供热课程设计说明书

中国矿业大学供热工程课程设计说明书本文中计算表下载请搜索子夜扣扣供热计算表子夜扣扣热负荷专业：建筑环境与设备工程年级：12级02班学号：学生姓名：指导教师：中国矿业大学力学与建筑工程学院2015年12月7日成绩评阅人日期一、工程概况说明：1.1、该工程为天津市民用建筑某住宅小区供热工程1.2、气象资料查课本《供暖工程》附录D表D-2（P324）可得天津市气象资料：供暖室外计算温度：-9℃室内计算温度：18℃采暖期日平均温度：-0.9℃采暖期天数：122天1.3、热源及热媒的选择天津小区室外供热管网的设计属于民用建筑供暖的设计。热源：市政供热管网，130℃供，80℃回。通过比较热水、蒸汽供热的各自的优缺点，采用热水作为供热热媒在本设计中，只有供暖热负荷，采用95/70℃的低温水作为供热介质。1.4、热网的系统形式及敷设方式：热网采用闭式双管异程式管网管道采用直埋敷设方式。二、负荷计算：2.1、供暖设计热负荷的概算采用面积热指标法进行计算建筑物的供暖设计热负荷，可按下式进行概算:Qn=qfF×10-3式中Qn－建筑物的供暖设计热负荷，KW;F－建筑物的建筑面积，m2;Qf－建筑物供暖面积热指标,W/m3本设计为新建节能小区集中供热，采用面积指标法，热负荷指标选取为50W/m22.2、各建筑物的热负荷估算详见下表所示：住宅编号单户面积户数单层面积层数面积(m2)热负荷指标（W/m2）设计热负荷KW#1100121200161920050960#212010120091080050540#312044809432050216#412067209648050324#512067209648050324#612044809432050216#712010120091080050540#81008800161280050640#91008800161280050640#101008800161280050640#1112044809432050216#1212044809432050216#1312067209648050324#1412067209648050324#1512044809432050216#1612089609864050432#1712044809432050216#1812044809432050216#1912067209648050324#2012089609864050432#2112089609864050432#2212044809432050216#23300130039005045总计86492.3、计算年耗热量及绘制热负荷延续图2.3.1年耗热量NttttQQwnjpnna)(24',',n式中：'nQ——供暖设计热负荷，单位为kWN——供暖期天数，单位为d'wt——供暖室外计算温度，单位为℃nt——供暖室内计算温度，单位为℃，一般取18℃jpt,——供暖期室外平均温度，单位为℃本工程地点：天津气象参数：'wt=-18℃jpt,=-0.9℃N=122d'nQ=8649KW则：KWQa4.17726990122])9(18)9.0(18[864924,n2.3.2热负荷延续图（1）先绘制出供暖热负荷随室外温度变化曲线。天津供暖室外计算温度为-9℃，室内设计温度为18℃，利用下式可求出开始供暖时（tw,k=+5℃）的供暖热负荷：KWttttQQwnkwnn33.4164)]9(18/[)518(8649)/()(,k如下图，纵坐标表示供暖热负荷，横坐标左方表示室外温度。在坐标图上连结点kQ、'nQ，绘出一条直线，直线'knQQ表示供暖热负荷随室外温度变化曲线。wt=5℃Qn=8649×（18—5）/（18+9）=4164KW查附录D-2可知其延续小时数为h=2928wt=3℃Qn=8649×（18—3）/（18+9）=4805KW查附录D-2可知其延续小时数为h=2465wt=0℃Qn=8649×（18—0）/（18+9）=5766KW查附录D-2可知其延续小时数为h=1833wt=-2℃Qn=8649×（18+2）/（18+9）=6407KW查附录D-2可知其延续小时数为h=1235wt=-4℃Qn=8649×（18+4）/（18+9）=7047KW查附录D-2可知其延续小时数为h=700wt=-6℃Qn=8649×（18+6）/（18+9）=7688KW查附录D-2可知其延续小时数为h=330wt=-8℃Qn=8649×（18+8）/（18+9）=8329KW查附录D-2可知其延续小时数为h=127wt=-9℃Qn=8649×（18+9）/（18+9）=8649KW查附录D-2可知其延续小时数为h=69表：低于和等于tw的延续小时数室外温度wt低于和等于wt的延续小时数供暖热负荷-9698649-81278329-63307688-47007047-212356407018335766324654805529284164（2）绘制供暖热负荷延续图。按照上述绘制方法，图右方横坐标的bi(i=1,2…)点引垂直线与在'knQQ线上相应的iQ(i=1,2…)点引水平线相交得ia(i=1,2…)点，连接各点，可得出供暖热负荷延续时间图。供热延续图如下：三、选择热源、确定供热介质及其参数：3.1、热源形式根据实际条件，选择热源。本工程可采用城市热力网。3.2、热媒的选择集中供热系统热媒选择，主要取决于热用户的使用特征和要求同时也与选择的热源型式，同应根据安全、卫生、经济、建筑性质和地区供热条件等因素考虑决定。集中供热系统的热媒主要是热水或蒸汽。查《供热工程》知：3.2.1以水作为热媒和蒸汽相比，有下述优点：a热水供热系统的利用率高。由于在热水供热系统中，没有凝结水和蒸汽泄漏，以及二次蒸汽的热损失，因而热能利用率比蒸汽供热系统高，实践证明，一般可节约燃料20%～40%。b以水作为热媒用于供暖系统时，可以改变供水温度来进行供热调节（质调节），既能减少热网损失，又能较好的满足卫生要求。c由于水的热容量大，在短时间水力工况失调时，不会引起显著的供热状况的改变。d在热电厂供热的情况下，可以充分利用汽轮机的低压抽汽，得到较高经济效益水介质的缺点是输送耗电量大。3.2.2以蒸汽作为热媒，与热水相比有如下优点：a以蒸汽作为热媒的使用面广，能满足多种热用户的要求。尤其在生产工艺用热都要求采用蒸汽来供给热量。b汽网中输送蒸汽凝结水所耗的电能少，输送靠自身压力，不用循环系统，不用耗电。c因温度和传热系数都比水高，可以减少散热设备面积，降低了设备的费用。d由于蒸汽的密度很小，可以适用于地形起伏很大的地区和高层的建筑中，输送和使用过程中不用考虑静压，连接方式简便，运行也很方便。总之，根据用户性质、介质的种类、热负荷的大小、用户分散程度等综合因素考虑。蒸汽和凝结水状态参数变化较大的特点是蒸汽供暖系统比热水系统在设计和运行管理上较为复杂的原因之一。由这一特点引起系统中出现“跑”、“冒”、“滴”、“漏”问题解决不当时，会降低蒸汽供热系统的经济性和适用性。蒸汽供暖系统散热器表面温度高，易烤炙积在散热器上的灰尘，产生异味，卫生条件较差。因此在民用建筑中，不适宜采用蒸汽供暖系统。根据上述以水或蒸汽作为热媒的特点，对于以锅炉房作为热源的集中供热系统，在只有供暖、通风和热水供应热负荷的情况下，应采用热水为热媒，同时应考虑采用高温水供热的可能性在本设计中，采用的是锅炉房作为热源的供热方式，考虑到本设计的目的是解决小区内用户采暖用热；方案采用热水作热媒。3.3、确定用户的供热介质参数。热媒参数，对于生产工艺热负荷，要满足整个用户生产工艺用汽压力、温度、和蒸汽干度的要求；对于供暖负荷，要尽可能提高热媒参数，可以降低热网投资和减少输送电能消耗。在本设计中，只有供暖热负荷，采用95/70℃的低温水作为供热介质。四、选择供热系统的形式：在闭式系统中，热网的循环水仅作为热媒，供给热用户热量而不从热网中取出使用。在开式系统中，热网的循环水部分地或全部地从热网中取出，直接用于生产或热水供应热用户中。双管闭式热水供热系统是我国目前应用最广泛的热水供热系统。本小区选用双管闭式系统。直接连接是用户系统直接连接于热水网路上。热水网路的水力工况（压力和流量状况）和供热工况与供暖热用户有着密切的联系。间接连接方式是在供暖系统热用户设置表面式水-水换热器（或者在热力站处设置担任该区域供暖热负荷的表面式水-水换热器），用户系统与热水网路被表面式水-水换热器隔离，形成两个独立的系统。用户与网路之间的水力工况互不影响。因此应该选用间接连接方式。《城镇供热管网设计规范》规定，热水供热管网宜采用闭式双管制，综上，本设计采用闭式双管间接连接的系统形式。五、供热管线布置：5.1、布置原则：1经济上合理主干线力求短直，主干线尽量走热负荷集中区。要注意管线上的阀门、补偿器和某些管道附件（如放气、放水、疏水等装置）的合理布置，因为这将涉及到检查室（或操作平台）的位置和数量，应尽量使其减少。2技术上可靠供热管线尽量避开土质松软地区、地震断裂带、滑坡危险地带以及地下水位高等不利地段。3对周围环境影响少而协调供热管线应少穿主要交通线。一般平行于道路中心线并应尽量敷设在车行道以外的地方。通常情况下管线应只沿街道的一侧敷设。地上敷设的管道，不应影响城市环境美观，不妨碍交通。供热管道与各种管道、构筑物应协调安排，相互之间的距离，应能保证运行安全、施工及检修方便。5.2、管网的布置方式供热管网布置形式有枝状管网和环状管网两大类型。枝状管网系统简单，管道的直径沿途随热负荷的减少而减小，管道金属耗量少，管网造价低、运行管理方便，枝状管网是中小型供热系统最普遍采用的管网形式。枝状管网应用较成熟，运行调节较简便，故本次设计热网布置宜采用枝状管网。查《城镇供热管网设计规范》：城镇街道上和居住区内的供热管道宜采用地下敷设。当地下敷设困难时，可采用地上敷设，但设计时应注意美观。热水供热管道地下敷设时，宜采用直埋敷设。综上，本设计采取直埋的方式布置管道，管道材质、壁厚、材料性能等均需符合设计要求。为满足这些要求，选用20号钢作为管道材料较合适。5.3、选择管材、定固定支架间距5.3.1直埋管与土壤间的摩擦力1)直埋管与土壤间的摩擦力F=πρgμ(H+2CD)Dcρ——土壤密度，取ρ=1800kg/m3μ——摩擦系数，μmax=0.4，μmin=0.2H——管道覆土深度，取H=1.5mDc——预制保温管外壳外径，取保温层厚度45mm以DN200管道作为计算示例：Fmax=3.14×1800×9.8×0.4×（1.5+））×=11327N/mFmin=3.14×1800×9.8×0.2×（1.5+）×=5663N/m5.3.2直管段过渡段的长度L=α——钢材膨胀系数，本工程选用20号钢，α=12×10-6m/(m˙℃)E——钢材弹性模量，取E=20.65×104MPat1——管道工作循环最高温度，取t1=95℃t0——管道设计安装温度，取t0=-5℃ν——钢材泊松系数，取ν=0.3σt——管道内压引起的环向应力。σt=σt=Di——管道内径，δ——管壁厚度，Pd——管道设计压力，取Pd=1.25MPaA——管道横截面积，A=D0——管道外径以DN200管道作为计算示例：σt==21.56MPaLmax==1604mLmin==802m本工程所有直管段的长度均小于802米，只存在过渡段。5.3.3管道的热伸长及其补偿Δx=α（t1-t0）˙L当Δx=50mm时，L==42m5.3.4对直管段的当量应力变化范围进行验算应力变化应满足条件：σj=∣（1-ν）σt-αE（t2-t1）∣≤3[σ]σj——内压、热涨应力的当量变化范围t2——管道工作循环最低温度，取t2=10℃σ——钢材基本许用应力，20号钢材σ=134.1MPa以DN200管道作为计算示例：σj=∣（1-0.3）×21.56-12×10-6×20.65×104×（95-10）∣=195.54MPa≤134.1×3=4