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正文內(nèi)容

畢業(yè)論文-集中供熱熱水網(wǎng)路設(shè)計(jì)(已改無(wú)錯(cuò)字)

2023-02-16 23:16:24 本頁(yè)面
  

【正文】 的 另一特色體現(xiàn)在供暖熱負(fù)荷延續(xù)時(shí)間圖的繪制上, 一 改之前的手動(dòng)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)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(shí)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(jì) 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(jì)一級(jí)網(wǎng)供回水溫度定為 130/70℃ ;二級(jí)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(hào)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(jì) 并未 進(jìn)行鍋爐設(shè)計(jì) 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(guò)熱交換器將低溫水加熱供應(yīng)各用戶用。本設(shè)計(jì) 二級(jí)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(bǔ)水泵 定壓 、 膨脹水箱 定壓 、 氮?dú)?定壓、蒸汽定壓等。無(wú)論哪種 方式 都 得 滿足以下原則 : ( 1) 循環(huán)水泵 運(yùn)行時(shí), 應(yīng)該 保證系統(tǒng)不會(huì)有汽化發(fā)生。 ( 2) 循環(huán)水泵 關(guān)閉 時(shí) ,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(wú)論 循環(huán)水 泵運(yùn)行或是關(guān)閉,系統(tǒng)壓力不得超過(guò)散熱器的允許 壓力 。 ( 4) 定壓裝置 必須操作簡(jiǎn)單。 ( 5) 定壓裝置 的投資最 節(jié)約 。 ( 6) 采用 惰性氣體 定壓時(shí) ,應(yīng)使消耗其體量最 少 。 本次設(shè)計(jì) 采用補(bǔ)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(jì) 8 圖 補(bǔ)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(shí)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(yùn)行情況,并考慮到技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(duì)比 如表 。 地處 山區(qū)的熱力管道, 布置時(shí) 應(yīng) 特別 注意地形特點(diǎn),因地制宜的布置管線,并應(yīng) 注意 地質(zhì)滑坡和洪峰口 對(duì)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(diǎn)對(duì)比 管網(wǎng)形式 優(yōu)缺點(diǎn) 枝狀網(wǎng)路 環(huán)狀網(wǎng)路 優(yōu)點(diǎn) 系統(tǒng)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、運(yùn)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(yùn)行可靠安全 缺點(diǎn) 沒(méi)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(diǎn)以后 的所有用戶均將中斷供熱, 甚至造成整個(gè)系統(tǒng)停止供熱 投資和 金屬消耗量都很大,實(shí)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(jì) 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(fù)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(jì)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(jì)上合理 主干線力求短直,主干線盡量走熱負(fù)荷集中區(qū)。要注意管線上的閥門、補(bǔ)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?yàn)檫@將涉及到檢查室(或操作平臺(tái))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(xiǎn)地帶以及地下水位高等不利地段。 對(duì)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(yùn)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(shí),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(shí),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(shí),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(yán)格的參閱《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)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(wú)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(guó)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(shí)管道 與 設(shè)備 、 閥門等連接 也應(yīng)采用 焊接 。當(dāng) 設(shè)備 、閥門等需要 拆卸 時(shí) , 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(diǎn)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(bǔ)償器 、 閥門、放水 和 除污裝置等設(shè)備附件時(shí)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(jì) 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(jì)規(guī)范 》 ,不在贅述。 熱源 熱源 是供熱工程的動(dòng)力來(lái)源 , 所有的管網(wǎng)設(shè)計(jì)都是用來(lái)對(duì)熱源能 量 的分配。 目前 我國(guó)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)?、工業(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(jì) 一次網(wǎng)熱源采用市政供熱,二級(jí)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(gè)設(shè)計(jì)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(diǎn) 在于好的方案和不好 的方案并沒(méi)有嚴(yán)格的界限之分, 它受 實(shí)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(jìn)行實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的積累。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 第 4 章 水力計(jì)算 設(shè)計(jì)熱水供暖系統(tǒng) ,為使系統(tǒng)中 各管段 的水流量負(fù)荷設(shè)計(jì)要求,以保證熱用戶的水流量 符合 要求 , 就要進(jìn)行水力計(jì)算。 水力計(jì)算 的 任務(wù) 管道 水力計(jì)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(lái) 驗(yàn)算 壓力損失 。 根據(jù)熱水網(wǎng)路水力計(jì)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(yáng)程。 在熱水網(wǎng)路水力計(jì)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(duì)網(wǎng)路工況,亦即對(duì)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(dòng)的變化規(guī)律。 水力計(jì)算 的原理 確定網(wǎng)路中熱媒的計(jì)算流量 供熱系統(tǒng)中網(wǎng)路各管的計(jì)算流量就是該管段所負(fù)擔(dān)的各個(gè)用戶的計(jì)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(jì)算流量, t/h ; 39。nQ —供暖用戶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷, kW ; 39。239。1,?? —網(wǎng)路的設(shè)計(jì)供回水溫度, ℃ ; c —水的質(zhì)量比熱, c= kJ/(kg C)?? ; A —采用不同計(jì)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(jì)算從主干線(網(wǎng)路中平均比摩阻最小的管線)開始計(jì)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。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 主干線的平均比摩阻 R 的值,對(duì)確定整個(gè)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(yùn)行電耗隨之增大。本設(shè)計(jì) 一級(jí)網(wǎng) 主干線設(shè)計(jì) 經(jīng)濟(jì) 比摩阻按 30~70Pa/m[6]進(jìn)行計(jì)算 ; 二級(jí)網(wǎng)屬于街區(qū) 其 主干線設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)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(jì)算器) 計(jì)算值 ,確定主干線標(biāo)準(zhǔn)管徑和相應(yīng)的比摩阻即實(shí)際比摩阻。 采用當(dāng)量長(zhǎng)度法, 由《供熱工程》 [ 1] 附錄 92, 由公式( ) [3]確定管段局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度的總和以及管段的折算長(zhǎng)度。 zh dL L l? ?? ( ) 式中 zhL ——折算長(zhǎng)度 , m。 L——管道長(zhǎng)度 , m。 根據(jù)管徑的折算長(zhǎng)度 Lzh,以及所對(duì)應(yīng)管段的實(shí)際比摩阻,計(jì)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(jìn)行計(jì)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(zhǎng)度; 一級(jí)網(wǎng) 采用局部阻力折算長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)計(jì)算;二級(jí)網(wǎng)的局部阻力折算長(zhǎng)度按沿程阻力管線長(zhǎng)度的 30%計(jì)。 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(shí)際比摩阻及實(shí)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(guò)限定流速,同時(shí)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(jì) 13 水力計(jì)算 的實(shí)例 一級(jí)網(wǎng) 水力計(jì)算實(shí)例 一級(jí)網(wǎng) 水力計(jì)算草圖如圖 所示 。 圖 一級(jí)網(wǎng)水力計(jì)算草圖 最不利 ( 主干、 支干 )線 的 計(jì)算 對(duì)于 4 號(hào) 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(jì) 流量 的 計(jì)算方法同上。各管段 的 設(shè)計(jì)流量列入表 42 第 3 欄 。 并將已知的各管段的 長(zhǎng)度 列入表 42 的 第 4 欄。 從主干 1 開始到 1 號(hào)換熱站 ( 熱力站 ) 的 距離 同主干 1 到 4 號(hào) 換熱站( 熱力站 )的 距離 差不多。 所以 上圖 所示主干、分干的計(jì)算比摩阻都以 30~ 70Pa/m 作為 標(biāo)準(zhǔn)。 主干 1:由 表 42 得到計(jì)算流量 39。nG =通過(guò)鴻業(yè) 水力計(jì)算器 得到一級(jí)網(wǎng)主干 1 對(duì)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(jì) 14 主干 1 的 局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度 dl , 可 由 參考文獻(xiàn) [8]的 表 61 查取 ,得 DN500 的套筒補(bǔ)償 2 個(gè) 2 DN500 的閥門 1 個(gè) 1 局部當(dāng)量長(zhǎng)度為 Ld= 管段 AB 的折算長(zhǎng)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(jí)網(wǎng)各個(gè)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(jì)算結(jié)果列于表 。 表 一級(jí)網(wǎng) 主干、支干 局部 阻力當(dāng)量 計(jì)算表 管段編號(hào) 彎頭(單縫焊接) 三通 閥門 異徑接頭 套筒(管)補(bǔ)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(jí)網(wǎng) 主干、 支干水力計(jì)算表 管段編號(hào) 計(jì)算負(fù)荷 Q( kW) 計(jì)算流量 G( t/h) 管段長(zhǎng)度 L( m) 公稱直徑 DN( mm) 流速 v( m/s) 比摩阻 R
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