直埋供熱管道工程設(shè)計(jì)

精心整理精心整理精心整理精心整理精心整理精心整理精心整理精心整理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WDN100108x4200x3.9400100020080014002870DN200219x6315x6.25001300200100017153590DN400426x7550x8.87801800300120023504935DN500529x8655x9.810002100300120024555375DN800820x10960x1413502900300140029606850DN900920x121055x1414503100300140030557175DN10001020x131155x1415503310300140031557520注：放坡角60°,或放坡比1:1.5。彈性分析法直埋管過渡段長度（m）駐點(diǎn)軸向應(yīng)力（kN）及熱伸長量（mm）公稱直徑最小覆土無補(bǔ)償溫差駐點(diǎn)軸向應(yīng)力過渡段長度熱伸長量DN10080065.61894736DN200100064.85486851DN400120061.511556449DN500120061.818558463DN800140058.028767254DN900140059.140719068DN1000140058.948819673注：工作壓力1.6MPa、溫差130℃,摩擦系數(shù)0.4,熱脹系數(shù)12.6X10-6℃-i。安定分析法直埋管過渡段長度（m）駐點(diǎn)軸向應(yīng)力（kN）及熱伸長量（mm）公稱直徑最小覆土無補(bǔ)償溫差屈服溫差駐點(diǎn)軸向應(yīng)力過渡段長度熱伸長量DN100800144.9117.3379163136DN2001000143.1115.51145246208DN4001200137.2109.62494238204DN5001200135.6108.03492264228DN8001400132.1104.46561276241DN9001400133.7106.08961342297

DN10001400133.3105.710736367318注：工作壓力1.6MPa、溫差130℃,摩擦系數(shù)0.4,熱脹系數(shù)12.6X10-6℃-i。熱水管網(wǎng)水力計(jì)算表公稱直徑外徑x壁厚GQv△pm3/hMWm/sPa/mDN12001220x12115008022.9756.5DN10001020x1074005162.7359.7DN900920x858004052.6262.1DN800820x844003072.5166DN700720x832002232.3870DN600630x723001602.2472.7DN500529x714501012.0273.8DN400426x7820571.7876.1DN300325x7390271.4975.5DN200219x613591.1677.1DN100108x42010.7479.3注：一次網(wǎng)(130℃/70℃,Kd=0.5mm，Y=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）DN152025324050W150二200v(m/s)0.60.81.01.31.52.0W2.3W3.0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（℃）推薦值（Pa/m）<4040~60

40~8060~80注：使用范圍7~10km，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)范、標(biāo)準(zhǔn)圖集、論文、制造商等各渠道而來的技術(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補(bǔ)償直埋敷設(shè)和有補(bǔ)償直埋敷設(shè)。無補(bǔ)償直埋敷設(shè)又可分為冷安裝無補(bǔ)償、預(yù)應(yīng)力無補(bǔ)償。預(yù)應(yīng)力無補(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85℃時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)局部失穩(wěn)；當(dāng)供水溫度大于130℃、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￡s，I￡1<￡s，安定狀態(tài)）、發(fā)生有限塑性變形（△￡<2￡s，I￡I>￡s安定狀態(tài)），發(fā)生循環(huán)塑性變形（△￡>2￡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。s?？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［。］。（2）安定分析：為使管道處于安定，必須保證一次應(yīng)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。s?？紤]安全因素后，用抗拉強(qiáng)度。b代替2os。管道安定條件：當(dāng)量應(yīng)力變化范圍不大于3［。］。（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［。］，亦即當(dāng)量應(yīng)力幅度不大于3［。］。1．關(guān)于過渡段長度計(jì)算精心整理精心整理精心整理當(dāng)直管段兩端補(bǔ)償裝置間距大于過渡段極限長度（最大摩擦長度）兩倍時(shí)，在兩（自然）錨固點(diǎn)之間會(huì)形成一無補(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渡段長度時(shí)，以駐點(diǎn)為界分為兩個(gè)過渡段（有補(bǔ)償段）。無補(bǔ)償冷安裝直埋敷設(shè)的條件：根據(jù)彈性理論分析（。eqWl.35［。］）,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)過渡段長度的兩倍。過渡段長度可以根據(jù)存在錨固段時(shí)駐點(diǎn)處軸向應(yīng)力以及單長摩擦力求出。上述彈性溫差（58.0~67.4℃）與管道工作壓力（1.0~2.5Mpa）、公稱直徑（DN40~1000）有關(guān)。供熱管網(wǎng)安裝溫度按10℃計(jì)算，設(shè)計(jì)供水溫度一般均大于80℃,回水溫度均小于80℃,因此，無論一二次網(wǎng)，直埋管供水管均需安裝補(bǔ)償裝置，回水管可考慮無補(bǔ)償敷設(shè)。根據(jù)彈塑性理論分析（oeqW3［。］）,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治龅膹椥詼夭睿?21.0~149.3℃）也提高許多，這樣，即使供水溫度高達(dá)140℃,冷安裝也可采用直線段無補(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?，與彈性理論類似，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130℃,1.6MPa的直埋管是允許存在錨固段的。按照安定分析方法，在計(jì)算熱伸長時(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，伸長量計(jì)算還需知道過渡段長度。過渡段長度是判斷管道是否出現(xiàn)錨固段的分界點(diǎn)。當(dāng)安裝長度小于過渡段時(shí)，即使超過屈服溫差，伸長量仍按彈性管段計(jì)算；當(dāng)安裝長度大于過渡段時(shí)，長度大于過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)伸長量會(huì)減少一定長度（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)。管道的安裝長度應(yīng)小于存在錨固段時(shí)的過渡段長度。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。精心整理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，采用無補(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