直埋供热管道解析计算法

直埋供热管道设计浅析

Technology Forum︱444︱华东科技直埋供热管道设计浅析直埋供热管道设计浅析徐成军储进昌范坤良（中国核电工程有限公司郑州分公司，河南郑州 450052）【摘要】本文简要介绍了直埋供热管道设计的基本方法，针对管道设计中的应力验算、热伸长量计算等难点进行了分析，为设计者提供了一些参考的措施和建议。

【关键词】直埋；供热；管道；验算城镇热力管网有架空敷设、管沟敷设、直埋敷设等多种敷设方式，其中直埋敷设具有基建工程少、建设周期短、投资省、对建筑物及交通影响小等诸多优点，在我国城镇热力管网工程中得到了普遍使用，是城镇热水供热系统优先采用的管道敷设方式。

1 确定敷设方案根据设计输入资料及现场踏勘结果，选择最经济合理的管道布置路径和安装方式。

热力管道布置的总体原则应该是技术可靠、经济合理和施工维修方便，综合考虑供热区域的城市规划、热源位置、热负荷分布以及道路交通、建筑物、水文地质等多方面因素。

直埋供热应采用工作管、保温管、外护管为一体的工厂预制管道，保温层厚度应满足设计规定，运行时管道外护管表面温度应小于50°。

直埋供热管道与其他设施的净距、最小覆土深度及其他敷设要求应符合城镇供热直埋热水管道技术规程CJJT81-2013的规定，同时需要根据管道布置的相关参数对管道进行应力验算。

2 管道的应力验算直埋供热管道在运行过程中受热应力及土壤作用力的影响，可能发生强度破坏和丧失稳定性等破坏方式，因此必须对管道进行应力验算以保证管道的运行安全。

2.1 工作管直管段的应力验算根据规程，管道的应力验算采用应力分类法，相关计算参数按规程规定取值。

现行规程根据安定性分析原理，对工作管直管段进行应力验算，公式如下：（1）（2）式中：σj—内压、热胀应力的当量应力变化范围(MPa)；v—钢材的泊松系数，取0.3；σt—管道内压引起的环向应力(MPa)；α—钢材的线膨胀系数[m/(m·℃)]；E—钢材的弹性模量(MPa)；t1—管道工作循环最高温度(℃)；t2—管道工作循环最低温度(℃)；[σ]—钢材的许用应力(MPa)；L—设计布置的过渡段长度(m)；A—工作管管壁的横截面积(m2)；F max—单位长度最大摩擦力(N)。

关于供热管网无补偿直埋敷设方式的探讨

关于供热管网无补偿直埋敷设方式的探讨摘要：供热管道无补偿直埋敷设的方式和传统的有补偿敷设相比较，无补偿敷设大大地减少了固定支架和补偿器的数量，同时冷安装的施工方式也减短了施工周期，在运行中减少了管网的漏点，在我国供热行业中具有十分重要的意义。

关键词:供热管道；无补偿；直埋敷设1无补偿直埋供热管道敷设的计算与设计1.1管材分析应用在供热管道上的管材多为低碳钢Q235。

我们首先就要了解低碳钢Q235的材料特性。

伸长率δ<5%的材料为脆性材料，伸长率δ>5%的材料为塑性材料。

Q235塑性伸长率可达20%～30%（一般取26%），断面收缩率Ψ≈60%。

由此可见Q235钢是一种塑性较好的一种材料，从Q235钢拉应力性能曲线上来分析它在不同应力阶段的变化情况。

（1）弹性阶段。

OA 为弹性变形阶段，σp为比例极限，拉应力与变形保持正比例关系，Q235钢的比例极限σp=200MPa，σe为弹性极限（AB段）δ与ε间的关系不再成正比，但变形仍是弹性的。

A与B非常接近，在工程不对弹性极限和比例极限并不严格区分。

（2）屈服阶段。

屈服：当应力超过B点到达C点后，应力σ呈现幅度不大的波动而变形却急剧地增长，这种现象称为屈服。

C点为屈服高限，D1为屈服低限，通常将屈服低限称为屈服极限，Q235钢的屈服极限σs=235MPa。

（3）强化阶段。

强化：经屈服后，材料又增强了抵抗变形的能力，这时要使材料继续变形，就需要增大拉力，这种现象称为强化。

D1D段为强化阶段。

Q235钢的强化极限σb=375MPa。

（4）局部变形阶段。

从D开始，杆件某一局部横截面急剧收缩，出现颈缩现象，到E点时被拉断。

1.2管道设计要求（1）针对市区地下敷设的管道易产生折角的现象，在管道布置中将大折角分解为几个小角度折角进行敷设。

对于相距较近的折角，由于将其分解为小折角会很困难，则采用大弯曲半径的弯管来代替大折角，从而避免了折角处有预应力集中而产生低循环疲劳破坏或局部失稳破坏。

直埋热水管道热位移的计算分析

ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｉｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｅｘｐｏｕｎｄｓｔｈｅｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｃｅｏｆｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍ
过分析直埋热水管道在设计条件下的受力状况，阐述了过渡段最小长度、过渡段最大
长度和屈服温差对于直埋热水管道计算的重要意义．讨论了管道在不同条件下热位移的影响因素和计算方法，对于直埋热水管道的合理设计、安全运行具有重要意义
ｗａｔｅｒｐｉｐｅｌｉｎｅ
ＢｙＣｈｅｎｇＬｉａｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｄｉｒｅｃｔｌｙｂｕｒｉｅｄｈｏｔｗａｔｅｒｐｉｐｅｌｉｎｅ，Ｔｈｅｒｍａｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｉｓａｎｅｓｓｅｎｔｉｌｐａａｒｔ．ｉｔｐｌａｙｓａｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅ
区域供热
２０１７．４期
直埋热水管道热位移的计算分析
中国新时代国际工程公司程亮
【摘
要】在直埋热水管道的设计计算中，热位移计算是必不可少的环节．其对于

供热直埋管道的最大允许温差和最大安装长度

供热直埋管道的最大允许温差和最大安装长度整体式保温结构的直埋敷设方式分为有补偿敷设和无补偿敷设。

即通过应力验算可以确定某种材质的管道在一定的温差范围内，长直管线不需要设置补偿器即采用无补偿直埋敷设。

当最高运行温度和循环最低终温温差超过最大允许温差后，直埋管道应采用有补偿敷设，并需要控制长直管段的最大允许安装长度。

因此在直埋管道工程中掌握应力验算方法以及最大允许温差和最大安装长度是一个非常重要的概念.图15-5 嵌固管道在热状态下单元体三向应力示意图直埋敷设管道如被嵌固时，管道的热伸长完全受阻，管壁的应力增大。

直埋敷设管道在受热状态下，管壁单元体上作用着由内压产生的环向拉应力σt、轴向压应力σa和径向应力σr（其值很小，一般忽略不计），如图15-5所示。

进行应力验算取决于所采用的应力分析方法和强度理论。

有两种不同的对直埋敷设管道进行应力验算的方法，即：1、按弹性分析法，按第四强度理论—变形能强度理论进行应力验算。

采用此分析方法，管道只容许在弹性状态下运行。

这是北欧国家曾经普遍采用的一种方法。

2、按弹塑性分析法进行应力验算，采用安定性分析原理，按第三强度理论—最大剪应力强度理论进行应力验算。

按此方法计算，管道容许有限量的塑性变形，管道可在弹塑性状态下运行。

这是北京市煤气热力工程设计院等单位的研究成果，并通过多年的实践和修正作为我国《直埋规程》规定的应力验算方法。

有一些北欧国家也开始使用这种应力验算和设计方法。

一、最大允许温差如前所述，应力分类法认为温度差引起的应力属于二次应力。

管道在升温热胀过程中，可以允许有限量的塑性变形。

认为材料进入屈服和产生微小变形时，变形协调即得到满足，变形不会继续发展。

安定性分析原理认为，结构某些部分的材料交替地发生拉、压屈服，只要压缩屈服（升温）和拉伸屈服（冷却）的总弹性应力变化范围在两倍屈服极限之内，则结构不会发生破坏、仍能安定在弹性状态下工作。

按照此原理，直埋管道应力验算的条件为：二、最大允许安装长度当不能满足式强度条件时，长直管道中不应有锚固段存在。

直埋热水供热管道热损失、沿程温降计算分析

Ａ３６・
张呼生，等：直埋热水供热管道热损失、沿程温降计算分析
第３４卷
第１期
—
—
保护层热阻，ｍ・Ｋ／ｗ
点位置进行局部开挖，将保温管的保护层、保温层进行切割露出工作钢管，将管壁打磨光亮后涂抹黄油，
同样忽略工作钢管热阻、工作钢管内表面热阻，
取１．５ｗ／（ｍ・Ｋ）
日 — —折算深度，ｍｄ —— 供回水管道中心距，ｍ
— —
管顶埋设深度，ｍ
化范围为１２～１５Ｗ／（ｎｑ・Ｋ），取
１３．５ｗ／（ｍ・Ｋ）
Ｏｔ —— 土壤表面传热系数，ｗ／（ｍ・Ｋ），变
人，副教授，硕士，从事暖通、给排水专业的教学和研究。
（尺＋。。）（Ｒ＋Ｒ。ｉ）一Ｒ
Ｒ＝Ｒ＝Ｒｉ＋尺ＰＥ
１直埋敷设供热管道热损失计算
对于直埋并列敷设的供回水管道，应考虑相互
式中ｑ ——供水管道单位长度的热损失，Ｗ／ｍｔｓ — —供水温度， ℃
第３４卷
第１期
煤气与热力
ＧＡＳ＆ＨＥＡＴ
Ｖｏ１．３４Ｎｏ．１
２０１４年１月
Ｊａｎ．２０１４
・
供热热网与热力站・
直埋热水供热管道热损失、沿程温降计算分析
张呼生，锡建新，郭华

供热管网各参数计算常用公式

供热管网各参数常用计算公式1比摩阻R （P/m ）——集中供热手册P 196R = 6.25×10-2×52d G ρλ 其中：λ—— 管道摩擦系数（查动力管道手册P345页）λ= 1/（1.14+2×log Kd ）2 G —— 介质质量流量（t/h ）或：R=d 22λρν=6.88×10-3×25.525.02d K G ρ ρ—— 流体介质密度（kg/m 3） d —— 管道内径（m ）K ——管内壁当量绝对粗糙度（m ） 2、管道压力降△P （MPa ）△P = 1.15R （L+∑Lg ）×10-6其中：L —— 管道长度（m ）∑Lg ——管道附件当量长度（m ）3、管道单位长度热损q （W/m ）q =其中：T 0 —— 介质温度（℃）λ1 —— 内层保温材料导热系数（W/m.℃）λ2 —— 外层保温材料导热系数（W/m.℃）D 0 —— 管道外径（m ）D 1 —— 内保温层外径（m ）D 2 —— 外保温层外径（m ）α—— 外表面散热系数[α=1.163×（10+6ϖ）]ϖ—— 环境平均风速。

预算时可取α=11.63Ln —— 自然对数底4、末端温度T ed （℃）T ed = T 0 - GC L L q g 310)(-⨯+ 其中：T 0 —— 始端温度（℃）L —— 管道长度（m ）Lg —— 管道附件当量长度（m ）G —— 介质质量流量（t/h ）2122011012121)16(D D D Ln D D Ln T αλλπ++-C —— 介质定容比热（kj / kg.℃）5、保温结构外表面温度T s （℃）T s = T a + απ2D q 其中：Ta ——环境温度（南方可取Ta =16℃） 6、管道冷凝水量(仅适用于饱和蒸汽)G C （t/h ）G C = γ3106.3-⨯qL 其中：γ——介质汽化潜热（kj / kg ）7、保温材料使用温度下的导热系数λt （W/m.℃）λt =λo +2)(B A T T K + 其中：λo ——保温材料常态导热系数 T A —— 保温层内侧温度（℃）T B —— 保温层外侧温度（℃） K —— 保温材料热变系数超细玻璃棉K=0.00017 硅酸铝纤维K=0.00028、管道直径选择d （mm ）按质量流量计算：d = 594.5ωρG按体积流量计算：d = 18.8ωνG按允许单位比摩阻计算：d = 0.0364×52R G ∆νλ其中：G —— 介质质量流量（t/h ）G v —— 介质体积流量（m 3/h ） ω —— 介质流速（m/s ）ρ —— 介质密度（kg/m 3）ΔR —— 允许单位比摩阻（Pa/m ）9、管道流速ω（m/s ）ω= πρ29.0d G 其中：G —— 介质质量流量（t/h ） ρ —— 介质密度（kg/m 3）d —— 管道内径（m ）10、安全阀公称通径（喉部直径）选择DN （mm ） A = φ133.49010P G 则 DN =πA ⨯20 其中：A —— 安全阀进气口计算面积（cm 2）G ——介质质量流量（t/h ）P —— 安全阀排放压力（MPa ）φ——过热蒸汽校正系数，取0.8—0.88 DN ——安全阀通径计算值（mm ）。

学习笔记-直埋供热管道设计要点

直埋供热管道设计要点一、横断面设计
1、对于有地下水的直埋管道，基础增加天然级配砂石；
2、对于湿陷性黄土地带，天然级配砂石改为三七灰土。

二、稳定性设计
三、管道受力分析及管道分类
（1）热膨胀力
（2）泊松力
3、管段分类
（1）过渡段（直管段）
过渡段是主要克服管段的约束反力-被动力作用，使热膨胀得以全部或部分释放的管段，通常有一个自由端，能自由伸缩，如补偿器、弯头等处。

设计的主要任务是，确定管道轴向方向的热伸长，从而合理的选择补偿器和引出分支。

（2）锚固段（直管段）
锚固段由于被动力的作用，管段进入自然锚固状态。

设计的主要任务是，核算管段的机械强度以及进行管段稳定性验算。

四、直管段安定性设计
1、应力分类法
2、计算公式及最大温差
五、直管段安定性设计
1、补偿弯管的分类
2、弹性臂长
3、L型补偿弯管设计
4、Z型补偿弯管设计
5、U型补偿弯管设计
六、管道附件设计
1、阀门
（5）蝶阀公称直径为DN50~DN1200，压力等级为 2.5MPa以下；球阀公称直径为DN15~DN300，压力等级为2.5MPa以下。

2、补偿器的选择计算
3、分支引出
七、固定支架设计。

直埋热力管道保温材料及热损失计算分析

直埋热力管道保温材料及热损失计算分析《江西能源》肖平华1999年第01期32页摘要本文介绍了目前国内外直埋保温管道预制保温管的技术性能；并通过计算分析得出采用此类保温材料要比采用地沟敷设的常规保温材料热损失减少40%左右，而且节约投资并缩短施工周期，建议有条件的供热工程应采用预制保温管直埋敷设。

关健词直埋技术预制保温管热损失热阻前言国内外直埋技术的发展，已经有60余年的历史，早在30年代，原苏联最初采用泥作保温材料，40年代又改用浇灌泡沫混凝土作直埋管道的保温材料。

实践证明，这些保温材料吸水率大，直埋管道腐蚀严重。

50年代初的美国、丹麦和加拿大等国的各大公司研制了预制保温管，即“管中管”技术，从而使管道直埋技术发展到了一个新水平。

国内在50年代曾采用过浇灌泡沫混凝土的管道直埋敷设方式，70年代开始研究沥青珍珠岩保温材料的直埋热力管，取得了很大成绩，80年代我国出现了两种新型预制保温管：一类是天津大学根据国外经研制的保温结构为“氰聚塑”型式的预制保温管；另一种是引进国外生产线的“管中管”型式的预制保温管。

目前这种型式的预制保温管已先后在天津、北京、郑州等地进行大批量生产并广泛用于城市热力管网。

2直埋预制保温管技术性能国内外部份厂家生产的预制保温技术性能(见表1)表1国内外部分厂家生产的预制保温管技术性能氰聚塑直埋保温管是用硬质聚氨脂泡沫塑料作保温材料，外部用玻璃钢作防护外壳，钢管外壁刷一层“氰凝”作防腐层。

通用型适用于120℃以下介质的热力管网。

高温型适用于250℃以下介质的热力管网，其保温材料为硅酸镁发泡聚氨脂复合保温材料，保护外壳为玻璃钢。

第二种类型是“管中管”预制保温管，其保温材料为聚氨脂硬质泡沫塑料，保护外壳为高密度聚乙烯外套管，适用于120℃以下部介质的热力管网。

3保温层厚度及热损失计算保温层厚度应根据热损失法或经济厚度计算后并经综合经济效益比较后确定。

直埋管道的设计结构如图1所示。

图1直埋保温管结构示意图1热力管2主保温层3保温层4土壤5地面直埋管道的保温计算其原理与一般保温管道相同，但一般热力管的表面散热由外界空气吸收，而直埋管道由周围土壤来吸收，一般管道属于无限空间放热，直埋管道放热与管道埋设深度有关。

供热管网各参数计算常用公式

供热管网各参数常用计算公式1比摩阻R （P/m ）——集中供热手册P 196R = ×10-2×52d G ρλ 其中：λ—— 管道摩擦系数（查动力管道手册P345页）λ= 1/（+2×log Kd ）2 G —— 介质质量流量（t/h ）或：R=d 22λρν=×10-3×25.525.02d K G ρ ρ—— 流体介质密度（kg/m 3） d —— 管道内径（m ）K ——管内壁当量绝对粗糙度（m ） 2、管道压力降△P （MPa ）△P = （L+∑Lg ）×10-6其中：L —— 管道长度（m ）∑Lg ——管道附件当量长度（m ）3、管道单位长度热损q （W/m ）q =其中：T 0 —— 介质温度（℃）λ1 —— 内层保温材料导热系数（W/m.℃）λ2 —— 外层保温材料导热系数（W/m.℃）D 0 —— 管道外径（m ）D 1 —— 内保温层外径（m ）D 2 —— 外保温层外径（m ）α—— 外表面散热系数[α=×（10+6ϖ）]ϖ—— 环境平均风速。

预算时可取α=Ln —— 自然对数底4、末端温度Ted （℃）Ted = T 0 - GC L L q g 310)(-⨯+ 其中：T 0 —— 始端温度（℃）L —— 管道长度（m ）Lg —— 管道附件当量长度（m ）G —— 介质质量流量（t/h ）2122011012121)16(D D D Ln D D Ln T αλλπ++-C —— 介质定容比热（kj / kg.℃）5、保温结构外表面温度Ts （℃）Ts = T a + απ2D q 其中：Ta ——环境温度（南方可取Ta =16℃） 6、管道冷凝水量(仅适用于饱和蒸汽)G C （t/h ）G C = γ3106.3-⨯qL 其中：γ——介质汽化潜热（kj / kg ）7、保温材料使用温度下的导热系数λt （W/m.℃）λt =λo +2)(B A T T K + 其中：λo ——保温材料常态导热系数 T A —— 保温层内侧温度（℃）T B —— 保温层外侧温度（℃） K —— 保温材料热变系数超细玻璃棉K= 硅酸铝纤维K=8、管道直径选择d （mm ）按质量流量计算：d =ωρG 按体积流量计算：d = ωνG按允许单位比摩阻计算：d = ×52R G ∆νλ其中：G —— 介质质量流量（t/h ） G v —— 介质体积流量（m 3/h ） ω —— 介质流速（m/s ） ρ —— 介质密度（kg/m 3）ΔR —— 允许单位比摩阻（Pa/m ）9、管道流速ω（m/s ）ω= πρ29.0d G 其中：G —— 介质质量流量（t/h ） ρ —— 介质密度（kg/m 3）d —— 管道内径（m ）10、安全阀公称通径（喉部直径）选择DN （mm ） A = φ133.49010P G 则 DN =πA ⨯20 其中：A —— 安全阀进气口计算面积（cm 2）G ——介质质量流量（t/h ）P —— 安全阀排放压力（MPa ） φ——过热蒸汽校正系数，取— DN ——安全阀通径计算值（mm ）。

直埋供热管道散热损失简化计算方法

式的相对误差均在３％以内，可以满足工程应用的要求。
【关键词】散热损失最小二乘法曲线拟合
计算方法
引言
公式Ｉ如下：
随着供热管道地下敷设技术的发展，其
供水咎．ｑ・＝
中直埋敷设由于具有占地少、施工周期短、节省投资、寿命长等优点，应用越来越广泛 …。而供热管道受到土壤和周围环境的影响．热损
分析的基础上，提出采用最小二乘法进行多项式拟合，建立仅以热水温度为变量的供热管道散热损失线性方程，并对不同管径、不同保温材料进行了计算分析。结果发现，
各计算公式的偏差主要由热阻的计算范围不同所导致。简化后的拟合公式与选用公
度，这会造成一些误差。公式 Ⅳ 给出的是供、回水管道保温层厚度相同时的计算公式。公式Ｉ、 Ⅱ、 Ⅲ中总管散热损失计算公式以及公式Ⅳ，整体形式是相似的。
在公式Ｉ、 Ⅱ、 Ⅲ 线性的，拟合方程型式如下：ｙ＝ｆ（ｘ）＝ａｘ＋ｂ式中：Ｙ为单位长度管道散热损失，Ｗ／ｍ；
为供／回水温度， ℃：
２．２参数选择
∞
ｍ；为土壤地表温度， ℃。水管道的散热损失，而公式 Ⅳ 只给出了总管
失较大。
回水咎．ｑ＝
散热损失，Ｗ／ｍ；

试论发电厂直埋供热管道的设计与施工

在设计直埋供热管道设计的过程中，除了要考虑循环塑形损害外，还要考虑到稳定性的问题。管道温度从安装升级到最高温度的时候，所产生的升温轴向压力是导致整体失稳破坏的原因。在冷安装条件下，锚固的直管段满
自温度应力。所以，在管材的选择上要尤为注意，要充分考虑到抗疲劳的性能，尽量选择塑形好，容易焊接的材质，１０＃、２０＃钢种较为适宜轴向温度应力与管壁横截面及的大小没有关系，增加壁厚无法达到降低管壁内的轴向应力目的反之，有可能使固定墩的推力与过渡段的热伸长量增加，所以，尽
增加，波纹管补偿器，会增加管网的事故点点，所以，不可以在整个管网中全部使用有补偿的安装方式，在设计过程中，局部管段采用这一方式是较为经
济安全的。第三，预应力安装方式该方式主要是改变管道的安装温度，使其与预热温度相等，当其与预热温度相等的时候，管道应力不存在。当其恢复到环境温度时，预应力效果显
一
道产生爆裂可能性小，但温度影响大，设计的过程中要考虑到温度变化产生的循环塑形变形与疲劳损害。
１．２杜绝直管破坏的设计对策
从上文的分析中我们看到直埋供热管道在设计中存在着一定的缺陷，对此，必须要从设计的角度加以控制。
首先，避免循环塑形破坏的设计对策当管道温度在循环的最高温度与最低温度间变化时，产生的应力变化是循环塑性出现的主要原因。不论是动态还是固态的管道，应力变化都与安装的温度相关。如果锚固状态的直管段满足不产生循环塑性破坏的安定性条件时，锚固状态的管道允许存在，该直管段可以采用无补偿安装方式，当

直埋供热管网工程设计两种计算方法的对比分析

直埋供热管网工程设计两种计算方法的对比分析直埋供热管网工程设计两种计算方法的对比分析一、问题的提出近年来，随着我国城市化进程的加快，城市规模不断扩大，作为城市基础设施的集中供热工程，也逐渐从锅炉房集中供热向热电厂区域供热型式转变，由此带来一次网规模不断扩大，主干线管径也从最初的DN450~500增长到了DN800~DN1000，甚至达到DN1200。

与此同时，供热管网的敷设方式也架空、地沟方式逐渐转向预制直埋敷设。

直埋供热管道分为无补偿直埋敷设和有补偿直埋敷设。

无补偿直埋敷设又可分为冷安装无补偿、预应力无补偿。

预应力无补偿有分为机械拉伸、敞槽预热、一次补偿等多种形式。

预热方式又分为热水、热风和电热等。

在直埋供热管网设计过程中，选择有补偿还是无补偿是经常被讨论的事情。

如何确定和取舍对整个工程的经济性影响较大。

目前，国内设计单位有两种意见，一种基于弹性理论分析，不认可管网可以发生任何塑性变形，并基于此进行直管段的补偿计算；另一种是欧洲上世纪70年代出现的基于弹塑性理论分析，允许管网发生有限塑性变形，并按应力分类进行安定性条件判定，并基于此进行补偿计算。

上述两种方法简单来说就是，基于弹性理论分析方法，对于供水温度大于80℃的长直管道段，均不允许出现锚固段，也即要求管网设计必须考虑补偿装置，补偿器间距随管径变化，约为100~200米一处；基于安定条件分析方法，对于供水温度大于140℃的长直管道，才不允许出现锚固段，这对于一般的供热管网来说，已经足够。

也就是说，按照弹塑性分析方法，进行供热系统设计，可以按无补偿设计（一般一次网供水温度130以下，二次网则更低）。

本文以下部分在阐述上述两种基本方法的基础上，从工程设计角度对其不同点进行对比分析，并提出在设计过程中应注意的问题及解决办法。

二、直埋管的应力验算2.1稳定性分析（1）整体稳定性分析：直埋管最小覆土深度应满足垂直稳定性要求，一般而言，大于DN700的直管道不必从垂直稳定性考虑限制其埋深。

热网管道计算说明

热网管道计算说明1.保温计算依据国标CJJ104-2005城镇供热直埋管道技术规程进行计算。

2.土壤地温参照CJJ104-2005标准附录中全国主要实测地温按石家庄地深1.6米5个月的平均地温，选用的温度作为计算依据。

（该附录标准为1964年，现在环境温度明显高于1964年）3.以下计算是按单根管进行计算，如按采用双管平行敷设，双管之间存在热影响将引起外表面温度升高。

4.该保温计算是按单层保温进行计算如按双层计算即EP管作为保温层计算则保温表面温度还要升高。

5.该聚氨酯保温材料的导热系数方程是按国标λt=0.02+0.00014Tp选择的，实际的导热系数达不到此要求。

6.土的导热系数按1.4选取。

7.管道中心埋设深度按2米选取。

8.以下保温计算是按理想状态进行考虑，没有考虑保温富余量，如保温厚度的偏差，保温层内支撑架等其他因素热损失没有考虑。

9.保温层表面温度选取是按CJJ104-2005中5.1.5，5.1.4进行选取。

即40度DN1200保温厚度计算(原设计厚度62毫米)计算依据（工况130℃时）1.D0----钢管外径￠12202.H-----管道中心埋设深度取2米3.λg----土的导热系数取1.44.λt-----保温层导热系数方程=0.02+0.00014Tp=0.02+0.00014(130+40)/=0.03195.Tw-----保温层外表面温度取40℃。

6.Ts------直埋管周围环境温度取10℃.7.To-----工作介质温度。

130℃8.Dw----保温层外径9.δ-----保温层厚度计算式如下：λg(Tw-Ts) InDo+λt(To- Tw)In4HInDw=---------------------------------------λt(To- Tw)+λg(Tw-Ts)1.4×(40-10)×In1.22+0.0319×(130-40)×In4×2=-----------------------------------------------------------------------0.0319×(130-40)+ 1.4×(40-10)8.35+5.97=--------------------------=0.3244.871Dw=1.3771.377-1.22δ=--------------=0.079=79mm279mm>62mm 原设计厚度偏低DN1200保温厚度计算(原设计厚度62毫米)计算依据（工况120℃时）1.D0----钢管外径￠12202.H-----管道中心埋设深度取2米3.λg----土的导热系数取1.44.λt-----保温层导热系数方程=0.02+0.00014Tp=0.02+0.00014(120+40)/=0.03125.Tw-----保温层外表面温度取40℃。

地埋管取热量计算

地埋管取热量计算地埋管取热量计算是指通过埋设地下管道来获取地热能量的一种方法。

地热能是一种可再生能源，利用地下管道取热可以有效地提供供暖和热水等能源需求。

下面将从地埋管的原理、热量计算公式和实际案例等方面来介绍地埋管取热量的计算方法。

一、地埋管取热量的原理地埋管取热量的原理是利用地下管道与地壤之间的热交换作用，将地下的地热能量转移到建筑物内部，从而达到供暖和热水的目的。

地下管道中的流体通过与地壤接触，吸收地壤的热能，再将热能传递到热泵或其他热交换设备中，最后供给建筑物使用。

二、地埋管取热量的计算公式地埋管取热量的计算公式可以根据具体情况进行推导，以下是一个常用的计算公式：Q = m × c × ΔT其中，Q表示取热量，m表示流经地埋管的流体质量，c表示流体的比热容，ΔT表示流体在进出口温度差。

三、地埋管取热量的实际案例下面以某小区地埋管取热为例，来介绍地埋管取热量的计算方法。

某小区地埋管系统总长度为1000米，埋深为2米，管道直径为0.1米，流体质量为0.1kg/s，进口温度为10摄氏度，出口温度为20摄氏度。

根据上述数据，可以进行以下计算：计算地埋管的表面积：A = π × D × L其中，A表示地埋管的表面积，π为圆周率，D为管道直径，L为地埋管的长度。

代入具体数值，可得：A = 3.14 × 0.1 × 1000 = 314平方米然后，计算地埋管与地壤之间的热交换量：Q = A × U × ΔT其中，Q表示取热量，A表示地埋管的表面积，U表示地埋管与地壤之间的热传导系数，ΔT表示流体在进出口温度差。

根据实际情况，假设地埋管与地壤之间的热传导系数为20W/（平方米·摄氏度），则代入具体数值可得：Q = 314 × 20 × (20-10) = 6280W将取热量转换为热量需求：Q' = Q × 3600 / η其中，Q'表示热量需求，Q表示取热量，3600为换算系数（将秒转换为小时），η表示热泵或其他热交换设备的效率。

(热能工程专业论文)直埋敷设供热管道应力分析与受力计算

哈尔滨Ｊ下程大学硕士学位论文
口＝１．２ｘ１０～ｍ／ｍ－℃，供水温度疋＝１３０℃，回水温度瓦＝８０℃，管道安装温度瓦＝５℃，管内介质工作压力Ｐ＝１．６ＭＰａ．外径见＝７２０ｍｍ，内径见＝７００ｍｍ。

１．管道内压应力
分析管道内压力产生的应力时，假设管道的内压作用在管道内没有压力损失，即管道内的内压力作用是定值。

数值分析时的模型可以简化为平面圆环的应力分析问题。

又因为管道是轴对称的，为了方便分析不同管径的内压应力可以取管道的１／４作为几何模型（见图２．６），单元模型采用结构实体单元ｐｌａｎｅ４２，网格为Ｑｕａｄ４ｎｏｄｅ。

图２－６管道的几何模型图
ＡＮＳＹＳ分析命令流如下：
，ＰＲＥＰ７
ＥＴ，ｌ，ＰＩ，ＡＮＥ４２
ｈｄｍＭＰ，１．０
ＭＰＤＡＴＡ，ＥＸ，ｌ，，２ｅ１１
ＭＰＤＡＴＡ，ＰＲＸＹ，ｌ一０３
ＣＹＬ４，０，０，０．３５，０，０．３６，９０
图２－７内压应力等效变形图
图２－８内压应力等效应力图
应力分析结果：见图２．７内压应力等效变形图，图２．８内压应力等效应
图２－９径向应力分布图
图２－１１周向应力分布图。

直埋热力管道应力计算

1．财务净现值的意义
财务净现值主要表示项目的盈利能力，财务净现值为正数表明项目本身的盈利能力高于行业平均水平，如果无同行业的盈利能力比较，则一般会与银行存贷款利率进行比较，当财务净现值为负数表明项目本身的盈利能力低于行业平均水平或项目的收益低于银行信贷业务收益。

财务净现值为负数并不表明项目不盈利，而仅表明项目的盈利能力不足，建议进行其他投资或优化投资结构。

财务净现值的计算也有一定的局限性和保守性，即往往正常年份的营利额一般都会假定为定值，不发生变化，人工、税费政策、材料费用等也会被假定为定值。

这就会导致，当发生政策性变化或市场变化时，往往不能反映这些影响。

虽然其有局限性和保守性，但是利用财务净现值进行计算，还是现在较为可靠的评价方法。

2．本项目的财务净现值分析
本项目税前财务净现值为428.2万元，税后为-63.8万元。

税前财务净现表明，如果本项目为免税项目、公益类项目或其他优惠项目，则本项目可行，盈利能力较高。

税后财务净现值为负数，说明本项目收税费影响较大，如果未来没有免税政策或相关的政府性鼓励政策，就会出现项目整体盈利能力下降，无法与基本的银行信贷业务相比较。

3．本项目的财务净现值表，如下：
财务净现值表。

供热管道直埋敷设的计算与设计_王子德

文章编号:1000-4416(2002)05-0457-02供热管道直埋敷设的计算与设计王子德(中国烟草总公司合肥设计院,安徽合肥230022)摘要:介绍了直埋供热管道技术的发展,给出了直埋供热管道的热力计算、设计要点及直埋管道保温结构的做法。

关键词:直埋供热管道;热应力;热补偿;保温结构中图分类号:TU995.3 文献标识码:B1　概述国内外供热管道直埋技术的发展已经有60多年的历史。

随着高分子有机材料的发展,20世纪50年代初,国外开始研制预制保温管,采用聚氨酯泡沫塑料作保温材料,以高密度聚乙烯作为保温管的外壳[1—4]。

由于这种保温管具有较好的防水性,因而可用于地下水位高、土壤潮湿的地区。

国内在20世纪50年代曾经采用浇灌泡沫混凝土的管道直埋敷设方式,20世纪70年代采用沥青珍珠岩保温的供热管道直埋敷设技术。

1977年对用沥青珍珠岩保温的直埋供热管道进行了无补偿直埋敷设实验。

20世纪80年代出现了两种新型的预制保温管[4,5]:一种是保温结构为氰聚塑形式的预制保温管,一种是管中管形式的预制保温管。

目前这两种形式的预制保温管已大量生产,并广泛应用于城市供热管网及工矿企业。

近年来采用复合保温管结构的直埋供热管道也得到越来越广泛的应用。

2　直埋供热管道计算与设计2.1　直埋供热管道热力计算直埋供热管道的敷设一般有两种方式:无补偿方式及有补偿方式。

无补偿直埋供热管道敷设设计的理论基础是安定性分析理论和弹塑性分析理论。

实践证明,对于DN500mm以下,使用温度在150℃以下的供热管道可以采用无补偿敷设方式。

有补偿直埋供热管道敷设分为有固定点和无固定点两种方式。

无固定点方式直埋管道敷设要求直管段长度小于两倍的两补偿器间的最大距离L max。

供热管道一般采用材质为10号钢、20号钢无缝钢管。

管道受热产生的热应力应不大于许用应力。

(1)土壤摩擦力计算土壤摩擦力F f计算按下式:F f=πDLF f′F f′=9.8μρh式中:F f土壤摩擦力,N;D管道外套管直径,m;L管道长度,m;F f′单位面积摩擦力,N m2;μ土壤摩擦系数;ρ土壤的密度,kg m3;h管道中心埋设深度,m。

供热直埋管道推力计算（个人整理版）

供热直埋管道推力计算（个人整理版）
第一种形式第二种形式
第一种形式
H=Fmax×L1-0.8×Fmax×L2+（Pt2-Pt1)L1>L2H=(Fmax×L1+Pt1)-0.8×(Fmax×L2+Pt1)
输入输入
管径DN（mm）土壤最大摩擦力Fmax(N)弯头不平衡内压力Pt2(N)L1（m）L2（m）
2942100.5884214.246320.58842
3328600.6657218.637120.66572
3385200.6770424.391840.67704
3623400.7246830.401280.72468
4320552.1002152.9643196.043810.8641
617710 1.2354256.95832 1.23542
供热直埋管道推力计算(个人整理版) 第一种形式第二种形式第一种形式 h=fmax×l1-0.8×fmax×l2+(pt2-pt1)l1>l2h=(fmax×l1+pt1)-0.8×(fmax×l2+pt1) 输入输入管径dn(mm)土壤最大摩擦力fmax(n)弯头不平衡内压力pt2(n)l1(m)l2(m) 100419014000 125474922000 150531728000 200684454000 250885886000 30010109122000 35011392166000 40012932213000 45014037271000 50016253333000 60018541474000134.5133 70021194619000 80025369804000 900278781018000 1000313731257000 120039067 第三种形式 ×l1+pt1)-0.8×(fmax×l2+pt1)h=(fmax×l2+pt1)-0.8×(fmax×l1+pt2) 固支两头是弯管() 套筒补偿器弹性力pt1(第一种推力(t)第二种推力(t)第三种推力(t)第四种推力(t) 627100.125420.898320.12542 775000.155 1.580.155 928800.18576 2.056960.18576 1497700.29954 4.201840.29954 2129700.42594 6.896240.42594 2539900.5079810.168080.50798 2942100.5884214.246320.58842 3328600.6657218.637120.66572 3385200.6770424.391840.67704 3623400.7246830.401280.72468 4320552.1002152.9643196.043810.8641 617710 1.2354256.95832 1.23542 703980 1.4079674.76816 1.40796 790250 1.580595.478 1.5805 876530 1.75306118.68776 1.75306