Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Характеристика района строительства тепловых сетей и тепловые нагрузки потребителей

1.1 Характеристика района

Проектируемая система теплоснабжения жилого микрорайона расположена в городе Майкопе. Климатологические данные города приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Климатологические данные г. Майкопа

Отопительный период
Продолжительность n, сут	Температура воздуха, °С
	расчетная для проектирования отопления to, оС	средняя отопительного периода
148	-19	1,9

Теплоснабжение осуществляется от производственно-отопительной котельной. Регулирование отпуска тепла осуществляется по температурному графику 150 - 70°С.

В качестве теплоносителя для системы отопления и горячего водоснабжения задана перегретая вода с максимальной температурой в подающем трубопроводе 150°С и в обратном 70°С.

Система горячего водоснабжения закрытая.

На прокладываемом участке принята подземная прокладка трубопроводов. Общая площадь каждого здания задана в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Общие площади жилых зданий кварталов

№ жилого квартала	Жилые площади,	Количество человек,
1	2	3
1	46700	2594
2	45500	2528
3	52300	2906
4	53400	2967
5	54000	3000
6	62500	3472
7	47700	2650
8	53400	2967
9	54000	3000
10	62000	3444
11	60000	3333
12	66000	3667
13	61000	3389
14	58000	3222
15	64000	3556
Итого	840500	46694

1.2 Определение отпуска тепла для района

На карте района города, снабжаемого теплом, указываем для каждого квартала расчётную нагрузку на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение с учётом тепловых потерь в сетях.

Максимальный тепловой поток на отопление:

Вт,	(1.1)

где ? укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м² общей площади, принимаемый по рекомендуемому приложению 2 / 1 /, Вт;

? общая площадь жилых зданий,

? коэффициент учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий,

Максимальный тепловой поток на вентиляцию:

Вт,	(1.2)

где ? коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным: для общественных зданий, построенных после 1985 г. .

Средний тепловой поток на горячее водоснабжение:

, Вт,	(1.3)

где количество человек;

а - норма расхода воды на горячее водоснабжение при температуре 55°С на одного человека в сутки, проживающего в здании с горячим водоснабжением принимаемая в зависимости от степени комфортности зданий по / 1 /, ;

- норма расхода воды на горячее потребляемой в общественных зданиях, при температуре 55°С, принимаемая в размере 25 л/сут на 1 чел.;

- температура холодной (водопроводной) воды в отопительный период (при отсутствии данных принимается равной 5С);

- удельная теплоемкость воды, принимаемая в расчетах равной 4,187 кДж/(кг°С);

Нагрузки по расходу тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для каждого квартала сведём в таблицу 1.3

Таблица 1.3 - Нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение

№ потребителя	Расчетная тепловая нагрузка, МВт
	отопления, Qomax	вентиляции, Qvmax	горячего водоснабжения Qhm,
1	3	4	5
1	4,2	0,5	1,1
2	4,1	0,5	1,0
3	4,7	0,6	1,2
4	4,8	0,6	1,2
5	4,9	0,6	1,2
6	5,6	0,7	1,4
7	4,3	0,5	1,1
8	4,8	0,6	1,2
9	4,9	0,6	1,2
10	5,6	0,7	1,4
11	5,4	0,6	1,4
12	5,9	0,7	1,5
13	5,5	0,7	1,4
14	5,2	0,6	1,3
15	5,8	0,7	1,4
Итого	76	9,1	19

1.3 Выбор схемы тепловой сети

При разработке тепловой схемы трубопроводов используем тепловую карту района города с нанесёнными на ней кварталами, улицами, отметками высот и заданными тепловыми нагрузками.

Выбираем место расположения котельной его, исходя из преобладающего направления ветра в данной местности, таким образом, чтобы дымовые газы уносились в сторону от населённых пунктов города.

Далее проектируем трассу трубопроводов, делая это из следующих соображений:

1. Протяжённость всех наружных трубопроводов от котельной до потребителей должна быть минимальной. Это позволит сократить как стоимость самих трубопроводов, так и капитальные затраты на их прокладку.

2. Не рекомендуется пересекать трубопроводами площади, парки и зоны зелёных насаждений.

3. Для трассы трубопроводов должны быть использованы улицы, не загруженные городским транспортом. Это делается для того, чтобы обеспечить своевременный доступ к повреждённым участкам для ликвидации аварий, не вызывающий при этом нежелательных последствий в городской жизни (пробки, заторы, аварии).

Исходя из вышеперечисленных соображений, проектируется трасса трубопроводов в соответствии со всеми принятыми нормами.

Принимаем двухтрубную тупиковую тепловую сеть.

2. Температурный график регулирования отпуска тепловой энергии

Температурный график определяет режим работы тепловых сетей, обеспечивая центральное регулирование отпуска тепла. По данным температурного графика определяется температура подающей и обратной воды в тепловых сетях, а также в абонентском вводе в зависимости от температуры наружного воздуха.

При центральном отоплении регулировать отпуск тепловой энергии на источнике можно двумя способами:

- расходом или количеством теплоносителя, данный способ регулирования называется количественным регулированием. При изменении расхода теплоносителя температура постоянна.

- температурой теплоносителя, данный способ регулирования называется качественным. При изменении температуры расход постоянный.

В нашей стране используется второй способ регулирования или качественное регулирование.

Уравнение регулирования отпуска теплоты при зависимых схемах присоединения отопления в зависимости от температуры наружного воздуха представлено в виде:

,	(2.1)

где, ? температура воздуха внутри помещения,

? температура наружного воздуха,

? расчетная температура для отопления, .

Температура воды в подающем трубопроводе в зависимости от тепловой нагрузки равна:



,	(2.2)

где, ? температура воздуха внутри помещения,

? расчетная нагрузка на отопление, МВт;

? перепад температур между передающим и обратным трубопроводом,

? перепад температур после элеватора и обратным трубопроводом,

Температурный напор в нагревательных приборах при зависимых схемах присоединения системы отопления в расчетном зимнем режиме равен:

,	(2.3)

где, ? температура воды в прямой линии,

? температура воды в обратной линии,

? температура воздуха внутри помещения, .

Температура воды в обратном в зависимости от тепловой нагрузки равна:

	(2.4)

Температура воды после элеватора равна:



,	(2.5)

Значения температуры сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха для климатических данных города Майкопа приведены в Таблице 5.1

Таблица 5.1 - Расчетные значения температур сетевой воды

,	, МВт	,	,	,	,
18	0,00	64,5	18	18	18
16	0,05	64,5	27,9	23,57	24,92
14	0,11	64,5	36,18	27,53	30,23
12	0,16	64,5	44	31,02	35,08
10	0,22	64,5	51,54	34,24	39,65
8	0,27	64,5	58,89	37,27	44,02
7	0,30	64,5	62,51	38,72	46,16
6	0,32	64,5	66,09	40,15	48,26
4,905	0,35	64,5	69,99	41,67	50,52
4	0,38	64,5	73,18	42,91	52,37
2	0,43	64,5	80,17	45,58	56,39
1	0,46	64,5	83,64	46,88	58,37
0	0,49	64,5	87,08	48,16	60,32
-2	0,54	64,5	93,92	50,67	64,19
-4	0,59	64,5	100,69	53,12	67,99
-6	0,65	64,5	107,41	55,51	71,73
-8	0,70	64,5	114,07	57,85	75,42
-10	0,76	64,5	120,69	60,15	79,07
-12	0,81	64,5	127,27	62,40	82,67
-14	0,86	64,5	133,81	64,62	86,24
-16	0,92	64,5	140,31	66,79	89,77
-18	0,97	64,5	146,78	68,94	93,26
-19	1,00	64,5	150,00	70,00	95,00

Температурный график регулирования отпуска тепловой энергии приведен на рис 2.



Рис. 2. Температурный график регулирования отпуска тепловой энергии

3. Гидравлический расчёт тепловой сети

Основная задача гидравлического расчета состоит в определении диаметров труб по заданным расходам теплоносителя и удельным падениям давлений во всей сети или на отдельных ее участках.

По результатам гидравлического расчёта строим пьезометрический график, выбираем схему присоединения абонентов, подбираем насосное оборудование и др.

3.1 Расчёт расхода сетевой воды для отпуска тепла

Принимаем центральное температурное регулирование отпуска тепла по отопительной нагрузке. При таком способе регулирования расход воды на отопление и вентиляцию определим по формулам:

,	(2.1)

где расчётные температуры в прямом и обратном трубопроводах.

Расчётный расход воды для горячего водоснабжения.

Для закрытой системы горячего водоснабжения расход воды на ГВС определим по формуле:

,	(2.2)

где температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети в точке излома графика температуры воды, С;

температура воды после параллельно включенного водоподогревателя горячего водоснабжения в точке излома графика температур воды; рекомендуется принимать ₃ = 30 С по приложению / 1 /.

Общий расход воды на участке:

,	(2.3)

где коэффициент, учитывающий долю среднего расхода воды на ГВС.

Согласно / 1 / принимаем .

Данные по расходам сведём в таблицу 2.

Таблица 3.1 - Расходы сетевой воды для отпуска тепла

№ потребителя
1	2	3	4	5
1	45,2	5,4	22,7	73,3
2	44,0	5,3	22,1	71,4
3	50,6	6,1	25,4	82,1
4	51,7	6,2	26,0	83,8
5	52,2	6,3	26,3	84,8
6	60,5	7,3	30,4	98,1
7	46,1	5,5	23,2	74,9
8	51,7	6,2	26,0	83,8
9	52,2	6,3	26,3	84,8
10	60,0	7,2	30,1	97,3
11	58,0	7,0	29,2	94,2
12	63,8	7,7	32,1	103,6
13	59,0	7,1	29,7	95,7
14	56,1	6,7	28,2	91,0
15	61,9	7,4	31,1	100,4
Итого	813	97,6	408,6	1319,1

3.2 Определение потерь напора в тепловых сетях

Определяем на участках потери давления в трубопроводах на трение и местных сопротивлениях по формуле:

,	(2.4)

где R - удельные потери давления на трение, Па/м;

приведенная длина трубопровода, м.

,	(2.5)

где коэффициент гидравлического трения, определяем по формуле

,	(2.6)

где шероховатость труб, мм.

Согласно /1/ принимаем, К_э=0,5 мм для новых труб;

внутренний диаметр труб, мм.

сетевой расход воды на участке трубопровода, т/ч, принимается по таблице 2;

плотность воды, принимаем согласно /1/ .

Приведенная длина трубопровода:

,	(2.7)

где длина участка трубопровода по плану, м,

доля потерь давления в местных сопротивлениях,

Скорость теплоносителя в трубопроводах определяется по формуле:

,	(2.8)

где сечение трубопровода определяется по формуле:

,	(2.9)

Узловые напоры на участках трубопровода определяются по формуле

м в. ст.,	(2.10)

Все расчеты сведены в таблицу 2.2 с учетом того, что требуемый располагаемый напор на элеватор составляет 20 м в. ст.

Таблица 3.1 - Гидравлический расчет тепловой сети

Участок	Расход воды, Gi, т/ч	Фактическая длина трубопровода, l, м	Приведенная длина трубопровода, l', м	Удельные потери давления, R, Па/м	Скорость теплоносителя, v, м/с	Потери давления, ДН, Па	Узловые напоры, Р, м в. ст.	Внутренний диаметр трубы, Дi, мм
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Обратная магистральная линия
S'-A'	1319,13	620	806	23,84	1,28	19215,5	1,92	616
A'-B'	736,86	220	286	66,38	1,65	18985,2	3,82	406
B'-C'	565,48	310	403	74,58	1,62	30055,8	6,83	359
C'-D'	494,07	360	468	56,93	1,42	26644,6	9,49	359
D'-E'	337,12	370	481	26,51	0,97	12749,9	10,77	359
E'-F'	169,5	410	533	37,20	0,93	19828,6	12,75	259
Потеря напора у абонентов ДР=20 м в. ст.
	32,75
Прямая магистральная линия
F-E	169,5	410	533	37,20	0,93	19828,6	34,73	259

3.3 Расчёт ответвлений

Определение недорасхода напора в ответвлении

Определяем недорасход напора в ответвлениях ДН_д:

,	(2.11)

где - потери давления в расчетной точке подающей магистрали, м.в. ст;

- потери давления в расчётной точке в ответвлении, м.в. ст.

Ответвление А-M:

м в.ст.

Если не погасить этот избыточный напор, то потребители получат больше воды, чем им полагается, а следующие по магистральной линии потребители недополучат расчетного количества воды. Поэтому погасим избыточные напоры при помощи диафрагм, устанавливаемых на участке присоединения ответвления к магистрали.

Определение диаметра отверстия дроссельной диафрагмы

Диаметр отверстия диафрагмы определяется по формуле



,	(2.12)

где расход воды на участке, т/ч;

недорасход напора, м в. ст.

Ответвление А-N (d_у=350 мм):

3.4 Пьезометрический график

Распределение давлений в тепловых сетях удобно изображать в виде пьезометрического графика, который дает наглядное представление о давлении или напоре в любой точке тепловой сети и поэтому обеспечивает большие возможности учета многочисленных факторов (рельеф местности, высота зданий, особенности абонентских систем и т.д.) при выборе оптимального гидравлического режима.

При построении пьезометрического графика принимаем:

?Н_ист= 25 м в.ст. - гидравлическое сопротивление у источника теплоты (гидравлическое сопротивление сетевого подогревателя вместе с пиковым водогрейным котлом);

?Н_эл= 20 м в.ст. - располагаемый напор перед элеватором;

Н_о1 - напор создаваемый подпиточными насосами при работе сетевых насосов;

Н_о1= 20 м в. ст. (соответствует давлению в обратном трубопроводе у источника теплоты);

Н_о2 - статический напор

Н_о2= 20 м в. ст. (превышает на 5 м геометрическую отметку самой высокой точки потребителей теплоты).

Пьезометрический график представлен на рис. 2.4.

Рис. 3.4. Пьезометрический график тепловой сети

На графике используются следующие обозначения:

?Н_сн - напор создаваемый сетевыми насосами;

?Н_под - потеря напора в подающей магистрали;

?Н_об - потеря напора в обратном трубопроводе.

В результате анализа построенного пьезометрического графика в таблицу 2.4 заносим значения давлений в узловых точках:

Н_сн - статический напор в нижней точке здания потребителя теплоты;

Н_дн - динамический напор в нижней точке здания потребителя теплоты;

Н_св - статический напор в верхней точке здания потребителя теплоты;

Н_дв - динамический напор в верхней точке здания потребителя теплоты;

Н_рас - располагаемый напор в узловой точке у потребителя теплоты.

тепловой потребитель водоснабжение энергия

Таблица 3.4 - Давления в узловых точках пьезометрического графика

Точка	Нсн, мв. ст.	Нсв, мв. ст.	Ндн, мв. ст.	Ндв, мв. ст.	Нрас, мв. ст.
B	30,0	15,0	33,8	18,8	37,9
C	28,0	13,0	34,8	19,8	31,8
D	27,0	12,0	36,5	21,5	26,5
E	23,0	8,0	33,8	18,8	25,2
F	20,0	5,0	32,7	17,7	20,0
M	25,0	10,0	31,9	16,9	26,4
N	30,0	15,0	39,7	24,7	23,3
P	32,0	17,0	42,1	27,1	20,0

Из таблицы наблюдается выполнение следующих условий:

- Динамический и статический напоры превышают на 5 м в. ст. геометрические отметки верхних этажей зданий;

- Динамический и статический напоры в нижних этажах зданий не превышают 60 м в. ст. (предельно-допустимое давление для отопительных приборов);

- Располагаемый напор во всех зданиях превышает или равен 20 м в. ст.

Размещено на Allbest.ru