1、热力管道设计方法热力管道设计方法2022-10-5热力管道设计方法热热力力管管道道 （GB2）热力管道设计方法 GB类压力管道：城市或乡镇范围内的用于公用或民用的燃气和热力管道。燃气管道GB1 热力管道GB2热力管道设计方法一、一、集中供热系统集中供热系统热力管道设计方法（一）定义（一）定义l 定义定义 一个或多个热源通过供热管网向多个用户供热的系统，由一个或多个热源通过供热管网向多个用户供热的系统，由热源热源、热网热网和和用户用户组成。组成。l 作用作用 热源热源:能量转换：将天然或人造能源转化为热能。能量转换：将天然或人造能源转化为热能。热网热网:能量输送：向用户输送和分配供热介质的管线。
2、能量输送：向用户输送和分配供热介质的管线。用户用户:从热源获得热能的用热装置。从热源获得热能的用热装置。热源 用户 用户 用户 用户 用户 用户(1个或n个)热力管道设计方法根据热媒分类根据热媒分类2根据热源分类根据热源分类31根据供热管网分类根据供热管网分类33（二）主要分类（二）主要分类热力管道设计方法 热电厂供热系统热电厂供热系统锅炉房供热系统锅炉房供热系统余热供热系统余热供热系统可再生能源供热系统可再生能源供热系统（二）主要分类（二）主要分类根据热源分类根据热源分类锅炉房42.9%热电厂51.3%其它5.8%热力管道设计方法蒸汽供热系统蒸汽供热系统热水供热系统热水供热系统（二）主要分类
3、（二）主要分类根据热媒分类根据热媒分类热力管道设计方法（二）主要分类（二）主要分类根据供热管网分类根据供热管网分类单管制单管制双管制双管制多管制多管制热力管道设计方法自然条自然条件件用户性质用户性质安全、经安全、经济济用户规模用户规模（三）选择方法（三）选择方法热力管道设计方法二、热负荷二、热负荷热力管道设计方法 根据负荷性质分为：根据负荷性质分为：l 生产热负荷生产热负荷l 采暖热负荷采暖热负荷l 通风热负荷通风热负荷l 空调热负荷空调热负荷l 生活热水热负荷生活热水热负荷（一）（一）热热 负负 荷荷 类类 型型热力管道设计方法D：平均耗汽量（平均耗汽量（kg/h）B1：年燃料耗量（年燃料耗
4、量（kg）QL：低位发热量（：低位发热量（kJ/kg）b：锅炉效率锅炉效率s：供热系统效率供热系统效率l 生产工艺热负荷：生产工艺热负荷：生产工艺实际数据生产工艺实际数据按燃料耗量验算按燃料耗量验算按产品单耗验算按产品单耗验算（二）（二）热负荷计算热负荷计算W：年产量（年产量（t或件）或件）b：单位产品耗煤量（单位产品耗煤量（kg/t或或kg/件）件）：回水率回水率Ta：年平均负荷利用小时数（年平均负荷利用小时数（h）hb、hma：供汽焓、补水焓（：供汽焓、补水焓（kJ/kg）hrt：回水焓（回水焓（kJ/kg）热力管道设计方法Q Qh hq qh hA A10 10-3-3 式中式中 Q Q
5、h h 采暖设计热负荷（采暖设计热负荷（kWkW）；）；q qh h 采暖热指标（采暖热指标（W/mW/m2 2），），A A 采暖建筑物的建筑面积（采暖建筑物的建筑面积（m m2 2）。）。l 采暖热负荷：采暖热负荷：室外采暖设计温度时，为保证室内温度室外采暖设计温度时，为保证室内温度符合要求，由供热设备提供的热量。符合要求，由供热设备提供的热量。（二）（二）热负荷计算热负荷计算住宅住宅居住区居住区办公办公医院、托幼医院、托幼旅馆旅馆商店商店节能节能404045454545555550507070555570705050606055557070未节能未节能585864646060676760
6、608080656580806060707065658080热力管道设计方法三、供热管网三、供热管网热力管道设计方法 输送距离长输送距离长 分支节点多分支节点多 附件设备多附件设备多 热水管网发生事故时允许有停供抢修时间热水管网发生事故时允许有停供抢修时间 一般管网事故抢修时间不超过一般管网事故抢修时间不超过12小时小时，大型管网事故抢修时间不超过大型管网事故抢修时间不超过24小时小时（一）供热管网特点（一）供热管网特点热力管道设计方法常用设计规范常用设计规范城镇热力网设计规范城镇热力网设计规范 CJJ34-2010城镇直埋供热管道工程技术规程城镇直埋供热管道工程技术规程 CJJ/81-98城
7、镇供热直埋蒸汽管道技术规程城镇供热直埋蒸汽管道技术规程 CJJ104-2005城镇供热管网工程施工及验收规范城镇供热管网工程施工及验收规范 CJJ28-2004工业金属管道工程施工及验收规范工业金属管道工程施工及验收规范 GB50235-2010工业金属管道设计规范工业金属管道设计规范 GB50316-2008工业设备及管道绝热工程设计规范工业设备及管道绝热工程设计规范 GB50246-97工业设备及管道绝热工程施工规范工业设备及管道绝热工程施工规范 GB50126-2008现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范 GB50236-98 高密度聚乙烯外护
8、管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管 CJ/T114-2000 高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管管件高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管管件 CJ/T155-2001热力管道设计方法多管制管多管制管网网 枝状管网枝状管网平面布置形式平面布置形式环状管环状管网网（二）平面布置形式（二）平面布置形式热力管道设计方法l 枝状管网枝状管网 从热源引出主干线向用户供热，形成类似树枝状的管网。从热源引出主干线向用户供热，形成类似树枝状的管网。特点：特点：型式简单、投资低，调节方便。安全性较差。型式简单、投资低，调节方便。安全性较差。热源 用户
9、 用户 用户 用户 用户（二）平面布置形式（二）平面布置形式热力管道设计方法l 环状管网：环状管网：管网主干线之间连通构成环形管网主干线之间连通构成环形.特点：特点：安全可靠，投资高。安全可靠，投资高。热源用户用户用户用户用户用户用户（二）平面布置形式（二）平面布置形式供热面积大于供热面积大于10001000万万m m2 2的热网干线宜连成环网。的热网干线宜连成环网。最低供热保证率最低供热保证率采暖计算温度（采暖计算温度（）-10-10-20-20最低供热保证率（最低供热保证率（%）405565热力管道设计方法多管制管网多管制管网供热系统中热用户所需介质参数差别较大供热系统中热用户所需介质参数
10、差别较大2不能间断的热用户不能间断的热用户；31热负荷变化较大热负荷变化较大33季节性热负荷占全年总负荷比例较大季节性热负荷占全年总负荷比例较大34（二）平面布置形式（二）平面布置形式热力管道设计方法平行于道路中心，敷设在车行道以外，同一条管道平行于道路中心，敷设在车行道以外，同一条管道 应沿街道一侧敷设；应沿街道一侧敷设；穿过厂区的热网敷设在易于检修和维护的位置；穿过厂区的热网敷设在易于检修和维护的位置；通过非建筑区的热力网管道应沿公路敷设；通过非建筑区的热力网管道应沿公路敷设；宜避开土质松软地区、地震断裂带、滑坡危险带等不利地段。宜避开土质松软地区、地震断裂带、滑坡危险带等不利地段。DN3
11、00mm管道，可穿过地下室或用开槽施工法自建筑物管道，可穿过地下室或用开槽施工法自建筑物 下专门敷设的管沟内穿过。下专门敷设的管沟内穿过。架空管道可和其它管道敷设在同一管架上，应便于检修，不架空管道可和其它管道敷设在同一管架上，应便于检修，不 得架设在腐蚀性介质管道的下方。得架设在腐蚀性介质管道的下方。热网可以和自来水、热网可以和自来水、10kV以下的电力电缆、通讯线路、压以下的电力电缆、通讯线路、压缩空气管道、压力排水管和重油管敷设在管沟内。热力管应高缩空气管道、压力排水管和重油管敷设在管沟内。热力管应高于自来水管和重油管，自来水管应做绝热层和防水层。于自来水管和重油管，自来水管应做绝热层和
12、防水层。（三）平面布置形式（三）平面布置形式热力管道设计方法（三）平面布置形式（三）平面布置形式运行安运行安全全节约用地节约用地总原则总原则降低投资降低投资施工维修方便施工维修方便燃气管不得进入热网管沟。热网管沟与燃气管道交叉燃气管不得进入热网管沟。热网管沟与燃气管道交叉垂直净距小于垂直净距小于300mm时，燃气管必须加套管，套管两时，燃气管必须加套管，套管两端超出管沟端超出管沟1m以上。以上。热力管道设计方法（四）管道敷设方式（四）管道敷设方式低支架低支架中支架中支架高支架高支架敷设方式敷设方式地下敷设地下敷设地上敷设地上敷设直埋直埋管沟管沟热力管道设计方法（四）管道敷设方式（四）管道敷设方
13、式低支架：H：0.31.0m中支架 H：2.04.5m 高支架 H4.5m地地上上敷敷设设热力管道设计方法（H）（A）（B）（C）（D）（E）通行通行1.80.60.20.20.20.2半通行半通行1.20.50.20.20.20.2不通行不通行0.10.050.150.2BEADCH（四）管道敷设方式（四）管道敷设方式通行半通通行 不通通行地地沟沟敷敷设设热力管道设计方法冷安装冷安装敞槽预热安装敞槽预热安装覆土预热安装覆土预热安装（四）管道敷设方式（四）管道敷设方式无补偿无补偿有补偿有补偿直直埋埋敷敷设设补偿方式补偿方式特点及适用条件特点及适用条件无无补补偿偿冷安装冷安装施工简单，防止轴向失
14、稳，介质温度施工简单，防止轴向失稳，介质温度130，安装温度，安装温度10敞槽预热敞槽预热无补偿器费用，允许敞槽施工，有临时热源无补偿器费用，允许敞槽施工，有临时热源 覆土预热覆土预热部分沟槽可回填，需一次性补偿器部分沟槽可回填，需一次性补偿器有补偿有补偿固定墩多，维护量大。保护薄弱部件、减小推力固定墩多，维护量大。保护薄弱部件、减小推力热力管道设计方法l选择原则选择原则城镇街道上和居住区内的管网宜采用地下敷设，地下敷设困难时，城镇街道上和居住区内的管网宜采用地下敷设，地下敷设困难时，可采用地上敷设，但应注意美观。可采用地上敷设，但应注意美观。厂区热力网管道，宜采用地上敷设。厂区热力网管道，宜
15、采用地上敷设。热水管道地下敷设时，优先采用直埋敷设；热水管道地下敷设时，优先采用直埋敷设；管沟敷设首选不通行管沟敷设；穿越不允许开挖检修的地段时，管沟敷设首选不通行管沟敷设；穿越不允许开挖检修的地段时，采用通行管沟敷设；通行管沟困难时，采用半通行管沟敷设。采用通行管沟敷设；通行管沟困难时，采用半通行管沟敷设。蒸汽直埋敷设应采用保温良好、防水可靠、耐腐蚀的预制保温管，蒸汽直埋敷设应采用保温良好、防水可靠、耐腐蚀的预制保温管，设计寿命不低于设计寿命不低于25年。年。直埋敷设与地沟敷设经济技术比较直埋敷设与地沟敷设经济技术比较热损失热损失 投资投资维修维修寿命寿命 施工期施工期 施工难度施工难度 占
16、地面积占地面积直埋直埋1114短短小小小小地沟地沟2.531.066.361长长大大大大（四）管道敷设方式（四）管道敷设方式热力管道设计方法地上敷设管道与建（构）筑物或其它管线距离地上敷设管道与建（构）筑物或其它管线距离（五）间距要求（五）间距要求建筑物、构筑物或管线名称建筑物、构筑物或管线名称最小水平净距最小水平净距最小垂直净距最小垂直净距铁路钢轨铁路钢轨轨外轨外侧侧3.0轨顶轨顶5.5 5.5 电气铁路电气铁路6.556.55电车钢轨电车钢轨轨外侧轨外侧2.02.0公路边缘公路边缘1.51.5公路路面公路路面4.54.5架空输电线架空输电线（水平净距：导线（水平净距：导线最大风偏时；垂直最
17、大风偏时；垂直净距：热网在下面净距：热网在下面交叉通过导线最大交叉通过导线最大垂度时）垂度时）1kV1kV1.51.51.01.01 110kV10kV2.02.02.02.03535110kV110kV4.04.04.04.0220kV220kV5.05.05.05.0330kV330kV6.06.06.06.0500kV500kV6.56.56.56.5树树 冠冠0.50.5（树中不小于（树中不小于2 2）热力管道设计方法地下敷设热网与建（构）筑物或其它管线距离地下敷设热网与建（构）筑物或其它管线距离（五）间距要求（五）间距要求建筑物、构筑物或管线名称建筑物、构筑物或管线名称水平净距水平净
18、距垂直净距垂直净距建筑物建筑物基础基础管沟敷设管沟敷设0.50.5直埋闭式直埋闭式热水网热水网DN250DN2502.52.5DN300DN3003.03.0直埋开式热水网直埋开式热水网5.05.0铁路钢轨铁路钢轨钢轨外侧钢轨外侧3.03.0轨底轨底1.21.2电车钢轨电车钢轨钢轨外侧钢轨外侧2.02.0轨底轨底1.01.0路基边坡底脚或边沟的边缘路基边坡底脚或边沟的边缘1.01.0通讯、照明或通讯、照明或10kV10kV以下电力电杆以下电力电杆1.01.0桥墩（高架桥、栈桥）边缘桥墩（高架桥、栈桥）边缘2.02.0架空管道支架基础边缘架空管道支架基础边缘1.51.5高压输电线基础边缘高压输电
19、线基础边缘35kV35kV220kV220kV3.03.0通讯电缆管块通讯电缆管块1.01.00.150.15电力和控制电缆电力和控制电缆35kV35kV以下以下2.02.00.50.5110kV110kV2.02.01.01.0热力管道设计方法地下敷设热网与建（构）筑物或其它管线距离地下敷设热网与建（构）筑物或其它管线距离（五）间距要求（五）间距要求建筑物、构筑物或管线名称建筑物、构筑物或管线名称水平净距水平净距垂直净距垂直净距燃气燃气管道管道管沟敷设管沟敷设燃气压力燃气压力0.01MPa0.01MPa1.01.00.150.15燃气压力燃气压力0.4MPa0.4MPa1.51.50.150
20、.15燃气压力燃气压力0.8MPa0.8MPa2.02.00.150.15燃气压力燃气压力0.8MPa0.8MPa4.04.00.150.15直 埋 敷 设直 埋 敷 设热水网热水网燃气压力燃气压力0.4MPa0.4MPa1.01.00.150.15燃气压力燃气压力0.8MPa0.8MPa1.51.50.150.15燃气压力燃气压力0.8MPa0.8MPa2.02.00.150.15给排水管道给排水管道1.51.50.150.15地地 铁铁5.05.00.80.8电气铁路接触网电杆基础电气铁路接触网电杆基础3.03.0乔灌木（中心）乔灌木（中心）1.51.5热力管道设计方法直埋敷设热力网管道最
21、小覆土深度直埋敷设热力网管道最小覆土深度u直埋敷设管道最小覆土深度应考虑土壤和地面活荷载对管道直埋敷设管道最小覆土深度应考虑土壤和地面活荷载对管道强度的影响并保证管道不发生纵向失稳。具体规定应按城镇强度的影响并保证管道不发生纵向失稳。具体规定应按城镇直埋供热管道工程技术规程直埋供热管道工程技术规程CJJ/T81规定执行。规定执行。管径（管径（mm）50125150200250300350400450500车车 行行 道道 下下0.81.01.01.21.2非车行道下非车行道下0.60.60.70.80.9（五）间距要求（五）间距要求热力管道设计方法l管材管材:无缝钢管、电弧焊或高频焊焊接钢管。
22、管道和钢材的规格无缝钢管、电弧焊或高频焊焊接钢管。管道和钢材的规格及质量应符合国家相关标准。及质量应符合国家相关标准。l连接方式连接方式:焊接、法兰连接和螺纹连接。焊接、法兰连接和螺纹连接。热网连接应采用热网连接应采用焊接焊接。管道与设备、阀门等连接也应采用焊接，需。管道与设备、阀门等连接也应采用焊接，需拆卸时，采用法兰连接。拆卸时，采用法兰连接。DN25mm的放气阀，可采用螺纹连接，的放气阀，可采用螺纹连接，连接放气阀的管道应采用厚壁管。连接放气阀的管道应采用厚壁管。钢号钢号适用范围适用范围钢板厚度钢板厚度Q235AP 1.6MPa，t 150 16mmQ235BP 2.5MPa，t 300
23、 20mm10、20、Q245R及低合金钢及低合金钢热网规范适用的全部参数热网规范适用的全部参数不限不限（六）管材及连接方式（六）管材及连接方式热力管道设计方法l 弯头、异径管、三通、法兰、阀门及放气、放水装置等。弯头、异径管、三通、法兰、阀门及放气、放水装置等。（七）热力网管道附件（七）热力网管道附件热力管道设计方法l 阀门阀门管道干线、支干线、支线的起点安装关断阀门。管道干线、支干线、支线的起点安装关断阀门。热水网干线设分段阀门。输送干线热水网干线设分段阀门。输送干线2 23km3km；输配干线；输配干线1 11.5km1.5km。热源 用户 2km 热源 用户 用户 输 送 干输 送 干
24、线线输 配 干输 配 干线线（七）热力网管道附件（七）热力网管道附件热源间的连通干线、环网分段阀应采用热源间的连通干线、环网分段阀应采用双向密封阀门双向密封阀门。压力压力1.6MPa，且直径，且直径500mm的闸阀应安装的闸阀应安装旁通阀旁通阀。直径按。直径按 阀门直径十分之一选用。阀门直径十分之一选用。直径直径500mm的阀门，宜采用的阀门，宜采用电动驱动装置电动驱动装置。2km热力管道设计方法l 放气、疏放水装置放气、疏放水装置热水、凝结水管道高点安装放气装置，低点安装放水装置。热水、凝结水管道高点安装放气装置，低点安装放水装置。蒸汽管低点设启动疏水和经常疏水装置。蒸汽管低点设启动疏水和经
25、常疏水装置。热水管道放水时热水管道放水时间间（七）热力网管道附件（七）热力网管道附件DNDN（mmmm）放水时间放水时间（h h）300 3002 23 33503505005004 46 6 600 6005 57 7疏放水小室疏放水小室热力管道设计方法l检查室检查室（七）热力网管道附件（七）热力网管道附件净空高度不小于净空高度不小于1.8m，通道宽度不小于通道宽度不小于0.6m；保温结构表面与检查室地面距离不小于保温结构表面与检查室地面距离不小于0.6m；人孔直径不小于人孔直径不小于0.7m，不少于，不少于2个，个，对角布置，人孔避开检查室内设备，对角布置，人孔避开检查室内设备，净空面积小
26、于净空面积小于4m2时，可设时，可设1个人孔；个人孔；至少设至少设1个集水坑，置于人孔下方；个集水坑，置于人孔下方；检查室地面应低于管沟内底不小于检查室地面应低于管沟内底不小于 0.3m；爬梯高度大于爬梯高度大于4m时应设护拦或在爬梯中间设平台。时应设护拦或在爬梯中间设平台。热力管道设计方法l弯头、三通、法兰、变径管弯头、三通、法兰、变径管弯头、三通、法兰、变径管均选用标准件，弯头的壁厚应弯头、三通、法兰、变径管均选用标准件，弯头的壁厚应不小于管道壁厚。焊接弯头应双面焊接。变径管制作应采不小于管道壁厚。焊接弯头应双面焊接。变径管制作应采用压制或钢板卷制，壁厚不小于管道壁厚。钢管焊制三通，用压制
27、或钢板卷制，壁厚不小于管道壁厚。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的直埋支管开孔应进行补强。对于承受干管轴向荷载较大的直埋敷设管道，应考虑三通干管的轴向补强，其技术要求按敷设管道，应考虑三通干管的轴向补强，其技术要求按城镇直埋供热管道工程技术规程城镇直埋供热管道工程技术规程CJJ/T81规定执行。规定执行。（七）热力网管道附件（七）热力网管道附件热力管道设计方法1设备及管道设备及管道绝热技术通则绝热技术通则GB/T42723工业设备及管道工业设备及管道绝热工程设计规范绝热工程设计规范 GB/502642设备和管道设备和管道绝热设计导则绝热设计导则 GB/T8175l 保
28、温目的：保温目的：减少热损失、节能减少热损失、节能 运行人员安全运行人员安全 保证用户用热需求保证用户用热需求（七）热力网保温结构设（七）热力网保温结构设计计l 执行标准执行标准热力管道设计方法l保温材料选用原则保温材料选用原则 工作温度下的导热系数不大于工作温度下的导热系数不大于0.08W(mK)，有随温度变化的导热系数方程式或图表；松散或可压缩有随温度变化的导热系数方程式或图表；松散或可压缩的保温材料应有使用密度下的导热系数方程式或图表；的保温材料应有使用密度下的导热系数方程式或图表；31硬质预制成型制品抗压强度不应小于硬质预制成型制品抗压强度不应小于 0.3MPa；半硬；半硬质的保温材料
29、压缩质的保温材料压缩10时的抗压强度不应小于时的抗压强度不应小于0.2MPa。3密度不应大于密度不应大于300kg/m3 32 其它：吸水率低、对环境人体危害小、对管道无腐蚀其它：吸水率低、对环境人体危害小、对管道无腐蚀（七）热力网保温结构设（七）热力网保温结构设计计33热力管道设计方法l 直埋敷设热水管道直埋敷设热水管道 采用钢管、保温层、外护管结合成一体的预制管。采用钢管、保温层、外护管结合成一体的预制管。符合高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管符合高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管CJ/T114和玻璃纤维增强塑料外护层聚氨酯泡沫塑料预制和玻璃纤维增强塑料外护层聚氨酯
30、泡沫塑料预制直埋保温管直埋保温管CJ/T129的规定。的规定。聚乙烯（七）热力网保温结构设（七）热力网保温结构设计计热力管道设计方法l 保温计算保温计算计算管网散热损失、供热介质温降，确定经济保温厚度。计算管网散热损失、供热介质温降，确定经济保温厚度。（七）热力网保温结构设（七）热力网保温结构设计计(mm)热损失费用热损失费用0费用（元）费用（元）总费用总费用保温费用保温费用T0热力管道设计方法四、管网水力计算四、管网水力计算热力管道设计方法1设计计设计计算算3事故分析事故分析 2校核计算校核计算（一）计算型式（一）计算型式热力管道设计方法分析供热系统正常运行的压力工分析供热系统正常运行的压力
31、工况况2 确定管径、流量和压力损失确定管径、流量和压力损失31进行事故工况分析进行事故工况分析33必要时进行动态水力分必要时进行动态水力分析析34（二）水力计算内容（二）水力计算内容热力管道设计方法l 计算流量选取原则计算流量选取原则从热源引出的主管按热源最大能力计算；从热源引出的主管按热源最大能力计算；直接与用户连接的支管按用户远期负荷计算；直接与用户连接的支管按用户远期负荷计算；主干管或分支干管按各用户计算流量之和计算。主干管或分支干管按各用户计算流量之和计算。热源 用户 用户 用户 用户 用户 用户（二）计算参数确定（二）计算参数确定热力管道设计方法l计算长度：计算长度：管道几何展开长度
32、和管件局部阻力当量长度管道几何展开长度和管件局部阻力当量长度Lj（1+）Lz Lj计算长度计算长度 （m）Lz几何展开长度几何展开长度 （m）局部阻力与沿程阻力的比值局部阻力与沿程阻力的比值（二）计算参数确定（二）计算参数确定管线管线类型类型补偿器类型补偿器类型公称直径（公称直径（mmmm）蒸汽管道蒸汽管道热水管道热水管道输送输送干线干线套筒或波纹补偿器套筒或波纹补偿器120012000.20.20.20.2方形方形补偿器补偿器2002003503500.70.70.50.54004005005000.90.90.70.7600600120012001.21.21.01.0输配输配管线管线套筒
33、或波纹补偿器套筒或波纹补偿器4004000.40.40.30.3450450120012000.50.50.40.4方形方形补偿器补偿器1501502502500.80.80.60.63003005005001.01.00.90.9600600120012001.21.21.01.0热力管道设计方法l介质允许流速介质允许流速h=P/Lj h 单位长度允许压降（单位长度允许压降（Pa/m）Lj主干线计算长度（主干线计算长度（m）P 主干线压差（主干线压差（Pa）（二）计算参数确定（二）计算参数确定l主干线单位长度允许压降主干线单位长度允许压降工作介质工作介质管道种类管道种类流速（流速（m/s）过
34、热蒸汽过热蒸汽DN 20080DN 20050饱和蒸汽饱和蒸汽DN 20060DN 20035热网循环水热网循环水室外管网室外管网0.53热力管道设计方法式中式中 Dn 管道内径（管道内径（mm）Q 计算流量计算流量(m3/h)w 介质流速（介质流速（m/s）l 管网管径管网管径l 压力损失压力损失 P=P 1+P2+P3式中式中 P 1沿程阻力沿程阻力 P 2局部阻力局部阻力 P 3静压力静压力（二）计算参数确定（二）计算参数确定热力管道设计方法开始节点结束节点管径长度m阻力系数流量kg/s流速m/s管道压降bar单位压降bar/km67DN900651.310761.760.0240.36
35、878DN9004911.310761.760.1810.36889DN9002081.310761.760.0770.368910DN2504731.5280.540.0900.191911DN9006191.310481.710.2160.3501112DN2501431.5130.250.0060.0401113DN9001531.310361.690.0520.3411314DN9003581.310361.690.1220.3411415DN2502291.5280.540.0440.1911416DN90010121.3100811.650.3270.3241617DN250517
36、1.5400.7840.2070.4011619DN9003501.39681.580.1040.2981920DN2508601.5410.7840.3450.4011921DN9002811.39281.5150.0770.2742122DN2504981.5410.7840.20.401管网水力计算表管网水力计算表（三）计算结果（三）计算结果热力管道设计方法（三）计算结果（三）计算结果热力管道设计方法（三）计算结果（三）计算结果热力管道设计方法l 动态水力分析条件动态水力分析条件输送距离长、地形高差大、压力高、温度高、可靠性要求高。输送距离长、地形高差大、压力高、温度高、可靠性要求高。l
37、动态水力分析内容动态水力分析内容循环泵或中继泵、输送干线阀门、换热器等发生事故时的压力瞬变。循环泵或中继泵、输送干线阀门、换热器等发生事故时的压力瞬变。l安全保护措施安全保护措施（1）设置氮气定压罐；）设置氮气定压罐；（2）设置静压分区阀；）设置静压分区阀；（3）设置紧急泄水阀；）设置紧急泄水阀；（4）延长主阀关闭时间；）延长主阀关闭时间；（5）循环泵、中继泵与输送干线的分段阀联锁控制；）循环泵、中继泵与输送干线的分段阀联锁控制；（6）提高管道和设备的承压等级；）提高管道和设备的承压等级；（7）适当提高定压或静压水平；）适当提高定压或静压水平；（8）增加事故补水能力。）增加事故补水能力。（四）
38、动态水力工况分析（四）动态水力工况分析热力管道设计方法l热网循环水泵热网循环水泵泵的总流量应不小于管网总设计流量；泵的总流量应不小于管网总设计流量；泵的扬程不小于设计流量下热源、热网、最不利用户压力损泵的扬程不小于设计流量下热源、热网、最不利用户压力损失之和；失之和；并联运行水泵的特性曲线宜相同；并联运行水泵的特性曲线宜相同；泵的承压、耐温能力应与热力网设计参数相适应；泵的承压、耐温能力应与热力网设计参数相适应；应减少并联水泵台数，应减少并联水泵台数，3台或台或3台以下循环水泵并联运行时，台以下循环水泵并联运行时，应设备用泵，当应设备用泵，当4台或台或4台以上泵并联运行时，可不设备用泵；台以上
39、泵并联运行时，可不设备用泵；多热源联网运行或质量调节的单热源供热系统，采用调速泵。多热源联网运行或质量调节的单热源供热系统，采用调速泵。（五）热网设备选择（五）热网设备选择热力管道设计方法 闭式热力网补水装置的流量，应不小于供热系统循环流量的闭式热力网补水装置的流量，应不小于供热系统循环流量的2%；事故补水量不小于供热系统循环流量的；事故补水量不小于供热系统循环流量的4%；开式热力网补水泵的流量，应不小于生活热水最大设计流量开式热力网补水泵的流量，应不小于生活热水最大设计流量和供热系统泄漏量之和；和供热系统泄漏量之和；闭式热力网补水泵应不少于二台，可不设备用泵；闭式热力网补水泵应不少于二台，可
40、不设备用泵；开式热力开式热力网补水泵不宜少于三台，其中一台备用网补水泵不宜少于三台，其中一台备用事故补水时，软化除氧水量不足，可补充工业水。事故补水时，软化除氧水量不足，可补充工业水。l热网补水泵热网补水泵（五）热网设备选择（五）热网设备选择热力管道设计方法五、热力管道位移及补偿方式五、热力管道位移及补偿方式热力管道设计方法 l热位移热位移 管道内介质温度高于周围环境温度，因热胀而产生的伸长。管道内介质温度高于周围环境温度，因热胀而产生的伸长。l热补偿热补偿 管道的补偿可采用自然补偿和利用补偿器补偿两种方式。管道的补偿可采用自然补偿和利用补偿器补偿两种方式。自然补偿是利用管道布置的自然弯曲和扭
41、转产生变形来吸收管自然补偿是利用管道布置的自然弯曲和扭转产生变形来吸收管道的热伸长，以消除管道的热应力。应尽量采用自然补偿，当自道的热伸长，以消除管道的热应力。应尽量采用自然补偿，当自然补偿无法满足补偿要求时，可设置补偿器进行热补偿。选择补然补偿无法满足补偿要求时，可设置补偿器进行热补偿。选择补偿器时，应根据敷设条件，采用维修工作量小，工作可靠，价格偿器时，应根据敷设条件，采用维修工作量小，工作可靠，价格低廉的补偿器。低廉的补偿器。（一）基本概念（一）基本概念热力管道设计方法 方型补偿器方型补偿器波纹补偿器波纹补偿器套筒补偿器套筒补偿器补偿器补偿器 球形补偿器球形补偿器（二）补偿器类型（二）补
42、偿器类型热力管道设计方法l波纹补偿器波纹补偿器由单层或多层薄壁金属管制成的具有轴向波纹的补偿设备，由单层或多层薄壁金属管制成的具有轴向波纹的补偿设备，占地小，介质流动阻力小。占地小，介质流动阻力小。波纹补偿器结构图波纹补偿器结构图 波纹补偿器外型图波纹补偿器外型图（三）补偿器特点（三）补偿器特点热力管道设计方法 u套筒补偿器：套筒补偿器：由套管和外壳管组成，其补偿能力大，占地小，介质流动由套管和外壳管组成，其补偿能力大，占地小，介质流动阻力小。阻力小。直埋型套筒补偿器直埋型套筒补偿器 套筒补偿器外型图套筒补偿器外型图（三）补偿器特点（三）补偿器特点热力管道设计方法l球形补偿器球形补偿器由球体及
43、外壳组成，能作空间变形，补偿能力大，安装方便。由球体及外壳组成，能作空间变形，补偿能力大，安装方便。（三）补偿器特点（三）补偿器特点热力管道设计方法六、管道应力计算和作用力计算六、管道应力计算和作用力计算热力管道设计方法（一）热力管道应力计算（一）热力管道应力计算 原则：采用应力分类法原则：采用应力分类法一次应力、二次应力、峰值应力一次应力、二次应力、峰值应力一次应力：管道由内压、持续外载引起的应力属于一次应力，一次应力：管道由内压、持续外载引起的应力属于一次应力，应力验算采用弹性分析和极限分析；应力验算采用弹性分析和极限分析；二次应力：管道由热胀冷缩等变形受约束产生二次应力：管道由热胀冷缩等
44、变形受约束产生的应力，属于的应力，属于二次二次 应力应力，应力验算采用安定性分析；应力验算采用安定性分析；峰值应力：管件由于局部结构不连续等产生的应力，属于峰值峰值应力：管件由于局部结构不连续等产生的应力，属于峰值 应力，应力验算采用疲劳分析。应力，应力验算采用疲劳分析。计算目的：判断管道是否安全。提供结构设计依据计算目的：判断管道是否安全。提供结构设计依据热力管道设计方法（二）管道作用力计算（二）管道作用力计算热胀冷缩受约束产生的作用力热胀冷缩受约束产生的作用力内压产生的不平衡力内压产生的不平衡力活动端位移产生的作用力活动端位移产生的作用力管道作用力计算管道作用力计算热力管道设计方法l 固定
45、支架推力计算固定支架推力计算 （1）架空和沟道敷设）架空和沟道敷设 摩擦力：摩擦力：内压力：内压力：式中：式中：Pm 摩擦力（摩擦力（N）q单位长度结构荷重单位长度结构荷重 （N/m）摩擦系数摩擦系数 L管段计算长度管段计算长度（m）Pn内压力（内压力（MPa）P工作压力（工作压力（MPa）F管道截面积（管道截面积（cm2）（二）管道作用力计算（二）管道作用力计算热力管道设计方法（2）直埋敷设）直埋敷设 摩擦力：摩擦力：Pm=Dc（H+Dc/2）g V 式中：式中：Pm 每米管道的摩擦力（每米管道的摩擦力（N/m）H管顶覆土深度（管顶覆土深度（m）摩擦系数摩擦系数 Dc保温管外径保温管外径（m
46、）土壤密度（土壤密度（kg/m3）DCH 补偿器推力及内压力的计算与架空和沟道敷设计算方法相同补偿器推力及内压力的计算与架空和沟道敷设计算方法相同G（二）管道作用力计算（二）管道作用力计算l 固定支架推力计算固定支架推力计算 热力管道设计方法（1）地上敷设和管沟敷设管道）地上敷设和管沟敷设管道 固定点两侧管段由热胀冷缩受约束引起的作用力和活动端固定点两侧管段由热胀冷缩受约束引起的作用力和活动端位移产生的作用力的合力相互抵消时，较小方向作用力应乘以位移产生的作用力的合力相互抵消时，较小方向作用力应乘以0.7抵消系数；固定点两侧管段内压不平衡力抵消系数取。抵消系数；固定点两侧管段内压不平衡力抵消系
47、数取。（2）直埋敷设热水管道）直埋敷设热水管道 直埋敷设热水管道应按城镇直埋供热管道工程技术规程直埋敷设热水管道应按城镇直埋供热管道工程技术规程CJJ/T81的规定执行。的规定执行。（三）管道作用力合成（三）管道作用力合成热力管道设计方法L L1L L2 2L L1L L1L L2 2L L2 2F=（N10.7N2）+（P1-P2）f1=q1 L1 ，f2=q2 L2P1=PF1 ，P2=P F2F=（f1+N1）0.7（f2+N2）+（P1-P2）F=（f1+N1）0.7N2+（P1-P2）（三）管道作用力合成（三）管道作用力合成热力管道设计方法（四）管道支吊架类型（四）管道支吊架类型固定
48、支架固定支架活动支架活动支架刚性吊架刚性吊架弹簧吊架弹簧吊架支架支架吊架吊架热力管道设计方法强度条件：强度条件：PN4 MPa：式中式中 Lmax支吊架允许的最大间距（支吊架允许的最大间距（m）Et钢材弹性模量（钢材弹性模量（MPa）q管道单位重量（管道单位重量（N/m）w管子断面抗弯矩（管子断面抗弯矩（cm3）管子环向焊缝系数管子环向焊缝系数水平水平90弯管两端支吊架间的展开长度，不应大于水平直管段上弯管两端支吊架间的展开长度，不应大于水平直管段上支吊架最大允许间距的支吊架最大允许间距的0.73倍。倍。PN4.0 MPa：刚度条件：刚度条件：（三）活动支架间距计算（三）活动支架间距计算热力管
49、道设计方法（四）固定支架间距计算（四）固定支架间距计算 固定支架不仅承受管道的垂直荷载，还承受管道各向的推力固定支架不仅承受管道的垂直荷载，还承受管道各向的推力和力矩，间距满足以下条件：和力矩，间距满足以下条件：管道在两固定架的热伸长值，不得超过两固定架间补偿器的允管道在两固定架的热伸长值，不得超过两固定架间补偿器的允许补偿值。许补偿值。管道的垂直荷重和各向推力和力矩，不得超过固定架结构强度管道的垂直荷重和各向推力和力矩，不得超过固定架结构强度计算的允许值。计算的允许值。固定架的设置，应能防止管道产生振动。固定架的设置，应能防止管道产生振动。固定架最大间距与管道直径、介质温度和补偿器类型等有关
50、。固定架最大间距与管道直径、介质温度和补偿器类型等有关。热力管道设计方法七、中继泵站与热力站七、中继泵站与热力站热力管道设计方法（一）中继泵站设置原则（一）中继泵站设置原则 距离远、高差大、管网允许压力有限时，为满足末端用距离远、高差大、管网允许压力有限时，为满足末端用户要求，降低电耗，节省费用，需设置中继泵站。户要求，降低电耗，节省费用，需设置中继泵站。泵站可设在供水或回水管上，优先考虑回水加压。泵站泵站可设在供水或回水管上，优先考虑回水加压。泵站位置及水泵扬程在水力计算的基础上，通过技术经济比较位置及水泵扬程在水力计算的基础上，通过技术经济比较确定。确定。中继泵站不应建在环状管网的环线上。
