Горячее водоснабжение жилого микрорайона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Горячее водоснабжение жилого микрорайона

Введение

Инженерные системы, к которым относится и горячее водоснабжение зданий, в конечном счёте направлены на создание комфортных условий жизни и трудовой деятельности людей. Поэтому уже на стадии проектирования необходимо произвести грамотные изыскания и расчёты, чтобы данная система работала экономично, бесперебойно при её простоте монтажа и наладки, для чего и служит изучение курса «Горячее водоснабжение».

Задача данной курсовой работы - запроектировать систему горячего водоснабжения жилого микрорайона в городе Южно-Сахалинске, произвести гидравлический расчёт внутреннего горячего водопровода жилой секции и основного циркуляционного кольца, подобрать оборудование для теплового пункта.

Целью курсовой работы является закрепление теоретических знаний, полученных при изучении курса «Горячее водоснабжение».

1. Исходные данные для проектирования

Микрорайон, расположенный в Южно-Сахалинске, застроен четырьмя двухсекционными восьмиэтажными зданиями и одним четырёхсекционным восьмиэтажным зданием. Высота типового этажа - 3 метра. Каждая секция оборудована двумя мойками со смесителями, двумя ваннами и двумя умывальниками. Количество жителей находим, исходя из нормы общей площади на одного человека, равной 19 мІ.

Размеры секции по плану: длина - 27 м; ширина - 17 м> S=459 мІ - площадь одного этажа секции. Общая площадь секции: S'=8•459=3672 мІ. Общая площадь зданий микрорайона: S»= 3672•12=44064 мІ.

Количество жителей одного этажа секции: U= 459/19 =24 чел.

Количество жителей секции: U= 3672/19=192 чел.

Количество жителей в микрорайоне: U=44064/19=2319 чел.

Расчётные температуры теплоносителя: ф₁=140?С, ф₂=70?С;

Температура для точки излома температурного графика: ф₁'=79?С, ф₂'=39?С.

Температура сырой воды на входе в водоподогреватель - 5?С, температура горячей воды - 60?С.

Гарантированный напор в водопроводной сети H_g=56 м

2. Конструирование системы

Руководствуясь планом застройки микрорайона, наружные трубопроводы горячего водоснабжения запроектируем с условием наименьшей протяжённости. Прокладка трубопроводов подземная бесканальная; в зданиях наружные трубопроводы горячего водоснабжения проходят в технических подпольях. В местах ответвлений трубопроводов с установкой арматуры и контрольно-измерительных приборов при подземной прокладке предусмотрим устройство тепловых камер.

Системы горячего водоснабжения жилых зданий следует принимать тупиковыми с циркуляцией воды в разводящих трубопроводах и стояках. Системы горячего водоснабжения жилых зданий запроектируем с нижней разводкой, расположенной в техподполье. Стояки проходят в нишах санузлов, циркуляционные стояки расположены на лестничных клетках. В ванных комнатах предусмотрим установку постоянно обогреваемых полотенцесушителей, присоединяемых к водоразборным стоякам.

Квартирную разводку трубопроводов от водоразборных стояков к водоразборным приборам следует вести на высоте 0,2 м от уровня пола. Смесители ванн устанавливаются на высоте 0,8 м, смесители моек на высоте 0,85 м, смесители умывальников на высоте 1,0 м от уровня пола.

Установку запорной арматуры в системах горячего водоснабжения следует предусматривать:

а) на ответвлениях трубопроводов к секционным узлам водоразборных стояков и к отдельным зданиям;

б) на ответвлениях трубопроводов в каждую квартиру или помещение, в котором установлены водоразборные приборы;

в) у оснований и на верхних концах закольцованных водоразборных и циркуляционных стояков;

г) на всех подающих и циркуляционных трубопроводах на вводе и выводе из ЦТП;

д) на всасывающем и на нагнетательном патрубках каждого насоса;

е) на подводящих и отводящих трубопроводах каждого водоподогревателя.

3. Гидравлический расчёт системы горячего водоснабжения микрорайона

3.1 Гидравлический расчет подающих трубопроводов системы горячего водоснабжения микрорайона

горячий водоснабжение счетчик водоподогреватель

После трассировки квартальных сетей горячего водоснабжения микрорайона и разработки аксонометрической схемы внутренних трубопроводов наиболее удаленного от ЦТП здания составим расчетную схему системы горячего водоснабжения, состоящую из расчетной аксонометрической схемы трубопроводов здания (см. приложения) и расчетной схемы квартальных сетей горячего водоснабжения микрорайона (см. приложения). Далее выберем расчетную ветвь системы как наиболее протяженную и загруженную от дальнего и наиболее высоко расположенного водоразборного прибора двухсекционного здания №1 до ЦТП. Длина водоразборного этажестояка с присоединенным по проточной схеме полотенцесушителем принята равной 10 м. Согласно схеме наиболее удаленным от ЦТП водоразборным прибором будет смеситель ванны водоразборного стояка Ст.ГВ-1 на восьмом этаже здания. На расчетной ветви проставим номера участков, их длины в метрах, определяемые секундные расходы . Секундный расход одним водоразборным прибором согласно рекомендациям [1] принят равным 0,2 л/с. Безразмерная величина определяется по приложению 4 [1] в зависимости от произведения количества приборов на участке N на вероятность их действия Р.

Вероятность действия приборов определяется по формуле

где U = 192 - количество жителей в секции здания;

N = 48 - количество водоразборных приборов в секции;

- расход горячей воды одним потребителем в час наибольшего водопотребления (10 л/ч);

- расход воды водоразборным прибором (0,2 л/с).

Р=(10•192)/(0,2•48•3600)=0,055

После определения секундных расходов на участках приступаем к гидравлическому расчету подающих трубопроводов расчетной ветви. Ориентируясь на рекомендуемые скорости (не превышающие 1,5 м/с), по номограмме приложения 6 [2] определяем диаметры трубопроводов d, мм, скорости движения воды, W, м/с, удельные потери напора, i, мм/м. Затем определяем потери напора на участке H_l и суммарные потери всей расчетной ветви .

Результаты предварительного гидравлического расчета подающих трубопроводов сведены в таблицу 3.1 учебного пособия.

Таблица 3.1 - Гидравлический расчёт подающей сети

№ уч.	l, м	N, шт.		б		d, мм	W, м/с	I, мм/м		, мм	, мм
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	1,05	1	0,055	0,28	0,28	20	1	300	0,5	472,5	472,5
2	2,1	2	0,11	0,355	0,36	25	0,75	90	0,5	283,5	756
3	10	3	0,165	0,415	0,42	25	0,83	110	0,5	1650	2406
4	10	6	0,33	0,558	0,56	32	0,67	45	0,5	675	3081
5	10	9	0,495	0,675	0,68	32	0,85	80	0,5	1200	4281
6	10	12	0,66	0,779	0,78	32	0,95	100	0,5	1500	5781
7	10	15	0,825	0,872	0,87	32	1	120	0,5	1800	7581
8	10	18	0,99	0,964	0,96	32	1,1	150	0,5	2250	9831
9	10	21	1,155	1,05	1,05	32	1,25	175	0,5	2625	12456
10	9,5	24	1,32	1,12	1,12	32	1,4	200	0,5	1900	14356
11	15	48	2,64	1,684	1,68	50	0,81	40	0,2	720	15076
12	94	96	5,28	2,65	2,65	80	0,5	7,5	0,2	846	15922
13	18	192	10,56	4,3	4,3	80	0,81	20	0,2	432	16354
14	46	288	15,84	5,767	5,77	80	1,1	40	0,2	2208	18562
15	47	384	21,12	7,16	7,16	80	1,45	60,5	0,2	2843,5	21405,5
16	65	480	26,4	8,57	8,57	100	0,9	20	0,2	1560	22965,5
17	11	576	31,68	9,9	9,9	100	1,25	35	0,2	462	23427,5

Суммарные потери напора в расчетной ветви составили 23,4 м (0,2МПа).

3.2 Подбор счётчика горячей воды

Для определения диаметра условного прохода счетчика по формуле (2.6) [2] определяем среднечасовой расход воды за сутки, мі/ч, который не должен превышать эксплуатационный, принимаемый по приложению 5 [2].

q_t^h =(q_u^h•U)/(1000•T)=(120•2319)/(1000•24)=11,595 мі/ч,

где - норма водопотребления горячей воды, принята по таблице 2.1 [2] равной 120 л/сут. чел.;

U - количество жителей в микрорайоне, которое составляет 2319 чел.;

Т - период работы системы горячего водоснабжения в сутки, принят равным 24 часа.

По таблице приложения принимаем счетчик с диаметром условного прохода 50 мм, имеющий эксплуатационный расход 12 мі/ч. По формуле (2.13) [2] определяем потери давления в счетчике , м, при пропуске расчетного секундного расхода .

H_сч=S•(q^h)²=0,143•(9,9)²=14,015 м

Расчетные потери напора превышают максимально допустимые для турбинных счетчиков - 2,5 м. Увеличим диаметр счётчика.

d_у=65 мм> G_экс.=17 мі/ч > S=810•10^-5 м/(л/с)²

H_сч=0,0081•(9,9)²=0,8 м - принимаем данный счётчик к установке.

3.3 Расчет тепловых потерь и циркуляционных расходов

В данной курсовой работе трубопроводы системы горячего водоснабжения здания приняты неизолированными. Разность температур горячей воды в подающих трубопроводах системы от водоподогревателей ЦТП до наиболее удаленной водоразборной точки принята равной 10 . Теплопотери на участках трубопроводов определяются по формуле (2.6) [2]: Q_ht=q • l (q - теплопотери на 1 м трубопровода по приложению 7 [2], l - длина расчётного участка)

При определении теплопотерь водоразборного стояка следует учитывать теплопотери примыкающей к стояку части верхней кольцующей перемычки (участок 10а). Теплопотери полотенцесушителей приняты равными 150 Вт. При этом их длина из длины этажестояка вычитается.

В данном примере суммарные теплопотери нерасчетных водоразборных стояков приняты равными теплопотерям расчетного стояка 1 и составили 3352 Вт на каждом.

Правая нерасчетная ветвь является симметричной по отношению к расчетной ветви, в соответствии с этим условием теплопотери правой ветви приняты равными теплопотерям левой расчетной ветви и составили 7111 Вт.

Теплопотери подающих трубопроводов остальных зданий приняты равными теплопотерям подающих трубопроводов здания 7 и составили для каждых двух секций зданий 14222 Вт. Суммарные теплопотери подающими трубопроводами системы горячего водоснабжения микрорайона составили 95564 Вт95,6 кВт. После определения теплопотерь приступаем к расчету циркуляционных расходов.

Циркуляционный расход горячей воды в системе , л/с, следует определять по формуле

, (2.14)

где =95,6 - суммарные теплопотери подающими трубопроводами системы ГВС, кВт;

=10 - разность температур в подающих трубопроводах системы от водоподогревателя до наиболее удаленной водоразборной точки, ;

- коэффициент разрегулировки циркуляции.

Общий циркуляционный расход системы на участке 17 от ЦТП составит

q_cir¹⁷=1•95,6/42=2,28 л/с

На остальных участках расчетной ветви циркуляционные расходы определяются пропорционально теплопотерям.

На участке16: q_cir¹⁶= q_cir¹⁷•?Q₁₆^ht/(?Q₁₇^ht-Q₁₇^ht)=2,28•80,9/(95,6-0,4)=1,94 л/с

Аналогично определяются циркуляционные расходы на других участках.

На участке 15: q_cir¹⁵=1,94•64,1/(80,9-2,6)=1,59 л/с

На участке 14: q_cir¹⁴=1,59•47,9/(64,1-2)=1,23 л/с

На участке 13: q_cir¹³=1,23•32,1/(47,9-1,5)=0,85 л/с

На участке 12: q_cir¹²=0,85•17,3/(32,1-0,6)=0,47 л/с

На участке 11: q_cir¹¹=0,47•7,1/(17,3-3,1)=0,24 л/с

На участке 10: q_cir¹⁰=0,24•3,4/(7,1-0,4)=0,12 л/с

Следует учитывать, что расчет циркуляционных расходов выполняется при условии отсутствия водоразбора. Поэтому циркуляционный расход на всех участках водоразборного стояка Ст.ГВ1 одинаков - 0,12 л/с. Расчет теплопотерь и циркуляционных расходов сведен в таблицу 3.3. Величины циркуляционных расходов указаны на соответствующих участках расчетной схемы. После определения циркуляционных расходов необходимо согласно формуле (2.1) [2] определить расчетные расходы горячей воды на начальных участках системы до первого водоразборного стояка (участки 17,16,15,14,13,12,11,10). Для указанных участков по приложению 14 [2] в зависимости от отношения расходов определяем величину коэффициента :

17) =4,34

16) =4,4

15) =4,5

14) =4,7

13) =5

12) =5,6

11) =7

10) =9,3

Для всех указанных участков величина отношения , соответственно для них = 0. Поэтому на указанных участках циркуляционные расходы при выполнении гидравлического расчета подающего трубопровода не учитываются. На основании этого выполненный ранее предварительный гидравлический расчет подающей сети по секундным расходам (см. таблицу 3.1) принимаем как окончательный.

Таблица 3.3 - Расчет тепловых потерь и циркуляционных расходов

№ уч.	Длина, l, м	Диаметр, d, мм	Потери теплоты, Вт	Циркуляционный расход, , л/с
			Удельные, q	На участке,	Суммарные,
10а	2,5	20	15,1	37,8	37,8	0,12	0
3	9	25	24	366	553,8	0,12	0
4,5,6,7,8,9	54	32	29,3	2540,8	3094,6	0,12	0
10	9,5	32	27,1	257,4	3352	0,12	0
Стояк 2					3352
11	15	50	27,1	406,5	7111	0,24	0
Пр. ветвь					7111
12	94	80	32,9	3093	17315	0,47	0
Здание 2					14222
13	18	80	32,9	592	32129	0,85	0
Здание 3					14222
14	46	80	32,9	1513	47864	1,23	0
Здание 4 (1,2 сек)					14222
15	47	80	42,9	2016	64102	1,59	0
Зд.4 (3,4 сек)					14222
16	65	100	40	2600	80924	1,94	0
Зд. 5,6					14222
17	11	100	38	418	95564	2,28

3.4 Гидравлический расчет трубопроводов циркуляционного кольца

Расчетное циркуляционное кольцо состоит из участков подающего трубопровода (от ЦТП до участка 10a) и участков циркуляционного трубопровода (от участка 10' до ЦТП). Определяем потери напора и скорости движения воды на участках подающего трубопровода при пропуске циркуляционных расходов для принятых в режиме водоразбора диаметров трубопровода. Затем выполняем гидравлический расчет участков циркуляционного трубопровода. Учитывая невысокий напор насосов типа К, рекомендуемых в качестве циркуляционных насосов в системах ГВС, следует стремиться к тому, чтобы суммарные потери давления в циркуляционном трубопроводе не превышали 0,12 0,15 МПа. Поэтому при подборе диаметров участков циркуляционного трубопровода следует ограничиваться скоростью воды до 0,5 - 0,7 м/с.

Результаты гидравлического расчета циркуляционного кольца сведены в таблицу 3.4. Потери напора (давления) в подающем трубопроводе составили 0.565 м (0,00565 МПа), потери напора (давления) в циркуляционном трубопроводе составили 2,6 м (0,026 МПа). Потери напора (давления) в секционном водоразборном узле №1, включающем участки 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 10a, составили 0,444 м (0,00444 МПа).

Таблица 3.4 - Гидравлический расчет циркуляционного кольца

№ уч.	l, м	, л/с	d, мм	W, м/с	I, мм/м			, мм
17	11	2,28	100	0,27	1,95	0,2	25,74	25,74
16	65	1,94	100	0,23	1,46	0,2	113,88	139,62
15	47	1,59	80	0,32	3,77	0,2	212,63	352,25
14	46	1,23	80	0,25	2,43	0,2	134,14	486,39
13	18	0,85	80	0,18	1	0,2	21,6	508
12	94	0,47	80	0,1	0,35	0,2	39,5	547,5
11	15	0,24	50	0,13	1	0,2	18	565,5
10	9,5	0,12	32	0,14	2	0,5	28,5	594
9,8,7,6,5,4	60	0,12	32	0,14	2	0,5	180	774
3	10	0,12	25	0,22	8,44	0,5	126,6	900,6
10a	2,5	0,12	20	0,37	29,2	0,5	109,5	1010,1
10'	32	0,12	15	0,7	139,9	0,5	6715	7725
11'	15	0,24	25	0,47	30	0,2	540	8265
12'	94	0,47	32	0,5	24	0,2	2707	10972
13'	18	0,85	40	0,68	35	0,2	756	11728
14'	46	1,23	50	0,58	19	0,2	1048	12776
15'	47	1,59	70	0,46	9	0,2	507	13283
16'	65	1,94	80	0,4	5,3	0,2	413	13696
17'	11	2,28	80	0,46	7	0,2	92	13788

4. Расчёт оборудования центрального теплового пункта

4.1 Определение расчетных расходов теплоты на отопление и горячее водоснабжение. Выбор схемы включения водоподогревателей

Максимальный часовой расход горячей воды, , мі/ч, следует определять по формуле

,

где - часовой расход воды водоразборным прибором, л/ч, принимаемый по [1 прил. 2]. Для жилых зданий, оборудованных ваннами, умывальниками и мойками допускается принимать = 200 л/ч;

- коэффициент, определяемый согласно [1, прил. 4] в зависимости от произведения общего числа приборов N, обслуживаемых проектируемой системой на вероятность их использования , которая определяется по формуле

P_hr=3600•0,055•0,2/200=0,198

N• P_hr=0,198•576=114,048>б_hr=29,09

q_hr^h=0,005•200•29,09=29,1 мі/ч

Максимальный тепловой поток в течение часа максимального теплового потребления, , кВт, определяется по формуле (2.9) [2]

,

где =5 - температура холодной воды в сети водопровода;

=96 кВт - теплопотери трубопроводами системы горячего водоснабжения/

Q_hr^h=1,16•29,1•(55-5)+96=1738,8 кВт

Расчетный тепловой поток на нужды отопления микрорайона определяется по следующей формуле

, (2.17)

где А - общая площадь жилых зданий микрорайона, мІ;

- укрупненный показатель максимального часового расхода теплоты на отопление жилых зданий, Вт/мІ общей площади, который следует принимать по таблице 2.3 [2].

Q_0max=79,4•44064=3498,7 кВт

Соотношение тепловых потоков составит

с= Q_hr^h/ Q_0max=1783,8/3498,7=0,51 > 0,2<0,51>1

Исходя из полученного значения отношения тепловых потоков, примем двухступенчатую смешанную схему присоединения водоподогревателей.

Запроектируем движение теплоносителя в два потока. При расчётной производительности одного потока 50% от суммарной нагрузки, примем для одного потока следующие данные: q_hr^h=14,55 мі/ч, Q_hr^h=891,9 кВт, Q_0max=1749,35 кВт.

4.2 Определение расчётных параметров теплоносителя для расчёта водоподогревателя системы ГВС

1. Максимальный расход сетевой воды на отопление, кг/ч,

(3.2) [2]

G_d0=3,6•1,75•10³/4,2•(140-70)=21,43•10³ кг/ч

2. Максимальный расход греющей воды на горячее водоснабжение, кг/ч,

(3.3) [2]

G_dhmax=3,6•0,55•0,9•10³/4,2•(79-39)=10,6•10³ кг/ч

При ограничении максимального расхода сетевой воды на ЦТП, в качестве расчетного принимается больший из двух расходов

G_d= G_do=21,43•10³ кг/ч

3. Температура нагреваемой воды за водоподогревателем ступени,

(3.4) [2]

t_h¹=39-5=34

4. Расчетная производительность водоподогревателя ступени, Вт

(3.5) [2]

Q_h^sp1=(14,55•10³•(34-5) •4,2)/3,6=0,49•10⁶Вт

5. Расчетная производительность водоподогревателя II ступени, Вт

 (3.6) [2]

Q_h^sp11= Q_hr^h - Q_h^sp1=0,89•10⁶-0,49•10⁶=0,4•10⁶ Вт

6. Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя II ступени ₂ и на входе в водоподогреватель ступени ₁, ⁰С

(3.7) [2]

ф₂¹¹=ф₁¹=79 - (3,6•0,4•10⁶)/(4,2•21,43•10³)=79-16=63⁰С

7. Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя ступени, ⁰С

(3.8) [2]

ф₂¹=79 - (3,6•0,89•10⁶)/(4,2•21,43•10³)=79-35,6=43,4 ⁰С

8. Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для ступени водоподогревателя, ⁰С

(3.9) [2]

;

Дt_б=43,4-5=38,4 ⁰С

Дt_м=63-34=29 ⁰С

Дt_ср¹=(38,4-29)/(2,3•lg (38,4/29))=33,6 ⁰С

9. Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для II ступени водоподогревателя, (формула 3.9)

;

Дt_б=63-34=29 ⁰С.

Дt_м=79-60=19 ⁰С.

Дt_ср¹¹=(29-19)/(2,3•lg (29/19))=23,8 ⁰С.

4.3 Конструктивные характеристики водоподогревателя

В данной курсовой работе запроектируем установку пластинчатых водоподогревателей, собранного из пластин 0,5Пр. Оптимальная скорость соответствует скорости воды в каналах W_ОПТ = 0,4 м/с.

1. Выбираем тип пластины 0.5Пр, по оптимальной скорости находим требуемое количество каналов по нагреваемой воде m_H,

, (3.19) [2]

где f_K - живое сечение одного межпластинчатого канала

(f_K= 0,00285 мІ).

m_н=14,55•10³/(0,4•0,00285•10³•3600)=3,5

Округляем расчетное количество каналов до целого числа (m_H принимаем равным 4).

2. Компоновку водоподогревателя принимаем симметричной, т.е.

m_ГР= m_H. Общее живое сечение каналов в пакете по ходу греющей и нагреваемой воды, мІ:

f_гр=f_н= m_н• f_K (3.20) [2]

f_гр=f_н=4•0,00285=0,0114 мІ

4. Находим фактические скорости греющей, и нагреваемой, воды, м/с

(3.21) [2]

(3.22) [2]

W^гр=21,43•10³/3600•0,0114•10³=0,52 м/с

W^н=14,55•10³/3600•0,0114•10³=0,35 м/с

4.4 Расчёт водоподогревателя 1 ступени

а) Коэффициент теплоотдачи 1_,Вт/(мІ°С), от греющей воды к стенке пластины

, (3.23) [2]

где А - коэффициент, зависящий от типа пластин принимается по приложению 9 [2] (А = 0,492);

t_cp^гр = (63+43,4)/2= 53,2

б₁=1,16•0,492•(23000+283•53,2-0,63•53,2²) •0,52^0,73=12834,9 Вт/(мІ•⁰С).

б) Коэффициент тепловосприятия , Вт/(мІ °С), от стенки пластины к нагреваемой воде

, (3.24) [2]

t_ср^н =(34+5)/2=19,5

б₂=1,16•0,492 (23000+283•19,5-0,63•19,5²) •0,35^0,73=7415 Вт/(мІ°С).

в) Коэффициент теплопередачи К1, Вт/(мІ°С)

, (3.25) [2]

где - коэффициент, учитывающий уменьшение коэффициента теплопередачи из-за термического сопротивления накипи и загрязнений на пластине, в зависимости от качества воды принимается равным 0,7 - 0,85.

Коэффициент теплопередачи, при = 0,8, равен

K₁=0,8/(1/12834,9+0,001/16+1/7415)=2899 Вт/(мІ°С).

г) При заданной величине расчетной производительности

= 0,4910⁶ Вт и по полученным значениям коэффициента теплопередачи К и температурного напора t_СР= 33,6 определяется необходимая поверхность нагрева первой ступени F¹:

. (3.26) [2]

Требуемая поверхность нагрева водоподогревателя ступени равна

F¹=0,49•10⁶/2899•33,6=5 мІ

д) Количество ходов в теплообменнике Х_I определяется по формуле

(3.27) [2]

где f_ПЛ=0,5 мІ - поверхность нагрева одной пластины, мІ.

X₁=(5+0,5)/2•4•0,5=1,375 шт.

Число ходов округляется до целой величины. Принимаем два хода.

е) Действительная поверхность нагрева всего водоподогревателя первой ступени, мІ, определяется по формуле

(3.28) [2]

F¹=(2•4•2-1) •0,5=7,5 мІ.

ж) Потери давления Р, кПа, в водоподогревателях следует определять по формулам:

для нагреваемой воды

, (3.29) [2]

для греющей воды

, (3.30) [2]

где - коэффициент, учитывающий накипеобразование, который для греющей сетевой воды равен единице, а для нагреваемой воды должен приниматься по опытным данным, при отсутствии таких данных можно принимать = 1,5 - 2,0;

Б - коэффициент, зависящий от типа пластины, принимается по приложению 9 табл. 9.1 [2], (Б = 3);

W_H.C - скорость при прохождении максимального секундного расхода нагреваемой воды (q^h=4,95 л/с) определяется по формуле (3.22) [2]

W_нс=q^h/m_н•f_k•с=4,95/4•0,00285•1000=0,43 м/с

Потери давления в первой ступени по нагреваемой воде при значениях = 2 и Б = 3 составят:

ДР_н¹=2•3•(33-0,08•19,5) •0,43^1,75•2=86кПа

Потери давления ступени водоподогревателя по греющей воде при = 1 и Б = 3 составят:

ДР_гр¹=1•3•(33-0,08•53,2) •0,52^1,75•2=55 кПа

4.5 Расчёт водоподогревателя 11 ступени

В соответствии с методикой расчета двухступенчатой смешанной схемы включения водоподогревателей с ограничением расхода, согласно указаниям [3] во второй ступени водоподогревателя суммарные сечения каналов, значения скоростей греющей и нагреваемой воды будут аналогичны соответствующим значениям этих параметров из расчета водоподогревателя первой ступени.

Средняя температура греющей воды, ⁰С

t_cp^гр = (63+79)/2= 71 . (3.12) [2]

Средняя температура нагреваемой воды,

t_ср^н =(34+60)/2=47 . (3.13) [2]

а) Коэффициент теплоотдачи 1_,Вт/(мІ°С), от греющей воды к стенке пластины:

б₁=1,16•0,492•(23000+283•71-0,63•71²) •0,52^0,73=13971 Вт/(мІ•⁰С).

б) Коэффициент тепловосприятия , Вт/(мІ °С), от стенки пластины к нагреваемой воде:

б₂=1,16•0,492 (23000+283•47-0,63•47²) •0,35^0,73=9251Вт/(мІ°С).

в) Коэффициент теплопередачи К1, Вт/(мІ°С)

K₁=0,8/(1/13971+0,001/16+1/9251)=3306 Вт/(мІ°С).

г) При заданной величине расчетной производительности

Q_h^sp11= 0,410⁶ Вт и по полученным значениям коэффициента теплопередачи К и температурного напора t_СР= 23,8 определяется необходимая поверхность нагрева второй ступени F¹¹:

F¹¹=0,4•10⁶/3306•23,8=5 мІ

д) Количество ходов в теплообменнике Х₁₁:

X₁₁=(5+0,5)/2•4•0,5=1,375 шт.

Число ходов округляется до целой величины. Принимаем два хода.

е) Действительная поверхность нагрева всего водоподогревателя второй ступени, мІ:

F¹¹=(2•4•2-1) •0,5=7,5 мІ.

ж) Потери давления Р, кПа, в водоподогревателях:

для нагреваемой воды

ДР_н¹¹=2•3•(33-0,08•47) •0,43^1,75•2=80кПа

для греющей воды

ДР_гр¹¹=1•3•(33-0,08•71) •0,52^1,75•2=52 кПа

Суммарные потери давления (напора) по нагреваемой воде при пропуске максимального секундного расхода на горячее водоснабжение составили:

ДР_н= ДР_н¹+ ДР_н¹¹=80+86=166 кПа

В результате расчета в качестве водоподогревателя горячего водоснабжения принимаем два теплообменника ( и II ступени) с пластинами типа 0,5Пр, толщиной 0,8 мм, из стали 12Х18Н1ОТ (исполнение 01). Поверхность нагрева ступени -7.5 мІ, II ступени - 7.5 мІ.

4.6 Подбор насосов

При постоянном или периодическом недостатке напора, а также при необходимости поддержания принудительной циркуляции, в централизованных системах горячего водоснабжения необходимо предусматривать устройство насосных установок.

Предварительно для определения схемы установки циркуляционного насоса необходимо сравнить величину гарантированного напора городского водопровода на вводе в ЦТП Н_g с величиной требуемого напора в режиме максимального водоразбора при пропуске расчетного расхода горячей воды .

Требуемый напор в точке присоединения системы горячего водоснабжения к трубопроводу, подающему холодную воду, , определим по формуле

, (2.18) [2]

где =24 м - геометрическая высота подачи воды от уровня ввода водопровода в ЦТП (пола ЦТП) до наиболее высоко расположенного санитарного прибора;

=23,4 м - сумма потерь напора в трубопроводах главной ветви системы от ЦТП до наиболее удаленной точки трубопровода;

=3 м - свободный напор у дальнего водоразборного прибора, который следует принимать для ванн и душей со смесителями - 3 м;

=0,8 м - потери напора в счетчике холодной воды;

=16,6 м - потери напора для нагреваемой воды в водоподогревателях ЦТП.

Н_треб=24+23,4+3+0,8+16,6=67,8 м

Требуемый напор Н_треб превышает величину гарантированного напора водопровода Н_g

67,8 - 56 = 11,8 м

В соответствии с этим условием следует устанавливать циркуляционно-повысительный насос.

Подача циркуляционно-повысительного насоса в режиме максимального водоразбора для одного потока должна быть не менее половины расчетного секундного расхода воды в системе:

9,9 = 4,95 л/с (17,82 мі/ч)

Напор насоса должен компенсировать недостачу напора Н_треб-Н_g= =11,8 м. В режиме циркуляции подача циркуляционно-повысительного насоса для одного потока должна быть не менее величины, равной сумме циркуляционного расхода и частичного водоразбора, определяемой для одного потока:

= 1,14 + 0,54,95 = 3,62 л/с (13 мі/ч)

Напор циркуляционно-повысительного насоса в режиме циркуляции определяем по формуле (2.15) [2]

где - потери напора в подающем трубопроводе при пропуске суммы циркуляционного расхода и частичного водоразбора (= 1,01 м, см. табл. 3.4);

- потери напора в циркуляционном трубопроводе при пропуске циркуляционного расхода (= 12,8 м, см. табл. 3.4);

- потери напора во второй ступени водоподогревателя при пропуске суммы циркуляционного расхода и частичного водоразбора для одного потока.

Для их расчета определим скорость нагреваемой воды:

W_н=(1,14+0,5•4,95)/4•0,00285•1000=0,32 м/с

Потери давления (напора) во второй степени водоподогревателя при данной скорости составят

ДР_н¹¹=2•3•(33-0,08•47) •0,32^1,75•2=47,8кПа (4,8 м)

Напор циркуляционно-повысительного насоса составит

H_p,cir=1,01•((2,28+0,5•9,9)/2,28)²+4,8+12,8=27,3 м

Циркуляционно - повысительный насос должен обеспечить требуемый напор и подачу как в режиме водоразбора, так и в режиме циркуляции. Поэтому напор насоса должен быть не менее 11,8 м, а подача не менее 17,82 мі/ч. По приложению 8 [2] подбираем насос 2К-6, имеющий напор 31 м, подачу 20 мі/ч, мощность двигателя 4.5 кВт, диаметр рабочего колеса 162 мм, число оборотов рабочего колеса 2900 об/мин. Аналогичный рабочий насос устанавливается и для второго потока. Необходимо также предусмотреть установку дополнительного резервного насоса на случай выхода из строя одного из рабочих насосов. Принятый насос обеспечивает необходимые параметры как для режима циркуляции так и для режима максимального водоразбора. В этом случае установки дополнительного повысительного насоса не требуется.

4.7 Расчёт ёмкости бака - аккумулятора

Наличие аккумулирующей емкости позволяет выравнивать неравномерность потребления горячей воды, а также уменьшить поверхность нагрева водоподогревателей исходя из условий расчета производительности водоподогревателей по среднечасовому расходу теплоты на горячее водоснабжение. Емкость бака-аккумулятора может быть определена графически, на основании интегральных графиков подачи и потребления теплоты в системе ГВС. Неравномерность потребления теплоты в течение суток может быть принята по таблице 2.4 [2].

Емкость бака-аккумулятора , мі, при переменном объеме воды и постоянной ее температуре, определяется по формуле

,

где - максимальная разность ординат интегральных графиков подачи и потребления теплоты, кВт;

- температура холодной водопроводной воды, .

Максимальный тепловой поток в течение часа максимального теплового потребления:

Q_hr^h=1,16•11,595•(55-5)+96=769 кВт

Определим расходы теплоты на горячее водоснабжение по часам суток с учетом неравномерности потребления, принимаемой по таблице 2.4 [2]. Расчет сведен в таблицу 4.6.

Таблица 4.7 - Расчет потребления теплоты на горячее водоснабжение по часам суток

Часы суток	% от	, кВт	, кВт
0-1	50	384,5	384,5
1-2	10	76,9	461,4
2-3	10	76,9	538,3
3-4	10	76,9	615,2
4-5	10	76,9	692,1
5-6	10	76,9	769
6-7	60	461,4	1230,4
7-8	90	692,1	1922,5
8-9	90	692,1	2614,6
9-10	180	1384,2	3998,8
10-11	180	1384,2	5383
11-12	180	1384,2	6767,2
12-13	80	615,2	7382,4
13-14	80	615,2	7997,6
14-15	80	615,2	8612,8
15-16	80	615,2	9228
16-17	120	922,8	10150,8
17-18	120	922,8	11073,6
18-19	160	1230,4	12304
19-20	240	1845,6	14149,6
20-21	200	1538	15687,6
21-22	140	1076,6	16764,2
22-23	120	922,8	17687
23-24	80	615,2	18302,2

Используя данные таблицы 4.7 строим интегральные графики подачи и потребления теплоты на горячее водоснабжение.

Расчетная ёмкость баков-аккумуляторов, мі, для системы горячего водоснабжения определяется по формуле (2.26) [2]

где А_max - максимальная разность ординат интегральных графиков подачи и потребления теплоты, в данном примере А_max= 9000 кВт

V_A=3,6•9000/(60-5)•4,2=140,3 мі

Согласно рекомендациям [1] принимаем к установке 2 бака по 50% расчетной ёмкости (по 70,15 мі) каждый.



Рисунок 4.7 - Интегральные графики а) подачи и б) потребления теплоты

Заключение

В курсовой работе была запроектирована система горячего водоснабжения жилого микрорайона: произведена оптимальная трассировка наружных водопроводов (минимальная протяжённость), оптимальная разводка внутреннего водопровода горячей воды. Произведён гидравлический расчёт системы горячего водоснабжения для подбора оптимальных диаметров трубопроводов и минимальных потерь напора для экономичной работы системы. Также было рассчитано основное оборудование центрального теплового пункта: подобраны пластинчатый теплообменник и ёмкость бака - аккумулятора горячей воды.

Список используемой литературы

1. СНиП 2.04.01-85* Внутренний водопровод и канализация зданий. Минстрой России - М.: ГУП ЦПП, 1997 - 60 с.

2. Горячее водоснабжение жилого микрорайона Учебное пособие к курсовому и дипломному проектированию по дисциплине «Теплоснабжение» для студентов специальности ТГВ (290700) / А.К. Тихомиров. - Хабаровск: Изд-во Хабар. гос. техн. ун-та, 2002. -98 с.

3. Проектирование тепловых пунктов. СП 41-101-95. Минстрой России - М.: ГУП ЦПП, 1997 - 79 с.

Размещено на Allbest.ru