青岛市某小区的供暖系统毕业设计说明书

摘 要本次毕业设计的课题为青岛市某小区的供暖系统，包括供热外网和换热站的设计。该小区包括住宅楼与商业用楼，总建筑面积为78730m2，热用户计算热负荷为3741.3kW。小区换热站以饱和蒸汽为一次热媒，采暖供回水温度为95/70。首先，根据设计题目搜集资料，确定供热系统的相关方案。包括集中供热系统的选择、枝状管网的确定、热负荷的计算、热媒的选择及其参数的确定。然后，进行小区供热外网的设计。包括管道的敷设、管网中固定支架、阀门井、补偿器等附件的位置与数量的确定，管道的保温，管网的水力计算。通过水力计算确定管网的管径以及压力损失，并进行不平衡率的计算，尽量使每段管线都能达到水力平衡。接着，确定换热站系统流程；对换热器、循环水泵、定压水泵等主要设备进行选型计算；合理布置所有的设备以及它们之间的管道。同样，还要对换热站内部进行水力计算以求得各种管路的管径。最后，根据设计的供暖系统的特点提出合理有效的运行调节方法。关键词： 供热外网；换热站；水力计算；运行调节AbstractThis is a heating system design about one district in Qing Dao Caty, which includes outdoor heating pipe network and heat transfer station. The district contents residence building and business building, the total constructiong area is about 78730 m2 and heat load is about 3741.3kW. In the heating system, the heat transfer station which takes staturation Steam as high temperature heat medium and 95/70 water circulating water as heat-supplying-medium. Firstly, needing to collect some information basis the design subject, and confirming the correlation scheme about the heating system. It contents the option of the concentrate heating system, the confirming of branch pipeline network, the calculate of the heating system, the choosing of heat medium and its parameter. Secondly, putting up the design about the outdoor heating pipe network. It contents the laying of pipe, defining the position and number of the accessories such as fixed supports, valve wells and compensators, the defining of the pipeline, the hydraulic computation of the pipeline . Through the hydraulic computation, we can confirm the diameter of the pipling and the pressure lossing, computing the hydraulic unbalance rate in order to make the hydraulic balance on every pipling. Then, the process of heating medium flow is determined. After the type of heat exchanger, water circulating pumps and make-up water pumps are chosen; they and the pipelines among them are arranged rationally. Also, the hydraulic computation of internal heat transfer station shouid be workouted to meet the need of every pipling. Finally, according to the characteristic of the heating system, a reasonable and effective operation and regulation method should be proposed.Keywords: outdoor heating pipe network; heat transfer station; hydraulic calculation; operation and regulation目 录1、基本资料11.1工程概况11.2原始资料11.2.1水质资料11.2.2气象与地质资料12、集中供热系统的热负荷22.1集中供热热负荷的特征22.2集中供热热负荷的计算22.3集中供热系统热媒的选择42.4集中供热系统热媒参数的确定52.5热网系统型式的确定53、室外管网的设计73.1外网管道布置原则73.2外网管道敷设方式83.3供热管道及其附件113.3.1供热管道113.3.2阀门123.3.3管道的放气与排水133.4补偿器143.5支架153.6检查井164、外网水力计算184.1水力计算的主要任务184.2水力计算的基本原则184.3水力计算方法及步骤185、换热站的设计285.1换热站概述285.2换热站的设计原则285.3换热站的布置原则295.4换热站系统的工艺流程305.4.1蒸汽凝结水系统305.4.2采暖热水供回水系统315.4.3补水定压系统315.5换热站主要设备选型335.5.1换热器的分类335.5.2换热器的计算选型345.5.3循环水泵的选型385.5.4定压补水泵的选型395.5.5补水箱的选型405.5.6水处理设备的选型415.5.7分汽缸的选型425.5.8除污器的选型425.6换热站内部水力计算436、供热系统运行调节466.1供热系统的初调节466.2供热系统的运行调节477、供热管道的保温与防腐517.1供热管道的保温517.2供热管道的防腐52参考文献54致 谢55561、基本资料1.1工程概况本次设计为青岛市某小区供热系统设计，主要包括外网设计和小区换热站设计。本小区共包括楼房22幢，其中商用楼9幢，民用住宅楼13幢。小区总占地面积46311.3 m2，总建筑面积78730m2，建筑物占地面积13420 m2，建筑密度28.98%，容积率1.7，绿地率30%。1.2原始资料1.2.1水质资料总硬度H0（mmol /L） 7.35永久硬度HFT（mmol /L） 4.35暂时硬度HT（mmol /L） 3.00总碱度A（mmol /L） 3.00 PH值 8.27溶解氧（mg /L） 7.79.6溶解固形物（mg/L） 5501.2.2气象与地质资料位置 N3604, E12020海拔（m） 76.0 冬季大气压力（kPa） 101.69 冬季采暖室外计算干球温度 -9冬季室外平均风速（m/s） 5.7 采暖天数（天） 110最大冻土深度（cm） 49 2、集中供热系统的热负荷2.1集中供热热负荷的特征集中供热是指将热能经济可靠地输送到生产、生活和采暖等各种不同热用户的区域供热方式。其热用户有供暖、通风、热水供应、空气调节、生产工艺等用热系统。这些用热系统热负荷的大小及其性质是供热规划和设计的最重要依据。居民住宅的公共建筑的采暖、空调、通风和生活热水供应热负荷属于民用热负荷。生产工艺、厂房采暖、通风、空调和厂区的生活热水供应热负荷属于工业用热负荷。所以，本设计中居民楼供暖属于民用热负荷，商用楼供暖属于工业热负荷。集中供热系统的热负荷，按其性质还可分为：（1）季节性热负荷 供暖、通风、空气调节系统的热负荷是季节性热负荷。季节性热负荷的特点是：与室外温度、湿度、风向、风速和太阳辐射热等气候条件有很密切关系，其中对它的大小起决定性作用的是室外温度，因而在全年有很大的变化。（2）常年性热负荷 生活用热（主要指热水供应）和生产工艺系统用热属于常年性热负荷。常年性热负荷的特点是：与气候条件的关系不大而且，它的用热状况在全日中变化较大。其中，生产工艺系统的用热量直接取决于生产状况，热水供应用热量与生活水平、生活习惯以及居民成分等有关。综上述资料所述，本供热系统应该属于季节性民用热负荷。2.2集中供热热负荷的计算 对集中供热系统进行规划或初步设计时，往往尚未进行各类建筑物的具体设计工作，不可能提供较准确的建筑物热负荷的资料。因此，通常是采用概算指标法来确定各类热用户的热负荷。概算指标法包括体积热指标法或是面积热指标法，本次设计采用的是面积热指标法。其计算方法如公式2-1所示。 kW 公式（2-1）式中 建筑物的供暖设计热负荷，kW； 建筑物的建筑面积，m2； 建筑物供暖面积热指标，W/m2；它表示每1m2建筑面积的供暖设计热负荷。根据城市热力管网设计规范，各类建筑的采暖热指标可按表2.1来进行选择。表2.1 供暖面积热指标推荐值建筑物类型住宅综合居住区学校办公医院托幼旅馆商店食堂餐厅影剧院热指标（W/m2）58-6460-6760-8065-8060-7065-80115-14095-115结合实际情况，本设计民用建筑采暖供热热指标确定为60W/m2，商用建筑采暖供热热指标确定为70W/m2 。根据上述公式计算可得各建筑供暖热负荷，其计算结果见表2.2。表2.2 热负荷计算表建筑物单层面积（m2）层数总面积（m2）建筑物职能热指标（W/m2）热负荷（kW）1444 62665 商用70186.6 2638 63829 商用70268.0 3773 64637 商用70324.6 4413 62480 商用70173.6 5577 63460 商用70242.2 6599 63593 商用70251.5 7445 62671 民用60160.3 8445 62671 民用60160.3 9466 41864 民用60111.8 10449 41797 民用60107.8 11449 41797 民用60107.8 12445 62671 民用60160.3 13445 62671 民用60160.3 14458 41831 民用60109.8 15440 41760 民用60105.6 16471 41885 民用60113.1 17612 42449 民用60146.9 18253 41012 民用6060.7 19566 42265 民用60135.9 20510 52550 商用70178.5 21510 63060 商用70214.2 22708 64248 商用70297.3 小区楼房总热负荷为：3741.3kW 2.3集中供热系统热媒的选择集中供热系统的热媒主要是热水和蒸汽。对于热媒的选择主要取决于热用户的使用特征和要求，同时也与选择的热源型式有关。本设计中小区的主要建筑是居民楼和商用楼，生活采暖是供热的主要目的，因此本设计采用的供热热媒为热水，与蒸汽热媒相比，以热水作为热媒有以下优点：（1）热水供热系统的热能利用效率高。由于在热水供热系统中，没有凝结水与蒸汽泄漏以及二次蒸汽的热损失，因而热能利用率比蒸汽供热系统好，实践证明，一般可节约燃料20%40%。（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（质调节），既能减少热网热损失，又能较好的满足卫生要求。（3）热水系统的蓄热能力高，由于系统中水量多，水的比热大，因此，在水力工况和热力工况短时间失调时，也不会引起供暖状况的很大波动。（4）热水供热系统可以远距离输送，供热半径大。2.4集中供热系统热媒参数的确定热媒参数的确定，也是供热系统方案的一个重要问题。其确定应结合具体条件，考虑热源、管网、用户系统等方面的因素，进行技术经济比较确定。当不具备确定最佳供、回水温度的技术经济比较条件时，热水热力网供、回水温度按以下的原则确定： （1）热电厂为热源：设计供水温度可取110-150，回水温度约70。采用一级加热供水温度取较小值；采用二级加热（包括串联尖峰锅炉）取较大值。 （2）区域锅炉房为热源：供热规模较小时，采用95-70的水温；供热规模较大时，应采用较高供水温度。（3）生活热水负荷的管网，供水温度一般不应低于下列规定：a.闭式系统：70；b.开式系统：60。 本设计采用小区换热站供暖，设计供水温度95，回水温度70。2.5热网系统型式的确定热网是集中供热系统的主要组成部分，担负热能输送任务。热网系统的型式取决于热媒、热源与热用户的相互位置和供热地区热用户的种类、热负荷大小和性质等。选择热网型式时应遵循安全供热和经济性两个基本原则。对于热水供热系统型式的确定时，还应特别注意供热的可靠性，当部分管段出现故障后，热网具有后备供热的可能性问题。热水供热系统的热网型式主要有枝状管网和环状管网两种形式。枝状主要优点是布置简单，供热管道的直径，随离开热源越远而越小；金属耗量小，基建投资小，运行管理简便。但是枝状管网不具后备供热的性能,当管网某处发生故障时，在故障点后的热用户都将停止供热。由于建筑物有一定的蓄热能力，通常可采用迅速消除故障的办法，以使建筑物室温不致大幅降低，同时在与干管相连接的管路分支处，及在与分支管路相连接的较长的用户支管处安装设阀门，来进一步缩小事故的影响范围和迅速消除故障。因此，枝状管网是热水管网最普遍采用的方式，本设计也采用这种型式。对于环状管网，它的主要优点就是具有很高的供热后备能力。当输配干线的某处出现故障时可以切除故障段后，通过环状管网由另一方向保证供热。但是由于它的热网投资比较大，运行管理较为复杂，其本身要求较高的自动控制措施，目前在国内刚开始使用，各方面不是很完善。3、室外管网的设计3.1外网管道布置原则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，即定线，应遵循如下基本原则：（1）经济上合理 主干线力求短直，主干线应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，因为这将涉及到检查室的位置和数量，尽可能使其数量减少。（2）技术上可靠 供热管线应尽可能走地势平坦，土质好、水位低的地区，尽量避开土质松软地区、地震断裂带、滑坡危险地带以及地下水位高等不利地带。（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尽量敷设在车行道以外的地方。通常情况下管线应只沿街道的一侧敷设。地上敷设的管道，不应影响城市美观，不妨碍交通。供热管道与各种管道、构建物应该协调安排，相互之间的距离，应能保证运行安全、施工及检修方便。而对于城市热力管道的布置还应遵循以下原则：（1）城市道路上的热力网管道一般应平行与道路中心线，并应尽量敷设在车行道以外的地方，一般情况下同一条管道应只沿街道的一次敷设。（2）穿过厂区的城市热力管网道，应敷设在易于检修和维护的位置。（3）管径等于或小于300mm的热力网管道，可以穿过建筑物的地下室或自建筑物下专门敷设的通行管沟内穿过。（4）热力网管道可以和给水管道、电压10kV以下的电力电缆、通信电缆、压缩空气管道、压力排水管道和重油管道一起敷设在综合管沟内。但热力管道应高于给水管道和重油管道，并且给水管道应做绝缘层和防水层。（5）地上敷设的城市热力网管道，可以和其他管道敷设在一起，但应便于检修，且不应架设在腐蚀性介质管道下方。经过初步规划设计，可将小区供暖管线分为东、西两条大的支路，管线沿着小区道路敷设，尽量从绿化带中穿过，避开硬化道路，管线力求短而直。3.2外网管道敷设方式室外供热管道是集中供热系统中投资份额较大，施工最繁重的部分，合理的选择供热管道的敷设方式以及做好管网的定线工作，对节省投资、保证热网安全可靠的运行和施工维修方便等，都具有重要的意义。室外供热管道的敷设方式可以分为地上敷设和地下敷设两种。地上敷设是利用支架或利用建筑物、构建物作为支撑点，来架设供热管线的方法。按照管道支架安装高度的不同，地上敷设又可以分为低支架、中支架和高支架三种敷设方式。供热管道地上敷设市较为经济的一种敷设方式。它不受地下水位和土质的影响，便于运行管理易于发现和消除故障；但占地面积多，管道的热损失较大，影响城市美观，因此在本设计中不采用这种方式。地下敷设可分为有地沟敷设和无沟直埋敷设。在地沟敷设中采用地沟作为地下管线的维护构筑物。地沟的作用是承受土压力和地面负荷并防止水的侵入。根据地沟内人行通道的设置情况，可以分为通行地沟、半通行地沟和不通行地沟。无沟直埋敷设是供热管道直接埋设与土壤中的敷设方式。目前，最多采用的型式是供热管道、保温层和保护外壳三者紧密结合在一起，形成整体式的预制保温管结构型式，如图3.1所示。本设计采用的就是管道直埋敷设方式。图3.1 预制保温管直埋敷设示意图整体式预制保温管直埋敷设与地沟敷设相比较，具有以下优点：（1）直埋敷设不需要砌筑地沟，土方量及土建工程量减小，管道预制，现场施工量减少，施工进度快，因此可节省供热管网的投资费用。 （2）直埋敷设占地小，易于与其他地下管道和设施相协调。此优点在老城区、街道窄小、地下管线密集的地段敷设供热管网时更为明显。（3）直埋敷设保温性能好，水难以从保温材料与钢管之间渗入，管道不易腐蚀，据调查，认为可保证其使用寿命达50年以上，远高于地沟敷设。（4）根据整体式预制保温管受土壤摩擦力约束的特点，实现了无补偿直埋敷设方式，在管网直管段上，可以不设置补偿器和固定支座，简化了管网系统和节省基建费用。（5）预制保温管结构简单，采用工厂预制，易于保证工程质量。按照城市热力管网设计规范的要求，在采用地下敷设方式时，热力网管道与建筑物（构筑物）和其它管线的最小距离应按照表3.1来进行选取。表3.1 直埋管道与其它建筑物最小距离表建筑物，构筑物或管线名称与热力网管道最小水平净距（m）与热力网管道最小垂直净距（m）建筑物基础2DN =3003.0-铁道钢轨钢轨外侧3.0轨底1.2电车钢轨钢轨外侧2.0轨底1.0铁路、公路路基边坡底脚或边沟的边缘1.0-通迅，照明或10kV以下电力线路的电杆1.0-桥墩（高架桥，栈桥）边缘2.0-架空管道支架基础边缘1.5-高压输电线铁塔基础边缘35-60kV2.0-110-220kV3.0-通迅电缆管块1.00.15通迅电缆1.00.15电力电缆和控制电缆35kV以下2.00.5110kV2.01.0燃气管道压力300kPa1.00.15压力800kPa2.00.15注：a.当热力网管道的埋设深度大于建（构）筑物基础深度时，最小水平净距应按土壤内摩擦角计算确定。b.热力网管道与电缆平行敷设时，电缆处的土壤温度与月平均土壤自然温度比较，全年任何时候对于电压10kV的电缆不高出5C时，可减小表中所列距离。c.在不同深度并列敷设各种管道时，各种管道间的水平净距不应小于其深度差。d.热力网管道检查室，方型补偿器壁龛与燃气管道最小水平净距不应小于其深度差。e.在条件不允许时，经有关单位同意，可以减小表中规定的距离。3.3供热管道及其附件供热管道及其附件是供热管道输送热媒的主体部分。供热管道附件是供热管道上的管件（三通、弯头等）、阀门、补偿器、支座和器具（放气、放水、除污等装置）的名称。这些附件是构成供热管线和保证供热管管线正常运行的重要部分。3.3.1供热管道供热管道是需要承受水系统压力的，所以管道就需要是能够承压的管道。供热管道通常采用钢管。钢管最大优点是能承受较大的内压力和动荷载；缺点是钢管内部及外部易受腐蚀。室内供热管道常采用水煤气管或无缝钢管；室外供热管道都采用无缝钢管和钢板卷焊管。根据城市热力管网设计规范的要求管道钢材号应符合表3.2规定，管道钢材的质量及规格应符合国家标准的规定。表3.2 热力网管道钢材钢号及适用范围参照表钢号适用范围钢板厚度A3F、AY3FPg=1.0Mpa t=150C=8mmA3、AY3Pg=1.6Mpa t=300C=16mmA3g、A3R20、20g及低合金钢可用于本规范适用范围的全部参数不限钢管的连接可采用焊接、法兰盘连接和丝扣连接；焊接连接可靠、施工简便迅速，广泛用于管道之间及补偿器等的连接；法兰连接装卸方便，通常用在管道与设备、阀门等需要拆卸的附件连接上。对于室内供热管道，通常借助三通、四通、管接头等管件，进行丝扣连接，也可采用焊接或法兰连接。尤其应遵守以下几方面的问题。（1）弯头的钢材质量，壁厚不小于管道厚；焊接弯头宜双面焊接；钢管焊制三通，支管开孔应进行补强。（2）城市热力网管道一般采用无缝钢管、钢管卷焊管。管道钢材号应符合表2.6.1的规定。管道钢材的质量及规格应符合国家标准的规定。（3）热力网管道的连接应采用焊接。管道与设备、阀门等的附件连接时，应采用法兰连接。对于DN200mm的放气阀，采用螺纹连接。（4）室外采暖计算温度低于-5C地区，露天敷设的不连续运行的凝结水管道放水阀门及室外采暖计算温度低于-10C地区,露天敷设的热水管道设备附件均不得采用灰铸铁制品。（5）弯头的钢材质量，壁厚不小于管道厚。焊接弯头宜双面焊接。钢管焊制三通，支管开孔应进行补强，对于承受干管轴向荷载较大直埋敷设管道。应考虑三通干管的轴向补强。（6）热力网管道所用的变径管应采用压制或钢板卷制。其材质应小低于管道钢材质量。壁厚不小于管道壁厚。3.3.2阀门阀门是用来开闭管路和调节输送介质流量的设备。在供热管道上，常用的阀门形式有：截止阀、闸阀、蝶阀、止回阀和调节阀等。截止阀按介质流向可分为直通式、直角式和直流式三种。其结构形式，按阀杆螺纹的位置可分为明杆和暗杆两种。截止阀关闭严密性好，但阀体长，介质流动阻力大，产品公称通径不大于200mm。闸阀的结构形式也有明杆和暗杆两种。另外按照闸板的形状和数目，有楔式与平行式，以及单板与双板的区别。闸阀的优缺点与截止阀相反,它通常用在公称直径大于200mm的管道上。截止阀和闸阀主要起开闭管路的作用。由于其调节性能不好，不适于用来调节流量。现在技术已经基本实现了各种型号截止阀和闸阀的生产，因此光靠管径作为选择阀门的选择依据，已经不尽科学了。蝶阀阀体长度很小，流动阻力小，调节性能优于截止阀和闸阀，但造价较高。对于上述三种阀门它们的连接方式可用法兰、螺纹连接或采用焊接。它们的传动方式可用手动传动（用于小口径）齿轮、电动、液动和气动（用于大口径）等传动方式。热网规范规定，对于公称直径大于或等于600mm的阀门，应采用电动驱动装置。止回阀是用来防止管道或设备中介质倒流的一种阀门。它利用流体的动能来开启阀门。在供热系统中，止回阀常安装在泵的出口、疏水器的出口管道上，以及其它不允许流体反向流动的地方。常用的止回阀有旋启式和升降式两种。本设计中，考虑到截止阀的阻力很大，而且目前技术上已经解决了管径对于阀门选择方面的限制问题，所以在供热外网管道上（除少部分安装的入户截止阀外）安装的均为闸阀，主要安装在热力管网干支管的起点以及用户热力入口处。当需要调节供热介质流量时，设置手动调节阀或自动流量调节装置。在阀门安装施工的过程中还应特别注意以下原则： （1）工作压力大于或等于1.6MPa且公称直径大于或等于350mm的管道上的闸阀应装旁通阀。旁通阀的直径可按阀门直径的十分之一选用。（2）公称直径大于或等于600mm的阀门，应采用电动驱动装置。由远动系统操作的阀门，其旁通阀亦应采用电动驱动装置。（3）管径大于500mm的热水热力网干管在低点、垂直升高管段前、分段阀门前宜设阻力小的永久性污装装置。3.3.3管道的放气与排水为了便于热水管道和凝结水管道顺利放气和在运行或检修时排净管道中的存水，地下敷设供热管道宜设坡度，其坡度不小于0.002，同时，应配置相应的放气及排水装置。放气装置应设置在热水、凝结水管道的高点处（包括分段阀门划分的每个管段的高点处），放气阀门的管径采用1532mm。热水、凝结水管道的局部低点处（包括分段阀门划分的每个管段的低点处），应安装放水装置。热水管道的放水装置应保证一个放水段的排水时间不超过表3.3的规定。规定放水时间主要是考虑在冬季出现事故时能迅速放水，缩短抢修时间，以免供暖系统和网路冻结。管径大于500mm的热水热力网干管在低点、垂直升高管段前、分段阀门前宜设阻力小的永久性污装装置。表3.3 热水管道放水时间表管道公称直径（mm）放水时间（h）Dg30023Dg35050046Dg60057注：寒冷地区采用表中规定的放水时间较小值。停热期间供热装置无冻结危险的地区表中的规定可放宽。3.4补偿器在室外管网系统中为了防止供热管道升温时，由于热伸长或温度应力而引起管道变形或破坏，必须在管道上设置补偿，以补偿管道的热伸长。从而减少管壁的应力和作用在阀件或支架结构上的作用力。供热管道上采用的补偿器种类很多，主要有管道的自然补偿、方形补偿器、波纹管补偿器、套筒补偿器和球形补偿器等。前三种是利用补偿器材料的变形来吸收热伸长；后两种是利用管道的位移来吸收热伸长。自然补偿就是利用管道自身的弯曲管段（如L型或Z型等）来进行管道热伸长的补偿的方式。自然补偿不需要设置专门的补偿器，因此在考虑管道的热补偿时，应尽量利用其自然弯曲的补偿能力。但由于管道变形时会产生横向位移，而且补偿的管段不能很长，因此在管段较长的地方还应加设补偿器进行补偿。综合考虑补偿器的性价比以及施工方面的具体情况等因素，本设计选用方形补偿器。它是由四个90弯头构成“U”形的补偿器，靠其弯管的变形来补偿管段的热伸长。方形补偿器通常用无缝钢管煨弯或机制万头组合而成。它的主要优点是制造方便；不用专门维修，因而不需要为它设置检查室；工作可靠；作用在固定支架上的轴向推力相对较小。它的缺点是介质流动阻力大，占地多。在安装补偿器的时候，经常采用冷拉（冷紧）的方法，来增加其补偿能力或达到减少对固定支座推力的目的。其示意图见图3.2。图3.2 方形补偿器示意图3.5支架管道支架是支承管道并承受管道作用力的管路附件。它的作用是支承管道和限制管道位移。支架承受管道重力和由内压力、外载和温度变化引起的作用力，并将这些荷载传递到建筑结构或地面的管道构件上。根据支架对管道位移的限制情况，分为活动支座和固定支座两种。活动支架是允许管道和支承结构有相对位移的管道支架。活动支架按其构造和功能分为滑动、滚动、弹簧、悬吊和导向等支架形式。根据本设计的实际情况要求，支架不需要进行位移，所以不设置活动支架。固定支架是不允许管道和支承结构有相对位移的管道支架。它主要用于将管道划分成若干补偿管段，分别进行热补偿，从而保证补偿器的正常工作。本设计中采用的固定支座是直埋敷设中最常用的一种立板式支架，如图3.3所示。管道从固定墩上部的立板穿过，在板子上焊有卡板来进行固定。在支架安装过程中应注意以下原则：（1）管道的热伸长量不得超过补偿器所允许的补偿量。（2）管段因膨胀和其他作用而产生的推力，不得超过固定支架所能承受的允许推力。（3）不应使管道产生纵向弯曲。图3.3 直埋敷设固定墩支座的承力结构宜采用耐腐蚀材料，或采取可靠的防腐措施。在外网施工过程中，固定支架间距只要不超过最大允许间距即可。直埋热力管道固定支架最大间距见表3.4。表3.4 固定支架间距表公称直径(mm)3240507080100125直埋(m)354550556065703.6检查井地下敷设管道安装方形补偿器、阀门、放水和除污装置等设备附件时，应设检查室。检查室应符合下列要求：（1）净空高度不小于1.8m。（2）人行通道宽度不小于0.6m。（3）干管保温结构表面与检查室地面距离不小于0.6m。（4）检查室的人孔直径不小于0.7m，人孔数量不小于两个，并应对角布置。当热水热力网的检查室只有放气门或检查室净空面积小于4m2时，可只设一个人孔。（5）检查室内至少设一个集水坑，并应置于人孔下方。（6）检查室地面应低于地沟内底不小于0.3m。当检查室内的设备、附件不能从人孔进出时，应在检查室顶板上设安装孔。安装孔的尺寸和位置应保证检查室最大设备的出入和便于安装。当检查室内装有电动阀门时，应采取措施，保证电动驱动位置安装地点的空气温度、湿度满足该装置的技术要求。当地下敷设管道只需安放气阀门且埋深很小时，可在地面设检查井口。放气阀门的安装位置应便于工作人员在地面进行操作。4、外网水力计算4.1水力计算的主要任务热力管网水力计算的主要任务是：（1）按已知的热媒流量和压力损失，确定管道的直径。（2）按已知热媒流量和管道直径，计算管道的压力损失。（3）按已知管道直径和压力损失，计算或校核管道中的流量。4.2水力计算的基本原则热水管路水力计算应遵循以下基本原则：（1）管网干管管径，不应小于50mm，通往个单体建筑物（热用户）的管径，一般不宜小于下列尺寸：蒸汽管道：25mm；热水管道：32mm。（2）在供热管网设计中，有的点出现静压值超过允许极限值时，一般宜分开设置独立的供热系统。4.3水力计算方法及步骤（1）确定热水网路中各个管段的计算流量 t/h 公式（4-1）式中 供暖系统用户的计算流量，t/h； 供暖系统用户的设计热负荷，kW； 水的比热，取=4.1868kJ/kg； 、网路的设计供、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4080Pa/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R值，利用热水供暖管道水力计算表，确定主干线各管段的标准直径和相应的实际比摩阻。（4）根据选用的标准管径和管中局部阻力的形式，确定各管段局部阻力系数。（5）根据管段长度L和管段局部阻力系数利用公式（4-2）计算各管段压降P。 Pa 公式（4-2） 式中 管段压降，Pa； 管段的沿程阻力损失，Pa； 管段的局部阻力损失，Pa； 管段的实际比摩阻，Pa/m；管段的实际长度，m；管段的阻力系数之和，无量纲；管段的动压，为，Pa。（6）主干线水力计算完成后，便可进行支干线、支线等水力计算。应按支干线、支线的资用压力确定其管径，但热水流速不应大于3.5m/s，同时比摩阻不应大于300Pa/m。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需用公式（4-3）进行计算 Pa/m 公式 (4-3)式中 推荐比摩阻，Pa/m；资用压降，即与支线并联的主干线的压降，Pa；考虑局部阻力的管段折算长度，,m。根据公式（4-3）可得到支线的推荐比摩阻，结合管段的流量可利用热水供暖系统管道水力计算表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，可在用户引入口处安装调压孔板或小管径阀门来消除剩余压头，调压孔板的孔径可查表选取或者按公式（4-4）进行计算 mm 公式（4-4）式中 调压板的孔径，mm；热媒流量，kg/h；调压板消耗压降，Pa。（7）根据以上各个支路的压力降，计算并联支路间的不平衡率，按公式（4-5）进行。 公式（4-5）4.4管路水力计算举例对外网各段管路进行编号，并绘制水力计算简图，如图4.1所示。图4.1 水力计算简图（1）主干线水力计算本设计的外网主要由东西两条大的分支组成，对于东支，可以很明显的看出从换热站到热用户1管道的输送距离最远，故选取该管线为东支主干线进行计算。而西支，同样可以发现从换热站到热用户33的管线最长，由于无法直接对东西两支管路进行比较得出最不利环路，所以，决定对东西两支管路分别进行最不利环路水力计算。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1-2,确定管段1-2的管径和相应的比摩阻R。t/hD=50mm， R=59.131Pa/m。管段1-2包括两个闸阀，一个弯头，一个直流三通，所以查表可得管段1-2的局部阻力系数之和=20.5+11+11=3。管段1-2的压力损失 ： Pa。用同样的方法，可计算东支主干线的其余管段，确定其管径和压力损失，结果列于表4.1。表4.1 东支主干线水力计算表序号负荷(kW)流量(kg/h)管径管长(m)(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)动压(Pa)Pj(Pa)Py+Pj(Pa)1-291.93161DN5024.60.4259.11455382.624817022-3161.45551DN7016.60.4448.3801194.0948953-4242.28333DN8027.20.4744.312043107.832315284-5329.011319DN8019.70.6481.316013198.959721985-6415.814305DN10021.30.4730.36452.5105.72649106-7514.917714DN10020.20.5846.39353162.148614217-12614.021123DN10020.60.6965.713531230.5230158312-13934.632149DN12516.90.6949.68381.5228.9343118113-141033.735558DN12542.70.7660.625863280.0840342614-191140.839242DN12518.10.8473.713333341.01023235619-201461.350268DN1504.20.7648.12021278.227848020-251568.453952DN15026.70.8255.314773.5320.51122259925-261787.161475DN1504.20.9371.73011416.141671726-271876.364545DN15022.20.9879.017553.5458.71606336027-281965.667616DN150161.0386.713871503.4503189128-292010.969174DN15017.91.0590.716243526.91581320529-302056.270732DN15017.91.0794.816971550.9551224830-312101.572291DN15030.21.1099.029913575.41726471731-322162.274380DN20087.90.5818.516279162.71464309132-623741.3128699DN200101.0155.05500.5487.1244794小计东支主干线总压力降为：39425Pa西支各管段的水力计算也用以上的方法进行，计算结果列于表4.2。表4.2 西支主干线水力计算表序号负荷(kW)流量(kg/h)管径管长(m)(m/s)R(Pa/m)Py (Pa)动压(Pa)Pj(Pa)Py+Pj(Pa)33-3493.3 3209 DN5022.30.42 60.9 1358 385.1 255 161434-35186.6 6419 DN7031.20.51 64.3 2007 3125.6 377 2384 35-36276.1 9497 DN8019.30.54 57.4 1107 3140.1 420 1528 36-37365.6 12575 DN8019.40.72 100.2 1944 1245.6 246 2189 37-38454.6 15638 DN10032.10.51 36.2 1160 3126.3 379 153938-39539.9 18573 DN10017.60.61 50.9 895 3178.2 535 1430 39-40611.8 21045 DN10014.80.69 65.2 965 1228.8 229 1193 40-41682.7 23486 DN100190.77 81.1 1540 3284.9 855 2395 41-45779.2 26803 DN12548.50.58 34.5 1675 4.5159.1 716 239145-48994.7 34219 DN12527.80.74 56.1 1560 3.5259.3 907 2467 48-511106.6 38067 DN12528.90.82 69.3 2004 1.5320.9 481 248551-541214.4 41776 DN12526.50.90 83.4 2211 3.5386.5 1353 356754-571322.3 45486 DN12527.70.98 98.8 2738 3.5458.1 1603 434157-611432.1 49265 DN15028.40.75 46.2 1311 3.5267.2 935 224761-321579.0 54319 DN15038.80.82 56.1 2176 2.5324.9 812 298832-623741.3 128699 DN200101.01 55.0 550 0.5487.1 244 794小计西支主干线总压力降为：35549 Pa 由以上水力计算得东支主干线压力损失为：kPa。西支压力损失为：kPa。计算得东西两大支路（在公共节点32处）不平衡率为：。（2）支干线水力计算 以支干线8-12为例来进行水力计算说明。 支干线8-12的资用压力为： =10237Pa。假设局部阻力损失与沿程损失的估算比=0.3，则比摩阻大致应控制在：=10237/113.4(1+0.3)= 69.44Pa/m。支干线8-12应尽可能消耗掉其资用压力，理想情况是通过调节支干线8-12上各管段的管径来实现，这样既可节约因为管径过大而引起的不必要的管材浪费，又可节省用来消耗资用压力的阀门。但对于某些支干线（例如靠近换热站的支干线），即使选用最小管径也不足以消耗掉其资用压力而达到水力平衡，那么只能通过加节流阀门来调压。根据=69.44Pa/m和=2.76t/h，查表可确定管段8-9的公称直径为DN50，实际比摩阻为R=45.094Pa/m。管段8-9包括两个闸阀，一个弯头，一个直流三通，所以查表可得管段8-9的局部阻力系数之和=20.5+11+11=3。利用公式（4-2）可得到管段8-9的实际压降为1519Pa。同上，可计算得支干线8-12上其他管段以及其他支干线的管径、比摩阻、压降。东支各支干线水力计算结果列于表4.3。表4.3 东支各支干线水力计算表序号负荷(kW)流量(kg/h)管径管长(m)(m/s)R(Pa/m)Py (Pa)动压(Pa)Pj(Pa)Py+Pj(Pa)支干线8-128-980.1 2756 DN5030.90.36 45.1 1393 362.8 188 15829-10160.3 5513 DN7040.90.44 47.6 1947 392.7 278 2225 10-11240.4 8269 DN7020.90.66 106.4 2223 3208.6 626 2849 11-12320.5 11026 DN7020.70.88 188.4 3901 0.5370.8 185 4086 小计10742支干线16-1915-1680.1 2756 DN5026.80.36 45.1 1209 262.8 126 1334 16-17160.3 5513 DN50430.72 178.1 7660 3251.2 754 8413 17-18240.4 8269 DN7020.90.66 106.4 2223 3208.6 626 2849 18-19320.5 11026 DN70200.88 188.4 3769 0.5370.8 185 3954 小计16551 支干线21-2521-2256.6 1945 DN3227.30.56 182.7 4988 2.5151.1 378