Теплоснабжение
СОДЕРЖАНИЕ: Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Саратовский государственный технический университет Кафедра “Теплогазоснабжение и вентиляция ”Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации
Саратовский государственный технический университет
Кафедра “Теплогазоснабжение и вентиляция ”
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ МИКРОРАЙОНА
Расчётно-пояснительная записка к курсовой работе
Выполнил студент |
|
Руководитель проекта: |
Доцент, к.т.н. |
Саратов-2006
Реферат
Пояснительная записка – 22 страниц, 4 рисунка, 4 таблицы, 7 источников.
РАСХОД, ТЕМПЕРАТУРА, РЕГУЛИРОВАНИЕ ОТПУСКА ТЕПЛОТЫ, ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ, ОТОПЛЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ, ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ
Объёктом разработки является жилой микрорайон.
Цель работы – проектирование и расчёт системы теплоснабжения микрорайона с разработкой чертежей и спецификаций.
В результате проектирования должны быть разработаны планы тепловых сетей и схемы трубопроводов, произведён гидравлический расчёт тепловых сетей, построены температурный, расходный и пьезометрический графики тепловых сетей, составлена спецификация оборудования и материалов.
Содержание
Реферат |
2 |
Введение |
4 |
Исходные данные |
5 |
1. Определение расчётных тепловых нагрузок, построение графика теплового потребления |
6 |
2. Расчёт и построение графика регулирования отпуска теплоты |
9 |
3. Определение расчётных расходов сетевой воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение |
11 |
4.Гидравлический расчёт |
12 |
5. Пьезометрический график |
15 |
6. Тепловой расчет |
16 |
7. Подбор сетевых и подпиточных насосов |
18 |
8. Подбор компенсаторной ниши и лоткового канала |
19 |
Заключение |
20 |
Список использованной литературы |
21 |
Приложения |
22 |
Введение
Теплоснабжение – подача тепловой энергии в виде горячей воды или пара к потребителям. Тепло подаётся по специальным трубопроводам – тепловым сетям. Тепловые сети делятся на магистральные, прокладываемые на главных направлениях населённого пункта, распределительные – внутри квартала, микрорайона и ответвления к зданиям.
Тепло может подаваться потребителям в систему отопления, вентиляции, горячего водоснабжения двумя путями:
· централизованно;
· децентрализованно.
Централизованно, когда тепло одного источника подаётся многочисленным потребителям. Источниками могут быть:
· ТЭЦ
· районные котельные (водогрейные, промышленно-отопительные)
Теплоснабжение является одной из основных систем энергетики любой высокоразвитой страны. Теплоснабжение народного хозяйства требует приблизительно 1/3 всех используемых в стране топливно-энергетических ресурсов.
Водяные системы теплоснабжения применяют двух типов:
- закрытые;
- открытые.
В закрытых системах вода, циркулирующая в тепловой сети, используется только как теплоноситель. В открытых системах циркулирующая вода частично или полностью разбирается у абонентов горячего водоснабжения.
Задание
Разработать систему теплоснабжения микрорайона с жилыми зданиями по соответствующему варианту:
1. г. Москва
2. Температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки, расчетная -25 0 С
3. Расчетная температура для вентиляции -14 0 С
4. Средняя скорость ветра в январе 4,9 м/с
5. Продолжительность отопительного периода 205 сут.
6. Число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха:
t, 0 C |
49,9; -45 |
44,8; -40 |
39,9; -35 |
34,9; -30 |
29,9; -25 |
24,9; -20 |
19,9;-15 |
14,9; -10 |
-9,9; -5 |
-4,9; 0 |
+0,1; +5 |
+5,1; +8 |
|
- |
- |
0,5 |
11 |
49 |
130 |
332 |
593 |
940 |
1238 |
1408 |
219 |
всего часов 4920.
1. Основная часть
1.1. Определение тепловых потоков.
В процессе проектирования тепловых сетей, согласно рекомендациям СНиП 2.04.07-86*, максимальные тепловые потоки на отопление , вентиляцию
и горячее водоснабжение
жилых, общественных и производственных зданий следует принимать по соответствующим типовым проектам.
При отсутствии типовых проектов отопления, вентиляции и горячего водоснабжения допускается определять тепловые потоки для жилых районов городов и других населённых пунктов по формулам:
а) максимальный тепловой поток, Вт, на отопление жилых и общественных зданий
(1.1.1)
средний тепловой поток на отопление, Вт, следует определять
(1.1.2)
б) максимальный тепловой поток, Вт, на вентиляцию общественных зданий
(1.1.3)
средний тепловой поток, Вт, на вентиляцию при t 0
(1.1.4)
в) максимальный тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий
(1.1.5)
средний тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий
(1.1.6)
или
, (1.1.7)
где q 0 – укрупнённый показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м2 общей площади [2];
k 1 – коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий, при отсутствии данных принять k 1 =0.25 [2];
k 2 – коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий, при отсутствии данных следует принимать равным: для общественных зданий, построенных до 1985 г. k 2 =0.4 , после 1985 г. k 2 =0.6 [2];
A – общая площадь жилых зданий, м2 ;
qh – укрупнённый показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение на одного человека.
норма расхода воды в жилых зданиях, 85….115 л/сут на одного
человека;
норма расхода воды в общественных зданиях, 25л/сут на
одного человека;
Считаем все административно-общественные здания равномерно распределёнными по микрорайонам, а расчёты проводим, исходя из величины предусматриваемой площади и числа жителей.
Определим тепловые потоки на отопление и горячее водоснабжение для зданий № 194, 196, 217, 218, 228, 208, 200, 214 (жилые дома.):
1. Жилые дома на 50 квартир - № 194:
,
,
Вт.
Вт.
Вт.
2. Жилые дома на 80 квартир - № 208,209,210:
,
,
Вт.
Вт.
Вт.
3. Жилой дом на 100 квартир - № 200:
,
,
Вт.
Вт.
Вт.
Определим тепловые потоки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для зданий № 215, 214:
Кафе на 60 мест - №214:
,
,
Вт,
Вт,
Вт.
Вт.
Кинотеатр на 800 мест - №215:
,
,
Вт
Вт,
Вт.
Вт,
Находим суммарные тепловые потоки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение:
82158+96534+185348=584351 Вт.
Вт.
Вт.
;
МВт;
;
МВт.
1.2. Расчёт и построение графика регулирования отпуска теплоты.
Регулирование отпуска теплоты на разнородное теплопотребление может быть по отопительной тепловой нагрузке или по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснабжения. Регулирование отпуска теплоты по отопительно-бытовому графику температур производится при центрально-вентиляционной нагрузки в основном диапазоне от точки излома температурного графика , которая делит его на две части от
до расчётной температуры для проектирования отопления
и при местном регулировании от начала отопительного сезона при +80
С до
.
Построение графика центрального качественного регулирования отпуска теплоты по отопительной нагрузке основано на определении зависимости температуры сетевой воды в подающей и обратной
магистралях от температуры наружного воздуха t
.
Регулирование отпуска теплоты на отопление
Центральное качественное регулирование отопительной нагрузки в диапазонах от до
ведётся по температуре горячей поды
и обратной воды
в тепловой сети.
![]() |
(1.2.1)
![]() |
(1.2.2)
где D t0 – температурный перепад в нагревательном приборе местной системы
- средняя температура нагревательного прибора в местной системе
;
- относительная тепловая нагрузка
;
- температура внутри помещения (принять 180
С);
- перепад температур в тепловой сети, 0
С; при
- перепад температур в местной системе; при
Температура воды после элеватора будет
![]() |
(1.2.3)
Местное количественное регулирование отопительной нагрузки в диапазоне от +80 С до t’ производится путём местных пропусков или изменением количества воды, поступающей в местную систему из тепловой сети путём перекрытия задвижек. В этом диапазоне t1 и t2 являются постоянными и соответствуют температуре горячей и обратной воды в тепловой сети для летнего периода.
Температура обратной воды при количественном регулировании нагрузки в диапазоне +80 С до t’ определяется по формуле
![]() |
(1.2.4)
где U - коэффициент инжекции при температуре в точке излома
![]() |
Регулирование отпуска теплоты на вентиляцию
Местное количественное регулирование вентиляционной нагрузки в диапазоне +80
С до t’
ведётся изменением количества сетевой воды при постоянном расходе через калорифер. В этом случае температура воды после калорифера для различных значений в указанном диапазоне определяется методом подбора по уравнению
(1.2.5)
![]() |
![]() |
где при t’
Методом подбора определена температура
Регулирование отпуска теплоты на горячее водоснабжение
Так как по тепловым сетям одновременно подаётся теплота на отопление, приточную вентиляцию и горячее водоснабжение, для удовлетворения тепловой нагрузки горячего водоснабжения необходимо внести коррективы в отопительный график. Температура нагреваемой воды на выходе из водонагревателя горячего водоснабжения должна быть 60…650 С. Поэтому минимальная температура сетевой воды в подающей магистрали принимается равной 700 С. Для этого отопительный график срезается на уровне 700 С.
Местное количественное регулирование нагрузки на горячее водоснабжение в диапазоне t’
до to
ведётся авторегулятором путём изменения количества сетевой воды, поступающей в водоподогреватель в зависимости от температуры обратной воды после водоподогревателя. В этом случае температура воды после водоподогревателя для различных значений t
в указанном диапазоне определяется методом подбора.
, (1.2.6)
где - средняя разность температур греющей и нагревающей среды
Принимаем
4. Гидравлический расчёт
Расчётный расход сетевой воды для определения диаметров труб в водяных тепловых сетях при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять отдельно для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.
Используя данные температурных графиков, можно определить расчётные часовые расходы теплоносителя по формулам.
Расчётный расход сетевой воды на отопление в диапазоне будет
, т/ч (1.4.1)
Расчётный часовой расход сетевой воды на вентиляцию в диапазоне будет
, т/ч (1.4.2)
Расчётный часовой расход сетевой воды на горячее водоснабжение при закрытых тепловых сетях в диапазоне будет
, т/ч (1.4.3)
Суммарные расчётные расходы сетевой воды, т/ч, в закрытых системах теплоснабжения при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять по формуле:
(1.4.4)
Коэффициент k3 , учитывающий долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления, следует принимать для закрытых систем с тепловым потоком, МВт: 1000 и более –1.0, и менее 1000 - 1.2.
Определим расход сетевой воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для зданий № 141, 142,145,146 (жилые дома):
Определим расход сетевой воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для зданий № 147, 148, 151 (жилые дома):
Определим расход сетевой воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для здания № 165 (жилой дом):
Определим расход сетевой воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для здания № 185:
Определим расход сетевой воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для здания № 105 (школа):
Определим расход сетевой воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для здания № 122 (комбинат бытового обслуживания):
При гидравлическом расчёте определяется падение давления в подающей и обратной трубах.
Линейное падение давления на участке определяется;
(1.4.5)
где - удельное падение давления на 1 м длины трубы, Па/м;
- длина расчётного участка, м.
Падение давление на местные сопротивления:
(1.4.6)
- эквивалентная длина теплопровода, м.
Общая потеря давления на участке:
. (1.4.7)
Таблица №2 Гидравлический расчёт тепловых сетей
Участок |
Расход |
Диаметр, мм |
|
|
По плану, |
|
|
|
|
Ут-4-аб |
3,636 |
573,5 |
0,53 |
104 |
79 |
9,75 |
88,75 |
9230 |
0,00923 |
Ут-3-Ут-4 |
6,643 |
763,5 |
0,51 |
63,1 |
46 |
10,8 |
56,8 |
3584,08 |
0,012814 |
Ут-2-Ут-3 |
9,355 |
893,5 |
0,52 |
52,2 |
70 |
11,43 |
81,43 |
4250,65 |
0,017065 |
Ут-1-Ут-2 |
12,635 |
1084 |
0,46 |
31,5 |
66 |
16,4 |
82,4 |
2595,6 |
0,0196606 |
К-Ут-1 |
21,382 |
1334 |
0,5 |
27,3 |
58 |
14,7 |
72,7 |
1984,71 |
0,0216453 |
5. Пьезометрический график тепловых сетей
Пьезометрический график составляется на основании данных гидравлического расчёта. При построении графика пользуются единицей измерения гидравлического потенциала – напором. Напор и давление связаны следующей зависимостью:
(1.5.1)
где H и D H – напор и потеря напора, м;
P и D P – давление и потеря давления, Па;
r - удельный вес теплоносителя, кг/м3 .
h, R – удельная потеря напора и удельное падение давления, Па/м.
Величина напора, отсчитанная от уровня прокладки оси трубопровода в данной точке, называется пьезометрическим напором. Разность пьезометрических напоров подающего и обратного трубопроводов тепловой сети даёт величину располагаемого напора в данной точке. Пьезометрический график определяет полный напор и располагаемый напор в отдельных точках тепловой сети на абонентских вводах. На основании пьезометрического графика выбирают подпиточные и сетевые насосы, автоматические устройства.
При построении пьезометрического графика должны быть соблюдены условия:
1. непревышение допускаемых давлений в абонентских системах, присоединенных к сети. В чугунных радиаторах не должно превышать 0,6 МПа, поэтому давление в обратной линии тепловой сети не должно быть более 0,6 МПа и превышать 60м.
2. обеспечении избыточного (выше атмосферного) давления в тепловой сети и абонентских системах для предупреждения подсоса воздуха и связанного с этим нарушения циркуляции воды в системах.
3. обеспечение невскипания воды в тепловой сети и местных системах, где температура воды превосходит 100 С .
4. обеспечение требуемого давления во всасывающем патрубке сетевых насосов из условия предупреждения кавитации не менее 50 Па, пьезометрический напор в обратной линии должен быть не ниже 5м.
6. Тепловой расчёт
Назначением теплового расчёта является определение количество тепла, теряемого при его транспортировке, способов уменьшения этих потерь, действительной температуры теплоносителя, вида изоляции и расчёта её толщины.
Задачи теплового расчёта:
1. определение количества теплоты, теряемого при транспортировке;
2. поиск способов уменьшения этих потерь;
3. определение действительной температуры теплоносителя;
4. определение вида и толщины изоляции;
В теплоотдаче участвуют только термические сопротивления слоя и поверхности.
Для цилиндрических объектов диаметром менее 2 метров толщина теплоизоляционного слоя определяется:
где В=dиз /dн – отношение наружного диаметра изоляционного слоя к наружному диаметру;
.
– коэффициент теплоотдачи от наружной изоляции, принимаемый по справочнику 9[6], для трубопроводов прокладываемых в каналах принимается равным 8,2 Вт/(м3 о С);
из – теплопроводность теплоизоляционного слоя, определяемая по пп 2,7 3,11[6] для пенополиуритана 0,036 Вт/(м о С);
rm — термическое сопротивление стенки трубопровод.
— наружный диаметр изолируемого объекта, м.
– сопротивление теплопередаче на 1 м длины изоляционного слоя;
о
См/Вт
– температура вещества;
– температура окружающей среды;
– коэффициент, равный 1.
– норма плотности теплового потока, в нашем случае равный 42Вт/м;
Теперь рассчитаем термические сопротивления.
1. тепловое сопротивление наружной поверхности Rпиз :
о
См/Вт
2. тепловое сопротивление изоляции
о
См/Вт
3. Тепловое сопротивление грунта определяется по формуле:
(25)
где - коэффициент теплопроводности грунта, Вт/м2 0
С
d – диаметр теплопровода цилиндрической формы с учетом всех слоев изоляции, м
Тепловое сопротивление канала:
(26)
Должно выполняться условие:
что свидетельствует о правильности выбора изоляции
Фактический тепловой поток:
Определим тепловые потери.
Тепловые потери в сети слагаются из линейных и местных потерь. Линейными теплопотерями являются теплопотери трубопроводов, не имеющих арматуры и фасонных частей. Местными теплопотерями являются фасонных частей, арматуры, опорных конструкций, фланцев и т.д.
Линейные потери определяются по формуле:
А падение температуры теплоносителя:
Следовательно, температура в конце расчетного участка:
7. Подбор сетевых и подпиточных насосов
Для теплоснабжения микрорайона города в котельной устанавливаются одинаковых попеременно работающих центробежных насоса – рабочий и резервный. Циркуляционные насосы имеют обводную линию, которая позволяет регулировать работу насосов ив случае их остановки (при авариях) поддерживать небольшою естественную циркуляцию.
По построенному пьезометрическому графику определяем напоры для сетевого и подпиточного насосов.
м
м
Подбираем насосы:
Таблица 3. Характеристики подпиточного насоса.
Насос |
марка |
Производительность м/ч |
Полный напор Н, м |
Мощность, кВт |
К.п.д. проц. |
Допустимая высота всасывания, м |
Диаметр рабочего колеса, мм. |
|
На валу насоса |
электродвигателя |
|||||||
Подпиточный |
2К-6а |
30 |
20 |
2,6 |
2,8 |
64 |
5,7 |
142 |
Таблица 4. Характеристики сетевого насоса.
Насос |
марка |
Производительность м/ч |
Полный напор Н, м |
Мощность, кВт |
К.п.д. проц. |
Допустимая высота всасывания, м |
Диаметр рабочего колеса, мм. |
|
На валу насоса |
электродвигателя |
|||||||
Подпиточный |
3К-9 |
30 |
34,8 |
4,6 |
7 |
62 |
7 |
168 |
8. Подбор компенсаторной ниши и лоткового канала .
Сначала рассчитаем температурные деформации. При изменении температуры теплоносителя в трубопроводах происходит изменение их длины, которая вызывает в них соответствующие напряжение на сжатие или растяжение. Компенсацию температурных деформаций выполняют компенсаторы, устанавливаемые на участках тепловых сетей, ограниченных неподвижными опорами. По конструкции компенсаторы различаются на гнутые, сальниковые и линзовые. В местах поворота трассы происходит угловая (естественная) компенсация.
Величина температурного удлинения на участке определяется по формуле:
где l - длина участка, м;
tг – температура теплоносителя (принять 10 );
tм – температура наружного воздуха (принять tо ).
Полученные данные сведём в таблицу:
№ уч |
L, м |
l, мм |
УТ-1-К |
58 |
8,9562 |
УТ-2-Ут-1 |
66 |
9,3024 |
УТ-3-Ут-2 |
70 |
11,6235 |
УТ-3-УТ-4 |
46 |
7,2532 |
УТ-4-аб |
79 |
13,1328 |
Размер и ширину канала подбираем исходя из диаметров, найденных в гидравлическом расчёте, по приложению из ГОСТа 21,605-82.
Возьмём марку компенсатора НК 12045, тип компенсатора x, № компенсатора К3, при диаметре 1084 мм.
Для лотка:
ширина лотка 1600 мм;
вес одного лотка 1800кг;
марка канала лотка КЛ 120-45 (при диаметре труб 1084мм).
Заключение
В результате проведённых работ по расчёту и проектированию тепловых сетей микрорайона:
1. Разработаны план тепловых сетей и схема прокладки труб тепловых сетей
2. Распределена потеря давления в системе теплоснабжения
3. Разработана спецификация потребных материалов и оборудования
4. Построены температурный, пьезометрический и график расходов
5 Подобрано оборудование для котельной
Список используемых источников.
1. СНиП 2.04.07-86. Тепловые сети. Нормы проектирования. М. , 1986.
2. СНиП 2.04.01-85. Внутренний водопровод и канализация зданий. Нормы проектирования. М., 1985.
3. СНиП 2.04.14-88. Тепловая изоляция. Нормы проектирования. М., 1988.
4. Теплоснабжение: Методические указания по курсу «Теплоснабжение». /Сост.: Э.М. Малая. Саратовский политехнический институт. Саратов, 1997.
5. Горячее водоснабжение: Методические указания по курсу «Теплоснабжение». /Сост.: Э.М. Малая. Саратовский политехнический институт. Саратов, 1997.
6. Справочник по теплоснабжению и вентиляции (издание 4-е, переработанное и дополненное) Книга 1-я. Р.В. Щекин, С.М. Кореневский, Г.Е. Беем, Ф.И. Скороходько, В.А. Мельник и др. Киев «Будiвельник», 1976, стр.416.
7. ГОСТ 21.605-82. Тепловые сети. Тепломеханическая часть.