Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 61
Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Саратовский государственный технический университет Кафедра “Теплогазоснабжение и вентиляция ” Расчётно-пояснительная записка к курсовой работе Выполнил студент Руководитель проекта: Доцент, к.т.н. Саратов-2006
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. 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 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 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 средний тепловой поток на отопление, Вт, следует определять б) максимальный тепловой поток, Вт, на вентиляцию общественных зданий средний тепловой поток, Вт, на вентиляцию при t
0
в) максимальный тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий средний тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий или 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. человека; 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: 2. Жилые дома на 80 квартир - № 208,209,210: 3. Жилой дом на 100 квартир - № 200: Определим тепловые потоки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для зданий № 215, 214: Кафе на 60 мест - №214: Кинотеатр на 800 мест - №215: Находим суммарные тепловые потоки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение: 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 Построение графика центрального качественного регулирования отпуска теплоты по отопительной нагрузке основано на определении зависимости температуры сетевой воды в подающей Регулирование отпуска теплоты на отопление Центральное качественное регулирование отопительной нагрузки в диапазонах от (1.2.1) (1.2.2) где D
t0
– температурный перепад в нагревательном приборе местной системы
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
где U
- коэффициент инжекции при температуре в точке излома Регулирование отпуска теплоты на вентиляцию
(1.2.5) где при t’
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. где 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 Расчётный часовой расход сетевой воды на вентиляцию в диапазоне Расчётный часовой расход сетевой воды на горячее водоснабжение при закрытых тепловых сетях в диапазоне Суммарные расчётные расходы сетевой воды, т/ч, в закрытых системах теплоснабжения при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять по формуле: 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; где Падение давление на местные сопротивления: Общая потеря давления на участке: Таблица №2 Гидравлический расчёт тепловых сетей Участок Расход
Диаметр, мм
По плану,
Ут-4-аб 3,636 57´3,5 0,53 104 79 9,75 88,75 9230 0,00923 Ут-3-Ут-4 6,643 76´3,5 0,51 63,1 46 10,8 56,8 3584,08 0,012814 Ут-2-Ут-3 9,355 89´3,5 0,52 52,2 70 11,43 81,43 4250,65 0,017065 Ут-1-Ут-2 12,635 108´4 0,46 31,5 66 16,4 82,4 2595,6 0,0196606 К-Ут-1 21,382 133´4 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:
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 ºС . 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;
α – коэффициент теплоотдачи от наружной изоляции, принимаемый по справочнику 9[6], для трубопроводов прокладываемых в каналах принимается равным 8,2 Вт/(м3
о
С); λиз
– теплопроводность теплоизоляционного слоя, определяемая по пп 2,7 3,11[6] для пенополиуритана 0,036 Вт/(м о
С); rm
— термическое сопротивление стенки трубопровод.
Теперь рассчитаем термические сопротивления. 1. тепловое сопротивление наружной поверхности Rпиз
: 2. тепловое сопротивление изоляции 3. Тепловое сопротивление грунта определяется по формуле:
где d – диаметр теплопровода цилиндрической формы с учетом всех слоев изоляции, м
Тепловое сопротивление канала:
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. Подбираем насосы: Таблица 3. Характеристики подпиточного насоса. Насос марка Производительность м³/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 м³/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 τ10
); tм
– температура наружного воздуха (принять tо
). Полученные данные сведём в таблицу: № уч L, м Δl, 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 120×45, тип компенсатора x, № компенсатора К3, при диаметре 108´4 мм. Для лотка: ширина лотка 1600 мм; вес одного лотка 1800кг; марка канала лотка КЛ 120-45 (при диаметре труб 108´4мм). 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.
|