室外供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)與布置敷設(shè)課件提綱

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室外供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)第一節(jié)室外供熱管網(wǎng)系統(tǒng)第二節(jié)室外供熱管網(wǎng)的布置第三節(jié)室外供熱管網(wǎng)的敷設(shè)與構(gòu)造第四節(jié)室外供熱管網(wǎng)的應(yīng)力計(jì)算*2第一節(jié)室外供熱管網(wǎng)系統(tǒng)按熱媒分為：熱水供熱系統(tǒng)、蒸汽供熱系統(tǒng)按熱源分為：熱電廠供熱系統(tǒng)、區(qū)域鍋爐房供熱系統(tǒng)按供熱管道分為：?jiǎn)喂苤?、雙管制和多管制供熱系統(tǒng)*3一、熱水供熱室外管網(wǎng)系統(tǒng)（一）熱水供熱系統(tǒng)的型式1．按熱媒流動(dòng)形式閉式系統(tǒng)—熱網(wǎng)循環(huán)水僅作為熱媒，不取出使用。開(kāi)式系統(tǒng)—熱網(wǎng)循環(huán)水全部取出使用。半開(kāi)式系統(tǒng)—熱網(wǎng)循環(huán)水部分取出使用。*42．按供熱管道單管制、雙管制和多管制供熱系統(tǒng)。⑴單管制開(kāi)式系統(tǒng)如圖5-1(a)，只有一條供水管。使用條件：供暖和空調(diào)等所需管網(wǎng)平均小時(shí)水量=熱水供應(yīng)平均小時(shí)水量。

Gp.k=Gp.r*5⑵雙管制閉式系統(tǒng)如圖5-1(b)，一條供水管和一條回水管。供水量=回水量，是應(yīng)用最廣泛的一種系統(tǒng)。*6⑶雙管制半閉式系統(tǒng)如圖5-1(c)。一條供水管和一條回水管。大部分回水返回?zé)嵩?，一小部分回水與高溫水混合后至熱水供應(yīng)用戶。*7⑷三管制閉式系統(tǒng)如圖5-1(d)。兩條供水管，一條回水管路。⑸四管制閉式系統(tǒng)如圖5-1(e)。將季節(jié)性用熱戶與常年性如用戶分開(kāi)，各有一條供水管和一條回水管。*8（二）閉式熱水供熱系統(tǒng)我國(guó)目前最廣泛采用的熱水供熱系統(tǒng)。熱水網(wǎng)路與熱用戶的連接方式：直接連接：熱網(wǎng)的水力工況和供熱工況與熱用戶密切聯(lián)系。二者熱媒相同，溫度也相同。間接連接：熱網(wǎng)水力工況與熱用戶無(wú)關(guān)。二者熱媒和溫度均不相同。*91．間接連接如圖5-2（a）。特點(diǎn)：①熱網(wǎng)系統(tǒng)與供暖系統(tǒng)由換熱器隔離。②造價(jià)高，消耗電能，運(yùn)行管理費(fèi)用增加。*102．裝設(shè)容積式換熱器的連接方式如圖5-2（b）。特點(diǎn)：①換熱器具有換熱和儲(chǔ)存熱水兩種功能。②傳熱系數(shù)低，換熱面積大。③清洗水垢方便。適用于工業(yè)企業(yè)和公用建筑的小型熱水供應(yīng)系統(tǒng)。*113．無(wú)混合裝置的直接連接如圖5-2（c）。⑴特點(diǎn)連接方式簡(jiǎn)單，造價(jià)低。⑵設(shè)計(jì)要求①網(wǎng)路設(shè)計(jì)供水溫度≯《暖通規(guī)范》規(guī)定的散熱器供暖系統(tǒng)最高熱媒溫度。②用戶入口處的熱網(wǎng)供、回水管的資用壓力＞供暖系統(tǒng)用戶要求的壓力損失，即

*124．裝水噴射器的直接連接如圖5-2（d）。⑴特點(diǎn)：水噴射器無(wú)活動(dòng)部件，構(gòu)造簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，網(wǎng)路系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性好。⑵設(shè)計(jì)要求①網(wǎng)路設(shè)計(jì)供水溫度>供暖系統(tǒng)用戶要求的供水溫度時(shí)采用。②供回水管之間有足夠的資用壓力，能滿足水噴射器正常工作。通常只用在單幢建筑物的供暖系統(tǒng)上，需分散管理。*135．裝混合水泵的直接連接如圖5-2（e）。⑴特點(diǎn)

①可適當(dāng)集中管理，但造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用高。

②調(diào)節(jié)混合水泵和熱網(wǎng)供、回水管進(jìn)出口處的閥門(mén)開(kāi)度，可調(diào)節(jié)進(jìn)入用戶的供水溫度和流量。*14⑵設(shè)計(jì)要求

①當(dāng)供回水管之間的資用壓力，不能滿足水噴射器正常工作時(shí)采用。

②在熱網(wǎng)供水管入口處應(yīng)裝設(shè)止回閥（以防止混合水泵揚(yáng)程高于熱網(wǎng)供、回水壓差時(shí)，將熱網(wǎng)回水送入熱網(wǎng)供水管內(nèi)）。

③在混合水泵入口裝設(shè)止回裝置（防止水泵揚(yáng)程低時(shí)，供水進(jìn)入回水管）。*156．通風(fēng)空調(diào)熱用戶與熱水網(wǎng)路的連接如圖5-2（f）。特點(diǎn)：

①空氣加熱設(shè)備承壓能力高，對(duì)熱媒參數(shù)無(wú)嚴(yán)格限制。

②連接方式簡(jiǎn)單。*16(三)閉式雙級(jí)串聯(lián)和混聯(lián)連接的熱水供熱系統(tǒng)1．雙級(jí)串聯(lián)的連接方式圖5-3(a)。通過(guò)水溫調(diào)節(jié)器3控制閥門(mén)的開(kāi)度，可達(dá)到調(diào)節(jié)熱水供應(yīng)系統(tǒng)水溫的目的。通過(guò)流量調(diào)節(jié)器4控制用戶系統(tǒng)流量，達(dá)到穩(wěn)定供暖系統(tǒng)水力工況的目的。*172．混聯(lián)連接的方式圖5-3(b)。調(diào)節(jié)進(jìn)入各熱交換器的熱網(wǎng)供水閥的開(kāi)度，控制進(jìn)入各熱交換器的網(wǎng)路水流量。上述兩種連接方式的特點(diǎn)：用熱網(wǎng)回水預(yù)熱上水，可減少網(wǎng)路循環(huán)水量。用戶系統(tǒng)與熱水網(wǎng)路的水力工況隔離，便于管理。適用于城市大型熱水供熱系統(tǒng)。*18(五)開(kāi)式熱水供熱系統(tǒng)1．無(wú)儲(chǔ)水箱的連接方式圖5-4(a)。特點(diǎn)：連接方式簡(jiǎn)單。設(shè)計(jì)要求：回水進(jìn)水管上設(shè)止回閥。供水管上設(shè)水溫調(diào)節(jié)閥。適用于小型住宅和公用建筑中。用戶的熱水供應(yīng)用水直接取自熱水網(wǎng)路系統(tǒng)。*19如圖5-4(b)。特點(diǎn)：熱水水溫穩(wěn)定。設(shè)計(jì)要求：回水進(jìn)水管上加止回閥。供水管上設(shè)水溫調(diào)節(jié)閥。適用于浴室、洗衣房和用水量很大的工業(yè)廠房中。2.裝設(shè)上部?jī)?chǔ)水箱的連接方式*203．與上水混合的連接方式圖5-4(c)。特點(diǎn)：可減少熱網(wǎng)補(bǔ)水量；連接方式簡(jiǎn)單。設(shè)計(jì)要求：要求供水管壓力＞上水管壓力，需在上水管上設(shè)止回閥。適用于熱水供應(yīng)用水量很大的場(chǎng)合。*21(六)設(shè)計(jì)方案的選擇與比較在供熱工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)方案的確定是一項(xiàng)重要的、且影響全局的工作，供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案涉及到：能源合理利用和運(yùn)行管理；能源、外網(wǎng)和熱用戶三個(gè)方面。供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確定：應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家能源政策、有關(guān)規(guī)程規(guī)范，全面考慮熱源、熱網(wǎng)和熱用戶三個(gè)方面，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較綜合分析后加以確定。*221．設(shè)計(jì)方案比較以圖5-5所示的兩個(gè)小區(qū)供熱方案為例，討論A、B小區(qū)供熱方案，即熱網(wǎng)加熱器和熱網(wǎng)循環(huán)水泵的組合配套問(wèn)題。在A、B小區(qū)域各有二級(jí)熱網(wǎng)向熱用戶供熱，有三個(gè)供熱方案。

圖5-5供熱區(qū)域A、B示意圖*23⑴方案一：采用兩套熱網(wǎng)如圖5-6所示，對(duì)A、B兩個(gè)區(qū)域采用兩套熱網(wǎng)加熱系統(tǒng)分別供熱。優(yōu)點(diǎn)：供熱系統(tǒng)互不干擾，可采用不同的定壓方式，不同的定壓點(diǎn)壓力，不同的供、回水溫度。圖5-6供熱方案一1—熱網(wǎng)加熱器；2—熱網(wǎng)循環(huán)水泵缺點(diǎn)：初投資和運(yùn)行費(fèi)較高，占地面積大。適用條件：A、B區(qū)地形高度差較大，要求不同定壓值，或熱用戶需要不同的供、回水溫度的情況。*24⑵方案二：采用一套熱網(wǎng)如圖5-7所示，循環(huán)泵揚(yáng)程按最遠(yuǎn)的B區(qū)選擇，對(duì)距熱源較近的A區(qū)進(jìn)行節(jié)流。優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)最為簡(jiǎn)單。圖5-7供熱方案二1—熱網(wǎng)加熱器；2—熱網(wǎng)循環(huán)水泵

缺點(diǎn)：A區(qū)節(jié)流損失大，運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)。特別是當(dāng)A區(qū)的流量明顯大于B區(qū)時(shí)。適用條件：A區(qū)的流量小于B區(qū)，兩區(qū)所需水泵揚(yáng)程相差不大，經(jīng)經(jīng)濟(jì)分析證明合理。*25⑶方案三：采用一套熱網(wǎng)設(shè)中繼站如圖5-8所示。優(yōu)點(diǎn)：合理、節(jié)能。適用條件：特別適合于A區(qū)的流量明顯大于B區(qū)流量，和A、B兩區(qū)之間距離L2較大的情況。圖5-8供熱方案三

1—熱網(wǎng)加熱器；2—熱網(wǎng)循環(huán)泵；3—中繼泵L2L1*26上述三個(gè)方案是工程中常見(jiàn)的并有可能采用的實(shí)際方案，具體評(píng)價(jià)哪個(gè)方案優(yōu)哪個(gè)方案劣，需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)比較?？杀容^的因素有：技術(shù)因素：A區(qū)和B區(qū)的流量；兩區(qū)到熱源的距離，地形高差等。經(jīng)濟(jì)因素：初投資、運(yùn)行費(fèi)用。最佳方案：首先是“在技術(shù)上是可行的，在經(jīng)濟(jì)上是合理的”，從中選出最佳方案。*272．網(wǎng)路系統(tǒng)的劃分在工程設(shè)計(jì)中，首先是要在技術(shù)上可行，然后才能進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。因此，系統(tǒng)劃分是確定方案經(jīng)常遇到的問(wèn)題。以圖5-5作為例，假定在熱電廠內(nèi)設(shè)置一套熱網(wǎng)加熱器、一套熱網(wǎng)循環(huán)泵，供熱管道有兩種不同的布置方案。圖5-5供熱區(qū)域A、B示意圖*28⑴方案一：四管制在熱源處設(shè)分水器、集水器，分別向A區(qū)和B區(qū)供熱，熱源出口處共有四根管道，如圖5-9所示。優(yōu)點(diǎn)：可在熱源處集中控制A、B區(qū)的供熱時(shí)間和調(diào)節(jié)流量。缺點(diǎn)：管道多。圖5-9方案一及水壓圖1—熱網(wǎng)加熱器；2—熱網(wǎng)循環(huán)水泵3—分水器；4—集水器*29⑵方案二：兩管制在熱源處不設(shè)置分水器、集水器，熱源出口僅有供回水兩根管，如圖5-10所示。優(yōu)點(diǎn)：管道材料少。缺點(diǎn)：調(diào)節(jié)控制不靈活。圖5-10方案二及水壓圖1—熱悶加熱器；2—熱網(wǎng)循環(huán)水泵*30⑶兩個(gè)方案的水壓圖也不同在方案一，距離熱源較近的A區(qū)可在熱源內(nèi)部的分水器、集水器的閥門(mén)上節(jié)流；在方案二，則在熱網(wǎng)分支處(或在A區(qū)熱力站入口處)節(jié)流。圖5-10方案二及水壓圖圖5-9方案一及水壓圖*31二、蒸汽供熱室外管網(wǎng)系統(tǒng)蒸汽供熱系統(tǒng)，被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)建筑，承擔(dān)：生產(chǎn)工藝、熱水供應(yīng)、通風(fēng)空調(diào)和供暖熱負(fù)荷。根據(jù)熱用戶的要求，蒸汽供熱系統(tǒng)可以分為：?jiǎn)喂苤?、雙管制和多管制等。*32(一)系統(tǒng)形式按管道數(shù)可分為：?jiǎn)喂苤齐p管制多管制

*331．單管制蒸汽供熱系統(tǒng)

如圖5-11(a)所示。只有一根供汽管，凝結(jié)水不回收，用于熱水供應(yīng)及工藝用途或排入疏水系統(tǒng)。使用條件：一般用于用汽量不大的系統(tǒng)。(a)不回收凝結(jié)水的單管式系統(tǒng)*342．雙管制蒸汽供熱系統(tǒng)如圖5-11(b)所示。一根供汽管，一根回(凝)水管。使用條件：應(yīng)用最廣的系統(tǒng)。(b)回收凝結(jié)水的雙管式系統(tǒng)*353．多管制蒸汽供熱系統(tǒng)如圖5-11(c)所示。有兩根或兩根以上的供汽管，一根或一根以上的回(凝)水管。使用條件：常用于生產(chǎn)工藝要求有幾種不同壓力的蒸汽的場(chǎng)合。(c)回收凝結(jié)水的三管式系統(tǒng)*36(二)與熱用戶的連接方式圖5-12蒸汽供熱系統(tǒng)示意圖(a)生產(chǎn)工藝熱用戶與蒸汽網(wǎng)連接圖；(b)蒸汽供暖用戶系統(tǒng)與蒸汽網(wǎng)直接連接圖；(c)采用汽-水換熱器的連接圖；(d)采用蒸汽噴射器的連接圖；(e)通風(fēng)系統(tǒng)與蒸汽網(wǎng)路的連接圖；(f)無(wú)儲(chǔ)水箱的熱水供應(yīng)圖*371．與生產(chǎn)工藝熱用戶的連接方式如圖5-12(a)所示為直接連接。外網(wǎng)蒸汽，經(jīng)用戶減壓閥減壓后，供給工藝用熱設(shè)備，凝結(jié)水經(jīng)疏水器、用戶凝結(jié)水箱，由凝水泵送回外網(wǎng)凝水管。*382．與蒸汽供暖用戶的連接方式如圖5-12(b)

所示為直接連接。外網(wǎng)蒸汽經(jīng)減壓閥降壓，進(jìn)入散熱設(shè)備，凝結(jié)水通過(guò)疏水器進(jìn)入用戶凝結(jié)水箱，由凝結(jié)水泵送回外網(wǎng)凝水管。

*393．與熱水供暖用戶的連接方式圖5-12(c)

所示為間接連接。外網(wǎng)蒸汽減壓后進(jìn)入汽-水換熱器，散熱后的凝結(jié)水經(jīng)疏水器靠余壓流回外網(wǎng)凝水管。熱水供暖用戶成獨(dú)立的封閉系統(tǒng)，循環(huán)水泵將采暖回水送入汽-水換熱器，吸熱后進(jìn)入散熱器散熱。*404．與蒸汽噴射裝置的連接方式圖5-12(d)

所示為直接連接。外網(wǎng)蒸汽進(jìn)入蒸汽噴射裝置，抽吸供暖系統(tǒng)回水，混合加熱后進(jìn)入散熱器散熱。系統(tǒng)中多余水量從水箱溢流回外網(wǎng)凝結(jié)水管。*415．與通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的連接方式圖5-12(e)

所示為直接連接。外網(wǎng)蒸汽經(jīng)減壓閥降壓后，進(jìn)入散熱設(shè)備，散熱后的凝結(jié)水經(jīng)疏水器流回外網(wǎng)凝水管。*426．與熱水供應(yīng)系統(tǒng)的連接方式圖5-12(f)

所示為間接連接。外網(wǎng)蒸汽經(jīng)減壓閥降壓，進(jìn)入汽-水換熱器，散熱后的凝結(jié)水經(jīng)疏水器流回外網(wǎng)凝水管。熱水供應(yīng)系統(tǒng)：為開(kāi)式系統(tǒng)，上水經(jīng)汽-水換熱器加熱后，送到各配水點(diǎn)。

*43第二節(jié)室外供熱管網(wǎng)的布置

一、布置原則在技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理，對(duì)周圍環(huán)境影響少而協(xié)調(diào)。(1)管網(wǎng)主干線盡可能通過(guò)熱負(fù)荷中心。(2)管網(wǎng)力求線路短直。(3)管網(wǎng)敷設(shè)應(yīng)力求施工方便，工程量少。(4)在滿足安全運(yùn)行、維修簡(jiǎn)便的前提下，應(yīng)節(jié)約用地。*44(5)在管網(wǎng)改建、擴(kuò)建過(guò)程中，應(yīng)盡可能做到新設(shè)計(jì)的管線不影響原有管道正常運(yùn)行。(6)管線一般應(yīng)沿道路敷設(shè)，不應(yīng)穿過(guò)倉(cāng)庫(kù)、堆場(chǎng)以及發(fā)展擴(kuò)建的預(yù)留地段。(7)管線盡可能不通過(guò)鐵路、公路及其他管線、管溝等，并應(yīng)適當(dāng)?shù)刈⒁庹R美觀。(8)街區(qū)或小區(qū)干線一般應(yīng)敷設(shè)在道路路面以外，在城市規(guī)劃部門(mén)同意下可將熱網(wǎng)管道敷設(shè)在道路下面。*45供熱管道與建筑物、構(gòu)筑物或其他管線的最小水平凈距，見(jiàn)表5-3。埋地?zé)崃艿阑蚬軠贤獗谂c建筑物、構(gòu)筑物的最小水平凈距表5-3*46二、布置形式供熱管網(wǎng)平面布置主要有：枝狀和環(huán)狀兩種形式，見(jiàn)圖5-19。圖5-19熱網(wǎng)平面布置(a)環(huán)狀布置；(b)枝狀布置*471．環(huán)狀布置如圖5-19（a），主干線連成環(huán)狀管網(wǎng)。在城市中多熱源聯(lián)合供熱時(shí)，各熱源連在環(huán)狀主管網(wǎng)上。這種方式投資高，但運(yùn)行可靠、安全。*482．枝狀布置如圖5-19（b）。管網(wǎng)形式簡(jiǎn)單，投資省、運(yùn)行管理方便。其管徑隨著其與熱源距離的增加和熱用戶的減少而逐步減少。*49圖5-20是一個(gè)大型的熱網(wǎng)系統(tǒng)示意圖。圖5-20大型熱水供熱系統(tǒng)的熱網(wǎng)示意圖1—熱電廠；2—區(qū)域鍋爐房；3—熱源出閥門(mén)；4—輸送干線分段閥門(mén)；5—主干線；6—支干線；7—用戶支線；8—熱力站；9、30、11、12—輸配干線上的分段閥門(mén)；13—連通管注：雙管線路以單線表示*50三、供熱管道平面圖供熱管道的布置應(yīng)根據(jù)確定的供熱系統(tǒng)方案、管道布置原則和敷設(shè)形式等，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行，并用平面圖、縱斷面圖、橫斷面圖和節(jié)點(diǎn)詳圖等表示出來(lái)。*51供熱管道平面圖主要內(nèi)容：①管道的名稱和管徑；②管道平面位置和連接形式；③固定支架位置及數(shù)量；④管道輔助設(shè)備(如補(bǔ)償器、閥門(mén)、疏水器、排水和放氣裝置等)的位置；⑤管道節(jié)點(diǎn)以及橫斷面圖的編號(hào)等。*52圖5-21某廠廠區(qū)地下敷設(shè)供熱管道平面圖*53鍋爐房→高壓蒸汽→蒸汽管道→1、2、3車間，供生產(chǎn)和供暖等用，各個(gè)車間凝結(jié)水→自流→3號(hào)車間凝結(jié)水水箱→凝結(jié)水泵→鍋爐房回水箱。圖5-21某廠廠區(qū)供熱管道平面圖*54管道的長(zhǎng)度、支架和輔助設(shè)備等的平面位置，用方格網(wǎng)坐標(biāo)表示。格線間距為100m;縱向格線編號(hào)是1A、2A、3A、4A、

5A

橫格線編號(hào)是21B、22B、…、26B圖5-21某廠廠區(qū)供熱管道平面圖*55例如圖中管道由左向右，然后向上拐彎，拐彎處自流凝水管的位置是：

()，

即該點(diǎn)在格線2A以上82m，在格線24B向右47m。圖5-21某廠廠區(qū)供熱管道平面圖*56四、供熱管道縱斷面圖圖5-22所示為不通行地溝的地下敷設(shè)供熱管道的路線與縱斷面圖。圖5-22熱網(wǎng)管段的縱端面圖1—雨水道、下水道；2—電纜；3—空氣閥；4—放水閥；J—檢查室；G—固定支架；F—方形補(bǔ)償器*57在圖上應(yīng)標(biāo)注：地面設(shè)計(jì)標(biāo)高、原始標(biāo)高、現(xiàn)狀與設(shè)計(jì)的交通線路和構(gòu)筑物的標(biāo)高、以及各段熱網(wǎng)的坡度等。*58五、地溝橫斷面圖在圖中應(yīng)確定：地溝橫斷面構(gòu)造和尺寸、管道排列位置。標(biāo)注：管徑、保溫層厚度、管距等。圖5-23為通行地溝敷設(shè)實(shí)例。H--熱水供水管；HR--熱水回水管；S--蒸汽管；CN--凝結(jié)水管；HW--熱水供應(yīng)管；HX--熱水供應(yīng)循環(huán)管。圖5-23通行地溝敷設(shè)實(shí)例1—管道支架根部；2—管道支座；3—加強(qiáng)板

*59第三節(jié)室外供熱管網(wǎng)的敷設(shè)與構(gòu)造供熱管線的敷設(shè)：指將供熱管道及附件，按設(shè)計(jì)條件組成整體，并使之固定就位的工作。供熱管線的構(gòu)造：包括管道及附件、保溫、補(bǔ)償器、管道支座及地上敷設(shè)的管道支架、操作平臺(tái)和地下敷設(shè)的地溝、檢查室等構(gòu)筑物。*60一、供熱管網(wǎng)的敷設(shè)方式供熱管網(wǎng)的敷設(shè)方式：地上(架空)敷設(shè)和地下敷設(shè)。1．地上敷設(shè)按支架高低：低支架敷設(shè)、中支架敷設(shè)、高支架敷設(shè)。優(yōu)點(diǎn)：不受地下水位、土質(zhì)和其他管線的影響，構(gòu)造簡(jiǎn)單，維修方便。缺點(diǎn)：占地面積較多，管道熱損失大，在某些場(chǎng)合下不夠美觀。*61(1)低支架敷設(shè)（圖5-24）在不防礙交通，不影響廠區(qū)擴(kuò)建的場(chǎng)合，可采用低支架敷設(shè)。

圖5-24低支架圖為避免地面雪、水的侵蝕，管道保溫層外殼底部距地面的凈距離0.5-1.0m。*62在人行頻繁和非機(jī)動(dòng)車輛通行地段，可采用中支架敷設(shè)。管道保溫層外殼底部距地面凈高2.0～4.0m。中支架敷設(shè)是地上敷設(shè)采用較多的方式。5-25中、高支架

(2)中支架敷設(shè)（圖5-25）*63(3)高支架敷設(shè)（圖5-25）在跨越公路、鐵路或主要交通干線時(shí)，局部采用高支架敷設(shè)。管道保溫結(jié)構(gòu)底距地面凈高為4m以上，一般為4.0~6.0m。地上敷設(shè)的支架一般采用鋼筋混凝土預(yù)制或現(xiàn)場(chǎng)澆制支架。5-25中、高支架

*642．地下敷設(shè)為滿足市容和其它方面的要求，供熱管線不能采用地上敷設(shè)時(shí)，需采用地下敷設(shè)。地下敷設(shè)是城鎮(zhèn)集中供熱管道廣泛采用的敷設(shè)方式。地下敷設(shè)分為：通行地溝、半通行地溝、不通行地溝和直埋（無(wú)溝敷設(shè)）。*65(1)通行地溝敷設(shè)

通行地溝是工作人員可以在地溝內(nèi)直立通行的地溝。管線布置方式：?jiǎn)蝹?cè)布管或雙側(cè)布管(圖5-26)。人行通道高度≮1.8m，寬度≮0.6m（宜取0.7m），并應(yīng)允許地溝內(nèi)最大直徑的管道通過(guò)通道。熱水管道通行地溝每隔200m應(yīng)設(shè)置出入口(事故人孔)，蒸汽管道通行地溝每隔100m應(yīng)設(shè)一個(gè)事故人孔。圖5-26通行地溝*66(2)半通行地溝如圖5-27。半通行地溝的人行通道高度1.2~1.4m，寬度≮0.5m。當(dāng)無(wú)條件采用通行地溝時(shí)，可采用半通行地溝，以利于管道維修和判斷故障地點(diǎn)，縮小大修時(shí)的開(kāi)挖范圍。半通行地溝長(zhǎng)度>200m時(shí)，應(yīng)設(shè)檢查口。圖5-27半通行地溝*67(3)不通行地溝敷設(shè)適用場(chǎng)合：在直管段無(wú)需檢修附件的場(chǎng)合采用。不通行地溝是城鎮(zhèn)供熱管道經(jīng)常采用的地溝敷設(shè)型式。

圖5-28不通行地溝如圖5-28。不通行地溝的橫截面較小，只需保證管道施工安裝的必要尺寸。特點(diǎn)：造價(jià)較低，占地較?。还艿罊z修時(shí)必須掘開(kāi)地面。*68管溝敷設(shè)有關(guān)尺寸，見(jiàn)表5-4。*69(4)無(wú)溝(直理)敷設(shè)如圖5-29。無(wú)溝(直理)敷設(shè)是供熱管道直接埋沒(méi)于土壤中的敷設(shè)型式。特點(diǎn)：可節(jié)約大量的建筑材料，安裝費(fèi)用低，是一種最經(jīng)濟(jì)的敷設(shè)方式。圖5-29埋地管道溝槽尺寸圖中保溫管底部為砂墊層，砂的最大粒度≯2mm。上面用砂質(zhì)熟土分層夯實(shí)。保溫管套頂至地面的深度h一般干管800-1200mm，接向用戶的支管覆土深度≮400mm*70直埋敷設(shè)分為：無(wú)補(bǔ)償直埋敷設(shè)有補(bǔ)償直埋敷設(shè)在熱水供熱管網(wǎng)中，無(wú)溝敷設(shè)在國(guó)內(nèi)外已得到廣泛地應(yīng)用。*71①無(wú)補(bǔ)償直埋敷設(shè)

供熱管網(wǎng)不設(shè)專用補(bǔ)償器。敷設(shè)方法:

在管道安裝時(shí)，在尚未回填土的敞開(kāi)溝槽內(nèi)把所敷設(shè)的管子加熱，當(dāng)管子被加熱至預(yù)定溫度時(shí)，進(jìn)行回填土。預(yù)熱溫度通常采用比最高運(yùn)行溫度低50℃。*72②有補(bǔ)償直埋敷設(shè)供熱管網(wǎng)設(shè)置補(bǔ)償器，并在適當(dāng)位置設(shè)置固定支架。安裝時(shí)，應(yīng)保證管線在設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算出的熱位量在運(yùn)行時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)，并嚴(yán)格按設(shè)計(jì)給出的預(yù)拉值進(jìn)行預(yù)拉。有補(bǔ)償直埋敷設(shè)可以在管道安裝完畢、水壓試驗(yàn)合格和接頭處理結(jié)束后回填管溝。*73(5)檢查井

地下敷設(shè)供熱管網(wǎng)，在管道分支處和裝有套筒補(bǔ)償器、閥門(mén)、排水裝置等處，都應(yīng)設(shè)置檢查井，以便檢查和檢修。*74圖5-30

檢查井布置圖例*75二、供熱管道及其附件1．供熱管道⑴材料選擇管子和附件的選擇，依據(jù)介質(zhì)的工作參數(shù)（壓力和溫度）。室內(nèi)供熱管道常采用水煤氣管或無(wú)縫鋼管；室外供熱管道采用無(wú)縫鋼管和電焊鋼管。⑵鋼管連接焊接、法蘭連接和絲扣連接（螺紋連接）*76

水煤氣管有兩種材質(zhì)，一個(gè)是GB/T3091-2001低壓流體輸送用焊接鋼管，本標(biāo)準(zhǔn)適用于水、污水、燃?xì)狻⒖諝?、采暖蒸汽等低壓流體輸送用和其他結(jié)構(gòu)用的直縫焊接鋼管。

一個(gè)是GB/T3091—93

低壓流體輸送用鍍鋅焊接鋼管，本標(biāo)準(zhǔn)適用于輸送水、煤氣、空氣、油和取暖蒸汽等一般較低壓力流體或其他用途的熱浸鍍鋅焊接（焊或電焊）鋼管*772．管道附件供熱管道附件：供熱管道上的管件(三通、彎頭等)、閥門(mén)、補(bǔ)償器、支座和器具(放氣、放水、疏水、除污等裝置)的通稱。供熱管網(wǎng)常用的附件：公稱壓力一般為PN1.0、PN1.6、PN2.0MPa。閥門(mén)：用來(lái)開(kāi)、閉管路和調(diào)節(jié)輸送介質(zhì)流量的設(shè)備。常用閥門(mén)型式：截止閥、閘閥、蝶閥、止回閥和調(diào)節(jié)閥等。*78⑴截止閥①功能及作用用于關(guān)斷，一般不作調(diào)節(jié)流量。②分類按介質(zhì)流向：直通式、直角式和直流式(斜桿式)。按閥桿螺紋的位置：明桿和暗桿。⑶結(jié)構(gòu)圖5-31是最常用的直通式截止閥結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5-31直通式截止閥*79截止閥內(nèi)介質(zhì)為單向流動(dòng)安裝時(shí)應(yīng)注意介質(zhì)流動(dòng)方向與閥體的箭頭介質(zhì)應(yīng)從閥瓣下部進(jìn)入閥體。圖5-31直通式截止閥*80⑵閘閥①功能及作用用于關(guān)斷，即全開(kāi)或全關(guān)時(shí)使用，不易作為調(diào)節(jié)流量使用。②分類按閥桿結(jié)構(gòu)型式：明桿和暗桿。按閘板的形狀及數(shù)目：楔式—多為單閘板；平行式—多為雙閘板。③結(jié)構(gòu)如圖5-32明桿平行式雙板閘閥、圖5-33

暗桿楔式單閘板閘閥。*81圖5-33暗桿楔式單閘板閘閥圖5-32明桿平行式雙板閘閥*82⑶蝶閥①功能及作用可用來(lái)啟閉和控制流量。②結(jié)構(gòu)圖5-34蝶閥結(jié)構(gòu)示意圖。通過(guò)搖把轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，帶動(dòng)渦輪蝸桿旋轉(zhuǎn)蝶板的開(kāi)度，可關(guān)閉和控制流量。圖5-34蝶閥結(jié)構(gòu)示意圖*83三、補(bǔ)償器1．補(bǔ)償器的作用用來(lái)吸收管道的熱伸長(zhǎng)，以減少管道在運(yùn)行過(guò)程所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力，保證管道穩(wěn)定運(yùn)行。2．補(bǔ)償器的種類自然補(bǔ)償、方形補(bǔ)償器、波紋管補(bǔ)償器、套筒補(bǔ)償器和球形補(bǔ)償器等。前三種是利用補(bǔ)償器材料的變形來(lái)吸收熱伸長(zhǎng)；后兩種是利用管道的位移來(lái)吸收熱伸長(zhǎng)。*84（一）自然補(bǔ)償利用供熱管道自身的彎曲管段(如L、Z)的變形，來(lái)補(bǔ)償管段的熱伸長(zhǎng)的補(bǔ)償方式，稱為自然補(bǔ)償。1．L型管段受熱位移如圖中虛線所示。圖5-40L形管段熱位移*852．Z型管段受熱位移如圖中虛線所示。在管道布置時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算其自補(bǔ)償能力是否能滿足要求，應(yīng)盡量利用自補(bǔ)償；當(dāng)不能滿足要求時(shí)，再選用補(bǔ)償器。圖5-40Z形管段熱位移*86（二）方形補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)：由四個(gè)90°彎頭構(gòu)成“U”形的補(bǔ)償器，如圖5-43所示。補(bǔ)償方式：工作時(shí)，靠其彎管的變形來(lái)補(bǔ)償管段的熱伸長(zhǎng)。方形補(bǔ)償器：通常用無(wú)縫鋼管煨彎或機(jī)制彎頭組合而成。*87圖5-43方形補(bǔ)償器*88（三）波紋管補(bǔ)償器如圖5-44所示。圖5-44波紋管補(bǔ)償器*89結(jié)構(gòu)：用單層或多層薄壁金屬管制成的具有軸向波紋的管狀補(bǔ)償設(shè)備。補(bǔ)償方式：工作時(shí)，它利用波紋變形進(jìn)行管道熱補(bǔ)償。分類：按波紋形狀：“U”形和“Ω”形。按補(bǔ)償方式：軸向補(bǔ)償器、橫向補(bǔ)償器和鉸接補(bǔ)償器。*90⑴軸向補(bǔ)償器按補(bǔ)償方式：可吸收軸向位移。按承壓方式分為：內(nèi)壓式和外壓式*91安裝方式：裝于直管段上。如圖所示，在軸向補(bǔ)償器兩側(cè)設(shè)導(dǎo)向支架。*92⑵橫向式補(bǔ)償器按補(bǔ)償方式：可沿補(bǔ)償器徑向變形。安裝方式：常裝于管道的橫向管段上吸收管道熱伸長(zhǎng)。*93⑶鉸接式補(bǔ)償器補(bǔ)償方式：鉸接軸為中心折曲變形。安裝方式：成對(duì)安裝在轉(zhuǎn)角管段上。二鉸點(diǎn)“L”和“Z”型布置*94（四）套筒補(bǔ)償器如圖5-46所示。⑴結(jié)構(gòu)由套管、外殼管和密封填料組成。⑵補(bǔ)償方式工作時(shí)，利用套管在外殼中的位移進(jìn)行管道的熱補(bǔ)償。⑶型式單向和雙向圖13-22彈性套筒補(bǔ)償器*95⑷安裝位置單向：安裝在靠固定支架處。雙向：安裝在兩固定支架之間。*96（五）球形補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)：由球體及外殼組成，如圖13-22

。圖13-22球形補(bǔ)償器補(bǔ)償方式：球體與外殼可相互折曲或旋轉(zhuǎn)一定角度，以此進(jìn)行熱補(bǔ)償。安裝方式：如圖所示。*97球形補(bǔ)償器工作原理圖*98五、管道支座（架）1．定義管道支座（架）--是支承管道并承受管道作用力的管道附件。2．作用：支承管道和限制管道位移。3．分類根據(jù)支座對(duì)管道位移的限制情況，分為：固定支座和活動(dòng)支座*99（一）活動(dòng)支座活動(dòng)支座—是允許管道和支承結(jié)構(gòu)有相對(duì)位移的管道支座。按構(gòu)造和功能分為：滑動(dòng)支架、滾動(dòng)支架、導(dǎo)向支架、彈簧支架、剛性吊架、彈簧吊架*1001．滑動(dòng)支架承受管道的垂直荷載，允許管道水平方向滑動(dòng)位移。按管托橫截面形狀分為：曲面槽滑動(dòng)支座（如圖13-23）丁字托滑動(dòng)支座（如圖13-24）弧形板滑動(dòng)支座（如圖13-25）*101*1022．滾動(dòng)支架在滑動(dòng)支座的管托下，加輥軸、滾柱或滾珠盤(pán)等部件組成。為得是減少摩擦。*1033．導(dǎo)向支架導(dǎo)向支架可以防止管道產(chǎn)生縱向彎曲，限制管道徑向位移，并支承管道荷重。如圖所示。*1044．彈簧支架在滑動(dòng)支座或滾動(dòng)支座的管托下加彈簧組件構(gòu)成。如圖所示。為保證彈簧良好的工作性能，一般在彈簧支架上設(shè)滾珠盤(pán)或聚四氟乙烯板?？沙惺芄艿篮芍睾腿齻€(gè)方向的位移。*1055．剛性吊架承受管道荷重和水平位移。圖13-28示出了幾種常見(jiàn)的剛性吊架。*1066．彈簧吊架由剛性吊架與彈簧組成，如圖13-29所示。承受管道荷重和三個(gè)方向的位移。*107（二）固定支座(架)不允許管道和支承結(jié)構(gòu)有相對(duì)位移的管道支座(架)。固定支架承受管道垂直荷重和三個(gè)方向的作用力和力矩。它將管道劃分成若干補(bǔ)償管段，分別進(jìn)行熱補(bǔ)償，從而保證補(bǔ)償器的正常工作。*108供熱管網(wǎng)支吊架可按《火力發(fā)電廠汽水管道支吊架設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《動(dòng)力設(shè)施國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集室外熱力管道支座》選用。*109第四節(jié)室外供熱管網(wǎng)的應(yīng)力計(jì)算概述室外管網(wǎng)的熱伸長(zhǎng)及其補(bǔ)償室外管網(wǎng)支座及受力分析*110一、概述1．供熱管道應(yīng)力計(jì)算的任務(wù)⑴計(jì)算管道的一次應(yīng)力和二次應(yīng)力，以判斷計(jì)算管道是否安全、可靠、經(jīng)濟(jì)合理。⑵計(jì)算管道對(duì)設(shè)備所產(chǎn)生的推力和力矩，以判斷設(shè)備是否在安全承受的范圍內(nèi)。2．應(yīng)力計(jì)算時(shí)需考慮的荷載⑴管道內(nèi)的流體壓力(簡(jiǎn)稱內(nèi)壓力)；⑵外載負(fù)荷：主要是管道的自重(管子、流體和保溫結(jié)構(gòu)的重量)和風(fēng)、雪載荷(對(duì)室外管道)。*1113．應(yīng)力分類一次應(yīng)力--管道承受內(nèi)壓力和持續(xù)外載產(chǎn)生的應(yīng)力。二次應(yīng)力--管道由于熱脹、冷縮和其它位移受約束產(chǎn)生的應(yīng)力。一次應(yīng)力是非自限性的，當(dāng)超過(guò)某一限度時(shí)，將使管道整體變形直至破壞。二次應(yīng)力是有自限性的，二次應(yīng)力產(chǎn)生的破壞，是在反復(fù)交變應(yīng)力作用下引起的疲勞破壞。*1124．管道應(yīng)力計(jì)算的主要項(xiàng)目⑴選定或校核鋼管壁厚；⑵確定活動(dòng)支座的最大允許間距；⑶分析固定支座受力情況，計(jì)算其受力大?。虎扔?jì)算管道的熱伸長(zhǎng)量，確定補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)尺寸及其彈性力等。*113二、室外管網(wǎng)的熱伸長(zhǎng)及其補(bǔ)償1．管道熱伸長(zhǎng)供熱管道安裝投運(yùn)后，由于管道被熱媒加熱引起管道受熱伸長(zhǎng)。管道受熱的自由伸長(zhǎng)量，可按下式計(jì)算：

m式中—管道的線膨脹系數(shù)(附錄14-1)，一般可?。?2×10-6m/(m.℃)；

t1—管壁最高溫度，可取熱媒的最高溫度，℃；

t2—管道安裝時(shí)的溫度，在溫度不能確定時(shí)，可取為最冷月平均溫度，℃；

L—計(jì)算管段的長(zhǎng)度，m。*114在供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)中，為了吸收管道的熱伸長(zhǎng)，減少管道在運(yùn)行過(guò)程所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力，保證管道穩(wěn)定運(yùn)行，采用各種補(bǔ)償方式，如自然補(bǔ)償、方形補(bǔ)償器、波紋管補(bǔ)償器、套筒補(bǔ)償器和球形補(bǔ)償器等。*1152．管道自然補(bǔ)償對(duì)L形和Z形管道，當(dāng)彎管轉(zhuǎn)角不能大于150°時(shí)，管道臂長(zhǎng)不宜超過(guò)20-25m。圖5-40L形管段熱位移圖5-41Z形管段熱位移*116L形管道的短臂長(zhǎng)度可按下式估算：式中—L形管道短臂長(zhǎng)度，m；

—長(zhǎng)臂L1的熱伸長(zhǎng)量，mm；

d0—管道外徑，mm。*117

Z形管道的外臂長(zhǎng)度h可按下式估算：式中h—Z形管道的外臂長(zhǎng)度，m；

E—材料彈性模量，MPa；

[σ]—彎曲允許應(yīng)力，可取[σ]＝80MPa；

Δt--管道三個(gè)方向熱伸長(zhǎng)量的向量和，mm。*118在確定管道是否選用補(bǔ)償器之前，應(yīng)先驗(yàn)算其自然補(bǔ)償能力是否滿足要求。對(duì)于同一規(guī)格的管子，兩端固定，中間無(wú)限位支吊點(diǎn)，無(wú)分支的管道，其自然補(bǔ)償能力可按下式判別：式中DN—管子的公稱通徑，mm；

Δ—管道三個(gè)方向熱伸長(zhǎng)量的向量和，mm；

L—管道展開(kāi)長(zhǎng)度，m；

U—兩固定點(diǎn)間直線距離，m。*119*1203．管壁厚度的確定⑴管壁的理論計(jì)算厚度式中SL—管子理論計(jì)算壁厚，mm；

Pjs—計(jì)算壓力，MPa；

Dw—管子外徑，mm；

—鋼材在計(jì)算溫度下的基本許用壓力，MPa;η—縱向焊縫減弱系數(shù)。*121⑵管子的計(jì)算壁厚

Sj=SL+C式中Sj--管子的計(jì)算壁厚，mm；

C—管子壁厚附加值，mm。⑶管子的取用壁厚根據(jù)Sj按鋼管產(chǎn)品規(guī)格，取用管子公稱厚度，要求

S≥Sj*1224．管道應(yīng)力驗(yàn)算

⑴管道在工作狀態(tài)下，由內(nèi)壓力產(chǎn)生的折算應(yīng)力σzs不得大于鋼材在計(jì)算溫度下的基本許用應(yīng)力，即式中Dw—管子外徑，mm。

C1—驗(yàn)算時(shí)的管子壁厚附加值。

S—壁厚*123⑵管道在工作狀態(tài)下，由內(nèi)壓和持續(xù)外載產(chǎn)生的一次應(yīng)力，不得大于鋼材在計(jì)算溫度下的基本許用應(yīng)力，即式中—持續(xù)外載軸向應(yīng)力，MPa。

—持續(xù)外載當(dāng)量應(yīng)力，MPa

*124⑶管道由熱脹、冷縮和其它位移受約束而產(chǎn)生的二次應(yīng)力（熱脹當(dāng)量應(yīng)力），不得大于鋼材在計(jì)算溫度下的基本許用應(yīng)力，即常用的計(jì)算方法有：等值剛度法、有限單元法、應(yīng)變能微分法、彈性中心法。*125三、室外管網(wǎng)支座及受力分析(一)活動(dòng)支座間距的確定在確保安全運(yùn)行前提下，應(yīng)盡可能擴(kuò)大活動(dòng)支座的間距，以節(jié)約供熱管線的投資費(fèi)用。1．活動(dòng)支座間距應(yīng)滿足的條件⑴強(qiáng)度條件管道在工作狀態(tài)下，由內(nèi)壓和持續(xù)外載產(chǎn)生的應(yīng)力，不得大于鋼材在計(jì)算溫度下的基本許用應(yīng)力。*126⑵剛度條件管道在一定的跨距下總會(huì)有一定的撓度，但由鋼管自重產(chǎn)生的彎曲撓度不應(yīng)大于支架間距的0.0005倍。*1272．支吊架間距計(jì)算⑴按強(qiáng)度條件均布荷載水平管段上活動(dòng)支座的允許間距可按下式計(jì)算：

m式中[σw]—管材的許用外載綜合應(yīng)力，MPa；按附錄5-6確定。

W—管子斷面抗彎矩，cm3；

Φ--管子橫向焊縫系數(shù)，見(jiàn)表5-24；

q—外載負(fù)荷作用下的管子單位長(zhǎng)度的計(jì)算重量，N/m。*128⑵按剛度條件均布荷載水平管段上活動(dòng)支座的允許間距可按下式計(jì)算：式中—管道的坡度，i=H/L；

I—管道斷面慣性矩，m(見(jiàn)附錄5-6)；

E—管道材料的彈性模數(shù)，N/m2(見(jiàn)附錄5-6)；

q—外載負(fù)荷作用下管子的單位長(zhǎng)度的計(jì)算重量，N/m。*1293．水平90°彎管兩端支架間管段的展開(kāi)長(zhǎng)度，不應(yīng)大于水平管段上支架最大允許間距的0.73倍。Lzk≯0.73Lmax

活動(dòng)支座的最大間距(允許間距)的確定，應(yīng)同時(shí)滿足強(qiáng)度條件和剛度條件。附錄5-7給出管道活動(dòng)支座最大允許間距。*130(二)固定支座(架)的跨度及其受力計(jì)算1．固定支座(架)的跨距固定支座(架)是供熱管道中主要受力構(gòu)件，也是造價(jià)較大的構(gòu)件。為了節(jié)約投資，應(yīng)盡可能加大固定支座(架)的間距，減少其數(shù)目。其間距必須滿足的三個(gè)條件：⑴管段的熱伸長(zhǎng)量≯補(bǔ)償器所允許的補(bǔ)償量；⑵管段因膨脹和其它作用而產(chǎn)生的推力≯固定支架所能承受的允許推力；⑶不應(yīng)使管道產(chǎn)生縱向彎曲。固定支座(架)的最大間距，不宜超過(guò)附錄5-8所列的數(shù)值。*1312．固定支座受力計(jì)算⑴固定支座受力：重力和水平軸向推力。⑵水平軸向推力(包括三種力)①管道移動(dòng)時(shí)，由活動(dòng)支座的摩擦力而產(chǎn)生的水平推力Pg.mPg.m=μqL式中q—計(jì)算管段單位長(zhǎng)度的自體荷裁，N/m；

μ--摩擦系數(shù)；鋼對(duì)鋼μ＝0.3；

L—管段計(jì)算長(zhǎng)度，m；

Pg.m—管道摩擦推力，N。②由彎管補(bǔ)償器或波紋管補(bǔ)償器的彈性力或由于套筒補(bǔ)償器摩擦力而產(chǎn)生的水平推力。*132⑶由管道不平衡內(nèi)壓力而產(chǎn)生的水平推力。(ⅰ)當(dāng)固定支座(架)設(shè)置在兩個(gè)不同管徑之間，不平衡軸向力為

Pch=P（F1-F2）式中Pch—不平衡軸向力，N；

P--介質(zhì)的工作壓力，Pa；

F—計(jì)算截面積，m2。*133(ⅱ)當(dāng)固定支架設(shè)置在有堵板的端頭、或有彎管以及閥門(mén)的管段和設(shè)有套筒或波紋管補(bǔ)償器管段之間時(shí)，內(nèi)壓力產(chǎn)生的軸向力為:Pn=PF式中Pn--不平衡軸向力，N；