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供热工程课程设计.docx
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供热工程课程设计
摘要
改革开放三十年,我国集中供热事业获得了长足发展,节能环保、安全性高等因素越发受人们的关注。
然而与发达国家相比,我国在建筑节能与供热系统的能源利用;建筑节能材料;供热设备的选择;供热系统的选择和控制以及节能环保意识等方面存在很大的差距。
展望未来,集中供热将面临新的竞争和挑时间,在供热及能源利用技术方面还需要不断改进和提高。
本次课程设计的研究对象和主要内容是以热水为热媒的西安电机厂室外供热管网的设计。
本文首先根据基本设计资料提出了供暖系统设计方案,并根据建筑物热负荷进行了初步水力计算,然后对管网的固定支座、活动支座、补偿器、保温层等结构进行了选择和计算,最后对系统进行了水力计算,绘制出了该管网的水压图,并计算了水泵的扬程。
关键词:
环保节能;供热设计;水力计算
引言
集中供热工程,目前已成为现代化城镇的重要基础设施之一,是城镇公共事业的重要组成部分。
集中供热系统包括热源、热网和用户三部分。
热源主要是热电站和区域锅炉房,以煤、重油或天然气为燃料;有的国家已广泛利用垃圾作燃料。
工业余热和地热也可作热源。
热网分为热水管网和蒸汽管网,由输热干线、配热干线和支线组成,其布局主要根据城市热负荷分布情况、街区状况、发展规划及地形地质等条件确定,一般布置成枝状,敷设在地下或地上。
主要用于工业和民用建筑的采暖、通风、空调和热水供应,以及生产过程中的加热、烘干、蒸煮、清洗等操作。
集中供热的优点是:
①提高能源利用率、节约能源。
②有条件安装高烟囱和烟气净化装置,便于消除烟尘,减轻大气污染,改善环境卫生,还可以实现低质燃料和垃圾的利用。
③可以腾出大批分散的小锅炉房及燃料、灰渣堆放的占地,用于绿化,改善市容。
④减少司炉人员及燃料、灰渣的运输量和散落量,降低运行费用,改善环境卫生。
⑤易于实现科学管理,提高供热质量。
实现集中供热是城市能源建设的一项基础设施,是城市现代化的一个重要标志,也是国家能源合理分配和利用的一项重要措施。
改革开放三十年,我国集中供热事业获得了长足发展,与发达国家相比,在建筑节能与供热系统的能源利用;建筑节能材料;供热设备的选择;供热系统的选择和控制以及节能环保意识等方面存在很大的差距。
展望未来,集中供热将面临新的竞争和挑时间内,在供热及能源利用技术方面还需要不断改进和提高。
本次课程设计的研究对象和主要内容是以热水为热媒的西安电机厂室外供热系统的设计。
本文首先根据基本设计资料提出了供暖系统设计方案,并根据建筑物热负荷进行了初步水力计算,然后对管网的固定支座、活动支座、补偿器、保温层等结构进行了选择和计算,最后对系统进行了水力计算,绘制出了该管网的水压图,并计算了水泵的扬程。
1、设计条件
1.1设计条件图
西安电机厂建筑总平面图(附图)
1.2厂区已知条件
厂址:
陕西省西安市
生产规模:
大型企业
工作制度:
三班制
1.3气象参数
气象资料按暖通空调设计规范确定。
本设计主要了解冬季供暖室外计算温度及全年供暖季天数,以便考虑热媒,选择系统,确定负荷量及调节方式等。
气象参数见下表:
冬季采暖室外计算温度
-3.2℃
采暖天数
99天
冬季采暖室内计算温度
18℃
夏季通风室外计算度
28℃
冬季平均风速:
0.9m/s
冬季月平均最冷温度
-4℃
1.4热源及热媒种类
热源:
厂区所需热负荷总量比较大,供热的热源由厂区的热水锅炉房提供,为满足厂区氧气站、乙炔站等建筑物的供热需求,采用115/70℃的高温水。
热媒:
厂区的供热系统的热媒主要是热水和蒸汽,它们各有特点,以热水水作为热媒与蒸汽相比,有下述优点:
①热水供热系统的热能利用率高。
可以避免蒸汽系统因疏水器性能不好或管理不善的漏气损失和凝结水回收损失等热能浪费。
②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,既能减少热网热损失,又能较好地满足要求。
③热水供热系统的蓄热能力高,由于系统中水量多,水的比热容大,因此,在水力工况和热力工况短时间失调时,不会引起供暖状况和大的波动。
④热水供热系统可以远距离输送,供热半径大。
由于厂区的生产生活用热采用热水作为热媒可以满足,且热水系统与蒸汽系统相比有上述有点,所以本设计采用高温水作为热媒。
1.5热负荷分布
厂区各建筑物热负荷分布表
编号
名称
供暖热负荷(kcal/h)
通风热负荷
(kcal/h)
1
主厂房
3024x103
608x103
2
焊接车间
1665x103
252x103
3
线圈车间
1070x103
--
4
工具修配厂
720x103
360x103
5
铸工车间
290x103
--
6
锻工车间
--
--
7
木土车间
295x103
--
8
氧气站
31x103
--
9
压缩空气站
10.5x103
--
10
电工库
--
--
11
乙炔站
13.2x103
--
12
锅炉房
--
--
13
总仓库
155x103
--
14
易燃材料库
25.8x103
--
15
中央实验室
755x103
--
16
食堂
73x103
--
17
办公楼
146x103
--
18
汽车库
62.6x103
--
19
煤场
--
--
20
废料库
--
--
21
木材堆
--
--
1.6用户引入口位置
在设计中应由室外管道设计者共同商定,引入口位置应综合考虑室内外设施,力求少占建筑有效面积,同时也要有利于外网的布置。
主厂房,焊接车间由于面积比较大,而且供暖通风负荷比较大,设置两个引入口。
2、确定供热方案
2.1选择供热系统及管制
供热系统:
双管闭式热水供热系统
热源:
热水锅炉房,如下图所示
2.2布置管道走向
在集中供热系统中,随着集中供热热源点的减少,供热半径的增大,供热管网的建设投资越来越大,因此,合理地选定供热管网的线路,确定管道的布置走向,考虑在满足用热要求的前提下使管道最短和管材最省,节省供热管网的建设投资及施工安装量,缩短工期以及保证供热管网安全可靠的运行和便于维护都是十分重要的。
2.3供热管网布置方式
外网的网路形式对于供热的可靠性、系统的机动性、运行是否方便以及经济效益有着很大的影响。
因为室外供热管网是供热系统中投资最多、施工最繁重的部分,所以合理地选择供热管道的敷设方式以及作好观望平面的定线工作,对节省投资、保证热网安全可靠地运行和施工维修方便的那个,都具有重要的意义。
供热管网布置原则是应在城市建设规划的指导下,考虑热负荷分布、热源位置、与各种地上、地下管道及构筑物、园林绿地的关系和水文、地质条件等多种因素,经技术经济比较确定。
供热管线平面位置的确定,既定线,应遵守如下基本原则:
①经济上合理。
②技术上可靠。
③对周围环境影响少而协调。
供热管网的平面布置主要右枝状和环状两种形式,最常见的是枝状置。
枝状管网布置简单,供热管道的直径,随距热源越远而逐渐减小;且金属耗量小,基建投资小,运行管理简便。
但枝状管网不具后备供热的性能。
当供热管网某处发生故障时,在故障点以后的热用户都将停止供热。
由于建筑物具有一定的蓄热能力,通常可采用迅速消除热网故障的方法,以使建筑物室温不致大幅度地降低。
因此,枝状管网是供热管网最普遍采用的方式。
为了使管网发生故障时,缩小事故的影响范围和迅速消除故障,在与干管相连接的管路分枝处,及在与分支管路相连接的较长的用户支管处,均应装设阀门。
环状管网布置的主要优点是具有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保证供热。
环状管网和枝状管网相比,热网投资增大,运行管理更为复杂,热网要有较高的自动控制措施。
本设计由于供热面积仅限定在厂区内部,供热距离较短,为节省投资和简化管理,采用比较简单的枝状管网。
2.4管道敷设方式
本设计中供热管网的敷设方式均为地上(架空)敷设。
考虑采用该敷设方式,主要是基于目前,架空敷设广泛的应用于工厂区和城市郊区。
它是将供热管道敷设在地面上的独立支架或带纵梁的桁架、悬梁支架上,也可以敷设在墙体的墙架上。
供热管道采用地上(架空)敷设时,其特点是:
管道不受地下水的侵蚀和土壤腐蚀,因而管道寿命长。
另外由于空间开阔,有条件采用工作可靠、构造简单的方形补偿器。
施工土方量少,维修施工方便,造价低,易于发现和消除管道事故。
但占地面积和所占空间较多,管道热损失大,并且不够美观。
按照支架的高度不同,可有以下三种地上敷设形式:
①低支架敷设
②中支架敷设
③高支架敷设
本设计采用中支架敷设,支架高度为4.0米,如左下图所示。
2.5检查平台
采用中高支架敷设供热管道时,在装有阀门、放水、放气、除污装置的地方,应设操作平台。
操作平台的尺寸应保证维修人员操作方便。
操作平台周围应设置防护栏和供操作人员上下用的专用楼梯。
为减少投资,检查平台的数目不宜过多。
下图为热力管道的放气和排水装置简图,高点排气,低点排水。
3、管道的初步水力计算
管道初步水力计算包括确定各支管、主干管的流量、流体流速、平均比摩阻等参数。
具体参数由《实用供热空调设计手册》查阅。
3.1管道流量计算
根据每栋建筑物的热负荷确定入户口的流量。
利用以下公式进行计算
G=3.6Q/C(tg’-th’)t/h
式中
Q—管段的热负荷,W;
tg’—系统的设计供水温度,℃;
th’—系统的设计回水温度,℃。
C—供回水平均温度下水的比热容KJ/(kg·℃)
质量流量的单位为t/h,体积流量的单位为m3/h,供回水平均温度下水的密度为963.62kg/m3,根据公式进行换算。
流量计算表
编号
名称
热负荷
流量
kcal/h
kw
t/h
m3/h
1
主厂房
3632
4213.12
80.28
83.31
2
焊接车间
1917
2223.72
42.37
43.97
3
线圈车间
1070
1241.2
23.65
24.54
4
工具修配厂
1080
1252.8
23.87
24.77
5
铸工车间
290
336.4
6.41
6.65
6
锻工车间
--
--
--
--
7
木土车间
295
342.2
6.52
6.77
8
氧气站
31
35.96
0.69
0.71
9
压缩空气站
10.5
12.18
0.23
0.24
10
电工库
--
--
--
--
11
乙炔站
13.2
15.312
0.29
0.30
12
锅炉房
--
--
--
--
13
总仓库
155
179.8
3.43
3.56
14
易燃材料库
25.8
29.928
0.57
0.59
15
中央实验室
755
875.8
16.69
17.32
16
食堂
73
84.68
1.61
1.67
17
办公楼
146
169.36
3.23
3.35
18
汽车库
62.6
72.616
1.38
1.44
19
煤场
--
--
--
--
20
废料库
--
--
--
--
21
木材堆
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