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1、供热管道的水力计算及热力站主要设备选择本文从设计角度讲述了供热管网水力计算的方法及热力站内主要设备选型 和注意事项。标签： 供热系统;水力计算;设备选型集中供热系统热水管道的水力计算是管道设计中及其重要的部分，通过水力 计算结果不仅可以确定热水网路各管段的管径，还可以确定网路循环水泵的流量 和扬程。在保证系统管网水力平衡的基础上，再进行合理的选用热力站内的设备， 是提高供热质量，降低供热成本的前提。以下将介绍水力计算和设备选型的方法 及注意事项。一、管网水力计算方法在热水网路中经常采用当量长度法，亦即将管段的局部损失折合成相当的沿 程损失计算管网总损失。在水力计算前首先要确定热力网的设计流量，
2、应按下式计算：G=3.6Q/c(t1-t2)G一供热管网设计流量，t/hQ一设计热负荷，kwc水的比熱容，kJ/ (kg.C)tl供热管网供水温度，Ct2供热管网回水温度，C采用当量长度法进行水力计算时，热水网路中管段的总压降等于AP=R (1+ld) =RlzhPaR每米管长的沿程损失(比摩阻)，Pa/m1管道的实际长度，mId局部阻力的当量长度，lzh一管段的折算长度，m其中局部阻力的当量长度Id可按管道实际长度l的百分数来计算，即ld=ajlmaj一局部阻力当量百分数,%，对于小于450mm无方形补偿器的管道aj=0.3。 供热管道的平均比摩阻 R 值，对于确定整个管网的管径起着决定性作
3、用，如选 用比摩阻 R 值越大，需要的管径越小，因而降低了管网的基建投资和热损失， 但网路循环水泵的基建投资和运行电耗随之增大，这就需要确定一个经济比摩 阻，使系统在规定年限内总费用最小。对于采用间接连接的热水网路系统，根据 运行经验，主线的平均比摩阻尽量小于100Pa/m，而支线的平均比摩阻可以在小 于 300Pa/m 的范围内选择。根据区域大小不同有所区别，例如对于建筑群内的供 热二次管网，整体外网损失控制在5m左右，这样热力站内循环水泵扬程不会过 高，供热管道的管径也较为适中，整个系统容易水力平衡，投入运行后易于调节， 基建投资也较为合理。而且在布置管网时，应尽量利用调节管道管径使系统的
4、各 环路趋于平衡，少设置流量阀、压差阀等调节装置，以减少管网初投资和日后的 运行维护量。二、热力站内设备选择：集中供热系统的热力站是供热网路与用户连接的场所，它的作用是根据热网 工况和热用户不同的条件，采用不同的连接方式，将热网输送的热媒加以调节、 转换，向热用户系统分配热量以满足用户需求，并根据需要，进行集中计量、检 测供热热媒的参数和数量。对于供热系统的民用热力站，应通过技术经济比较确 定。如果不具备经济技术比较条件，热力站规模宜按照下列原则确定：对于新建 的居住区，热力站最大规模以供热范围不超过本街区为限 ;对已有采暖系统的街 区，在减少原有采暖系统改造工程量的前提下，宜减少热力站的个数
5、。目前供热 系统多采用间接连接，民用热力站采用水-水换热，热水通过站内换热设备进行 热交换后进入用户系统。热力站内主要设备的选择计算如下：1、换热器的选择目前热力站使用的水-水换热器以板式换热器居多，因这种换热器具有传热 系数高、对数平均温差大、占地面积小、重量轻、末端温差小、污垢系数低、拆 装方便等优点。板式换热器的换热面积按下列公式计算：F=QX103/K.ATF一板式换热器的理论计算面积，m2Q设计热负荷，KWK传热系数，W/ (m2.C)AT对数平均温差，。C选择板式换热器时要注意以下几点：1.1、板式换热器板片的材料必须考虑换热器的实用条件和材料的焊接性能、 加工性能及经济合理性。如
6、果热水(输送介质)无腐蚀性且氯离子含量不高，可 以选择316作板片的材料，也可以选择性能更好一些的316L。但是如果输送介 质中氯离子的含量超过316或316L的承受能力时，可以使用钛或价格比钛便宜 的含钼量大于 6%-6.5%的 254SMo。1.2、在选择板式换热器时，板片厚度也是一个需要注意的环节，因为板片 厚度不仅与换热器承压能力有关，还会影响换热器的传热系数。厚度越厚，承压 能力越高、但传热系数却越低。使用人字形板片，其两相邻板片互相倒置组合， 波纹相互接触，可以提高承压能力、适当降低板片厚度。1.3、选择换热器时，要对生产厂家限制传热系数的上限值，以保证换热器 的换热效果。1.4、
7、还要注意集中供热系统水-水板式换热器的波纹深度，不要选择浅密波 纹，因为波纹过浅，流道容易堵塞，一般波纹深度控制在2.5-4mm之间。1.5、换热器一二次侧的压力损失不宜过大，如果热力站所处位置资用压头 较小，换热器一次侧压力损失大，会导致系统无法克服换热器本身的阻力不能正 常运行;而换热器二次侧压损大，需要的循环水泵扬程就高，循环水泵电耗加大， 增加了运行成本。2、循环水泵的选择循环水泵总流量等于二次网循环水量的 101%-110%。依据公式G=3.6Q.K/c (t1-t2)进行选择K系数，一般取K=1.051.10,其它符号表示同上循环水泵的计算扬程按下式求得：H=K(H1+H2+H3+
8、H4)H循环水泵扬程，mH2OK安全系数，K=1.11.20H1热力站内部的循环水泵出水段的压力损失，一般取H1=8 15mH2OH2热力站内除污器至循环水泵入口段的压力损失，一般取 H1=25mH2OH3最不利环路干管的压力损失，mH20H4最不利环路末端用户的压力损失，mH2O循环水泵应满足系统中所需的最大流量和扬程，并处于循环水泵的最佳工况 点，尽可能接近系统实际的工作点，且能长期在高效区运行，以提高水泵长期运 行的经济性;循环水泵的流量扬程特性曲线，在水泵工作点附近应尽量平缓， 以便当网路水力工况发生变化时，循环水泵扬程变化较小。一般用单级泵做循环 泵，流量在 300t/h 范围之内的
9、可以选择立式离心泵。这种水泵基础小，占用空间 也较小。在选择水泵时要注意以下几个可能因设计原因引起的安全问题。2.1、循环水泵入口承压问题：循环水泵在闭式热网系统中运行，热网系统定压点大都放在循环水泵的吸入 口，不论采用什么样的定压方式，水泵的吸入口压力都大致与系统定压点的压力 值相等。因此，在水泵选型时要注意水泵入口的承压问题。凡是定压点压力值大 于0.3MPa的系统，不应选用IS型水泵作为热网循环水泵，因为这种类型的水泵 属于单级清水离心泵，入口承压不得大于0.3MPa。如果系统定压点特别高，需 要设计人员和生产厂家联系，需要特殊加工的提前核实。2.2、防止供热系统超压：目前大多数热力站均
10、采用变频补水定压，需要在循环水泵入口处加安全阀， 安全阀的开启压力等于该处正常工作压力加 0.05MPa。3、补水泵的选择：补水泵总流量等于二次网循环水量正常补水量的的45倍。补水泵的扬程按下式求得：H=Hb+Hx+Hyh+hOH補水泵扬程，mH2OHb系统补水点的压力，mH2OHx补水管的吸入管路阻力，mH2OHy补水管的出水管路阻力，mH2Oh补水箱最低水位高出系统补水点所产生的静压mH2OhO补水泵计算富余量，mH20H4最不利环路末端用户的压力损失，一般取H1=35mH2O三、结术语节能是减少投资、提高效率不可忽视的重要方面，符合国家的长远利益。在 对管网进行水力计算时，根据热负荷距离
11、热力站的远近不同，尽量通过改变管径 达到水力平衡。没有必要在每个单元或节点处都设置调控装置，只需要在管径无 法平衡的位置加装调控措施。这样既维持了水力平衡从而达到热力工况的稳定， 又节省了管道初投资，并且运行后的维护检修量也大大减少。在选择站内设备时，要结合外网的水力计算结果，尽量使水泵在高效区内运 行。对于最近几年内无法达到满负荷运行而且供热面积较大的用户，尽量采用双 泵双板换的系统，负荷较少时启用单套设备运行，并且循环水泵配变频器，这样 既保证供热效果，又能达到节能降耗的目的。参考文献：1、李善华.康慧集中供热设计手册中国电力出版社 2OO6.O32、贺平孙刚王飞等供热工程第四版中国建筑工业出版社 2OO9.O83、城市热力网设计规范中国建筑工业出版社 CJJ34-2O1O
