直埋供熱管道工程設(shè)計(jì)

1、直埋供熱管道工程設(shè)計(jì)直埋管斷面布置尺寸參考（mm）公稱直徑外徑壁厚保溫管中心距E溝寬B細(xì)砂層C最小覆土溝深H溝頂寬WDN100108x4200x3.9400100020080014002870DN200219x6315x6.25001300200100017153590DN400426x7550x8.87801800300120023504935DN500529x8655x9.810002100300120024555375DN800820x10960x1413502900300140029606850DN900920x121055x1414503100300140030557175DN100

2、01020x131155x1415503310300140031557520注：放坡角60,或放坡比1:1.5彈性分析法直埋管過(guò)渡段長(zhǎng)度（m）駐點(diǎn)軸向應(yīng)力（kN ）及熱伸長(zhǎng)量（mm）公稱直徑最小覆土無(wú)補(bǔ)償溫差駐點(diǎn)軸向應(yīng)力過(guò)渡段長(zhǎng)度熱伸長(zhǎng)量DN10080065.61894736DN200100064.85486851DN400120061.511556449DN500120061.818558463DN800140058.028767254DN900140059.140719068DN1000140058.948819673注：工作壓力1.6MPa、溫差130C，摩擦系數(shù)0.4，熱脹系數(shù) 12.

3、6X 10-6 C-1。安定分析法直埋管過(guò)渡段長(zhǎng)度（m）駐點(diǎn)軸向應(yīng)力（kN ）及熱伸長(zhǎng)量（mm）公稱直徑最小覆土無(wú)補(bǔ)償溫差屈服溫差駐點(diǎn)軸向應(yīng)力過(guò)渡段長(zhǎng)度熱伸長(zhǎng)量DN100800144.9117.3379163136DN2001000143.1115.51145246208DN4001200137.2109.62494238204DN5001200135.6108.03492264228DN8001400132.1104.46561276241DN9001400133.7106.08961342297DN10001400133.3105.710736367318注：工作壓力1.6MPa、溫差13

4、0C,摩擦系數(shù)0.4,熱脹系數(shù) 12.6X 10-6C-1。熱水管網(wǎng)水力計(jì)算表公稱直徑外徑x壁厚GQvm3/hMWm/sPa/mDN1201220x1115008022.9756.502DN1001020x174005162.7359.700DN900920x858004052.6262.1DN800820x844003072.5166DN700720x832002232.3870DN600630x723001602.2472.7DN500529x714501012.0273.8DN400426x7820571.7876.1DN300325x7390271.4975.5DN200219x613

5、591.1677.1DN100108x42010.7479.3注：一次網(wǎng)(130 C /70 C , Kd=0.5mm , 丫=958.4kg/m3)熱水管網(wǎng)允許流速（城市供熱手冊(cè)湯惠芬范季賢）DN152025324050150200v(m0.60.81.01.31.52.0/s)2.33.0熱水管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)比壓降（城市供熱手冊(cè)湯惠芬范季賢）設(shè)計(jì)供回水溫差C）推薦值（Pa/m）V 40406040806080注：使用范圍710km，設(shè)一級(jí)中繼泵站時(shí)比壓 降取推薦值的1.2倍，設(shè)有兩級(jí)時(shí)取1.4倍。直埋熱水管道工程設(shè)計(jì)醫(yī)藥化工項(xiàng)目外管設(shè)計(jì)工作中，常會(huì)出現(xiàn)直埋熱水管道的設(shè)計(jì)方案，針對(duì)該設(shè)計(jì)工作，綜合規(guī)

6、范、標(biāo)準(zhǔn)圖集、論文、制造商等各渠道而來(lái)的技術(shù)資料、工程案例和經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)做如下初步概括的總結(jié)和闡述：直埋熱力管道分為無(wú)補(bǔ)償直埋敷設(shè)和有補(bǔ)償直埋敷設(shè)。無(wú)補(bǔ)償直埋敷設(shè)又 可分為冷安裝無(wú)補(bǔ)償、預(yù)應(yīng)力無(wú)補(bǔ)償。預(yù)應(yīng)力無(wú)補(bǔ)償有分為機(jī)械拉伸、敞槽預(yù) 熱、一次補(bǔ)償?shù)榷喾N形式。預(yù)熱方式又分為熱水、熱風(fēng)和電熱等。一般DN800以下的管道可設(shè)計(jì)為冷安裝無(wú)補(bǔ)償方式。一、直埋管的穩(wěn)定性驗(yàn)算（1） 整體穩(wěn)定性分析：直埋管最小覆土深度應(yīng)滿足垂直穩(wěn)定性要求， 一般而言， 大于DN700的直管道不必從垂直穩(wěn)定性考慮限制其埋深。（2）局部穩(wěn)定性分析：公稱直徑不大于 DN800、工作溫差小于85C時(shí)，不會(huì)出 現(xiàn)局部失穩(wěn)；當(dāng)供水溫度大于

7、 130C、公稱直徑大于DN800時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)壁厚 的鋼管，在錨固段可能會(huì)出現(xiàn)局部皺結(jié)。二、直埋管的強(qiáng)度驗(yàn)算無(wú)補(bǔ)償管段強(qiáng)度驗(yàn)算有兩種強(qiáng)度驗(yàn)算理論：彈性分析法（第四強(qiáng)度理論） 和安定分析法（彈塑性分析，第三強(qiáng)度理論）。直埋管的安定條件判斷，根據(jù)應(yīng)變大小可分為不發(fā)生任何塑性變形（2 e s, |e |V s,安定狀態(tài)）、發(fā)生有限塑性變形（= 2 s, | e |e s安定狀態(tài)），發(fā)生循環(huán)塑性變形（ 2 e s，不安 定狀態(tài)）（1）極限分析：為防止管道出現(xiàn)塑性流動(dòng)，必須保證一次應(yīng)力小于屈服極限cS?？紤]安全因素后，設(shè)計(jì)應(yīng)保證一次應(yīng)力不大于許用應(yīng)力c 。（2）安定分析：為使管道處于安定，必須保證一次應(yīng)

8、力（工作壓力產(chǎn)生的內(nèi)力，包括軸向應(yīng)力和環(huán)向應(yīng)力）與二次應(yīng)力（熱應(yīng)力，升溫產(chǎn)生軸向壓應(yīng)力，降溫 產(chǎn)生軸向拉應(yīng)力）共同作用下當(dāng)量應(yīng)力變化范圍小于2倍屈服極限c s?？紤]安全因素后，用抗拉強(qiáng)度c b代替2cs。管道安定條件：當(dāng)量應(yīng)力變化范圍不大于 3c 。(3) 疲勞分析：一次應(yīng)力、二次應(yīng)力、峰值應(yīng)力(三通、變徑、彎管等局部應(yīng) 力集中)綜合作用下應(yīng)力變化范圍不大于 6 (T ，亦即當(dāng)量應(yīng)力幅度不大于3 (T 。 1 關(guān)于過(guò)渡段長(zhǎng)度計(jì)算當(dāng)直管段兩端補(bǔ)償裝置間距大于過(guò)渡段極限長(zhǎng)度(最大摩擦長(zhǎng)度)兩倍時(shí)， 在兩(自然)錨固點(diǎn)之間會(huì)形成一無(wú)補(bǔ)償管段(自然錨固段)；當(dāng)補(bǔ)償裝置間距小于等于兩倍過(guò)渡段長(zhǎng)度時(shí)，以駐

9、點(diǎn)為界分為兩個(gè)過(guò)渡段(有補(bǔ)償段)。無(wú)補(bǔ)償冷安裝直埋敷設(shè)的條件：根據(jù)彈性理論分析(C eqW 1.35c ),只要安裝溫差不大于彈性溫差，就允 許直管段不安裝補(bǔ)償器而進(jìn)行無(wú)補(bǔ)償直埋敷設(shè)，管道在彈性狀態(tài)下運(yùn)行。換言 之，當(dāng)安裝溫差大于彈性溫差時(shí)，直管段中不允許存在錨固段，必須安裝補(bǔ)償 器，設(shè)置補(bǔ)償器的最大間距即為管道存在錨固段時(shí)過(guò)渡段長(zhǎng)度的兩倍。過(guò)渡段 長(zhǎng)度可以根據(jù)存在錨固段時(shí)駐點(diǎn)處軸向應(yīng)力以及單長(zhǎng)摩擦力求出。上述彈性溫差(58.0674C)與管道工作壓力(1.02.5Mpa)、公稱直徑 (DN401000)有關(guān)。供熱管網(wǎng)安裝溫度按 10C計(jì)算，設(shè)計(jì)供水溫度一般均大 于80C，回水溫度均小于80C

10、，因此，無(wú)論一二次網(wǎng)，直埋管供水管均需安裝 補(bǔ)償裝置，回水管可考慮無(wú)補(bǔ)償敷設(shè)。根據(jù)彈塑性理論分析(C eq 3 C )，當(dāng)量應(yīng)力小于兩倍屈服極限，引入安 全系數(shù)后，用三倍許用應(yīng)力代替?；诎捕ǚ治龅膹椥詼夭?121.0149.3C)也提高許多，這樣，即使供水溫度高達(dá) 140C，冷安裝也可采用直線段無(wú)補(bǔ)償直 埋敷設(shè)。但是，正因?yàn)椴捎昧讼喈?dāng)高的應(yīng)力驗(yàn)算值，需要對(duì)三通、彎頭等應(yīng)力 集中的局部管件必要時(shí)采取加強(qiáng)措施?；趶椝苄岳碚摲治觯c彈性理論類似，當(dāng)安裝溫差大于彈性溫差時(shí)，直 管段中不允許存在錨固段，必須安裝補(bǔ)償器。事實(shí)上，對(duì)于130C，1.6MPa的直埋管是允許存在錨固段的。按照安定分析方法，在

11、計(jì)算熱伸長(zhǎng)時(shí)必須先確定管道的屈服溫度，當(dāng)安裝 溫差小于屈服溫度時(shí)，伸長(zhǎng)量仍按彈性分析方法計(jì)算；當(dāng)安裝溫差大于屈服溫 差且小于彈性溫差時(shí)，管道允許進(jìn)入屈服階段，伸長(zhǎng)量計(jì)算還需知道過(guò)渡段長(zhǎng) 度。過(guò)渡段長(zhǎng)度是判斷管道是否出現(xiàn)錨固段的分界點(diǎn)。當(dāng)安裝長(zhǎng)度小于過(guò)渡段 時(shí)，即使超過(guò)屈服溫差，伸長(zhǎng)量仍按彈性管段計(jì)算；當(dāng)安裝長(zhǎng)度大于過(guò)渡段時(shí)， 長(zhǎng)度大于過(guò)渡段的管段處于錨固狀態(tài)（屈服狀態(tài)），產(chǎn)生塑性變形，也正是由于 該塑性變形的存在，在管道再次進(jìn)入溫度循環(huán)過(guò)程時(shí)就已經(jīng)存在一定的預(yù)應(yīng)力， 管道此后不再進(jìn)入屈服，此時(shí)伸長(zhǎng)量會(huì)減少一定長(zhǎng)度（由于屈服被壓縮的量） 同樣地分析，當(dāng)安裝溫差大于彈性溫差時(shí)，管道不允許進(jìn)入錨固狀態(tài)。管 道的安裝長(zhǎng)度應(yīng)小于存在錨固段時(shí)的過(guò)渡段長(zhǎng)度。2 關(guān)于固定支架設(shè)置原則當(dāng)直管段兩端同為（普通）補(bǔ)償器或彎管補(bǔ)償時(shí)，直管段上可不設(shè)固定墩； 一端為補(bǔ)償器，一端為補(bǔ)償彎管，當(dāng)補(bǔ)償器至彎管的摩擦力大于流體作用于彎 管的內(nèi)壓推力（盲板力）時(shí)可不設(shè)固定墩，否則應(yīng)在固定點(diǎn)處設(shè)置固定墩。3.關(guān)于冷安裝和預(yù)熱安裝從應(yīng)力變化范圍分析，冷安裝與預(yù)熱安裝是相同的，但是預(yù)熱安裝的應(yīng)力 幅度約為冷安裝的一半，也就是說(shuō)，采用無(wú)補(bǔ)償冷安裝時(shí)管道附件如彎頭、三 通、變徑、折角等的升溫位移將會(huì)是預(yù)熱安裝的兩倍。預(yù)熱安裝又可分為：