外网课程设计说明书

目录

1 热负荷的计算及热负荷延续时间图的绘制___________________________________ 2

1.1 热负荷的计算 _________________________________________________________ 2

1.2 热负荷延续时间图的绘制 ___________________________________________ 3

1.3 年耗热量计算 _____________________________________________________ 3

2 供热管网和布置_________________________________________________________ 4

2.1 供热管网的形式 ___________________________________________________ 4

2.2 供热管网的布置 ___________________________________________________ 4

2.3 供热管道的敷设 ___________________________________________________ 5

2.4 补偿器的选择计算 _________________________________________________ 5

2.5 附件与设施 _______________________________________________________ 7

3 供热管网水力计算及水压图的绘制_________________________________________ 7

3.1 供热管网的水力计算 _______________________________________________ 7

3.2 热水网路水压图的绘制 _____________________________________________ 8

4 主要设备选择计算______________________________________________________ 10

4.1 循环水泵的选择计算 ______________________________________________ 10

4.2 补给水泵的选择计算 ______________________________________________ 10

5 供热管道的热力计算____________________________________________________ 11 参考文献____________________________________________________________________ 13

外网课程设计指导书

1 热负荷的计算及热负荷延续时间图的绘制 1.1 热负荷的计算

供热系统的采暖热负荷采用面积热指标法按公式（1）计算：

310h h c Q q A -=?? （1）

式中：h Q ——采暖设计热负荷（kW ）；

h q ——采暖热指标（W/m 2），可按表1取用； c A ——采暖建筑物的建筑面积（m 2）。

表1.1 采暖热指标推荐值（W/m 2

）

1.2 热负荷延续时间图的绘制

在供暖热负荷延续时间图中（如图1所示），横坐标的左方为室外温度w t ，纵坐标为供暖热负荷n Q ；横坐标的右方表示小时数，横坐标'n 代表供暖期中室外温度.'w w t t t ≤（.'w t t 为供暖室外计算温度）出现的总小时数；1n 代表室外温度

1w w t t ≤出现的总小时数；2n 代表室外温度2w w t t ≤出现的总小时数；zh n 代表整个

供暖期的供暖总小时数。

供暖热负荷延续时间图的绘制方法如下：在图左方首先绘制供暖热负荷随室外温度变化曲线图（以直线''n k Q Q -表示）。然后，通过'w t 时的热负荷'n Q 引出一条水平线，与相应出现的总小时数'n 的横坐标上引的垂直直线相交于'a 点。同理，通过1w t 时的热负荷1'Q 引出一条水平线，与相应出现的总小时数1n 的横坐标上引的垂直直线相交于1a 点。以此类推，在图1.1右侧连接123''n k Q a a a a a 等

点形成的曲线，得出供暖热负荷延续时间图。图中曲线123''n k k Q a a a a a b O 所包围

的面积就是供暖期间的供暖年耗热量。

图1 供暖热负荷延续时间图的绘制方法

1.3 年耗热量计算

供热系统的采暖全年耗热量按公式（2）计算：

.0.0864a

i a

h h

i o h

t t Q NQ t t -=- （2） 式中：a

h Q ——采暖全年耗热量（GJ ）；

N ——采暖期天数（d ）；

h Q ——采暖设计热负荷；

t——室内计算温度（℃）；

i

t——采暖期室外平均温度（℃）；

a

t——采暖室外计算温度（℃）。

.o h

2 供热管网和布置

2.1 供热管网的形式

供热管网的形状可以分为枝状管网和环状管网。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。但供热的后备性差，即当管道某处发生故障，在损坏地点以后的所有用户供热负荷中断，甚至造成整个系统停止供热。

环状管网的优点是具备很高的供热后备能力。当输配干线某处出现事故时，可以切除故障段后，通过环状管网由另一方向供热。加之多热源及其多条输配干线通向环状管网，因而极大地提高了供热的可靠性，在多热源联合供热的大型集中供热系统中，确保不会发生大面积停热。环状管网和枝状管网相比，初投资高、运行管理复杂，热源和管网应有较高的自动控制设施。

2.2 供热管网的布置

供热管线平面位置的确定，即定线，应遵守如下基本原则：

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，因为这将涉及检查室（或操作平台）的位置和数量，应尽可能使其数量减少。

2.技术上可靠。供热管线应尽量避开采空区、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。当必须设置在车行道下时，宜将检查小室人孔引至车行道外。通常情况下管线应只沿着街道的一侧敷设。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。

2.3 供热管道的敷设

1.热力管道的敷设方式分为地上架空敷设和地下敷设。地下敷设又分为地沟敷设和直埋敷设。

2.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。

3.热水供热管道地下敷设时，宜采用直埋敷设。

4.直埋敷设热水管道应采用钢管、保温层、保护外壳结合成一体的预制保温管道。

5.地下敷设供热管道和管沟坡度不小于0.002。进入建筑物的管道宜坡向干管。地上敷设的管道可不设坡度。

图2 预质保温管直埋敷设示意图

2.4 补偿器的选择计算

1.管道受热的自由伸长量按式（6）计算：

()12x t t L α?=- （6）

式中：x ——管道的热伸长量（m ）；

α——管道的热膨胀系数（m/m ·℃）；

1t ——管壁最高温度，可取热媒的最高温度（℃）；

2t ——管道安装时的温度，在温度不能确定时，可取为最冷月平均温度

（℃）；

L ——计算管段的长度（m ）。

2.供热管道的温度变形应充分利用管道的转角管段进行自然补偿。直埋敷设热水管道自然补偿转角管段应布置成60o～90o角，当角度很小时应按直线管段考虑。

3.选用管道补偿器时，应根据敷设条件采用维修工作量小，工作可靠和价格较低的补偿器。

4.采用弯管补偿器或波纹管补偿器时，设计应考虑安装时的冷紧。冷紧系数可取0.5。

5.采用波纹管轴向补偿器时，管道上应安装防止波纹管失稳的导向支座。采用其他补偿器，补偿段过长时，亦应设导向支座。

6.直埋敷设热水管道宜采用无补偿敷设方式，并应按现行行业标准《城镇直埋供热管道工程技术规程》CJJ/T 81的规定执行。

2.5 附件与设施

1.热力网管道干线、支干线、支线的起点应安装判断阀门。

2.热水热力网干线应装设分段阀门。输送干线分段阀门的间距宜为2000m ～3000m ；输配干线分段阀门的间距宜为1000m ～1500m 。

3.地下敷设管道安装套筒补偿器、波纹管补偿器、阀门、放水和除污装置等设备附件时，应设检查室。

3 供热管网水力计算及水压图的绘制 3.1 供热管网的水力计算

热水网路水力计算的方法及步骤如下： 1.确定热水网路中各个管段的计算流量

采暖热负荷热水供热管网设计流量应按式（3）计算：

()

123.6

Q

G c t t =- （3）

式中：G ——供热管网设计流量（t/h ）；

Q ——设计热负荷（kW ）；

c ——水的比热容[kJ/（kg/℃）]； 1t ——供热管网供水温度（℃）； 2t ——供热管网回水温度（℃）。

2.确定热水网路的主干线及其沿程比摩阻。

热水网路中平均比摩阻最小的一条管线，称为主干线。

确定热水热力网路主干线管径时，宜采用经济比摩阻。经济比摩阻数值宜根据工程具体条件计算确定，主干线比摩阻可采用30Pa/m～70Pa/m。

3.根据网路主干线各管段的计算流量和初步选用的平均比摩阻，利用水力计算表，确定主干线各管段的标准管径和相应的实际比摩阻。

4.根据选用的标准管径和管段中局部阻力的形式，确定各管段局部阻力的当量长度的总和，以及管段的折算长度。

5.根据管段的折算长度以及由水力计算表查到的比摩阻，计算主干线各管段的总压降。

6.进行热水网路支干线、支线等水力计算。

热水热力网支干线、支线应按允许压力降确定管径，但供热介质流速不应大于3.5m/s。支干线比摩阻不应大于300Pa/m，连接一个热力站的支线比摩阻可大于300Pa/m。

3.2 热水网路水压图的绘制

热水供热系统在运行或停止运行时，系统内热媒的压力必须满足下列基本技术要求：

1.在与热水网路直接连接的用户系统内，压力不应超过该用户系统用热设备

及其管道构件的承压能力。

2.在高温水网路和用户系统内，水温超过100℃地点，热媒压力应不低于该水温下的汽化压力。

3.与热水网路直接连接的用户系统，无论在网路循环水泵运转或停止工作时，其用户系统回水管出口处的压力，必须高于用户系统的充水高度，以防止系统倒空吸入空气，破坏正常运行和腐蚀管道。

4.网路回水管内任何一点的压力，都应比大气压力至少高出5mH2O，以免吸入空气。

5.在热水网路的热力站或用户引入口处，供、回水管的资用压差，应满足热力站或用户所需的作用压头。

热水网路水压图的绘制步骤：

1.以网路循环水泵中心线的高度为基准面，在纵坐标上按一定的比例改作出标高的刻度，沿基准面在横坐标上按一定的比例尺做出距离的刻度。

2.选定静水压曲线的位置。静水压曲线是网路循环水泵停止工作时，网路上各点的测压管水头的连接线。

3.选定回水管动水压曲线的位置。在网路循环水泵运转时，网路回水管内各点的测压管水头的连接线称为回水管动水压曲线。

4.选定供水管动水压曲线的位置。在网路循环水泵运转时，网路供水管内各点的测压管水头的连接线称为回水管动水压曲线。

4 主要设备选择计算 4.1 循环水泵的选择计算

1.网路循环水泵的流量按式（3）计算。

2. 网路循环水泵的扬程按式（4）计算：

r w y H H H H =++ （4）

式中：H ——循环水泵的杨程（Pa 或mH 2O ）；

r H ——网路循环水通过热源内部的压力损失（Pa 或mH 2O ）；

w H ——网路主干线供、回水管的压力损失（Pa 或mH 2O ）；

y H ——主干线末端用户系统的压力损失（Pa 或mH 2O ）。 Hw=38494.114Pa=38.5mH 2O H=10+38.5*2+10=97mH 2O 根据流量和扬程选型号如下表：

的水泵型号相同。

4.循环水泵承压耐温能力应与热力网的设计参数相适应。

5.应减少并联循环水泵的台数；设置3台或3台以下循环水泵并联运行时，应设备用泵；当4台或4台以上水泵并联使用时，可不设备用泵。

4.2 补给水泵的选择计算

1.补给水泵的流量不应小于供热系统循环流量的2%；事故补水量不应小于供热系统循环流量的4%。

2.补给水泵的杨程不应小于补水点管道压力加3050，当补水泵同时用于维持管网静态压力时，其压力应满足静态压力的要求。

3.补水泵不应少于2台，可不设备用泵。

5 供热管道的热力计算

两根管道并列直埋敷设时的散热损失按式（5）计算：

()()()(

)1

2

122121

2

2

1

1

2

21

2

2

1

1

214ln

21ln

22d b d b c

c

d b

d b c

c

t

b

c t t t z z b b

w z t

k

q q

q t t R t t R q R R R

t t R t t R q R R R

R R R R

R H R d d h

R d d H h h πλπλπλλ????=+---=

?----=

?-==+==??=

> ?

??

=+

∑∑∑∑∑∑∑∑∑

式中：q ∑——两根管道单位长度的总散热损失（W/m ）；

1q ——第一根管道单位长度的总散热损失（W/m ）； 2q ——第二根管道单位长度的总散热损失（W/m ）；

1

2

,R R

∑∑——第一根和第二根管道的总热阻（m ·℃/W ）；

c R ——附加热阻（m ·℃/W ）；

12,t t ——第一根和第二根管道内的热媒温度（℃）； d b t ?——土壤地表温度（℃）； t R ——土壤热阻（m ·℃/W ）；

b R ——两根管道的保温层热阻（m ·℃/W ）；

H ——管子的折算埋深（m ）；

h ——从地表到管中心线的埋设深度（m ）；

z d ——与土壤接触的管子外表面的直径（m ）； w d ——管道外径（m ）；

t λ——土壤的导热系数（W/m ·℃）；

k h ——土壤表面传热系数（W/m 2·℃）；

m h h H k

t

83.015

2

7.0=+

=+

=λ

W C m d h d d R z w z b

b /33.52309.07.0219.0309.0ln 023.014.3212ln

21

?=??? ??>??=???

? ??>=

πλ

W C m d H R z t

t /158.0309

.083.04ln 4.214.3214ln

21 ?=???==

πλ W C m b H R t C /096.014.083.02ln 214.32112ln 21

2

2

?=+??

? ?????=+??? ??=πλ

W C m R R R

R b t /488.533.5158.02

1

?=+=+==∑∑

()()()()m

W R R R R t t R t t q C

c b

d b d /78.18096.0488.5488.5096.04.970488.54.9952

2

212211

=-?+-+=-?---=∑?? ()()()()m W R R

R R t t R t t q C

c b

d b d /14.14096.0488.5488.5096

.04.995488.54.9702

2

2

1

1122=-?+-+=-?---=

∑∑∑??

总散热损失：

m

W q

q q /92.3214.1478.182

1

=+=+=∑

参考文献

1.20100525 《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》。

2.CJJ 28-2004 城镇供热管网工程施工及验收规范。

3.CJJ 34-2010 《城镇供热管网设计规范》。

4.CJJ81-1998T《城镇直埋供热管道工程技术规程》。

5.CJJT 78-2010 供热工程制图标准。

6.DLT5366-2006《火力发电厂汽水管道应力计算技术规程》。

7.GBT 8175-2008 设备及管道绝热设计导则。

8.《供热工程》第四版，贺平.孙刚.王飞.吴华龙编著，吴星主审。