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1、 课程设计指导书 课程设计名称 小区或厂区供热课程设计 沈阳建筑大学市政与环境工程学院 2010 年 6 月 编写说明 1、鼓励指导教师结合课程教学内容和学生所属专业特点，自行编写具有专业特色的课程设计指导书。课程设计指导书的具体格式见附表。 2、允许指导教师选用校外公开出版的优秀课程设计指导书，但必须是所选用的课程设计指导书恰好能够符合我校教学大纲要求。 3、如果选用的课程设计指导书中有部分引用，建议摘录后编入新的课程设计指导书。课程设计名称小区或厂区供热课程设计课程设计编号课程设计时间2周课程设计学分2适用专业、年级建筑环境与设备工程05级一、 课程设计目的（课程设计对本门课程理论教学的意
2、义；课程设计对培养学生 能力的作用；课程设计对后续课的影响等）本课程设计是学生经过暖通空调、供热工程、锅炉及锅炉房设备课程学习后的一个总结性工作，是教学的重要环节之一。通过本设计学生可以运用所学理论知识初步掌握小区管网的工程设计及锅炉房主要设备的选择计算，为今后作为工程师独立完成供热设计工作进行初步锻炼。二、 课程设计题目（只写大题目或母题目，可不写“每人一题”的具体子题目）小区或厂区供热课程设计三、 课程设计内容（课程设计所应完成的主要环节或项目）（一）设计图纸要求绘制管网平面布置图1张（1号获2号图）、换热站工作原理图1张（1号图）。（二）说明书说明书应使用钢笔书写，字迹工整，书写用纸应前
3、后统一，最后装订成册。内容应包括方案说明、负荷计算、系统布置与设计、设备选择计算等。四、 课程设计涉及知识范围（主要的先修课程及有关的实践环节）暖通空调、供热工程、流体输配管网、热质交换原理与设备认识实习、生产实习五、 课程设计方法、步骤和要点（结合设计题目撰写）（一）管网设计本指导书值旨在根据毕业设计任务的要求，指导做本设计的同学掌握设计的程序，提供可参考的设计方法，指出设计中应遵循的原则和注意事项，并进一步明确设计所能达到的深度。从而是学生能熟悉和掌握住宅小区供热管网工程设计的基本技能，学会用所学的专业知识解决工程实际问题，提高其独立分析问题解决问题的能力。具体内容如下：1、熟悉原始材料原
4、始材料是工程设计的重要依据。如占有的原始资料不全或有误，会使整个工程设计失误，以致造成重大的经济损失。因此，进行供热管网设计一般需要掌握如下内容：11建筑总平面图。根据建筑总平面图来进行供热管网的管线布置。12各建筑物的热负荷及其特点，从而掌握各建筑物供热负荷和选择热媒及热媒参数，进而计算热媒流量。13气象资料，主要指建筑物所在地区的采暖设计计算温度。14地质资料，主要指该地区的地下水位、冰冻线、土壤酸碱度、土质等等。以确定管网敷设方式及保护层护和保温层结构（选择架空、有沟或无沟的敷设方式）。当采用地下敷设方式时，应尽可能保证管道在地下水位线之上冰冻线之下。2、确定供热方案21确定原则：集中供
5、热系统方案的确定应根据国家的合理利用能源的方针政策，全面地考虑热源、网路和用户三个方面。经过经济技术比较，全面地分析确定。一个系统方案地优劣不仅关系到整个集中供热系统设计地经济性，而且影响到供热效果和运行管理地难易。22方案确定步骤：221首先必须细致了解用户地类型、性质及其对热媒参数地要求和热负荷变化规律等原始资料。222热源型式地选择。如负荷是全年性的可优先考虑热电厂的热源，这是从经济合理利用能源的角度考虑的：如负荷是季节性的则可考虑区域锅炉房的热源。因本设计为住宅小区，按近期的我国生活水平，一般仅为季节性的供暖热负荷（热水供应可能性较小）。223热媒的选择。根据热用户的用热特点，如有生产
6、用汽可考虑采用蒸汽。而只有供暖热负荷的住宅小区应优先考虑热水为热媒的方案。热水和蒸汽做热媒各自的特点可参见供热工程一书。224热媒参数的选择。高参数热媒的选择。高参数热媒可是供热系统采用较小管径、降低输送网路循环水的电能消耗，节省用户的散热面积。但高参数对材料的性能要求较高，并且管网的散热损失较大，低参数则与之相反。所以这也涉及到经济技术比较的问题。225确定各用户设计热负荷。因热负荷是热力管网设计的主要依据，所以必须先将各种负荷汇总整理成各建筑物热负荷一览表，并根据选定的热媒及其参数，计算出热媒流量列入表中，以备管径的选择计算之用。有时用户的供热设计尚未完成，无具体的热负荷值，也可根据供热负
7、荷概算热指标的方法算出。具体方法可参见民用建筑采暖通风设计技术措施。226确定管网热力系统型式及管制根据建筑物总平面及各用户热负荷的分布状况，应选择管路行程尽可能短直的系统布置形式，以节省管材及较少地沟的土方工程量和初投资。一般在无特殊要求的情况下，多采用枝状管网布置型式。总之，应满足“经济上合理、技术上可靠的定线原则。”而且对周围环境影响少而谐调。另一方面，考虑到系统的水力平衡，也可采取主干线同程顺流的管网布置型式。确定布置型式后，绘出管网平面布置图。热管网制可根据热媒的特点及热负荷的变化规律确定。单一热媒或热负荷变化不大的系统宜采用双管制。227管道的布置还应考虑：（1）管道的补偿；（2）
8、地沟分支处及直线管段在100150米之间距应设检查并人孔；（3）从主干线上的分支管，应设截断阀门以便检修；（4）蒸汽管道注意在某些地方设疏水器：热水管则在最低点放水，最高点排汽。228管道的敷设方式因为室外供热管网是集中供热系统中投资最多、施工最繁重的部分，所以合理地选择其敷设方式以及做好管网的定线工作对节约初投资、保证热网的安全可靠运行和施工维修方便等，都具有重要的意义。关于架空、有沟和无沟等各种敷设方式的适用场合及其优缺点可参见供热工程“室外供热管道敷设方式”一节或参见民用建筑采暖通风设计技术措施。一般在居住的小区的热网大都采用半通行地沟的方式。近期，无沟敷设的应用也日渐广泛，尤其是新型的
9、保温保护管壳的出现，使之应用技术日趋成熟。 229管道的保温结构及材料的选定 热力管道的保温是节能的重要措施之一。壳参考下列规定进行： （1）表面温度高于50摄氏度的管道及附件都应进行保温；（2）气温低于0设施摄氏度的架空的管道都应进行保温；（3）保温管道保温层外表不得超过50摄氏度；（4）所有热力管道保护层外表均有放水措施；保温层厚度的计算有几种方法，供热通风设计手册中介绍了两种方法：经济厚的的计算法与允许最大热损失计算法，可参考之。还可根据有关的资料直接查表，如管道与设计保温（李景田、赵亭元编）一书。保温材料及其结构可参见热力管道设计手册、动力设施国家标准图集。23供热方案的经济技术比较上
10、述确定方案的2。2。22。2。8步骤都涉及到经济技术比较的问题，如热源的选择中的热电厂去许锅炉房的比较，热媒及其参数选择中蒸汽与热水、高参数与低参数的比较、管网支状布置与环状布置的比较，敷设方式未架空，有沟无沟等数种方式之间的比较，保温材料及其厚度不同的比较等等诸多方面。总的原则就是经济上合理、技术上安全可靠，即尽可能达到：最小的投资费用；最小的运行费用；稀有材料消耗最小；劳动力消耗最少；能源得到充分合理利用；该工程在一定时期从全局看是合理可行的。3供热管网水力计算31确定管网计算流量32管网水力计算321根据热力管网平面布置图和各用户热媒计算流量，绘制水力计算系统图，在该图上标明管段编号、管
11、长、流量、局部阻力管件。322热水管网模阻的取值范围，以经济运行及提高网络的水力稳定性等多方面因素综合考虑，一般主干管采用38mmH2O/m分支管段则按允许损失确定，但一般不大于30mmH2O/m。剩余压力可通过运行初调节进行水力平衡工作。323计算步骤（1）确定网路中热媒计算流量；（2）确定热水网路的主干线及沿程比摩阻；（3）编制管网水力计算表；（4）估算是，采用当量长度法计算局部阻力的影响，可查供热工程及附录93。（5）选择各分支管径，控制各分支压力损失的不平衡率小于15；4绘制水压图及确定用户与热网的连接方式41绘制水压图的目的：（1）确定网路和用户系统内个别地点的压力；（2）确定网路上
12、的压力分布，以供合理选择用户入口这拿过之和网路循环泵之需；（3）确定静压分级，加压补水装置、增压泵及其适宜的安装位置。42绘制水压图应满足的条件：（1）与热水网路直接连接的用户系统内，压力不应超过其散热器的承压能力；（2）在网路和用户系统内，水温超过100摄氏度的地方，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阿昂路循环水泵运转或停止工作时，其回水管的测压管水头都必须高于用户系统的充水高度，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）热水网路上任何一处的供回水管压，应满足用户系统所需
13、要的作用压头。43绘制水压图的步骤：（1）制定坐标系；（2）选定静水压线的高度；（3）确定主干线的回水管动压曲线（依各管段压力损失描点绘出）。（4）确定主干线的供水管动压线（以网路最末端用户的供水资用压头为参考值，再逆向依各供水管压力损失描点绘出）。44确定用户与热网连接方式热水网路接向各用户入口，必须保证用户在运行制度、温度、压力等方面协调一致。其连接方式由如下几种：当热网供水温度与用户要求一致，且供水压力不超过用户系统的许可极限时，应尽量采用直接连接；(2)当要降低用户内部系统的进水温度时，可在用户入口处采用混水装置，在资用压力不足时，可采用水泵做为混合装置；（3）当用户入口处热网的资用友
14、爱超过用户内部系统的阻力时，可在用户入口供水管上加节流孔板或节流阀调节；（4）建筑物高度超过热水管网连接处回水管的压力时，可在用户系统的回水管上加节流孔板或阀调节；（5）当热网回水管的压力超过用户系统的允许压力时 ，可采用换热器的间接连接。5确定供热调节方式。绘制供水温度调节曲线。供热系统向建筑物供暖时，不仅要保证在室外设计温度下维持室内达到设计温度，而且要在冬季其他气温条件下也能保证这一室内温度，这旧使得不仅要有正确的供热设计，还需要依室外温度的变化对供热系统的运行进行正确的调节。调节分为对系统的初调节和运行调节。初调节是靠在各用户入口处和网路上的阀门或孔板，使热水网路的水力工况满足各用户的
15、要求，然后再对室内系统的各立管和支管进行调节。而运行调节则是根据供热负荷的变化进行调节，。对于供热管网来说就是进行集中调节。一般有如下几种方式：（1）质调节，即改变网路的供水温度。质调节只需改变网路供水温度，运行管理方便，网路水力工况稳定。但因循环水量保持不变，而且对于有多种用途的用户难以满足其要求。（2）量调节，即改变网路的循环流量。供水温度不变，此时回水温度发生变化。单纯此种调节方式，虽然室外气温升高而减少流量可节省电能，但由于流量的大幅度变化，绘使供暖系统发生严重的竖向热力失调。而且不断地改变网路流量一般也难以做到。阶段改变流量质调节，此种调节方法综合上述两种调节方法的特点，即在供暖期中
16、按室外温度高低分或几个阶段，再室外温度较高的阶段中保持较小的流量。在每一个阶段内网路的循环水量总保持不变，而改变网路的供水温度。间歇调节，即当室外温度升高时，不改变循环水量和供水温度，只减少每天供暖时数。目前我国的采暖地区除一些热电厂集中供热系统外，大都采用此种运行方式。但这种方法绝非较佳的调节方法，这主要与线性的运行管理和操作水平以及某些陈旧的观念有关，当采用此种方法调节，使得用户室内温度发生较大的波动。当然，很多是为了“节煤”而一天仅仅供热几个小时，室内温度根本无法保证就更无所谓调节了。当选定了某种调节方式后，选择一些典型温度，按温度变化计算表达式计算取值，进而描点连线，绘出调节曲线。6供
17、热管网的管、支座、补偿器和检查井的选择布置及计算 在供热管网的设计中，除了要进行管网的布置、设备的选择之外，为保证所设计的供热管网能够安全、经济、合理运行，还要进行一些强度计算。61选定管材供热管道最常用的是无缝钢管和水煤气管，近期也有用新材料如塑料管和石棉水泥管来代替钢管的，由于室外管网中的压力较大，一般选用无缝钢管。其壁厚可按供热工程或热力管道设计手册中给出的计算公式验算。62管道活动支座的学则及其间距的确定活动支座是用以承受供热管道的重量（包括管材自重、保温材料重量及挂断内工作介质重量）.常用的有曲面槽滑动支座，丁字托、弧形板、滚动支座等等，其具体的结构尺寸可见动力设施国家标准图集（R4
18、03）活动支座间距的大小，影响着整个管网的造价。因而在确保管网安全运行的前提下，应尽可能扩大活动支座的间距，其做大间距可按强度条件和刚度条件校核计算之，亦可查表取之（如供热工程附录172）。宜选择其中较小的，则更为安全可靠。63管道固定支座的布置及其受力计算固定支座可分段地控制管道的热伸长，以保障补偿器均匀地工作，防止管道因受热伸长而引起和发生事故。631固定支座的布置。首先需确定其最大间距，这主要从经济的角度考虑。尽可能较少它设置的数目，因不但它本身的造价还随之而设置的补偿器以致检查井都对管网的投资起着重大的影响作用。其最大间距应满足下列条件：两固定支座见的管段热伸长量不得超过补偿器所允许的
19、补偿量；管段因膨胀产生的推力不得超过固定支座所能承受的允许推力；不应使管道产生纵向弯曲。其最大允许间距可参见供热工程和热力管道设计手册。其具体分布的位置及数量，应根据管道的布置而定，除可按最大间距而定的条件时，应注意尽可能在各管段有分支处设有固定支座，以防在干管受热膨胀产生位移后，将主支管道交接处的焊缝撕裂。固定支座的具体结构尺寸见动力设施国家标准图集（R403）或热力管道设计手册。632固定支座受力计算，一般只考虑管道轴向力对固定支座产生的水平推力。它一般包括下列几方面的力：（1）补偿器的反弹力，这主要是相对于采用方形补偿器和管道转弯自然补偿而言的，其计算方法见供热工程。（2）活动支座摩擦力
20、。（3）当采用套管补偿器时，可能产生管道内的不平衡内压力，在带有弯管道段或有阀门堵板的管段上。具体的受力分析及计算公式可根据支座及补偿器的布置型式参考供热工程表147或,热力管道设计手册。64补偿器的选择布置641供热管道安装后，由于管内热媒的加热作用会引起管道的热伸长，为了补偿管段的热伸长从而减弱或消除因热膨胀而产生的应力，在固定支座之间应设置补偿器。补偿器有多种型式，常见的有自然补偿器、方形补偿器、套管补偿器、波纹管补偿器、球形补偿器等等。他们各有特点，在选择时，应根据具体情况，从补偿能力、造价、占地面积、流动阻力、钢材消耗量、加工安装难易、检修工作量等诸多方面综合考虑，使之较为经济合理。
21、642补偿器的选择计算（1）自然 长臂不超过25M，短臂最小（2）方形（3）套管65检查井的设置当管道敷设采用半通行或不通行地沟及直埋方式时，需设置检查井。一般应在管道分支处设有控制或调节阀，以及需要经常简讯欧的附件（如输水器、套管补偿器等等）及管道抬头、低头等设有放汽、泄水阀的地方设置检查井。检查井净空高度不应小于1。8米，阀门及附件的操作通道宽度不应小于0。5米。检查井的面积大于4平方米时，应在相对的角隅处设置2各入孔，常用入孔直径为700MM。检查井底部应设有400400300（MM）的集水坑，检查井底部坡向集水坑。所有支管都坡向检查井，坡度不小于0。001，所有分支管在检查井内应设排水
22、装置或排水坑，以便在发生事故时排除管道中积水。 六、 课程设计（参考）进度 时间（日期）课程设计内容第一周建筑热负荷估算，确定供热热媒、热媒参数、管网型式、敷设方式、补偿方式、定压方式、管子和管件、保温结构等方案，管网布置、管网水力计算。第二周绘制管网平面图、绘制换热站系统工作原理图。七、课程设计主要技术关键的分析、解决思路和方案比较等管网形式确定；水压图的绘制；锅炉房主要设备的选择布置。八、课程设计注意事项（学习态度、学习方法、资料使用、基本技能运用等）1、通过本次课程设计，树立正确的设计思想，掌握小区管网的设计方法，要求学生独立完成小区管网的设计，掌握换热站的工艺流程。2、通过课程设计使学生初步学会使用参考文献，国家规范。设计手册及其他参考资料，培养学生设计计算，制图，编写设计文件的技能。3、要求学生在设计过程中严肃认真，一丝不苟，踏踏实实进行设计，充分发挥自己的主动性，按时完成设计任务。4、在设计中要求计算及制图正确，字体端正，图画整洁。九、推荐参考资料（3种以上）供热工程热力学管道设计手册 城市热力网设计规范CJJ34-2002供热通风设计手册民用建筑采暖通风设计技术措施供热工程制图标准城镇直埋供热管道工程技术规程CJJ/T81-98产品样本其它资料