tǒng)不會有汽化發(fā)生。 （ 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。 （ 3） 無論 循環(huán)水泵運行或是關(guān)閉，系統(tǒng)壓力不得超過散熱器的允許 壓力 。 （ 4） 定壓裝置 必須操作簡單。 （ 5） 定壓裝置 的投資最 節(jié)約 。 （ 6） 采用 惰性氣體 定壓時 ， 應(yīng)使消耗其體量最 少 。 本次設(shè)計 采用補水泵定壓方式 ，圖 為 定壓方式 示意 圖 。 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。最后 還應(yīng)取得 城市規(guī)劃等相 關(guān) 的行政部門的 同意 。 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)。 其對比 如表 。 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。 熱水供熱管網(wǎng) 宜采用閉式雙管 制 [6]。 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。它的管徑隨著到熱源的距離增加而減小 具有供熱的后備性能，運行可靠安全 缺點 沒有供熱的后備性能，即一旦網(wǎng)路某處發(fā)生事故，在損壞地點以后的所有用戶均將中斷供熱， 甚至造成整個系統(tǒng)停止供熱 投資和 金屬消耗量都很大，實際工程中極少采用 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 9 熱力管道系統(tǒng) 的敷設(shè)原則 供熱管 線平面位置的確定，即定線，其布置原則是應(yīng)在城市建設(shè)規(guī)劃的指導(dǎo)下，綜合考慮熱負荷分布、熱源位置，與各種地上、地下管道及構(gòu)造物、園林綠地的關(guān)系和水文、地質(zhì)條件等多種因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較確定。 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，主干線盡量走熱負荷集中區(qū)。要注意管線上的閥門、補償器和某些管道固件（如放氣、放水、疏水等裝置）的合理布置，因為這將涉及到檢查室（或操作平臺）的位置和敷設(shè)，應(yīng)盡可能使其數(shù)量減少。 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。 對周圍環(huán)境影響少而協(xié)調(diào) 供熱管線應(yīng)少穿越主要交通線。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。通常情況下管線應(yīng)只沿街道的一側(cè)敷設(shè)。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。供熱管道與各種管道、構(gòu)筑物應(yīng)協(xié)調(diào)安排，相互之間的距離，應(yīng)能保證運行安全、施工及檢修方便。 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) 。 供熱管道與建筑物、構(gòu)筑物或其他管線的最小水平凈距和最小垂直凈距應(yīng)該嚴格的參閱《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定。 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。材質(zhì) 應(yīng) 符合國家有關(guān)規(guī)定 [7]。 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 。當 設(shè)備 、閥門等需要 拆卸 時 ， 應(yīng)采用法蘭連接。 彎頭 的壁厚不應(yīng)小于管道壁厚。焊接彎頭 應(yīng) 雙面焊接。 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。 熱水熱力網(wǎng)干線應(yīng)裝設(shè)分段閥門。其間距 宜為 ：輸送干線， 200~300m；輸配管線 1000~1500m。 地下敷設(shè)管道安裝套筒 （管 ）補償器 、 閥門、放水 和 除污裝置等設(shè)備附件時應(yīng)設(shè)檢查 室 （井 ） 。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 。 （ 2） 干管保溫結(jié)構(gòu)表面與檢 查 室 （ 井）地面距離不小于 。 （ 3）檢 查 室 （ 井） 地面 應(yīng)低于管溝內(nèi) 底 不小于 。 （ 4） 檢 查 室 （ 井） 其他 要求見 《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng) 設(shè)計規(guī)范 》 ，不在贅述。 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。 目前 我國應(yīng)用最廣泛的是：區(qū)域鍋爐房和熱電廠。 此外 也可以利用諸如核能、地?zé)帷⒐I(yè)余熱等作為供熱系統(tǒng)的熱源。 圖 為 鍋爐房 效果圖 。 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。 圖 熱源 —鍋爐房效果 本章小結(jié) 供熱方案 的確定最是能體現(xiàn)一個設(shè)計者的能力的。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。然而 難點 在于好的方案和不好的方案并沒有嚴格的界限之分， 它受 實際的工程條件的影響很深刻。這就要求 我們 必須接地氣，必須進行實際工作經(jīng)驗的積累。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 11 第 4 章 水力計算 設(shè)計 熱水供暖系統(tǒng) ，為使系統(tǒng)中 各管段 的水流量負荷設(shè)計要求，以保證熱用戶的水流量 符合 要求 ， 就要進行水力計算。 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 。 根據(jù)熱水網(wǎng)路水力計算結(jié)果，不僅能確定網(wǎng)路各管段的管徑，而且還可以確定網(wǎng)路循環(huán)水泵的流量和揚程。 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行分析，從而掌握網(wǎng)路中熱媒流動的變化規(guī)律。 水力計算 的原理 確定網(wǎng)路中熱媒的計算流量 供熱系統(tǒng)中網(wǎng)路各管的計算流量就是該管段所負擔的各個用戶的計算流量之和，見 公式 （ ） [1]。 39。39。39。39。 39。 39。 39。1 2 1 2( ) ( )nnn GAc ? ? ? ????? t/h （ ） 式中： 39。nG —計算流量， t/h ； 39。nQ —供暖 用戶系統(tǒng)的設(shè)計熱負荷， kW ； 39。239。1,?? —網(wǎng)路的設(shè)計供回水溫度， ℃ ； c —水的質(zhì)量比熱， c= kJ/(kg C)?? ； A —采用不同計算單位的系數(shù)。 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 熱負荷最大 熱源距 用戶 最遠的管線是主干線。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 12 主干線的平均比摩阻 R 的值，對確定整個管網(wǎng)的管徑起著決定性作用。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。本設(shè)計 一級網(wǎng) 主干線設(shè)計 經(jīng)濟 比摩阻按 30～70Pa/m[6]進行計算 ； 二級網(wǎng)屬于街區(qū) 其 主干線設(shè)計經(jīng)濟比摩阻按 60~100Pa/m[6]。 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 ，確定主干線標準管徑和相應(yīng)的比摩阻即實際比 摩阻。 采用當量長度法， 由《供熱工程》 ［ 1］ 附錄 92， 由公式（ ） [3]確定管段局部阻力當量長度的總和以及管段的折算長度。 zh dL L l? ?? （ ） 式中 zhL ——折算長度 ， m。 L——管道長度 ， 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。 zhP RL?? （ ） 確定管段的主干線管徑后，就可以用同樣的方法確定分支管線的管徑。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。 根據(jù)式（ ）可得到支線的推薦比摩阻，結(jié)合管段的流量可確定支線的公稱直徑、實際比摩阻及實際壓降。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。但管內(nèi)流速不能超過限定流速，同時比摩阻不大于 300 Pa/m[6]，最大流速不應(yīng)大于 。 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 。 圖 一級網(wǎng)水力計算草圖 最不利 （ 主干、 支干 ）線 的 計算 對于 4 號 換熱站 （支干 2） ： ? ?39。39。 39。39。12 2 0 3 1 9 . 2= 8 6 0( ) 1 3 0 7 0 1 0 0 0nn QGA ??? ? ? ?=其他 管段的 設(shè)計 流量 的 計算方法同上。各管段 的 設(shè)計流量列入表 42 第 3 欄 。 并將已知的各管段的 長度 列入表 42 的 第 4 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。 所以 上圖 所示主干、分干的計算比摩阻都以 30～ 70Pa/m作為 標準。 主干 1：由 表 42 得到計算流量 39。nG =通過鴻業(yè) 水力計算器 得到一級網(wǎng)主干 1 對應(yīng) 的管徑 、 比摩阻 及 流速 。 DN=500mm； R=； v=。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 14 主干 1 的 局部阻力的當量長度 dl ， 可 由 參考文獻 [8]的 表 61 查取 ，得 DN500 的套筒補償 2 個 2 DN500 的閥門 1 個 1 局部當量長度為 Ld= 管段 AB 的折算長度 Lzh=+= 管段 AB 的壓力損失 zhP R L? ? ? =22911Pa 同樣 的 算法 可以確定一級網(wǎng)各個主干 、 支干的 管徑 與 壓力 損失 。 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 。 表 一級網(wǎng) 主干、支干 局部 阻力當量 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 主干 1 1 2 主干 2 1 分支 1 1 1 5 2 主干 3 1 分支 1 2 3 支干 1 分支 1 1 5 2 支干 2 2 直通 1 1 1 3 表 一級網(wǎng) 主干、支干水力計算表 管段編號 計算負荷 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