供热毕业设计辅导

随着人们生活水平的提高，集中供热被越来越多地采用，采用集中供暖可以减少能量的浪费,提高供热效率,减少环境污染,利于管理.同时采用集中供热可提高供热质量,提高人们的生活质量.但是在以往的设计中,由于与内网的配合往往出现缝隙,使得各个建筑物的资用压头与实际需要的出现偏差,使系统水力失调, 浪费了大量的热量,而供热效果却不甚理想.本次设计要求解决这一问题,使得系统的平衡性有一个较大的提高,减少系统的失调损失,节省燃料和电、水的消耗,并提高供热质量。

间接连接供热因其热源补水率低，热网的压力工况和流量工况不受用户的影响，便于热网运行管理。在近年来已经成为流行的供热方式。本次设计为贴近实际也采用了间接连接供热，在各个小区设置了热力站。

地沟敷设已被使用很久，使传统的供热管道敷设方式，本次设计的一级网使用了这种成熟的辐设方式。近年来兴起的直埋敷设因其造价低，施工快，维护简单等特点以及越来越可靠的性能，在实际工程中也有了很多应用，本次设计的的二级网采用了这种新型的敷设方式。 关键词：间接连接供热；直埋敷设；水力平衡 说明书勘误：水泵的选取有误

要求必须按照正确的方法选取，而且需要知道步骤 尤其是水泵的特性曲线，水泵图谱一定要明白。 不要使用软件选水泵

热源循环水泵应尽量选取一用一备，不应有富裕值，两台并联使用时型号应不相同，用以调节使用。

补给水泵应选取一用一备。Q应为1.1倍的计算值。H应为1.2倍的理论计算值。

热力站循环水泵应选取一用一备，多台并联时，型号不应相同补给水泵一用一备。Q应为1.1倍的计算值。H应为1.2倍的理论计算值。

摘要的英文翻译应当重新翻译，作者水平有限，错误甚多。

第一章 资料收集

1.1 原始资料

1.1.1 设计地区气象资料

采暖室外计算温度、采暖季天数、采暖室外平均温度、最大冻土层深度、

1.1.2 设计参数资料

一级网供回水温度、二级网供回水温度、室内计算温度。

1.1.3 使用要求

第二章 热负荷的计算及热负荷延续图的绘制

2.1 集中供热系统热负荷的概算

2.1.1 集中供热系统以及热负荷的类型

2.1.1.1 集中供热系统

集中供热系统系统指的是以热水或蒸汽作为热媒集中向一个具有多种热用户的较大区域供热的系统。 2.1.1.2 热负荷的类型

(1)按性质分为两大类

一类是季节性热负荷,它与室外温度、湿度、风向、风速和太阳辐射热等气候条件密切相关,起决定性作用的是室外温度在全年中有很大的变化。 另一类是常年性热负荷主要取决于生活用热和生产状况,其日变化较大,而在全年的变化较小。

(2)按热用户的性质分 a、供暖设计热负荷； b、通风设计热负荷； c、生产工艺热负荷

d、生活用热的设计热负荷 2.1.1.3 热负荷的计算方法

供暖设计热负荷采用面积热指标法和体积热指标法； 通风热负荷采用体积热指标法； 热水供应系统计算方法见2.2；

生产工艺负荷主要取决于工艺工程性质,用热设备和工作制度。

[1]

2.2 热负荷的计算

2.2.1 采暖设计热负荷的计算

采暖热负荷使城市集中供热系统中最重要的负荷,它的设计热负荷占全部

设计热负荷的80%-90%以上（不包生产工艺用热）,供暖设计热负荷的概算可采用面积热指标进行计算,即

Q'nqfF （2-1） 式中

Q'n—建筑物的供暖设计热负荷,W；

qf—建筑物供暖面积热指标,W/m2； F—建筑物的建筑面积,m2.

建筑物供暖面积热指标qf的推荐取值如表2-1所示

表2-1 建筑物供暖面积热指标推荐值 建筑物类型 住宅 居住区综合 学校办公 医院托幼 旅馆 60-67 68-80 65-80 商店 食堂 热指标（W/m2） 58- 60-70 65-80 115-148 注：1、本表摘自《城市热力网设计规范》CJ34-90,1990年版； 2、热指标中已包括约5%的管网热损失在内. 本设计中所有的建筑物的面积与热负荷汇总如表2-3所示

表2-2 各建筑物供暖面积与热负荷汇总表 建筑物名称 联通大厦 罗兰斯宝3# 建筑物面积 m2 20430 20 热负荷 W 1021500 446000 建筑物名称 环卫12# 环卫13# 建筑物面积 m2 9471 4991 热负荷 W 473550 249550 根据表2-2可知总供热面积为931999m2,总的采暖热负荷为47015150W

2.2.2 生活用热的设计热负荷

生活供暖热负荷主要是热水供应热负荷,其热负荷取决于热水用量,与住宅内卫生设备的完善程度和人们的生活习惯有关。

热水供应系统的工作特点是热水用量具有昼夜的周期性,每天的热水用量变化不大,但小时热水用量变化较大,计算时先算出每人每天热水供应平均小时热负荷,然后再根据用热水的单位数（住宅为人数,公共建筑为每日人次数）计算出每天的热水用量和热负荷。

供暖期的每人热水供应平均小时热负荷咳按下式计算：

Q'rpcv(trtl)T （2-2）

式中 Q'rp—供暖器的热水供应平均小时热负荷,KW；

v—每个用热水单位平均的热水用量（住宅每户设有淋浴设备时每人每日65℃的用水量标准为75～100L,本设计取90L）,L； tr—生活热水温度,一般为60～65℃,本设计采用65℃； tl—冷水计算温度,取最低月平均水温,本设计取5℃； T—每天供水小时数,一般取24； c—水的比热,c=4.1868KJ/kg℃； —水的密度,按=1000Kg/m3.

根据上式，平均每人每日热负荷为0.3KW/人。

2.2.3 年负荷的计算

2.2.3.1 供暖年负荷的计算

Qn0.8Qnpn （2-3） 式中 Qn—采暖年耗热量，GJ； Qnp—采暖平均热负荷，KW； n—采暖期天数。 其中 Qnptntptnt'wQj （2-4）

式中 tn—室内计算温度，℃； t'w—供暖室外计算温度，℃； tp—采暖期日平均温度，℃；

Qj—供暖设计热负荷。 2.2.3.2 生活用热年负荷

QrsQrpnz36 （2-5） 式中 Qrs—热水供应年负荷，KJ/年； Qrp—热汇供应平均负荷，KW； n—热水供应天数；

z—每天供应热水小时数。

2.3 热负荷延续时间图的绘制

2.3.1 绘制热负荷延续时间图的意义

通过绘制热负荷延续时间图，能够清楚的显示出不同大小的供暖负荷在整个采暖季节累计耗热量，以及它在整个采暖季节总耗热量中所占的比重，这对于城市集中供热规划方案进行技术经济分析时，具有十分重要的意义。

2.3.2 热负荷延续时间图的绘制

2.3.2.1 采暖热负荷延续图

（1）供暖负荷随室外温度的变化曲线。

牡丹江市供暖室外温度tw'24C,利用下式可求出某一室外温度下的供暖热负荷。

Qntntwtntw'Q'n （2-6）

式中 Qn—在室外温度tw下的供暖热负荷，W; Q'n—供暖设计热负荷，W;

t'w—供暖室外计算温度，℃； tw—某一室外温度，℃； tn—室内计算温度，℃。

根据上式的计算结果可绘制出热负荷随室外温度变化曲线图如图2-1所示

47015150()139535°（）图2-1 热负荷随室外温度变化曲线图

2.3.2.2 热负荷延续时间图的绘制

查参考资料I可知牡丹江的不同室外气温的延续时间如表2-4所示,

表2-4 牡丹江的不同室外气温的延续时间表 等于或低于某一室外温度tw(C)的延续小时数（h） +5 +3 0 -2 -4 -6 -8 -10 4320 3938 3471 3204 2937 2682 2441 2193 供暖期天数N（天） 180 供暖室外计算温度 tw'(C) -24 供暖期日平均温度 tpj(C) -9.1 -12 -14 -16 1911 1590 1249 -18 866 -20 533 -22 268 -24 113 在不同的温度下，供热系统的热负荷如表2-5所示

表2-5 不同的温度下，供热系统的热负荷表

温度（C） 热负荷（KW） 温度（C） 热负荷（KW） +5 -12 +3 -14 0 -16 -2 -18 -4 -20 -6 -22 -8 -24 -10 14552 16791 20149 22388 24627 26866 29105 31343 — 33582 35821 38060 40299 42538 44776 47015 由以上数据可绘得热负荷延续时间图如图2-2所示

图2-2 供暖热负荷延续时间图

第三章 供热方案的确定

3.1 室外供热管道的平面布置

3.1.1 供热管道的平面布置类型

供热管道平面布置图示与热媒的种类、热源和热用户相互位置及热负荷的变化热点有关，主要有枝状和环状两类。

枝状网比较简单，造价较低，运行管理比较方便，它的管径随着到热源的距离增加而减小，其缺点在于如没有供热的后备性能，即一旦网路发生事故，在损坏地点以后的所有用户均将中断供热。

环状网路的主要优点是具有供热的后备性能，可靠性好，运行也安全，但它往往比枝状网路的投资要大很多。

本设计中，力争做到设计合理，安装质量符合标准和操作维护良好的条件下，热网能够无故障的运行，尤其对于只有供暖用户的热网，在非采暖期停止运行期内，可以维护并排除各种隐患，以满足在采暖期内正常运行的要求，加之考虑到目前我国的国情，故设计中的热力网型式采用枝状网。

[1]

3.1.2 供热管道的定线原则

（1）经济上合理，主干线力求短直，使金属耗量小，施工方便，主干线尽量走热负荷集中区，管线上所需的阀门及附件涉及到检查井的数量和位置，而检查井的数量应力求减少。

（2）技术上可靠，线路尽可能走地势平坦，土质好，水位低的地区，尽量利用管段的自然补偿。

（3）对周围环境影响少而协调，少穿主要街道，城市道路上的供热管道一般平行于道路中心线，并尽量敷设在车道以外的地方。

（4）穿过街区的城市热力管网应敷设在易于检修和维护的地方。 （5）通过非建筑区的热力管道应沿公路敷设。

（6）热水管道在最低点设放水阀，在最高点设放气阀，管线布置见管线平面图。[4]

3.1.3 热水供应方案的确定

对要求热水供应的信大小区需单独确定热水供应方案。

为实现环保的要求，冬季可使用一级网供应热量，结合换热器提供生活热水，供水温度应保持在65C左右，以减少小型锅炉的污染，节省能源。而夏季时，则采用专门的热水锅炉房提供生活热水，白天同时可使用太阳能积蓄部分热量，不足的热量可由锅炉房提供，夜间利用白天积蓄的热量与锅炉房配合满足需要。由于热水供应量的不确定性，故本设计采用壳管式换热器，可兼作储水箱的作用。系统图如图3-1所示。

冬季运行时，打开3号阀门，关闭1、2、4、5号阀门，只运行换热器。 夏季运行时，关闭3号阀门，打开1、2、4、5号阀门，停止运行换热器，水通过锅炉房和太阳能集热器进行加热。在太阳能集热器的出口管和锅炉房出口管上上装有温度传感器和比较器，当太阳能集热器出口水的温度低于锅炉房出水温度而高于进口温度时，则关闭6号阀门，打开7号阀门使水流至锅炉房入口，当太阳能集热器的出口温度高于锅炉房出口温度时则打开6号阀门，关闭7号阀门使水流至分水器。

图统系应供水热 1-3图

第四章 管网水力计算与水压图

4.1 一级网的水力计算

4.1.1 计算方法

本设计中的水力计算采用当量长度法。 4.1.2 水力计算的步骤

（1）确定网路中热媒的计算流量 GQc('1'2)0.86Q'1'2 （4-1）

式中 G—供暖系统用户的计算流量，T/h； Q—用户热负荷，KW；

c—水的比热，取c=4.187KJ/Kg·℃； '1/'2—一级网的设计供回水温度，℃。

（2）确定热水网路的主干线，及其沿程比摩阻，根据《城市热力网设计规范》，比摩阻R取60Pa/m。

（3）根据网路主干线个管段的流量和初选的R值，利用参II中的表4-2确定主干线个管段的公称直径和相应的实际比摩阻。

（4）根据选用的公称直径和管中局部阻力形式，确定管段局部阻力当量长度Ld及折算长度Lzh。

（5）根据管段折算长度Lzh的总和利用下式计算各管段压降△P。

PR(LLd) （4-2） 式中 P—管段压降，Pa； R—管段的实际比摩阻，Pa； L—管段的实际长度，m； Ld—局部阻力当量长度。

（6）确定主干线的管径后，就可以利用同样方法确定支管管径，为了满足网路中各用户的作用压差平衡，必须使各并联管路的压降大致相等，故并联支线的推荐比摩阻Rtj需用式（4-3）进行计算

Rtj=△P/Lzh (4-3) 式中 Rtj—推荐比摩阻，Pa/m；

△P—资用压降，即与直线并联的主干线的压降，Pa；

Lzh—考虑局部阻力的管段折算长度，Lzh=L×1.3,m;

根据式（4-3）可得到支线的推荐比摩阻，结合管段的流量可利用参2中的表4-2确定支线的公称直径、实际比摩阻及实际压降。对于实际压降过小的管段为维持网路平衡，可安装调节孔板或小管径阀门来消除剩余压头，节流孔板的消压可查表选取或者按式（4-4）进行计算

dt式中 G—热媒流量，Kg/h；

P3.5G2P （4-4）

—调压板消耗压降，Pa。

4.1.3 部分管路计算实例

（1）主干线水力计算实例

对各个热力站和管路的节点编号如图4-1所示，本设计中由于从热源到R23的管道的输送距离最远，故选取该管线为主干线进行计算。根据流量和初步选定的主干管推荐比摩阻，可得主干线的各管段的公称直径，同时可得出各管段实际的比摩阻,如管段AB,确定管段AB的管径和相应的比摩阻R值.（由于设计资料缺乏，本设计认为自热源至A节点为一段长度为1000m的直管段，没有支线。）

D=450mm， R=60.7Pa/m

管段AB中局部阻力的当量长度ld,可由参2的表4-8查得， AB段含有两个闸阀，公称直径为450mm 局部当量长度为 Ld=4.7m.

管段AB的折算长度 Lzh=2.52+61.25=63.77m 管段AB的压力损失 P=R•Lzh= 61270.58Pa

用同样的方法，可计算主干线的其余管段。确定其管径和压力损失。其他管段

的局部阻力如表4-1所示，管径和压力损失计算结果列于表4-2，

表4-1 主干线局部阻力表

管段名称 AB WR23 闸阀 1 1 补偿器 10 1 热压弯头 0 0 分流三通 0 1 异径接头 0 0 当量长度 28.7 7.72

表4-2 主干线水力计算表

管段 热负荷 流量 长度 折算长度 总长度 名称 (W) (t/h) (m) (m) (m) AB 47015150 1020.96 1000 28.7 1028.7 WR23 2675540 57.52 80.34 7.72 88.06 公称 比摩阻 阻力损失 直径 （Pa/m） （Pa） DN450 63.1 63396.6 DN150 77.8 6851.1 （2）支线计算实例 以W-R25段为例 W-R25段的资用压力为：

PWR25=PWR23=6851.1Pa

设局部阻力损失与沿程损失的估算比值=0.3[1]，则比摩阻大致应控制为 Rtj=PWR25/[LWR25(1)]=6851.1/[37.26(1+0.3)]= 141.4Pa/m

根据Rtj和GWR25=48.0t/h，由参1附录9-1可确定管段W-R25的公称直径为DN125，实际比摩阻为R=139.4Pa/m，局部阻力列于表4-3，

表4-3 WR25局部阻力表

管段名称 闸阀 补偿器 热压弯头 分流三通 异径接头 当量长度 WR25 DN100*1 0 1 1 1 6.93 实际压降为6752.3Pa

用同样的方法计算其它支管线的比摩阻、压降、管径，计算结果列于表4-2。

表4-2 支线管段水力计算表 管线实管段资用压力 际长度名称 （pa） (m) WR25 6851.07 37.3 BR1 975.49 83.3 推荐比摩流量 阻（t/h） （Pa/m） 44.23 141.4 48.0 108.3 901.6 44.0 总长度(m) 实际比摩阻（Pa/m） DN125 139.4 DN100 383.5 公称直径 阻力损失（Pa） 6165.7 41534.2 （3）支干线的水力计算实例

以Q-R22为例计算

由于R22热力站距节点Q较远，故Q-R22为支干线中的主干线，该主干线的资用压力与Q-R23管段的压降相等，设局部阻力损失与沿程损失的估算比值

=0.3，则比摩阻大致应控制为

[1]

Rtj=△Ptj/Lzh=20846.8/272.3=76.5Pa/m

根据估算比摩阻及流量可确定QR和RR22的公称直径和实际比摩阻，并计算实际比摩阻。

支干线中的支线RR20与主干线的支线的计算方法相同。

其他支干线的主干线的水力计算结果如表4-3所示。

表4-3 支干线中主干线各管段的局部阻力表

管段名称 公称直径 QR GR5 DN200 DN125 闸阀 1 1 补偿器 1 1 热压弯头 分流三通 异径接头 当量长度 0 1 0 1 1 1 5 6.3 表4-4 支干线中主干线各管段水力计算表

名称 QR GR5 推荐比摩阻 76.5 215.3 公称直径 DN200 DN125 流量 134.1 40.3 比摩阻 77.1 100.4 实际长度 77.0 97.4 总长度 82 103.7 实际压降 7102.5 11228.7 其他支干线的支线水力计算结果如表4-4所示。

表4-4 支干线中支线各管段水力计算表

实际总长推荐比摩流量 长度度阻（t/h） （m） （m） （Pa/m） RR20 5725.2 68.0 88.4 .7 22.6 ER4 20599.104 131.6 171.1 120.4 19.4 管线资用压力 名称 （Pa） 实际比摩实际压阻降（Pa/m） （Pa） DN125 34.2 3024.6 DN100 78.7 11312.3 公称直径 4.2 二级网水力计算

4.2.1 计算步骤

二级网的计算方法步骤与一级网基本相同。 （1）确定网路中热媒的计算流量

GQ/c(t'gt'h)0.86Q/(t'gt'h) （4-5）

式中 G—供暖系统用户的计算流量，T/h； Q—用户热负荷，KW；

c—水的比热，取c=4.187KJ/Kg·℃；

t'g/t'h—二级网的设计供回水温度，95/70℃。

（2）确定主干线，及其沿程比摩阻，推荐比摩阻R取60Pa/m[4]。 （3）根据网路主干线个管段的流量和初选的R值，利用参2中的表4-2确定主干线个管段的公称直径和相应的实际比摩阻。

（4）根据局部阻力损失与沿程损失的估算比值=0.3[1],确定管段局部阻力折算长度Lzh。

（5）根据管段折算长度Lzh的总和利用式（4-2）计算各管段压降△P。

（6）确定主干线的管径后，就可以利用同样方法确定支管管径，为了满足网路中各用户的作用压差平衡，必须使各并联管路的压降大致相等，故并联支线的推荐比摩阻Rtj用式（4-3）进行计算

根据式（4-3）可得到支线的推荐比摩阻，结合管段的流量可利用参II中的表4-2确定支线的公称直径、实际比摩阻及实际压降。对于实际压降过小的管段为维持网路平衡，可安装调节孔板或小管径阀门来消除剩余压头，节流孔板的消压可查表选取或者按式（4-4）进行计算。

画出R22 好热力站的管线布置图，各管段的标号见图4-1，局部阻力表间表4-

表4- 局部阻力表

管段名称 公称直径 R22-A H10 DN150 DN65 闸阀 1 1 热压弯头 分流三通 异径接头 当量长度 0 0 0 1 0 0 2.24 4

水力计算结果列表如表4-5所示。

表4-5 R22的水力计算结果表

管段名称 长度 流量 公称直径 实际比摩阻 R22-A H10 15.6 56.7 DN150 10.0 8.6 DN65 局部阻力 折算长度 74.8 2.24 103.4 4 总长度 17.84 14 实际压降 1516.9 1345.5 4.3 绘制网路水压图

4.3.1 绘制网路水压图的必要性

热网中连结着许多的热用户，它们对供水温度及压力可能各有不同，而且它们所处的地势高低不一，在设计阶段必须对整个网路的压力状况有个整体考虑，而水力计算通常只能确定热水管道中各管段的压降，并不能确定热水供暖系统中管道上各点的压力，因此，只有通过绘制热水网路的水压图，用以全面地反映热望和各热用户的压力状况，并确定保证使它实现的技术措施。

在运行中，通过网路的实际水压图，可以全面地了解整个系统在调节过程中或出现故障时的压力状况。从而揭露关键性的问题并采取必要的技术措施，保证安全运行，另外，各个用户的连接方式以及整个供热系统的自控调节装置，都需要根据网路的压力分布或其波动情况来选定，既需要以水压图作为这些工作的决策依据。

4.3.2 网路水压图的原理及其作用

4.3.2.1 原理

水压图是根据伯努利方程原理绘制的，即

4.3.2.2 作用

（1）利用水压曲线，可以确定管道中任何一点的压力值。 （2）利用水压曲线，可以表示各管段阻力损失值。

（3）根据水压区县的坡度，可确定管段单位长度的平均压降值。 （4）只要已知或固定管道上任何一点的压力，则其它各点的压力值就已知。

P1V12gZ12gP2gZ2V222gH12 （4-6）

4.3.3 绘制水压图的原则和要求

（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的承压能力。

（2）在高温水网路和用户系统内，水温超过100℃的点热媒压力不应低

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，必须高于拥护系统的充水高度，以防止系统倒吸入空气，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处，供回水管的自用压降，应满足热力站或用户所需的作用压头。

4.3.4 绘制热水网路水压图水压图的步骤和方法

（1）以网路循环水泵的中心线的高度（或其他方便的高度）为基准面，在纵坐标上按一定的比例尺做出标高地刻度，按照网路上的各点和用户从热源出口起沿管路计算的距离，在横坐标上相应的点标出网路相对于基准面的标高和房屋高度，并画出沿管线的纵剖面。

（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。静水压曲线高度必须满足两个要求，一是底层散热器所承受的静水压力不超过散热器的承压能力，二是热水网路及其直接连接的用户系统内，不会出现汽化或倒空。

（3）选定回水管的动水压曲线的位置，在网路循环水泵运转时，网路回水管各点的测压管水头的连接线，称为回水管动水压曲线，其位置应满足下列要求：a、保证所有直接连接的用户系统不倒空和网路上任意一点的压力不应低于50KPa的要求；b、与热网直连的用户，不超过散热器的静水压力。 （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连接线称为供水管动水压曲线，它沿着水流动方向逐渐下降，在每米长上降低的高度反映了供水管的比压降值。

本设计要求绘出一级网主干线的水压图。地形最高处与热源循环水泵的高差为5m，热力站的高度均暂取为5米，120C的水的汽化压力为4.5mH2O，加上30K～50Kpa的富裕值，故本设计中的静水压线取20mH2O。

根据水力计算表，可确定水压图的各段的斜率，在最末端的热力站应保证

10mH2O的资用压头。

第五章 热水供暖系统的运行调节调节曲线

5.1 运行调节概述

5.1.1 运行调节的意义

热水供暖系统对建筑物供暖时，不仅要保证在设计室外温度下，维持室内

温度符合设计值，而且要在其它冬季室外温度下保证用户的热舒适度。

5.1.2调节方式的确定

本设计供暖用户系统与热水网路采用间接连接，随室外温度的改变，需同时对热水网路和供暖用户进行供热调节，通常，对供暖用户采用质调节方式进行供热调节，以保持供暖用户系统的水力工况稳定。

由于一级网路与用户的水利工况互不影响，一级网可考虑质量—流量调节，流量下降，供回水温差会增大，有利于换热器的热交换而且减少泵的电耗，但须设置变速循环水泵和相应的自控设施，综合考虑运行能耗与建设投资，最终确定对一级网路采用质量—流量调节方式。

5.1.3 二级网的调节曲线的确定

确定供暖用户系统质调节的供回水温度tg/th，

表5-1 已知条件表

设计供水温度 设计回水温度 室内计算温度 散热器系数 用户散热器的设计平均计算温差 用户的设计供回水温度差 符号 tg' th' tn 公式或来源 表 1 表 1 表 1 参 II 0.5(tg'th'2tn) tg'th' 数值 95 70 18 0.3 .5 25 单位 C C C 备注 b ts' tj' — C C

由公式 Qtntwtntw' （5-1）

式中 Q—相对供暖热负荷比； tn—室内计算温度，℃； tw—室外温度，℃； tw'—室外计算温度，℃。

可得到Q与tw的对应关系如表5-2所示

表5-2 Q与tw的对应关系表

名称 相对供暖热负荷比 室外温度 符号 Q 单位 对应关系 0.7 0.8 0.9 1.0 —— 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 C 9.6 5.4 1.2 tw -3 -7.2 -11.4 -15.6 -19.8 -24 由表 5 、表 6中的数据及公式 tgtnts'Q1/(1b)0.5tj'Q （5-2）

thtnts'Q1/(1b)0.5tj'Q （5-3）

式中 tg—进入供暖热用户的供水温度; th—供暖热用户的回水温度；

ts'0.5(t'gt'h2tn)—用户散热器的设计平均计算温差，C； t'jt'gt'h—用户的设计供回水温度差，C。

可得到tg、th与tw、及 Q的对应关系表5-3及曲线

表5-3 tg、th与tw、及 Q的对应关系表

名称 室外温度 相对供暖热负荷比 供水温度 回水温度 符号 单位 9.6 0.2 5.4 0.3 1.2 0.4 对应关系 -3 -7.2 0.5 0.6 ---11.4 15.6 19.8 0.7 0.8 0.9 -24 1.0 tw C Q tg — C 39.2 47.3 54.9 62.1 69.0 75.8 82.3 88.7 95.0 th C 34.2 39.8 44.9 49.6 54.0 58.3 62.3 66.2 70.0

5.1.4 确定一级网路质量—流量调节曲线

确定一级网路质量—流量调节的供回水温度1/2

利用式 12'1'2const （5-4） 式中 1—一级网供水温度，℃； 2—一级网回水温度，℃； '1—一级网设计供水温度，℃； '2—一级网设计回水温度，℃。

Q0.5(1tg)(2th) t'IN1tg2th式中 t'—设计工况下的水-水换热器的对数平均温差，t'=16.37℃，

tgth(t'gt'h)Q 三式联立可得 IN1tg('1'2)(t'gt'h)Q1('1'2)tht'Q0.5 在给定tw(Q)值下，上式右边为一已知值。

设 ('1'2)(t'gt'h)Qct'Q0.5=C，则

1tg1(' 1'2)te hc由此得出 ('1'2th)etg1ec1 （5-5）

本设计中

（5-6）

（5-7）

（5-8）

（5-9）

21('1'2) （5-10） 利用式（5-9）、（5-10）可以求出对应Q的一级网供回水温度。 计算结果见表 5-4

表5-4 1、2与tw、及 Q的对应关系表

名称 室外温度 相对供暖热负荷比 供水温度 回水温度 符号 tw Q tg 单位 C 9.6 对应关系 5.4 0.3 1.2 0.4 -3 0.5 -7.2 -11.4 -15.6 -19.8 0.6 0.7 0.8 0.9 -24 1.0 — 0.2 C 74.5 80.7 86.7 92.4 98.0 103.7 109.2 114.6 120.0 C 34.5 40.7 46.7 52.4 58.0 63.7 69.2 74.6 80.0 th

τ.τ()12第六章 设备选择

6.1 一级网设备选择

6.1.1 循环水泵的选择

6.1.1.1 循环水泵应满足的条件

（1）循环水泵的总流量应不小于管网的总设计流量，当热水锅炉出口至循环水泵的吸入口有旁通管时，应不计入流经旁通管的流量。

（2）循环水泵的扬程应不小于流量条件下热源、热力网、最不利环路压力损失之和。

（3）循环水泵应具有工作点附近较平缓流量扬程特性曲线，并联运行的水泵型号相同。

（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）应尽量减少循环水泵的台数，设置三台以下循环水泵时，应有备用泵，当四台或四台以上水泵并联使用时，可不设备用泵。

（6）热力网循环水泵入口侧压力应不低于吸入口可能达到最高水温下饱和蒸汽压力加50KPa。 6.1.1.2 循环水泵的选择

（1）设计循环流量

根据式（4-1）及计算热负荷Qj47015150W，可求出一级网的循环流量为G'=1020.96t/h.=283.6L/s （2）循环水泵扬程

HHrHyHw （6-1） 式中 H—循环水泵的扬程，m；

Hr—热源内部阻力损失，一般取10-15mH2O; Hy—最远用户的内部压力损失，一般取5mH2O；

Hw—供回水干管的阻力损失，本设计Hw16.0232.0mH2O。 由式（6-1）可得 H1553252mH2O

由G'和H两个数据可确定选择热源的循环水泵型号为IS200-150-400，性能参数如表6-1

表6-1 性能参数表

转速：1450r/min 扬程：45-55m 轴功率：60.33KW 流量：66.7-127.8 L/s 效率：60-47 % 电机功率：75 KW 水泵的尺寸如图6-1所示

图6-1 一级网循环水泵安装尺寸图

（3）绘制网路特性曲线 网路阻力系数S

S=H/G2 （6-2） 式中 H、G的意义同式（6-1）

由式（6-2）可得网路阻力系数S=6.4810-4mS2/L2并得到以下数据：

表6-2 G与H的对应关系表

G(L/S) 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 H(m) 1.0 4.1 9.3 16.6 25.9 37.3 50.8 66.4 84.0 103.7 绘制出网路特性曲线如图6-2所示与泵的特性曲线交点为泵的工作点。

6.1.2 补水泵的选择

6.1.2.1 补水泵应满足的条件

（1）闭式热力网补水装置的流量的应根据供热系统的渗漏量和事故补水量确定，一般取允许渗漏量的4倍。

（2）开式热力网补水泵的流量，应根据生活热水最大设计流量和供热系统渗漏之和确定。

（3）补水装置压力不小于补水点管道压力加30-50KPa，如果补水装置同时用于维持热力网静压力时其压力应能满足静压要求。

（4）闭式热力网补水泵宜设两台，此时可不设备用泵。

（5）开始热力网补水泵宜设三台或三台以上，其中一台泵作为备用。 6.1.2.2 补水泵的选择

（1）补给水泵的流量

取循环水量的4%（按正常补水量1%，事故补水量为正常补水量4倍） G'补=4%G' （6-3） 式中 G'—设计循环流量，t/h；

根据式（6-3）G'补=40.8m3/h=11.3L/S。

（2）扬程

HHbHxsHysh （6-4） 式中 Hb—补水点压力值（通过对系统水压图分析确定），m； Hys—补给水泵压力管阻力损失，m； Hxs—补给水泵吸水管中的阻力损失，m；

h—补给水箱最低水位高出系统补水点的高度，m。

工程上认为补给水泵吸水管损失和压力管损失较小，同时补给水箱高出水泵的高度往往作为富裕之或为抵消吸水管损失和压力管损失的影响，所以公式可简化为

HHb(3050)KPa （6-5） 补水点压力值Hb可由水压图直接得到，由于采用补给水泵定压，可取静压线7m。

根据式（6-5）可得H35439mH2O

根据G'补和H可确定补给水泵的型号为IX180-65-125

表6-3 水泵性能表

转速：2900r/min 流量：8.33-16.66 L/s 扬程：18-22.5 m 效率：60-47 % 轴功率：3.14KW 电机功率：5.5 KW 水泵外形及尺寸如图6-3所示

图6-3 水泵安装尺寸表

（3）绘制网路特性曲线 网路阻力系数S

S=H/G2 （6-2） 式中 H、G的意义同式（6-1）

由式（6-2）可得网路阻力系数S=0.31mS2/L2并得到以下数据：

表6-4 G与H的对应关系表 G(L/S) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 H(m) 0.09 0.36 0.81 1.44 2.25 3.24 4.41 5.76 7.29 9 G(L/S) 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 H(m) 10. 12.96 15.21 17. 20.25 23.04 26.01 29.16 32.49 36 绘制出网路特性曲线如图6-4所示其余泵的特性曲线交点为泵的工作点。

6.1.3 波纹管补偿器

为了防止管道升温时，由于热膨胀作用而引起管道变形或破坏，需要在管道上设置补偿器，以补偿管道的热伸长，从而减小管壁的应力，和作用在阀间或支架结构上的作用力。

波纹管补偿器的选取可参见本设计的8.1.2。

6.2 二级网设备选择

换热站内的循环水泵和补给水泵的选择方法与热源内部的循环水泵补给水泵的选择方法相似，同理可选择热力站内的循环水泵和补给水泵，以R22号热力站为例进行选择。

6.2.1 循环水泵的选择

（1）设计循环流量

根据式（4-1）及计算热负荷QR19j29250W，可求出二级网的循环流量为G'=100.4t/h。 （2）循环水泵扬程

HHhHyHw （6-6） 式中 H—循环水泵的扬程，m；

Hh—换热器内部阻力损失，可参见6.3.2中的计算，对R22号热力站

Hh=5.5mH2O;

Hy—最远用户的内部压力损失，可取的1-2mH2O； Hw—供回水干管的阻力损失，对R22号热力站

Hw1.23.78mH2O。

由式（6-1）可得 H5.523.7811.28mH2O

由G'和H两个数据可确定选择热源的循环水泵型号为IS100-65-200，水泵的性能参数如表6-所示

表6-5 R22热力站循环水泵性能表

转速：2900r/min 流量：16.7-33.3 L/s 扬程：47-54 m 效率：65-77 % 轴功率：13.6-19.9 KW 电机功率：22 KW 该泵的外形尺寸为 （3）绘制网路特性曲线 网路阻力系数S

S=H/G2 （6-7） 式中 H、G的意义同式（6-1）

由式（6-2）可得网路阻力系数S=1.5102ms/L2并得到以下数据：

表6-6 G与H的对应关系表 5 10 15 20 25 30 G(L/S) H(mH20) 0.38 1.50 3.38 6.00 9.38 13.50 绘制出网路特性曲线如图6-1所示其余泵的特性曲线交点为泵的最佳工作点。

6.2.2 补给水泵的选择

（1）补给水泵的流量

取循环水量的4%（按正常补水量1%，事故补水量为正常补水量4倍） G'补=4%G' （6-8） 式中 G'—设计循环流量，t/h； 根据式（6-3）G'补=4m3/h=1.1L/S。

（2）扬程

HHbHxsHysh （6-9） 式中 Hb—补水点压力值（通过对系统水压图分析确定），mH2O； Hys—补给水泵压力管阻力损失，mH2O； Hxs—补给水泵吸水管中的阻力损失，mH2O；

h—补给水箱最低水位高出系统补水点的高度，mH2O。

同一级网类似，认为补给水泵吸水管损失和压力管损失较小，同时补给水箱高出水泵的高度往往作为富裕之或为抵消吸水管损失和压力管损失的影响，所以公式可简化为

HHb(3050)KPa （6-10） 由于采用补给水泵定压，Hb可取静水压线，静水压曲线高度必须满足两

个要求，一是底层散热器所承受的静水压力不超过散热器的承压能力，二是热水网路及其直接连接的用户系统内，不会出现汽化或倒空，由于本区内只有一幢14层的高层建筑，所以对该建筑采用分区的供暖方式。将该建筑物的1-8层分为低区，9层以上为高区。所以，本区的静水压线可取为36 mH2O。即

Hb36mH2O

根据式（6-5）可得H36440mH2O

根据G'补和H可确定补给水泵的型号为 IS50-32-200A， 水泵性能参数如表6-7所示 转速：2900r/min 扬程：42.1 m 轴功率：2.4-3.21KW （3）绘制网路特性曲线 网路阻力系数S

S=H/G2 （6-11） 式中 H、G的意义同式（6-1）

由式（6-2）可得网路阻力系数S= 33.1mS2/L2，并得到以下数据如表6-8所示

表6-8 G与H的对应关系表 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 G(L/S) 0.33 1.32 2.98 5.30 8.28 11.92 H(m) 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 G(L/S) H(m) 16.22 21.18 26.81 33.10 40.05 47.66 绘制出网路特性曲线如图6-1所示其余泵的特性曲线交点为泵的最佳工作点。

表6-7 水泵性能参数表

流量：1.94-3. L/s 效率：37-50 % 电机功率：4 KW 6.2.3 换热器的选取

6.2.3.1 换热器类型的选取

本设计选用水-水板式换热器，板式换热器具有很多优点如换热效率高、通用性强、结构紧凑、投资费用低、热回收效率高、降低耗水量等优点。

换热器的容量和台数应根据采暖、通风、生活的热负荷选择，一般不设备用。但当任何一台换热器停止运行时。其余设备应满足60%～75%热负荷需要。本设计选用3台相同规格的换热器。 6.2.3.2 换热器选型计算

（1）换热器选型计算公式

QKFtm （6-12）

式中 Q—热流量，W；

K—换热器的传热系数，W/m2K； F—换热面积，m2；

tm—设计工况下的水-水换热器对数平均温差，C，tm16.4C。 对于水-水换热器换热系数可取2900～4600W/(m2C)，本设计取4000W/(m2C)

以R22号热力站为例进行计算。R22热力站的热负荷为29250W，即换热器热流量为Q29250W，根据式（6-13）可得换热器的换热面积应为45m2。

换热器的热冷流体流量可根据式（6-14）计算

GQ/(tC) （6-13） 式中 G—流体流量，Kg/s； Q—热流量，W；

t—流体通过换热器前后的温差，C； C—水的比热，J/(KgC)。

根据式（6-14）可得冷热流体的流量分别为Gc=9.3g/s，Gh=5.8g/s.根据孔角流速为6m/s的原则可计算得到角孔通径应为55mm，本设计采用四平市高效换热设备制造有限公司生产的水-水换热器，根据产品样本可选择BR0.2水-水换热器

该型换热器的性能参数如表6-9所示 表6-9 换热器的性能参数 型号 BR0.2 平均流道面积 S（m） 0.00111 2角孔通径 （mm） 65 当量直径 dH(m) 0.0082 单片公称换热面积 （m） 0.2 2在换热器样本中提供了根据冷热流体的流速确定换热器的实际传热系数和实际压降的K-W曲线，如图6-4所示

水-水换热器内的板间流速应控制在0.2～0.8m/s之间，根据此原则及换热面积，可确定本换热器的连接方式为联。

流体的流速可根据式（6-15）计算

WG/(1000nf) （6-14） 式中 W—流体的流速，m/s； G—流体的流量，Kg/s； n—流道数；

f—平均流道面积，m2。

根据式（6-15）可得冷热流体的流速分别为Wc0.44m/s，

Wh0.27m/s239239，即双流程，39流道，三台并

。查K-W曲线可得实际的K=4100W/(m2C)，实际压降为

P0.055MPa。

该换热器采用丁晴橡胶作密封垫，为双支撑框架式结构，其外形尺寸见图

6-5，安装尺寸见样本。

6.2.4 分水器、集水器

在集中供热系统中须设置分、集水器。 （1） 筒体直径的确定

筒体直径可以有两种方法确定，一种是按压力容器设计规定，筒体直径应比最大开孔直径大2号；

（2） 筒体长度的确定

筒体长度L 根据筒体接管数确定，计算公式：

L=130+L1+L2+…+Li+120+2h (6-15) 筒体接管中心距L应根据接管直径和保温层厚度确定，一般可按表6-10选用 L1 L2 表 6-10 管间距选取表

d 1+120 d 1+d 2+120 L3 Li d 2+d 3+120 di-1+120 d 2 分集水器配管的安装方向由实际情况决定，详见热力站平剖面图。

6.2.5 补水箱的选择

补水箱的体积要求可以满足40分钟的最大补水量的使用，同时考虑箱体的尺寸应符合热力站内的布置和美观及制作简单节省材料。

6.2.6 除污器的选择

第七章 管道的敷设与保温 7.1 管道的保温

7.1.1 保温的目的

管道的保温主要目的在于减少输送过程中无效冷损失，并使冷媒保持一定的参数，以满足用户的需要，根据运行经验，当管道有良好的保温时，其损失约占总数的5～8%。

7.1.2 保温材料的选择

1． 2． 3． 4． 5．

材料导热系数要低，一般不超过0.23W/m2k；

具有较高的稳定性，不致由于温度急剧变化而丧失其原有的特性； 不腐蚀金属，具有一定的机械强度； 材料密度小，具有一定孔隙率； 吸水率低，易于施工成型；

6． 成本低廉。

7.1.3 保温层厚度

本设计以经济厚度法计算最大管径保温层厚度。计算公式如式（7-1）所示 2d6mb(tftk)101.163(S12S2/d1)(P1/T0)d1dlnd1d2/d (7-1)

12/d1式中 —保温层厚度 , m； d—管道外径 ,m； d1—管道保温层外径,m；

m—年小时运行数，全年运行时，m=8000h,供暖及非延续运行时， m=3000h，h/年；

b—热价,定为30元/ 1061.163(w) ； tf ——管道外表面温度,

℃，可近似按热介质温度计算；

tk ——保温层周围空气温度，℃；  ——管道保温层的导热系数，W/(mK)。

在确定保温层厚度后,其余管径可以在参5的《热力管道保温层厚度表》中查得。

7.1.4 直埋管道的保温层计算

（1）直埋供热管道保温层应满足工艺对供热介质温度降、保温管周围土壤温度场等的技术要求，当经济保温层厚度能满足技术要求时，取经济保温层厚度，但最小厚度应满足制造工艺要求。

（2）经济保温厚度、技术保温厚度和管道热损失计算中有关参数，应符合国家现行标准《城市热力网设计规范》(CJJ 34)的规定。

7.2 管道敷设方式

管网是系统投资最多，施工最繁重部分，所以合理选择管道敷设方式，以及做好管网平面定线工作，对节省投资，保证冷网安全可靠运行和施工维修方便都具有重要意义。

7.2.1 敷设方式确定

本设计中一级网采用地沟敷设，二级网采用直埋敷设。当一级网管径大于等于ＤＮ２００时，采用通行地沟，管径小于等于ＤＮ１５０时，采用不同形地沟。

本设计仅考虑供热方面，故地沟中只放置两根水管，双管通行地沟的敷设可参见87SR416-1室外热力管道安装-地沟敷设中的敷设方式。

第八章 供热管道附件及应力计算

8.1 供热管道及附件

8.1.1管道和阀门

本设计中的热力管道均采用钢管。其规格和机械强度计算中所用的材料特性根据参考资料的附录14-1。钢管的连接方式主要是焊接和法兰连接。对三通用焊接，各种铸造管件，如阀门和管子之间连接用法兰连接，对于弯头采用锻压弯头连接。

设计中的阀门有闸阀和止回阀两种。闸阀用于热水管道上，止回阀主要用于泵的出口和锅炉房内，以防止介质倒流。

8.1.2 补偿器

8.1.2.1 设置补偿器的意义

供热管道随着热媒温度升高，会产生热伸长现象。如果该伸长无法得到补偿，将使管道承受巨大的应力，甚至破坏管道。因此，必须在管道上设置补偿器，以补偿管道的热伸长，从而减小关闭的应力和作用在阀件或支架结构上的作用力。

8.1.2.2 补偿其种类 (1)自然补偿

利用供热管道自身的弯曲管段（如L型或Z型等）来补偿管段的热伸长的补偿方式，应尽量利用管道的自然补偿。 (2)波纹管补偿器

它是用单层或多层薄壁金属制成的具有轴向波纹的管状补偿设备。工作时利用波纹变形进行管道热补偿。其主要优点是占地小，不用专门维修，介质流动阻力小，近几年工程中使用逐步增多。在本设计中，主要采用有内套波纹管补偿器。

本设计中采用波纹管补偿器与自然补偿相结合的方式。 8.1.2.3波纹管补偿器的选择

在补偿器的神缩端设置多个导向支座,以保证补偿器只吸收管道轴向的位移.导向制作的间距:第一个导向支座与补偿器间距应为4倍的管道直径,第一个与第二个导向支座的间距应为14倍的管道直径.最大间距可按照式8-1求出.

Lmax1.57EIPNAPEXX102 (8-1)

式中 E管道材料的弹性模量，N/mm2；

I管道惯性矩,mm;4

PN设计压力,MPa;AP波纹管补偿器有效面积，cm;X波纹管补偿器额定轴向位移,mm;2

KX膨胀节刚度,N/mm.

受压缩时取()KXX（+）;受拉伸时取()KXX。

选取波纹管补偿器时应首先计算热伸长量，可根据式（8-2）进行计算， x(t1t2)L （8-2）

式中 x—管道的热伸长量，m；

—管的线膨胀系数，可由参１附录14-1查得，一般可取

-6=1210m/mC；

t1—管壁的最高温度，取热媒的最高温度，C；

t2—管道安装时的温度，本设计拟在夏季施工，故可取t220C； L—计算管段的长度，m。

得出管道的热伸长量后，根据产品样本中提供的不同管径补偿器的最大补偿量可确定该管段的补偿器使用数量，也就可以粗略定出固定支架的使用数量。

波纹管补偿器受热膨涨时，由于位移产生的弹性力Pt，可按式（8-3）计算

PtKx （8-3）

式中 x—波纹管补偿器的轴向位移，cm；

K—波纹管补偿器的轴向刚度，N/cm。

通常，在安装时将补偿器进行预拉伸一半，以减少其弹性力。

此外，管道内压力作用在波纹管环面上产生的推力Ph，可近似按式（8-4）计算

PhPA （8-4） 式中 P—管道内压力，Pa；

A—有效面积，m2。

8.1.3 管道支座

管道支座是直接支承管道并承受管道作用力的管路附件。它的作用是支撑管道和管道位移。它承受从管道传来的内压力，外载力和变形力产生的弹性力，并将这些力传到支承结构或地上去。

根据支座对管道位移的情况，分为活动支座和固定支座。本设计中的活动支座主要采用曲面槽滑动支座和丁字托式滑动支座。而固定支座主要采用焊接角钢固定支座。具体见横剖面图和《室外热力管道支座》。

8.2 管壁厚度及活动支座间距的确定

8.2.1 管壁厚度的选定与校核

8.2.1.1 承受内压力的理论计算壁厚

SPjsDw2

1jPjst （8-5）

式中 S1— 管子理论计算壁厚，mm； Pjs— 计算压力，MPa；

Dw— 管子外径，mm； Dn— 管子内径，mm；

j—钢材在计算温度下的基本许用应力，MPa；

—纵向焊缝减弱系数。对无缝的钢管=1.0，对单面焊接的螺旋缝

焊接钢管，取=0.6。本设计采用单面焊接的螺旋缝焊接钢管。 8.2.1.2 管子的计算壁厚和取用壁厚

计算壁厚 Sjs=S1+C （8-6） 取用壁厚 SSjs

式中 Sjs—管子的计算壁厚，mm；

C—管子壁厚的附加值，对无缝钢管C=A1S1，其中A1称作管子壁厚

负偏差系数。在任何情况下，计算采用的管子壁厚附加值C不得小于0.5 mm。对于本次设计使用的焊接钢管，当管壁厚度在5.5mm以下时，C=0.5mm，6～7mm时，取C=0.6mm。

8.2.1.3 计算内压折算应力zs

PjsDw(SC1)2(SC1)t zs

MPa (8-7)

式中 C1—验算时的管壁厚附加值，对无缝钢管和产品技术条件提供有壁

厚允许负偏差百分数的焊接钢管，按C1SA1/(1A1)计算。

C1SA11A10.235S10.2350.19S (8-8)

热水热力网供回水管道的计算压力均取用循环水泵最高出口压力加上循环

水泵与管道最低点地形高差产生的水压力。本设计准备首先选用一定厚度的管道，而后进行校核。 8.2.1.4 校核示例

以Dw=159mm(DN150)管子为例进行壁厚校核，本设计中循环水泵即为最低点，故

Pjs==72mH2O

=9.80710372=0.706MPa j=124.3 MPa (查自参I附录14-1) =0.6



t S1PjsDw2jPjst0.7061592124.30.60.706=0.75mm

S0.235S CA1110. 0 92由于C不得小于0.5 mm

 C取0.5 mm

 SjsS1C0.750.51.25mm因为取用壁厚SSjs  S取4.5 mm 计算内压折算应力zs

PjsDw(SC1)2(SC1) zs =

MPa （8-9）

0.706159(4.50.855)25.08 MPa

20.6(4.50.855)t  zsj124.3 MPa 所以DN150选用4.5mm壁厚满足要求。

用同样的方法可校核其他管径的厚度是否符合要求，厚度选用表见表8-1。

表 8-1 管壁厚度选用表 管道公称直径DN 厚度（mm） 50 3.5 65 3.5 80 3.5 100 4 125 4 150 4.5 200 6 250 6 300 7 350 7 400 7 450 7 8.2.2 管道活动支座间距的确定

管道活动支座间距的大小决定整个管网的支座和支架数量影响整个管网投

资，其最大间距(允许间距)主要依据下列条件来确定。 8.2.2.1 按强度条件确定活动支座的允许间距

对于连续敷设的水平直管活动支座允许间距可根据材料力学中荷载多跨梁弯曲应力计算公式来求出允许间距。

Lmax15[w]Wq （8-10）

式中 Lmax—供热管道活动支座的允许间距，m；

[w]—管材的许用外载综合应力，按《供热工程》附录14-3取用，MPa；

W—管子断面抗弯矩，按《供热工程》附录14-3取用，cm3； —管子横向焊缝系数，其取值见表8-1；

q—外载负荷作用下的管子单位长度的计算重量，按文献[1,附录14-3]取

表8-2 管子横向焊缝系数值

焊接方式 值 用，N/m。

焊接方式 值 手工电弧焊 有垫环对焊 无垫环对焊 0.7 0.9 0.7 手工双面加强焊 自动双面焊 自动单面焊 0.95 1.0 0.8 计算结果如表8-3所示。

8.2.2.2 按刚度条件确定活动支座的允许间距 （1）按i=0.002不允许有反坡的要求 Lmax53iEIq （8-11）

式中 Lmax—活动支座的允许间距，m； i—管道的坡度，i=0.002；

E—管道材料的弹性模数，N/m2；

I—管道断面惯性矩，m4；

q—外载负荷作用下管子的单位长度的计算重量，N/m。 计算结果如表8-2所示 （2）按最大挠度确定间距 LL124EIqx3(ymaxix2)x （8-12）

LL22xx224EIqymax1x2 （8-13）

式中 L、L1、L2—活动支座的允许间距，m；

x—管道活动支座到管子最大绕曲面的距离，m； EI—管子的刚度，N·m2；

ymax—最大允许挠度，ymax=（0.02～0.1）DN，m； 计算结果如表8-2所示

表8-3 按强度条件和刚度条件计算的管道活动支座允许间距表 公称直径 40 50 70 按强度条件计算最大间距（m） 12.67 14.02 16.42 按刚度条件计算最大间距（m） i=0.002不允许反坡 最大挠度法 5.33 6.88 6.17 80.4 7.55 10.01 80 100 125 150 200 250 300 350 400 17.84 19.72 21.96 24.74 27.98 31.19 33.99 36.57 38.70 8.43 9.60 11.09 12.50 15.48 17.95 20.18 22.29 24.22 11.21 12.94 15.09 17.17 21.51 25.22 28.63 37. 31.38 8.3 固定支座最大间距确定

固定支座所承受的推力由固定支架承担。固定支架由于承受较大的推力，所以必须有坚固的支撑和基础，因而它是供热管网中造价较大的构件，为了节约投资，应尽可能减少固定支架的使用，但其间距应满足下列条件：

1）管段的热伸长量不得超过补偿器所允许的补偿量；

2）管段因膨胀而产生的推力，不得超过固定支架所能承受的允许推力值；

3）不应使管道产生纵向弯曲。

根据这些条件并结合设计安装经验，固定支架的最大间距可根据文献[6,表7-22]选取。

8.4 直埋管道的应力计算

8.4.1 直埋敷设预制保温管道的应力验算方法

直埋敷设预制保温管道的应力验算方法，采用应力分类法。本节计算适用于整体式预制保温直埋热水管道；同时，钢制内管材质具有明显的屈服极限。

直埋敷设预制保温管道在进行受力计算与应力验算时，供热介质参数和安装温度应符合下列规定：

（1）热水管网供、回水管道的计算压力应采用循环水泵最高出口压力加

上循环水泵与管道最低点地形高差产生的静水压力。

（2）管道工作循环最高温度，应采用室外采暖计算温度下的热网计算供水温度；管道工作循环最低温度，对于全年运行的管网应采用30℃，对于只在采暖期运行的管网应采用10℃。

（3）计算安装温度取安装时当地的最低温度。

8.4.2 直埋预制保温管的应力验算的规定

直埋预制保温管的应力验算应符合下列规定：

（1）管道在内压、持续外载作用下的一次应力的当量应力，应大于钢材在

计算温度下的基本许用应力[σ]。

（2）管道由热胀、冷缩和其它因位移受约束而产生的二次应力及由内压、

持续外载产生的一次应力的当量应力变化范围，不应大于钢材在计算温度下基本许用应力[σ]的3倍。

（3）管道局部应力集中部位的一次应力、二次应力和峰值应力的当量应力变化幅度不应大于钢材在计算温度下基本许用应力[σ]的3倍。

8.5 直埋管道管壁厚度的计算

8.5.1 管道的理论计算壁厚计算 管道的理论计算壁厚应按下式计算 tPdDo2Pd (8-14)

式中 t—管道理论计算壁厚(m)； r—基本许用应力修正系数。

8.5.2 基本许用应力修正系数(φ)的取用

基本许用应力修正系数(φ)的取用应符合下列规定： 1)．钢管基本许用应力修正系数应按表取用。

表8-4 钢管基本许用应力修正系数 焊缝形式 无缝钢管 双面自动焊螺旋焊缝钢管 单面焊接的螺旋焊缝钢管 φ 1.0 1.0 0.6 2)．纵向焊缝钢管基本许用应力修正系数应按表8-5取用 表8-5 纵缝焊接钢管基本许用应力修正系数 焊接方法 手工电焊 或气焊 熔剂层下 的自动焊 焊缝形式 双面焊接有坡口的对接焊接 有氩弧焊打底的单面焊接有坡口对接焊接 无氩弧焊打底的单面焊接有坡口对接焊接 双面焊接对接焊缝 单面焊接有坡口对接焊缝 φ 1．OO O．90 O．75 1．OO O．85 单面焊接无坡口对接焊缝 O．80 3). 管道壁厚附加值的计算 管道壁厚附加值按式（8-20）计算：

Bt （8-15） 式中 χ——管道壁厚负偏差系数，按表8-6取用。

表8-6 管道壁厚负偏差系数 管道壁厚偏差(％) 0 -5 -8 -9 -10 -11 -12．5 -15 χ O．050 O．105 0．141 0．154 0．167 O．180 O．200 O．235 当焊接管道产品标准中未提供壁厚允许负偏差百分数时,壁厚附加值可采用下列数据:理论壁厚为5.5×10-3m及以下者,B=0.5×10-3m;理论壁厚为6×10-3

～7×10-3m者,B=0.6×10-3m;理论壁厚为8×10-3～25×10-3m者,B=O．8×10-3m. 管道取用壁厚应采用大于或等于计算壁厚的最小公称壁厚。

8.6 直埋管段的补偿与失稳计算

8.6.1 管道屈服温差的计算

管道的屈服温差应按式（8-21）计算：

Ty1[n(1)t]Es （8-16）

tPdPdDi2 （8-17）

式中 —管道线膨胀系数，m/(mC);

—管道内的压力，Pa；

n—屈服极限增强系数，n取1．3；

ν—泊松系数，对钢材γ取0．3； Di—钢管的内径，m； —钢管的壁厚，mm； s—钢材基本许用应力。

以DN100为例进行计算。由式（8-22）可得

tPdDi20.610(0.1080.0042)20.00467.5MPa

s=124.3MPa，由式（8-21）可得

Ty11.121052.1105[1.3124.3(10.3)7.5]118C

二级网的(tgth)<Ty，故可以进行无补偿冷安装.

8.6.2 失稳计算

按北欧标准TC107,避免整体失稳的垂直荷载Ｑ应满足下式：

QrsNzEI2f0 (8-18)

式中 Q—作用在管道上单位长度的垂直分布荷载，Ｎ／ｍ;

rs—安全系数，rs＝1.1;

Nz—运行工况下管道最大轴向力，Ｎ;

—钢管的弹性模量，E21011Pa;

4I—管道截面的惯性距,m;

Ef0—初始扰量，ｍ.

初始扰量f0可按下式计算，其最小值为10mm

200EINzf0 （8-19）

式中符号意义同式（8-23） 垂直荷载Q包括以下三部分

QGwG2Sf

Dk)g2Gw(HDkSf12(4)8Dk22

g(H)K0tg

式中 Gw—每米管长的土层重量，N/m；

G—每米管长的预制保温管自重（包括介质及保温材料），N/m；

Sf—静土压力造成的剪切力，N/m；

；

K0—土壤静压力系数，K01sin—土壤的内摩擦角。

以DN100管道为例计算整体失稳,本设计采用氰聚塑[7]直埋管道，假设管道上的覆土深度为1.5m，则

Sf12Dk2g(H)K0tg2

0.17242)(1sin30C)tg30C2001218009.8(1.5

69Gw(HDk(4)8Dk)g2

0.1724)18009.82(1.50.17245042G1443.148

(0.1724(0.17240.004))1g2214(0.17240.004)0.108)1gG水

22对于DN100的管道G水=77 N/m

G14(0.1724(0.17240.004))509.82214(0.17240.004)0.108)409.87722 = 83 N/m

左边：Q=69+5042+83=11594N/m 右边：

rsNzEI2f01.13.145759552005759552104.9101167625 N/m

左边﹥右边 故不失稳

按照上述方法可对各个管道进行失稳校核。