Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ПЯТИГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТет

КАФЕДРА ПРОМЫШЛЕННОГО И ГРАЖДАНСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Курсовая работа

По предмету эксплуатация систем ОВИК

На тему: Расчёт источников и систем теплоснабжения

Выполнил:

Студент группы ТГВ-61

Исаков М.

Проверил:

Дёмин Н.В.

Пятигорск 2010

ВВЕДЕНИЕ

Курсовая работа теплоснабжение промышленного района выполняется студентами всех форм обучения специальности 101600 - Энергообеспечение предприятий и является завершающим этапом изучения курса “Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий”. В нём в сокращённом объёме решаются основные вопросы централизованного теплоснабжения промышленного района, такие как расчет тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых районов и промышленного предприятия, производится построение температурных графиков регулирования тепловой нагрузки на отопление и вентиляцию, производится полный гидравлический расчет всех трубопроводов, подсоединенных к котельной. В процессе работы над проектом студент получает навыки практического применения теоретических знаний и решения комплексных инженерных задач централизованного теплоснабжения.

В данных методических указаниях излагается порядок определения исходных данных, необходимых для выполнения курсового проекта, разъясняются требования по содержанию, составу, объёму и оформления проекта, приводится пример выполнения курсового проекта и необходимая литература.

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью методических указаний является изложение требований к работе и рекомендации по её выполнению с использованием технической литературы. Выполнение курсовой работы позволит закрепить теоретический материал, получаемый на лекциях и в результате самостоятельной проработки части курса, применить его к решению практической задачи.

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КУРСОВОЙ РАБОТЕ

2.1 Исходные данные

В работе предусматривается двухтрубная водяная система теплоснабжения, источником теплоты является котельная.

В задании на курсовую работу приведены следующие исходные данные: объем либо площадь отапливаемой территории, район расположения, температурный режим отпуска теплоты, система теплоснабжения (открытая, закрытая), способы регулирования (качественный, количественный).

Остальные исходные данные, необходимые для решения отдельных частных вопросов курсовой работы, студент принимает сам по нормативной или справочной литературе, руководствуясь основными исходными данными.

2.2 Содержание курсовой работы

В курсовой работе разрабатывается в сокращённом объёме водяная система централизованного теплоснабжения промышленного предприятия. В курсовой работе решаются следующие основные вопросы:

- построение графиков изменения подачи теплоты каждому объекту в диапазоне изменения температур наружного воздуха;

- проведение расчета и представление температурного графика регулирования тепловой нагрузки;

- построение графиков расходов сетевой воды по объектам и в сумме;

- проведение гидравлического расчета тепловых сетей, выбор гидравлического режима эксплуатации, построение пьезометрического графика тепловой сети;

- выполнение теплового расчета тепловых сетей, исходя из удельных допустимых норм потерь теплоты при транспортировке теплоносителей, расчет толщины изоляционного покрытия;

- расчет тепловой схемы источника теплоснабжения, выбор основного сетевого оборудования

- определение расчётных часовых и годовых расходов теплоты на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и суммарного;

- расчёт и построение графиков расходов теплоты в зависимости от температуры наружного воздуха и по продолжительности;

- расчёт и построение графиков регулирования отпуска теплоты на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и суммарного;

- выбор элементов конструкции прокладки тепловых сетей, не заданных в основных исходных данных;

- выполнение расчётной схемы для гидравлического расчёта тепловых сетей;

- построение пьезометрического графика тепловых сетей с проработкой экстремальных режимов;

- расчёт заданного участка трубопровода тепловой сети на компенсацию температурных удлинений;

- построение продольного профиля участка тепловой сети;

- графическая разработка узлов камеры тепловой сети;

- вычерчивание деталей и элементов конструкции тепловой сети.

2.3. Состав и объём курсовой работы

Курсовая работа состоит из расчётно-пояснительной записки объёмом 20-30 страниц и 1-2 листов чертежей.

Расчётно-пояснительная записка должна содержать следующие разделы:

исходные данные;

описание системы теплоснабжения;

определение тепловых нагрузок;

регулирование отпуска теплоты;

определение расчётных расходов теплоносителя в тепловых сетях;

разработка монтажной схемы и выбор строительных конструкций тепловых сетей;

гидравлический расчёт водяных тепловых сетей;

разработка графиков давления и выбор схем присоединение абонентов к тепловым сетям;

построение продольного профиля тепловых сетей;

тепловой расчёт изоляционной конструкции;

подбор оборудования теплового пункта;

экономия тепловой энергии и охрана окружающей среды.

Все расчёты в записки должны сопровождаться соответствующими пояснениями, ссылками на источники и производится в единицах СИ, согласно СН 528-80. В конце расчётно-пояснительной записки приводится список использованной литературы и оглавление.

В расчётно-пояснительной записке приводятся следующие графики и схемы:

- график расхода теплоты в зависимости от температуры наружного воздуха и по продолжительности;

- принципиальная схема подключение потребителей теплоты к тепловой сети;

- графики регулирования тепловых нагрузок отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и суммарной;

- расчётная схема к гидравлическому расчёту тепловой сети;

- пьезометрический график тепловой сети;

- расчётная схема к тепловому расчёту тепловой сети;

На чертежах курсового проекта должны быть представлены:

- генеральные план промплощадки с нанесёнными горизонталями, трассой тепловой сети и источником теплоты;

- монтажная схема тепловой сети;

- продольный профиль тепловой сети;

- поперечное сечение конструкции прокладки тепловой сети;

2.4 Требования к оформлению курсовой работы

водяной тепловой гидравлический магистральный

Текст расчётно-пояснительной записки курсового проекта должен быть аккуратно оформлен на писчей бумаге формата с оставлением полей верхнее и нижнее - , левое - , правое .

В расчётно-пояснительной записке приводятся все расчёты и формулы с объяснением входящих в них величин. У всех размерных величин указываются единицы измерения. Все таблицы в расчётно-пояснительной записке должны иметь порядковые номера и названия. Все схемы и графики должны иметь порядковые номера и названия. Нумерация их ведётся отдельно от таблиц.

Чертежи проекта выполняются в соответствии с требованиями стандартов единой конструкторской документации на чертёжной бумаге. Для выполнения чертежей рекомендуется следующие масштабы:

- генеральный план объектов - М 1:1000;

- монтажная схема тепловых сетей - без масштаба;

- продольный профиль тепловой сети: горизонтальный - М 1:1000; вертикальный - М 1:100;

- детали и элементы конструкции тепловой сети - М 1:5, 1:10, 1:20 (в зависимости от размеров детали и элементов).

Расчётно-пояснительная записка и чертежи подписываются студентом-исполнителем с указанием даты завершения проекта. Проекты, оформления которых не отвечает изложенным в настоящем разделе требованиям, рассмотрению не принимаются.

3. Расчетная часть курсовой работы

3.1 Определение тепловых потоков на отопление,

вентиляцию и горячее водоснабжение

Определить для условий г. Хабаровска расчетные тепловые потоки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение пяти кварталов района города (см. рис. 1).

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Рис. 1 - Район города

Расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления t₀ = -31 ⁰С. Плотность населения Р = 400 челга. Общая площадь жилого здания на одного жителя _общ = 18 м²чел. Средняя за отопительный период норма расхода горячей воды на одного жителя в сутки а =115 лсутки.

Решение. Расчет тепловых потоков сводим в табл. 1. В графы 1, 2, 3 таблицы заносим соответственно номера кварталов, их площадь F_кв в гектарах, плотность населения Р. Количество жителей в кварталах m, определяем по формуле

Для квартала №1 количество жителей составит:

чел

Общую площадь жилых зданий кварталов А определяем по формуле

Для квартала №1

м²

Приняв (см. приложение №4) для зданий постройки после 1985 г. величину удельного показателя теплового потока на отопление жилых зданий qо = 87 Вт/м² при t ₀= -31⁰С, находим расчетные тепловые потоки на отопление жилых и общественных зданий кварталов по формуле

Для квартала №1 при K₁= 0,25 получим

Максимальные тепловые потоки на вентиляцию общественных зданий кварталов определяем по формуле

Для квартала №1 при К₂= 0,6 получим

По приложению №5 укрупненный показатель теплового потока на горячее водоснабжение q_h c учетом общественных зданий при норме на одного жителя a = 115 лсутки составит 407 Вт. Среднечасовые тепловые потоки на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий кварталов определяем по формуле (4) учебного пособия.



Для квартала №1 эта величина составит

Суммарный тепловой поток по кварталам Q_, определяем суммированием расчётных тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение

Для квартала №1 суммарный тепловой поток составит

Аналогично выполняем расчёты тепловых потоков и для других кварталов.

где , - удельный показатель теплового потока на отопление (определяется по приложению №4, №6 и №8 в зависимости от типа отапливаемого здания);

- удельный показатель теплового потока на горячее водоснабжение (определяется по приложению №5);

- поправочный коэффициент к величине (определяется по приложению №9)

а - норма расхода воды на горячее водоснабжение при температуре , на одного человека в сутки, л (при );

в - норма расхода воды на горячее водоснабжение, потребляемой в общественных зданиях (при температуре на 1 человека);

- температура горячей воды в системе горячего водоснабжения;

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

- коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным 0.25;

- коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным: для общественных зданий, построенных до 1985 г.- 0.4, после 1985 г. - 0.6;

А - общая площадь отапливаемых помещений в жилом квартале, ,

Таблица 1. - Расчёт тепловых потоков

№квартала	Площадь квартала Fкв, га	Плотность населения P чел/га	Кол-во жителей m	Общая площадь, А, м2	Тепловой поток, МВт
					Q 0 max	Q v max	Q hm	Q
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1 2 3 4 5	10 15 20 10 15	400 400 400 400 400	4000 6000 8000 4000 6000	72000 108000 144000 72000 108000	7,83 11,745 15,66 7,83 11,745	0,94 1,41 1,88 0,94 1,41	1,628 2,442 3,256 1,628 2,442	10,398 15,597 20,796 10,398 15,597
	54,8	6,58	11,396	72,786

Для климатических условий г. Хабаровска выполнить расчет и построение графиков часовых расходов теплоты на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение, а также годовых графиков теплопотребления по продолжительности тепловой нагрузки и по месяцам. Расчётные тепловые потоки района города на отопление Q _{0 max} = 300 МВт, на вентиляцию Q _{v max} = 35 МВт, на горячее водоснабжение Q_hm = 60 МВт_. Расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления t₀ = -31⁰C.

Решение. Определим, используя формулы пересчета часовые расходы на отопление и вентиляцию при температуре наружного воздуха t_н= +8⁰С.



Отложив на графике (см. рис. 2а) значения и при t_н= +8⁰С, а также значения и при t_н= t₀ = -31⁰C и соединив их прямой, получим графики = f (t_н) и = f (t_н). Для построения часового графика расхода теплоты на горячее водоснабжение, определим, используя формулу пересчёта (12), среднечасовой расход теплоты на горячее водоснабжение для неотопительного периода .

График среднечасового расхода теплоты на горячее водоснабжение не зависит от температуры наружного воздуха, и будет представлять собой прямую, параллельную оси абсцисс с ординатой 60 МВт для отопительного периода и с ординатой 38,4 МВт для неотопительного периода. Просуммировав ординаты часовых графиков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для диапазона температур t_н = +8 -31⁰C и соединив их прямой получим суммарный часовой график . Для построения годового графика теплоты по продолжительности тепловой нагрузки находим продолжительности стояния температур наружного воздуха в часах с интервалом 5⁰C и продолжительность отопительного периода для г. Хабаровска n₀ = 4920 ч. Данные сводим в таблицу №2.

Таблица 2. - Продолжительность стояния температур наружного

воздуха

Продолжительность стояния, n, час	Температура наружного воздуха
	-40 -35	-35 -30	-30 -25	-25 -20	-20 -15	-15 -10	-10 -5	-5 0	0 +5	+5 +8
n	2	47	275	630	800	666	596	561	583	760
Температуры	-35 и ниже	-30 и ниже	-25 и ниже	-20 и ниже	-15 и ниже	-10 и ниже	-5 и ниже	0 и ниже	+5 и ниже	+8 и ниже
n	2	49	324	954	1754	2420	3016	3577	4160	4920

График по продолжительности тепловой нагрузки (см. рис. 2 б) строится на основании суммарного часового графика .

Для этого из точек на оси температур (+8, 0, -10, -20, -30) восстанавливаем перпендикуляры до пересечения с линией суммарного часового графика и из точек пересечения проводим горизонтальные прямые до пересечения с перпендикулярами, восстановленными из точек на оси продолжительности, соответствующих данным температурам.

Соединив найденные точки плавной кривой, получим график по продолжительности тепловой нагрузки за отопительный период в течение 4920 часов.

Затем построим график по продолжительности тепловой нагрузки за неотопительный период, для чего проведем прямую параллельную оси абсцисс с ординатой равной = 38,4 МВт до расчетной продолжительности работы системы теплоснабжения в году равной 8400 часов.



Рис. 2 а - часовые графики теплового потребления

б - годовой график по продолжительности тепловой нагрузки

Для построения годового графика теплового потребления по месяцам находим среднемесячные температуры наружного воздуха. Затем, используя формулы пересчета определим часовые расходы теплоты на отопление и вентиляцию для каждого месяца со среднемесячной температурой ниже +8⁰C. Определим суммарные расходы теплоты для месяцев отопительного периода как сумму часовых расходов на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Для месяцев неотопительного периода (с >+8) суммарный расход теплоты будет равен среднечасовому расходу теплоты на горячее водоснабжение = 38,4 МВт. Выполним расчеты для января

МВт

Аналогично выполняем расчёты и для других месяцев отопительного периода. Расчёты сведём в табл. 3

Таблица 3 - Среднечасовые расходы теплоты по месяцам года

Среднечасовые расходы теплоты по месяцам	Среднемесячные температуры наружного воздуха
	Ян	Фев	Март	Апр	Май	Июнь	Июль	Авг	Сен	Окт	Нояб	Дек
	-22,3	-17,2	-8,5	3,1	11,1	17,4	21,1	20	13,9	4,7	-8,1	-18,5
	237,1	207,1	155,9	87,6						78,2	153,5	214,7
	27,7	24,2	18,2	10,2						9,1	17,9	25
	60	60	60	60	38,4	38,4	38,4	38,4	38,4	60	60	60
	324,8	291,3	234,1	157,8	38,4	38,4	38,4	38,4	38,4	147,3	231,4	299,7

Рис. 3. - Годовой график теплового потребления по месяцам

3.2 Расчет и построение температурного графика

регулирования тепловой нагрузки на отопление

Принять расчетные температуры сетевой воды в подающей магистрали ₁ = 130⁰С в обратной магистрали ₂ = 70⁰С, после элеватора ₃ = 95⁰С. Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления tнро = -31⁰С. Расчетная температура воздуха внутри помещения tв = 18⁰С. Расчетные тепловые потоки принять те же. Температура горячей воды в системах горячего водоснабжения tгв = 60⁰С, температура холодной воды t_с = 5⁰С. Балансовый коэффициент для нагрузки горячего водоснабжения _б = 1,2. Схема включения водоподогревателей систем горячего водоснабжения двухступенчатая последовательная.

Решение. Предварительно выполним расчет и построение отопительно-бытового графика температур с температурой сетевой воды в подающем трубопроводе для точки излома =70⁰С. Значения температур сетевой воды для систем отопления ₀₁; ₀₂; ₀₃ определим для температур наружного воздуха t_н = +8; 0; -10; -23; -31⁰С

Определим значения величин

Для tн = +8 0С значения ₀₁, ₀₂,₀₃ соответственно составят:

Аналогично выполняются расчеты температур сетевой воды и для других значений t_н. Используя расчетные данные и приняв минимальную температуру сетевой воды в подающем трубопроводе =70⁰С, построим отопительно-бытовой график температур (см. рис. 4). Точке излома температурного графика будут соответствовать температуры сетевой воды = 70⁰С, = 44,9⁰С, = 55,3⁰С, температура наружного воздуха = -2,5⁰С. Полученные значения температур сетевой воды для отопительно-бытового графика сведем в таблицу 4. Задавшись величиной недогрева t_н= 7⁰С определим температуру нагреваемой водопроводной воды после водоподогревателя первой ступени



Определим балансовую нагрузку горячего водоснабжения

МВт

Определим суммарный перепад температур сетевой воды в обеих ступенях водоподогревателей

Определим перепад температур сетевой воды в водоподогревателе первой ступени для диапазона температур наружного воздуха от t_н = +8⁰С до t_н = -2,5⁰С

где t_h - температура горячей воды поступающей из водоподогревателя в систему горячего водоснабжения, ⁰С;

t_c - температура холодной водопроводной воды перед водоподогревателем нижней ступени, ⁰С;

t_h^' - температура водопроводной воды после водоподогревателя нижней ступени, ⁰С, определяемая по формуле

Определим для указанного диапазона температур наружного воздуха перепад температур сетевой воды во второй ступени водоподогревателя



Определим значения величин ₂ и ₁ для диапазона температур наружного воздуха t_н от t_н = -2,5 ⁰С до t₀= -31⁰С. Так, для t_н= -10 ⁰С эти значения составят:

Аналогично выполним расчеты величин ₂ и ₁ для значений t_н= -23 ⁰С и t_н= -31 ⁰С. Температуры сетевой воды и в подающем и обратном трубопроводах для повышенного температурного графика.

Так, для t_н= +8⁰С и t_н= -2,5⁰С эти значения составят

для t_н = -10⁰С

Аналогично выполним расчеты для значений t_н = -23⁰С и -31⁰С. Полученные значения величин _{2, 1,} ,сведем в таблицу 4.

Таблица 4. - Расчет температурных графиков регулирования для

закрытой системы теплоснабжения

tН	10	20	30	1	2	1П	2П	2V
+8	70	44,9	55,3	5,9	8,5	75,9	36,4	17
-2,5	70	44,9	55,3	5,9	8,5	75,9	36,4	44,9
-10	90,2	5205	64,3	4,2	10,2	94,4	42,3	52,5
-23	113,7	63,5	84,4	1,8	12,5	115,6	51	63,5
-31	130	70	95	0,4	14	130,4	56	51

Рис. 4. - Температурные графики регулирования для закрытой системы

теплоснабжения ( отопительно-бытовой; --- повышенный)

Построить для открытой системы теплоснабжения скорректированного (повышенного) графика центрального качественного регулирования. Принять балансовый коэффициент _б = 1,1. Принять минимальную температуру сетевой воды в подающем трубопроводе для точки излома температурного графика ⁰С. Остальные исходные данные взять из предыдущей части.

Решение. Вначале строим графики температур ,, , используя расчеты по формулам (13); (14); (15). Далее построим отопительно-бытовой график, точке излома которого соответствуют значения температур сетевой воды ⁰С; ⁰C; ⁰C, и температура наружного воздуха ⁰C. Далее приступаем к расчету скорректированного графика. Определим балансовую нагрузку горячего водоснабжения

MВт

Определим коэффициент отношения балансовой нагрузки на горячее водоснабжение к расчетной нагрузке на отопление

Для ряда температур наружного воздуха t_н= +8⁰С; -10⁰С; -25⁰С; -31⁰С, определим относительный расход теплоты на отопление по формуле (29); Например для t_н= -10 составит:

Затем, приняв известные из предыдущей части значения t_c; t_h; ; t определим, используя формулу (30), для каждого значения t_н относительные расходы сетевой воды на отопление .

Например, для t_н = -10⁰С составит:

Аналогично выполним расчеты и для других значений t_н.

Температуры сетевой воды в подающем _1п и обратном _2п трубопроводах для скорректированного графика определим по формулам (27) и (28).

Так, для t_{н =} -10 ⁰С получим

Выполним расчеты _1п и _2п и для других значений t_н. Определим используя расчетные зависимости (32) и (34) температуры сетевой воды _2v после калориферов систем вентиляции для t_н= +8⁰С и t_н= -31⁰С (при наличии рециркуляции). При значении t_н= +8⁰С зададимся предварительно величиной _2v= 23⁰C.

Определим значения t_к и t_к

Далее вычислим левую и правую части выражения

;

Поскольку численные значения левой и правой частей уравнения близки, принятое предварительно значение _2v = 23⁰C, будем считать окончательным. Определим также значения _2v при t_н = t₀= -31⁰C. Зададимся предварительно значением _2v= 47⁰C



Вычислим значения t_к и

Полученные значения расчетных величин сведем в таблицу 3.5

Таблица 5. - Расчет повышенного (скорректированного) графика для

открытой системы теплоснабжения

tн	10	20	30	Q0	G0	1п	2п	2v
+8	60	40,4	48,6	0,2	0,65	64	39,3	23
1,9	60	40,4	48,6	0,33	0,8	64	39,3	40,4
-10	90.2	52.5	64.3	0,59	0,95	87.8	51.8	52.5
-23	113.7	63.5	84.4	0,84	1,02	113	63,6	63.5
-31	130	70	95	1	1,04	130	70	51

Используя данные таблицы 5, построим отопительно-бытовой, а также повышенный графики температур сетевой воды.



Рис. 5. - Отопительно-бытовой (--) и повышенный (----) графики

температур сетевой воды для открытой системы теплоснабжения

3.3 Гидравлический расчет магистральных

теплопроводов двухтрубной водяной тепловой

сети закрытой системы теплоснабжения

Расчетная схема теплосети от источника теплоты (ИТ) до кварталов города (КВ) приведена на рис. 6. Для компенсации температурных деформаций предусмотреть сальниковые компенсаторы. Удельные потери давления по главной магистрали принять в размере 30-80 Па/м.

Рис. 6. - Расчетная схема магистральной тепловой сети

Решение. Расчет выполним для подающего трубопровода. Примем за главную магистраль наиболее протяженную и загруженную ветвь теплосети от ИТ до КВ 4 (участки 1, 2, 3) и приступим к ее расчету. По таблицам гидравлического расчета, приведенным в литературе [6, 7], а также в приложении №12, на основании известных расходов теплоносителя, ориентируясь на удельные потери давления R в пределах от 30 до 80 Па/м, определим для участков 1, 2, 3 диаметры трубопроводов d_нxS, мм, фактические удельные потери давления R, Па/м, скорости воды V, м/с.

По известным диаметрам на участках главной магистрали определим сумму коэффициентов местных сопротивлений и их эквивалентные длины Lэ. Так, на участке 1 имеется головная задвижка ( = 0,5), тройник на проход при разделении потока ( = 1,0), Количество сальниковых компенсаторов ( = 0,3) на участке определим в зависимости от длины участка L и максимального допустимого расстояния между неподвижными опорами l. Согласно приложению №17 для D_у= 600 мм это расстояние составляет 160 метров. Следовательно, на участке 1 длиной 400 м следует предусмотреть три сальниковых компенсатора. Сумма коэффициентов местных сопротивлений на данном участке составит

= 0,5+1,0 + 3 0,3 = 2,4

По приложению №14 (при К_э = 0,0005 м) эквивалентная длина l_э для = 1,0 равна 32,9 м. Эквивалентная длина участка L_э составит

L_э= l_э = 32,9 2,4 = 79 м

Далее определим приведенную длину участка L_п

L_п=L + L_э= 400 + 79 = 479 м

Затем определим потери давления P на участке 1

P = R L_п = 42 479 = 20118 Па

Аналогично выполним гидравлический расчет участков 2 и 3 главной магистрали (см. табл. 6 и табл. 7).

Далее приступаем к расчету ответвлений. По принципу увязки потери давления P от точки деления потоков до концевых точек (КВ) для различных ветвей системы должны быть равны между собой. Поэтому при гидравлическом расчете ответвлений необходимо стремиться к выполнению следующих условий:

P₄₊₅ = P₂₊₃ ; P₆ = P₅ ; P₇ = P₃

Исходя из этих условий, найдем ориентировочные удельные потери давления для ответвлений. Так, для ответвления с участками 4 и 5 получим

где L - суммарная протяженность расчетной ветви (ответвления) на потери давления в которой используется величина Р_р;

- коэффициент, учитывающий долю потерь давления в местных сопротивлениях (принимается по приложению №11).

Коэффициент , учитывающий долю потерь давления на местные сопротивления, определим по формуле

тогда Па/м

Ориентируясь на R = 69 Па/м определим по таблицам гидравлического расчета диаметры трубопроводов, удельные потери давления R, скорости V, потери давления Р на участках 4 и 5. Аналогично выполним расчет ответвлений 6 и 7, определив предварительно для них ориентировочные значения R.

Па/м

Па/м

Таблица 6. - Расчет эквивалентных длин местных сопротивлений

№ участка	dн х S, мм	L, м	Вид местного сопротивления		Кол-во		lэ, м	Lэ, м
1	630x10	400	1. задвижка 2. сальниковый компенсатор 3. тройник на проход при разделении потока	0.5 0.3 1.0	1 3 1	2,4	32,9	79
2	480x10	750	1. внезапное сужение 2. сальниковый компенсатор 3. тройник на проход при разделении потока	0.5 0.3 1.0	1 6 1	3,3	23,4	77
3	426x10	600	1. внезапное сужение 2. сальниковый компенсатор 3. задвижка	0.5 0.3 0.5	1 4 1	2,2	20,2	44,4
4	426x10	500	1. тройник на ответвление 2. задвижка 3. сальниковый компенсатор 4. тройник на проход	1.5 0.5 0.3 1.0	1 1 4 1	4.2	20.2	85
5	325x8	400	1. сальниковый компенсатор 2. задвижка	0.3 0.5	4 1	1.7	14	24
6	325x8	300	1. тройник на ответвление 2. сальниковый компенсатор 3. задвижка	1.5 0.5 0.5	1 2 2	3.5	14	49
7	325x8	200	1. тройник на ответвление при разделении потока 2. задвижка 3. сальниковый компенсатор	1.5 0.5 0.3	1 2 2	3.1	14	44

Таблица 7. - Гидравлический расчет магистральных трубопроводов

№участка	G, т/ч	Длина, м	dнхs, мм	V, м/с	R, Па/м	P, Па	P, Па
		L	Lэ	Lп
1 2 3	1700 950 500	400 750 600	79 77 44	479 827 644	630x10 480x10 426x10	1.65 1.6 1.35	42 55 45	20118 45485 28980	94583 74465 28980
4 5	750 350	500 400	85 24	585 424	426x10 325x8	1.68 1.35	70 64	40950 27136	68086 27136
6	400	300	49	349	325x8	1.55	83	28967	28967
7	450	200	44	244	325x8	1.75	105	25620	25620

Определим невязку потерь давления на ответвлениях. Невязка на ответвлении с участками 4 и 5 составит:

Невязка на ответвлении 6 составит:

Невязка на ответвлении 7 составит:

3.4 Построение пьезометрических графиков для

отопительного и неотопительного периодов

Максимальный расход сетевой воды на горячее водоснабжение в неотопительный период принять равным 800 т/ч. Расчетные температуры сетевой воды 150-70. Этажность зданий принять 9 этажей. Все необходимые данные принимаются из предыдущей части.

Решение. Для построения пьезометрического графика примем масштабы: вертикальный Мв 1:1000 и горизонтальный Мг 1:10000. Построим, используя горизонтали и длины участков, продольные профили главной магистрали (участки 1, 2, 3) и ответвлений (участки 4, 5 и участок 7). На профилях в соответствующем масштабе построим высоты присоединяемых зданий. Под профилем располагается спрямленная однолинейная схема теплосети, номера и длины участков, расходы теплоносителя и диаметры, располагаемые напоры.

Приняв предварительно напор на всасывающей стороне сетевых насосов Нвс = 30 метров, строим линию потерь напора обратной магистрали теплосети АВ. Превышение точки В по отношению к точке А будет равно потерям напора в обратной магистрали которые в закрытых системах принимаются равными потерям напора в подающей магистрали и составляют в данном примере 9,5 метров. Далее строим линию ВС - линию располагаемого напора для системы теплоснабжения квартала №4. Располагаемый напор в данном примере принят равным 40 метров. Затем строим линию потерь напора подающей магистрали теплосети СД. Превышение точки Д по отношению к точке С равно потерям напора в подающей магистрали и составляет 9,5 метра.

Далее строим линию ДЕ - линию потерь напора в теплофикационном оборудовании источника теплоты, которые в данном примере приняты равными 25 метров. Положение линии статического напора S-S выбрано из условия недопущения «оголения», « раздавливания» и вскипания теплоносителя. Далее приступаем к построению пьезометрического графика для неотопительного периода. Определим для данного периода потери напора в главной магистрали используя формулу пересчета (63)

= 9,5 = 2,8 м

где - суммарный расход сетевой воды на головном участке системы теплоснабжения в отопительный период; - максимальный расход сетевой воды на горячее водоснабжение в неотопительный период

Аналогичные потери напора (2,8 м) примем и для обратной магистрали. Потери напора в оборудовании источника тепла, а также располагаемый напор для квартальной теплосети примем аналогичными что и для отопительного периода. Используя примененную ранее методику, построим пьезометрический график для неотопительного периода (А ВСДЕ). После построения пьезометрических графиков следует убедиться, что расположение их линий соответствует требованиям для разработки гидравлических режимов. При необходимости напор на всасывающей стороне сетевых насосов Нвс и, соответственно, положение пьезометрических графиков могут быть изменены (за счет изменения напора подпиточного насоса).

3.5 Подбор сетевых и подпиточных насосов

Для закрытой системы теплоснабжения работающей при повышенном графике регулирования с суммарным тепловым потоком Q = 325 МВт и с расчетным расходом теплоносителя G = 3500 т/ч подобрать сетевые и подпиточные насосы. Потери напора в теплофикационном оборудовании источника теплоты H_ист= 35 м. Суммарные потери напора в подающей и обратной магистралях тепловой сети H_под+H_обр= 50 м. Потери напора в системах теплопотребителей H_аб = 40 м. Статический напор на источнике теплоты H_ст= 40 м. Потери напора в подпиточной линии H_пл= 15 м. Превышение отметки баков с подпиточной водой по отношению к оси подпиточных насосов z = 5 м.

Решение. Требуемый напор сетевого насоса определим по формуле (62) учебного пособия

м

Подача сетевого насоса G_сн должна обеспечить расчетный расход теплоносителя G_d

G_сн= G_d = 3500 т/ч

По приложению №20 методического пособия принимаем к установке по параллельной схеме три рабочих и один резервный насосы СЭ 1250-140 обеспечивающие требуемые параметры при некотором избытке напора, который может быть сдросселирован на источнике теплоты. КПД насоса составляет 82%.

Требуемый напор подпиточного насоса H_пн определяем по формуле (66) учебного пособия

м

Подача подпиточного насоса G_пн в закрытой системе теплоснабжения должна компенсировать утечку теплоносителя G_ут. Согласно методическим указаниям величина утечки принимается в размере 0,75% от объема системы теплоснабжения V_сист. При удельном объеме системы 65 м³/МВт и суммарном тепловом потоке Q = 325 МВт объем системы V_сист составит

V_сист = 65 Q = 65 325 = 21125 м³

Величина утечки G_ут составит

G_ут = 0,0075 V_сист= 0,0075 21125 = 158,5 м³/ч

По приложению №21 методического пособия принимаем к установке по параллельной схеме два рабочих и один резервный насосы К 90/55 обеспечивающие требуемые параметры с небольшим избытком напора (8 м) с КПД 70%.

Для открытой системы теплоснабжения подобрать сетевые и подпиточные насосы. Среднечасовой расход сетевой воды на горячее водоснабжение в системе G_hm= 700 т/ч. Максимальный расход сетевой воды на горячее водоснабжение G_hmax= 1700 т/ч. Остальные исходные принять из примера 3.6. Требуемый напор сетевого насоса H_сн= 120 м.

Решение: Требуемую подачу сетевого насоса G_сн для открытой системы определим по формуле, т/ч.

По приложению №20 принимаем к установке четыре рабочих насоса СЭ 1250-140 и один резервный, обеспечивающие суммарную подачу 4480 т/ч с некоторым избытком напора при КПД 81%. Для подбора подпиточного насоса при его требуемом напоре H_пн= 50 м, определим его подачу по формуле

G_пн = G_ут+G_hmax

Величина утечки при удельном объеме 70 м³ на 1 МВт тепловой мощности системы составит:

G_ут= 0,0075 V_сист= 0,0075 70 Q = 0,0075 70 325 = 170,6 м³/ч

Требуемая подача подпиточного насоса G_пн составит

G_пн= G_ут + G_hmax= 120,6 + 1700 = 1871 т/ч

По приложению №21 принимаем к установке по параллельной схеме два рабочих и один резервный насосы Д 1000-40 обеспечивающие требуемые параметры с КПД 80%.

3.6 Расчет компенсаторов

Определить размеры П-образного компенсатора и его реакцию для участка трубопровода с длиной пролета между неподвижными опорами L = 100 м. Расчетная температура теплоносителя ₁= 150 ⁰С. Расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления t₀ = -31⁰С. Учесть при расчетах предварительную растяжку компенсатора.

Решение. Приняв коэффициент температурного удлинения = 1,2010^-2 мм/м⁰С, определим расчетное удлинение участка трубопровода по формуле (81):

l= L (_{1 -} t₀) = 1,20 10^-2 100 (150 + 31) = 218 мм

Расчетное удлинение l_р с учетом предварительной растяжки компенсатора составит

l_р= 0,5 l = 0,5 218 = 109 мм

По приложению №23, ориентируясь на l_p, принимаем П-образный компенсатор имеющий компенсирующую способность l_к= 120 мм, вылет H = 1,8 м, спинку с = 1,56 м. По приложению №24 определим реакцию компенсатора Р при значении Р_к= 0,72 кН/см и l_р= 10,9 см

Р = Р_к l_р= 0,72 10,9 = 7,85 кН

3.7 Подбор элеватора

Для системы отопления с расчетным расходом сетевой воды на отопление G = 3,75 т/ч и расчетным коэффициентом смешения u_р = 2,2, определить диаметр горловины элеватора и диаметр сопла исходя из условия гашения всего располагаемого напора. Потери напора в системе отопления при расчетном расходе смешанной воды h = 1,5 м. Располагаемый напор в тепловом пункте перед системой отопления H_тп= 25 м.

Решение. Расчетный диаметр горловины d_г определяется по формуле (93) учебного пособия

Расчетную величину диаметра горловины округляем до стандартного диаметра в сторону уменьшения d_г = 25 мм, что соответствует №3 элеватора. Располагаемый напор перед элеватором H для расчета сопла определяется как разность располагаемого напора перед системой отопления H_тп и потерь напора в системе отопления h

H = H_тп - h = 25-1,5 = 23,5 м

Расчетный диаметр сопла определяем по формуле (94) учебного пособия

мм

Литература

1. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика / Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1997. - 140 с.

2. СНиП 2.04.07-86*. Тепловые сети. - М.: Госстрой, 2001. - 48 с.

3. Теплоснабжение / Козин В.Е. и др. - М.: Высшая школа, 1980. - 408 с.

4. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.: Издательство МЭИ, 1999. - 472 с.

5. Теплотехнический справочник / Под ред. Юренева В.Н. и Лебедева П.Д. В 2-х т. - М.: Энергия, 1975. - Т. 1. - 744 с.

6. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей / Под ред. Николаева А.А. - М.: Стройиздат, 1965. - 360 с.

7. Справочник по теплоснабжению и вентиляции / Щёкин Р.В. и др. В 2-х кн. - Киев: Будивельник, 1976. - Кн. 1. - 416 с.

8. Сафонов А.П. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям. - М.: Энергия, 1968. - 240 с.

9. Громов Н.К. Абонентские устройства водяных тепловых сетей. - М.: Энергия, 1979. - 248 с.

10. Ширакс З.Э. Теплоснабжение. - М.: Энергия, 1979. - 256 с.

11. Инженерные коммуникации в нефтегазодобывающих районах Западной Сибири / Н.Н. Карнаухов, Б.В. Моисеев, О.А. Степанов и др. - Красноярск: Стройиздат, 1993. - 160 с.

12. Степанов О.А., Моисеев Б.В., Хоперский Г.Г. Теплоснабжение на насосных станциях нефтепроводов. - М.: Недра, 1998. - 302 с.

13. Водяные тепловые сети: Справочное пособие по проектированию / И.В. Беляйкина, В.П. Витальев, Н.К. Громов и др. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 376 с.

Приложения

Приложение №1. Климатические данные по некоторым городам бывшего СССР (на основании СНиП А.6-72. Строительная климатология и геофизика).

Приложение №2. Число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха, равной и ниже данной (для ориентировочных расчетов).

Приложение №3. Среднемесячные температуры наружного воздуха для ряда городов бывшего СССР (по данным СНиП II-А-6-72. Строительная климатология и геофизика).

Приложение №4. Укрупненные показатели максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м² общей площади q o, Вт

Приложение №5. Укрупненные показатели среднего теплового потока на горячее водоснабжение q h.

Приложение №6. Удельные тепловые характеристики жилых и общественных зданий.

Приложение №7. Значения коэффициента .

Теплопотребитель
Жилищно-коммунальный сектор в промышленном городе	0.8
Жилищно-коммунальный сектор в южном (курортном) городе	1.5
Промышленное предприятие	1.0

Приложение №8. Удельные теплопотери и удельные расходы теплоты на вентиляцию промышленных, служебных зданий (для ориентировочных расчетов).

Приложение №9. Поправочный коэффициент к величине .

Приложение №10. Нормы расхода горячей воды (СНиП 02.04.01-85 “Внутренний водопровод и канализация зданий”).

Приложение №11. Значение коэффициента .

Приложение №12. Удельные перепады давления Р_тр, Па/м, в стальных трубах при нормированной шероховатости к_э = 0.0005 м и различных массовых расходах воды с температурой 100 С.

Приложение №13. Значения коэффициентов местных сопротивлений.

Приложение №14. Значения l _э для труб при = 1.

Приложение №15. Теплоизоляционные материалы.

Приложение №16. Нормы плотности теплового потока q_e, Вт/м, через изолированную поверхность трубопроводов двухтрубных водяных тепловых сетей при числе часов работы в год более 5000.

Приложение №17. Расстояние между неподвижными опорами трубопроводов.

Приложение №18. Среднегодовая температура среды, окружающей трубопровод.

Приложение №19. Значение коэффициента k1.

Приложение №20. Значение коэффициента k2.

Приложение №21. Технические характеристики основных сетевых насосов.

Приложение №22. Технические характеристики основных центробежных насосов типа К.

Приложение №23. Типоразмеры П-образных компенсаторов.

Приложение №24. Технические характеристики теплоизоляционных изделий, допускаемых к применению в качестве основного слоя изоляции для трубопроводов тепловых сетей при воздушной прокладке.

Приложение №25. Параметры и номинальная производительность паровых котлов низкого и среднего давления по ГОСТ 3619-89.

Размещено на Allbest.ru