Гидравлический расчет водяных тепловых сетей
Расчет часовых и годовых расходов теплоты. Выбор конструкции тепловой сети и разработка монтажной схемы. Разработка графиков давлений, выбор схем присоединения абонентов к тепловым сетям. Подбор основного оборудования теплоподготовительной установки ТЭЦ.
Рубрика | Строительство и архитектура |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 06.12.2014 |
Размер файла | 1,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
Введение
Исходные данные
Расчётная часть
1. Определение часовых и годовых расходов теплоты
2. Расчёт и построение графиков регулирования отпуска теплоты
2.1 Регулирование отпуска теплоты в закрытых системах
2.2 Регулирование вентиляционной нагрузки
3. Определение расчётных расходов теплоносителя в тепловых сетях
4. Выбор конструкции тепловой сети и разработка монтажной схемы
5. Гидравлический расчёт водяных тепловых сетей
5.1 Предварительный гидравлический расчёт
5.2 Окончательный гидравлический расчёт
6. Разработка графиков давлений и выбор схем присоединения абонентов к тепловым сетям
7. Разработка и построение продольного профиля тепловых сетей
8. Подбор основного оборудования теплоподготовительной установки ТЭЦ
8.1 Подбор сетевых насосов
8.2 Подбор подпиточных насосов
8.3 Подбор бустерных насосов
8.4 Подбор паровых турбин ТЭЦ
8.5 Подбор пиковых водогрейных котлов
9. Механический расчёт теплопроводов
9.1 Расчёт неподвижных опор с углом поворота
9.2 Расчёт прямолинейного участка
9.3 Расчёт участка с П-образным компенсатором
10. Тепловой расчёт теплоизоляционной конструкции
Список использованной литературы
тепловая сеть оборудование монтажный
Введение
Теплоснабжение является одной из основных подсистем теплоэнергетики.
Основное назначение любой системы теплоснабжения состоит в обеспечении потребителей необходимым количеством теплоты требуемого качества.
Водяные системы теплоснабжения применяются двух типов: закрытые и открытые. В закрытых системах сетевая вода, циркулирующая в тепловой сети, используется только как теплоноситель, но из сети не отбирается.
Для теплоснабжения городов в большинстве случаев применяются двухтрубные водяные системы, в которых тепловая сеть состоит из двух трубопроводов: подающего и обратного. По подающему трубопроводу горячая вода подводится от станции к абонентам, по обратному трубопроводу охлаждённая вода возвращается на станцию.
Преимущественное применение в городах двухтрубных систем объясняется тем, что эти системы по сравнению с многотрубными требуют меньших начальных вложений и дешевле в эксплуатации. Двухтрубные системы применимы в тех случаях, когда всем потребителям района требуется теплота примерно одного потенциала.
Число параллельных трубопроводов в закрытой системе должно быть не меньше двух, так как после отдачи теплоты в абонентских установках теплоноситель должен быть возвращён на станцию.
Несмотря на значительное разнообразие тепловой нагрузки, её можно разбить на две группы по характеру протекания во времени: сезонная и круглогодовая. Изменение сезонной нагрузки зависит в основном от климатических условий: температуры наружного воздуха, направления и скорости ветра, солнечного излучения, влажности воздуха и т.п. К круглогодовой нагрузке относятся технологическая нагрузка и горячее водоснабжение.
Одна из первоочередных задач при проектировании и разработке режима эксплуатации систем централизованного теплоснабжения заключается в определении значений и характера тепловых нагрузок, чем мы и будем заниматься в данном расчёте.
Исходные данные
Номер генплана 2
Номер ТЭЦ 5
Вид системы закрытая
Плотность населения, чел./га 340
Параметры теплоносителя:
, 150
, 70
Материал тепловой изоляции ИПС-Т
Район строительства Киров
Генплан:
1. Определение часовых и годовых расходов теплоты
Площади селитебной и промышленной зон определяют по генплану.
Определение числа жителей:
где Р - плотность населения, чел/га; F - площадь застраиваемых кварталов, га (по генплану).
Общая жилая площадь квартала:
где f - норма общей площади жилого здания на одного человека (9 - 12 ).
Принимаем f=10.
Результаты расчётов приводятся в таблице 1.
Таблица 1.
№ квартала |
Площадь квартала, Га |
Количество проживающих людей |
Жилая площадь квартала |
|
1 |
9 |
3060 |
30600 |
|
2 |
8,1 |
2754 |
27540 |
|
3 |
9,9 |
3366 |
33660 |
|
4 |
9 |
3060 |
30600 |
|
5 |
10,8 |
3672 |
36720 |
|
6 |
9 |
3060 |
30600 |
|
7 |
10,8 |
3672 |
36720 |
|
8 |
11,7 |
3978 |
39780 |
|
9 |
9 |
3060 |
30600 |
|
10 |
8,1 |
2754 |
27540 |
|
11 |
9,9 |
3366 |
33660 |
|
12 |
9 |
3060 |
30600 |
|
13 |
10,8 |
3672 |
36720 |
|
14 |
9 |
3060 |
30600 |
|
15 |
10,8 |
3672 |
36720 |
|
16 |
8,2 |
2788 |
27880 |
|
17 |
9 |
3060 |
30600 |
|
18 |
8,1 |
2754 |
27540 |
|
19 |
9,9 |
3366 |
33660 |
|
20 |
9 |
3060 |
30600 |
|
21 |
8,6 |
2924 |
29240 |
|
22 |
3,8 |
1292 |
12920 |
|
23 |
9 |
3060 |
30600 |
|
24 |
6,9 |
2346 |
23460 |
|
25 |
4,9 |
1666 |
16660 |
|
26 |
9 |
3060 |
30600 |
|
27 |
15,3 |
5202 |
52020 |
|
28 |
9 |
3060 |
30600 |
|
29 |
12,15 |
4131 |
41310 |
|
30 |
10,5 |
3570 |
35700 |
|
31 |
9,3 |
3162 |
31620 |
|
32 |
12,5 |
4250 |
42500 |
|
33 |
11,7 |
3978 |
39780 |
|
34 |
10,8 |
3672 |
36720 |
|
35 |
14,4 |
4896 |
48960 |
|
36 |
12,6 |
4284 |
42840 |
|
37 |
12,6 |
4284 |
42840 |
|
38 |
12,1 |
4114 |
41140 |
|
39 |
16,2 |
5508 |
55080 |
|
Итого |
390,45 |
132753 |
1327530 |
Необходимые данные для расчёта тепловых потоков на отопление, вентиляцию и ГВС берутся из таблицы 2.
Таблица 2
Максимальный тепловой поток, Вт, на отопление жилых и общественных зданий:
где - укрупнённый показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 общей площади, - берётся по таблице 3; - коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий.
Таблица 3
укрупнённый показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 общей площади принимаем для построек после 1985 г., этажностью 5 и более этажей. .
Максимальный тепловой поток, Вт, на вентиляцию общественных зданий:
где =0,6 - коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий.
Средний тепловой поток, Вт, на ГВС жилых и общественных зданий:
где - укрупнённый показатель среднего теплового потока на ГВС на одного человека; а - норма расхода воды на ГВС при температуре на одного человека в сутки, проживающего в здании с ГВС, принимаем а=110; b - норма расхода воды на ГВС, потребляемой в общественных зданиях, при температуре , принимаем b=25 л/сут. на одного человека; - температура холодной (водопроводной) воды в отопительный период, принимаем ; с - удельная теплоёмкость воды, принимаем с=4,187 .
Максимальный тепловой поток, Вт, на ГВС жилых и общественных зданий:
Определяя расчетный расход теплоты для района города, учитывают, что при транспортировке теплоносителя происходят потери теплоты в окружающую среду, которые принимаются равными 5% тепловой нагрузки, поэтому суммарный расход тепла на отопление, вентиляцию и ГВС:
Результаты расчёта приводятся в таблице 4.
Таблица 4
№ квартала |
Расходы теплоты, кВт |
|||||
1 |
3327,75 |
399,33 |
1201,15 |
2882,75 |
5174,64 |
|
2 |
2994,98 |
359,40 |
1081,03 |
2594,47 |
4657,17 |
|
3 |
3660,53 |
439,26 |
1321,26 |
3171,02 |
5692,10 |
|
4 |
3327,75 |
399,33 |
1201,15 |
2882,75 |
5174,64 |
|
5 |
3993,30 |
479,20 |
1441,37 |
3459,30 |
6209,56 |
|
6 |
3327,75 |
399,33 |
1201,15 |
2882,75 |
5174,64 |
|
7 |
3993,30 |
479,20 |
1441,37 |
3459,30 |
6209,56 |
|
8 |
4326,08 |
519,13 |
1561,49 |
3747,57 |
6727,03 |
|
9 |
3327,75 |
399,33 |
1201,15 |
2882,75 |
5174,64 |
|
10 |
2994,98 |
359,40 |
1081,03 |
2594,47 |
4657,17 |
|
11 |
3660,53 |
439,26 |
1321,26 |
3171,02 |
5692,10 |
|
12 |
3327,75 |
399,33 |
1201,15 |
2882,75 |
5174,64 |
|
13 |
3993,30 |
479,20 |
1441,37 |
3459,30 |
6209,56 |
|
14 |
3327,75 |
399,33 |
1201,15 |
2882,75 |
5174,64 |
|
15 |
3993,30 |
479,20 |
1441,37 |
3459,30 |
6209,56 |
|
16 |
3031,95 |
363,83 |
1094,38 |
2626,51 |
4714,67 |
|
17 |
3327,75 |
399,33 |
1201,15 |
2882,75 |
5174,64 |
|
18 |
2994,98 |
359,40 |
1081,03 |
2594,47 |
4657,17 |
|
19 |
3660,53 |
439,26 |
1321,26 |
3171,02 |
5692,10 |
|
20 |
3327,75 |
399,33 |
1201,15 |
2882,75 |
5174,64 |
|
21 |
3179,85 |
381,58 |
1147,76 |
2754,63 |
4944,65 |
|
22 |
1405,05 |
168,61 |
507,15 |
1217,16 |
2184,85 |
|
23 |
3327,75 |
399,33 |
1201,15 |
2882,75 |
5174,64 |
|
24 |
2551,28 |
306,15 |
920,88 |
2210,11 |
3967,22 |
|
25 |
1811,78 |
217,41 |
653,96 |
1569,50 |
2817,30 |
|
26 |
3327,75 |
399,33 |
1201,15 |
2882,75 |
5174,64 |
|
27 |
5657,18 |
678,86 |
2041,95 |
4900,67 |
8796,88 |
|
28 |
3327,75 |
399,33 |
1201,15 |
2882,75 |
5174,64 |
|
29 |
4492,46 |
539,10 |
1621,55 |
3891,71 |
6985,76 |
|
30 |
3882,38 |
465,89 |
1401,34 |
3363,21 |
6037,08 |
|
31 |
3438,68 |
412,64 |
1241,18 |
2978,84 |
5347,12 |
|
32 |
4621,88 |
554,63 |
1668,26 |
4003,82 |
7187,00 |
|
33 |
4326,08 |
519,13 |
1561,49 |
3747,57 |
6727,03 |
|
34 |
3993,30 |
479,20 |
1441,37 |
3459,30 |
6209,56 |
|
35 |
5324,40 |
638,93 |
1921,83 |
4612,40 |
8279,42 |
|
36 |
4658,85 |
559,06 |
1681,60 |
4035,85 |
7244,49 |
|
37 |
4658,85 |
559,06 |
1681,60 |
4035,85 |
7244,49 |
|
38 |
4473,98 |
536,88 |
1614,87 |
3875,70 |
6957,01 |
|
39 |
5989,95 |
718,79 |
2162,06 |
5188,95 |
9314,35 |
|
Итого: |
144368,89 |
17324,27 |
52109,70 |
125063,28 |
224493 |
|
Итого, с учётом потерь: |
151587,33 |
18190,48 |
54715,19 |
131316,45 |
|
В летний период, который в теплоснабжении условно определяется периодом с наружными температурами , работает из 3-х тепловых нагрузок только ГВС.
Среднечасовой расход тепла на ГВС в летний период составит:
где - средняя температура горячей воды, принимается ; - коэффициент, учитывающий изменение расхода воды на ГВС в неотопительный период, т.к. Киров не является курортным городом, то принимаем =0,8; - температура холодной водопроводной воды в отопительный период, принимаем ; - температура холодной водопроводной воды в неотопительный период, принимаем .
Тепловая нагрузка на отопление при :
где - средняя температура отапливаемых помещений, принимаем ; - температура наружного воздуха для проектирования системы отопления, берётся по таблице 2.
Тепловая нагрузка на вентиляцию при :
Суммарный расход воды на отопление, вентиляцию и ГВС при температуре t=+8:
Средний тепловой поток на отопление и вентиляцию за отопительный период:
где - средняя температура наружного воздуха за отопительный период, .
Годовой расход теплоты на отопление, вентиляцию и ГВС жилых и общественных зданий:
где - продолжительность отопительного периода, сут.; Z - усреднённое за отопительный период число часов работы систем вентиляции общественных зданий в течение суток, Z=16, по [8]; - расчётное число суток в году работы системы ГВС, принимается =350сут.
Таблица 5
По данным таблицы 5 строят график годовой тепловой нагрузки. Этот график представлен на рисунке 1.
2. Расчёт и построение графиков регулирования отпуска теплоты
Согласно [4] B водяных тепловых сетях следует применять центральное качественное регулирование отпуска теплоты путём изменения температуры теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха.
2.1 Регулирование отпуска теплоты в закрытых системах
Определим температурный напор отопительного прибора:
где - температура воды в подающем трубопроводе системы отопления после элеватора при , принимается ; - температура воды в обратном трубопроводе после системы отопления при , , - расчётная температура внутреннего воздуха, принимается .
Расчётный перепад температур воды в тепловой сети:
где - температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при температуре наружного воздуха , .
Расчётный перепад температур воды в местной системе отопления:
Задаваясь различными значениями температуры наружного воздуха в пределах от +8 до , определяют температуры воды в подающей и обратной магистралях, соответственно и по формулам:
Результаты приведены в таблице 6.
Таблица 6
Поскольку по тепловым сетям одновременно подаётся теплота на отопление, вентиляцию и ГВС, для удовлетворения тепловой нагрузки ГВС необходимо внести коррективы в отопительный график температур воды. Температура горячей воды в водоразборных стояках системы ГВС должна быть не меньше 55, соответственно температура нагреваемой воды на выходе из водоподогревателя ГВС должна быть 60-65. Поэтому минимальная температура сетевой воды в подающей магистрали принимается равной 70 для закрытых систем теплоснабжения. Для этого отопительный график срезается на уровне 70. Температура наружного воздуха, соответствующая точке излома графика, находится методом линейной интерполяции:
Температура воды в обратном трубопроводе после системы отопления, соответствующая точке излома температурного графика:
Точка излома графика делит его на 2 части с различными режимами регулирования: в диапазоне температур наружного воздуха от до осуществляется центральное качественное регулирование отпуска теплоты; в диапазоне температур от +8 до осуществляется местное регулирование всех видов тепловых нагрузок.
Расчёт повышенного температурного графика заключается в определении перепада температур сетевой воды в водоподогревателях верхней и нижней ступеней при различных температурах наружного воздуха и балансовой нагрузке ГВС:
где - балансовый коэффициент, учитывающий неравномерность расхода теплоты на ГВС в течение суток, принимается .
Суммарный перепад температур сетевой воды в водоподогревателях верхней и нижней ступенях в течение всего отопительного периода:
Недогрев водопроводной воды до температуры греющей воды в нижней ступени водоподогревателя: ; т.к. есть баки-аккумуляторы, то принимаем .
Температура нагреваемой водопроводной воды после нижней (I) ступени водоподогревателя:
Перепад температур сетевой воды в нижней ступени водоподогревателя, соответствующий точке излома графика:
где - температура горячей воды, поступающей в систему ГВС, принимаем ; - температура холодной водопроводной воды в отопительный период, принимаем .
Температура сетевой воды в обратной магистрали по повышенному графику, соответствующий точке излома графика:
Перепад температур сетевой воды в верхней (II) ступени водоподогревателя, соответствующий точке излома графика:
Температура сетевой воды в подающей магистрали тепловой сети для повышенного графика, соответствующая точке излома графика:
где - температура воды в подающей магистрали, соответствующая точке излома графика, .
При температуре наружного воздуха в интервале от до :
- Перепад температур сетевой воды в нижней ступени водоподогревателя:
- Температура сетевой воды в обратной магистрали по повышенному графику:
- Перепад температур сетевой воды в верхней (II) ступени водоподогревателя:
- Температура сетевой воды в подающей магистрали тепловой сети для повышенного графика:
Результаты вычислений этих параметров приведены в таблице 7. По этим значениям строят график регулирования отпуска теплоты.
Таблица 7
2.2 Регулирование вентиляционной нагрузки
Регулирование отпуска теплоты на вентиляцию можно осуществить изменением расхода сетевой воды или нагреваемого воздуха. Регулирования отпуска теплоты на вентиляцию применяют способ регулирования изменением расхода сетевой воды.
На основании графиков расхода теплоты на вентиляцию Qv = f(tн) и температуры воды в подающей магистрали 1 = f(tн) весь отопительный период можно разбить на три диапазона:
I диапазон - от tн = +8оС до , когда температура сетевой воды в подающей магистрали постоянна, а расход теплоты на вентиляцию изменяется. В этом диапазоне температур наружного воздуха дополнительно к центральному регулированию осуществляют местное количественное регулирование путем изменения расхода сетевой воды через калорифер.
Температуру воды после калорифера 2,v определяют из уравнения
,
где - температура сетевой воды в подающей магистрали при ; - температура воды после калорифера при принимаем .
Данное уравнение решается методом последовательных приближений или графоаналитическим способом.
Задаёмся
II диапазон - от до , когда с понижением температуры температура сетевой воды в подающей магистрали и расход теплоты на вентиляцию увеличиваются. В этом диапазоне осуществляется центральное качественное регулирование отпуска теплоты. По таблице 2: .
III диапазон - от до , когда с понижением температуры наружного воздуха температура сетевой воды в подающей магистрали увеличивается, а расход теплоты на вентиляцию остаётся постоянным. В этом диапазоне в дополнение к центральному качественному регулированию применяется местное количественное регулирование вентиляционной нагрузки.
Температуру воды после калориферов определяют из уравнения:
где - температура сетевой воды в подающей магистрали при температуре наружного воздуха ; - температура воды после калориферов при температуре наружного воздуха , принимается ; - температура сетевой воды после отопительной установки, при температуре наружного воздуха .
Графически находим:
;
Задаёмся
С помощью полученных значений строим график регулирования вентиляционной нагрузки (пунктирные линии).
График регулирования отпуска теплоты представлен на рисунке 2.
3. Определение расчётных расходов теплоносителя в тепловых сетях
При качественном регулировании отпуска теплоты расчётный расход сетевой воды на отопление:
Расчётный расход сетевой воды на вентиляцию:
Расчётные расходы сетевой воды на ГВС зависят от схемы присоединения водоподогревателей. В данной работе использовалась двухступенчатая последовательная схема, следовательно среднечасовой расход воды на ГВС:
Максимальный расход воды на ГВС:
Суммарный расчётный расход сетевой воды в двухтрубных тепловых сетях при регулировании по повышенному графику:
Расчётные расходы сетевой воды на отопление и вентиляцию и суммарный расход при температуре наружного воздуха :
На основании полученных данных строят график расчётных расходов теплоносителя в тепловых сетях.
График расчётных расходов теплоносителя представлен на рисунке 3.
Расходы сетевой воды по кварталам района, т/ч приведены в таблице 8.
Таблица 8
№ квартала |
Расход сетевой воды на отопление, т/ч |
Расход сетевой воды на вентиляцию, т/ч |
Расход сетевой воды на ГВС, т/ч |
Cуммарный расчётный расход сетевой воды, т/ч |
||
Среднечасовой |
Максимальный |
|||||
1 |
35,77 |
4,29 |
20,66 |
48,15 |
40,06 |
|
2 |
32,19 |
3,86 |
18,59 |
43,34 |
36,05 |
|
3 |
39,34 |
4,72 |
22,72 |
52,97 |
44,06 |
|
4 |
35,77 |
4,29 |
20,66 |
48,15 |
40,06 |
|
5 |
42,92 |
5,15 |
24,79 |
57,78 |
48,07 |
|
6 |
35,77 |
4,29 |
20,66 |
48,15 |
40,06 |
|
7 |
42,92 |
5,15 |
24,79 |
57,78 |
48,07 |
|
8 |
46,49 |
5,58 |
26,85 |
62,60 |
52,07 |
|
9 |
35,77 |
4,29 |
20,66 |
48,15 |
40,06 |
|
10 |
32,19 |
3,86 |
18,59 |
43,34 |
36,05 |
|
11 |
39,34 |
4,72 |
22,72 |
52,97 |
44,06 |
|
12 |
35,77 |
4,29 |
20,66 |
48,15 |
40,06 |
|
13 |
42,92 |
5,15 |
24,79 |
57,78 |
48,07 |
|
14 |
35,77 |
4,29 |
20,66 |
48,15 |
40,06 |
|
15 |
42,92 |
5,15 |
24,79 |
57,78 |
48,07 |
|
16 |
32,59 |
3,91 |
18,82 |
43,87 |
36,50 |
|
17 |
35,77 |
4,29 |
20,66 |
48,15 |
40,06 |
|
18 |
32,19 |
3,86 |
18,59 |
43,34 |
36,05 |
|
19 |
39,34 |
4,72 |
22,72 |
52,97 |
44,06 |
|
20 |
35,77 |
4,29 |
20,66 |
48,15 |
40,06 |
|
21 |
34,18 |
4,10 |
19,74 |
46,01 |
38,28 |
|
22 |
15,10 |
1,81 |
8,72 |
20,33 |
16,91 |
|
23 |
35,77 |
4,29 |
20,66 |
48,15 |
40,06 |
|
24 |
27,42 |
3,29 |
15,84 |
36,92 |
30,71 |
|
25 |
19,47 |
2,34 |
11,25 |
26,22 |
21,81 |
|
26 |
35,77 |
4,29 |
20,66 |
48,15 |
40,06 |
|
27 |
60,80 |
7,30 |
35,11 |
81,86 |
68,10 |
|
28 |
35,77 |
4,29 |
20,66 |
48,15 |
40,06 |
|
29 |
48,28 |
5,79 |
27,88 |
65,01 |
54,08 |
|
30 |
41,73 |
5,01 |
24,10 |
56,18 |
46,73 |
|
31 |
36,96 |
4,43 |
21,34 |
49,76 |
41,39 |
|
32 |
49,67 |
5,96 |
28,69 |
66,88 |
55,63 |
|
33 |
46,49 |
5,58 |
26,85 |
62,60 |
52,07 |
|
34 |
42,92 |
5,15 |
24,79 |
57,78 |
48,07 |
|
35 |
57,22 |
6,87 |
33,05 |
77,05 |
64,09 |
|
36 |
50,07 |
6,01 |
28,92 |
67,42 |
56,08 |
|
37 |
50,07 |
6,01 |
28,92 |
67,42 |
56,08 |
|
38 |
48,08 |
5,77 |
27,77 |
64,74 |
53,85 |
|
39 |
64,38 |
7,73 |
37,18 |
86,68 |
72,10 |
|
Итого: |
1551,61 |
186,19 |
896,08 |
2089,07 |
1737,81 |
4. Выбор конструкции тепловой сети и разработка монтажной схемы
Проектирование тепловых сетей начинается с выбора трассы и способа их прокладки. В городах и других населенных пунктах трасса должна предусматриваться в отведенных для инженерных сетей технических полосах, параллельно красным линиям улиц, дорогам и проездам, вне проезжей части и полосы зеленых насаждений, а внутри микрорайонов и кварталов -- вне проезжей части дорог. На территории кварталов и микрорайонов допускается прокладка теплопроводов по проездам, не имеющим капитального дорожного покрытия, тротуарам и зеленым зонам. Диаметры трубопроводов, прокладываемых в кварталах или микрорайонах, по условиям безопасности, следует выбирать не более 500 мм, а их трасса не должна проходить в местах возможного скопления населения (спортплощадки, скверы, дворы общественных зданий и др.).
При выборе трассы теплопроводов необходимо учитывать экономичность и надежность работы тепловых сетей. Следует стремиться к наименьшей протяженности тепловых сетей, к меньшему количеству тепловых камер применяя, по возможности, двухстороннее подключение кварталов. Водяные тепловые сети следует принимать, как правило, 2-х трубными, подающими теплоноситель одновременно на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологические нужды. Схемы квартальных тепловых сетей принимаются тупиковыми, без резервирования.
В населенных пунктах для тепловых сетей предусматривается, как правило, подземная прокладка. Надземная прокладка в городской черте может применяться на участках со сложными грунтовыми условиями, при пересечении железных дорог общей сети, рек, оврагов, при большой густоте подземных сооружений и в других случаях [СНиП 41-02-2003]. Уклон тепловых сетей независимо от направления движения теплоносителя и способа прокладки должен быть не менее 0.002.
Подземная прокладка тепловых сетей может осуществляться в каналах и бесканально. Широкое распространение в настоящее время получила прокладка в непроходных каналах различных конструкций. Наиболее перспективны для строительства тепловых сетей непроходные каналы типа КЛп и КЛс, обеспечивающие свободный доступ к трубопроводам при производстве сварочных, изолировочных и других видов работ.
С целью повышения надежности работы теплосетей целесообразно устраивать резервирование подачи теплоты потребителям за счет совместной работы нескольких источников теплоты, а также устройства блокировочных перемычек между магистралями тепловых сетей при подземной прокладке.
При выборе трассы предусматривается один ввод тепловых сетей в каждый квартал. Допускается подключать рядом расположенные кварталы из одной тепловой камеры. В курсовом проекте применяются унифицированные типовые конструкции сборных железобетонных каналов, размеры которых зависят от диаметров теплопроводов.
Выбор труб и арматуры при проектировании осуществляют по рабочему давлению и температуре теплоносителя. Для тепловых сетей применяются электросварные стальные прямошовные трубы по ГОСТ 10704-91. Соединяют трубы с помощью сварки. Основным видом запорной арматуры являются стальные задвижки с ручным приводом при диаметре до 500 мм и электрическим при диаметре более 500 мм.
Монтажная схема вычерчивается в две линии, причем подающий теплопровод располагается с правой стороны по ходу движения теплоносителя от источника теплоты. В местах ответвлений к кварталам или зданиям предусматривают тепловые камеры.
Разработка монтажной схемы заключается в расстановке на трассе тепловых сетей неподвижных опор, компенсаторов и запорно-регулирующей арматуры. На участках между узловыми камерами, т.е. камерами в узлах ответвлений, размещают неподвижные опоры, расстояние между которыми зависит от диаметра теплопровода, типа компенсатора и способа прокладки тепловых сетей. На участке между двумя неподвижными опорами предусматривают компенсатор.
Неподвижные опоры следует предусматривать:
а) упорные - при всех способах прокладки трубопроводов;
б) щитовые - при бесканальной прокладке и прокладке в непроходных каналах при размещении опор вне камер;
в) хомутовые - при прокладке надземной и в тоннелях (на участках с гибкими компенсаторами и самокомпенсацией).
Повороты трассы теплосети под углом 90-130° используют для самокомпенсации температурных удлинений, а в местах поворотов под углом более 130° устанавливает неподвижные опоры.
Компенсация температурных деформаций в тепловых сетях обеспечивается компенсаторами - сальниковыми, сильфонными, радиальными, а также самокомпенсацией - использованием участков поворотов теплотрассы. Сальниковые компенсаторы имеют большую компенсирующую способность, малую металлоемкость, однако требуют постоянного наблюдения и обслуживания. В местах размещения сальниковых компенсаторов при подземной прокладке должны быть предусмотрены тепловые камеры. Сальниковые компенсаторы выпускаются с Dу = 100-1400 мм на условное давление до 2,5 МПа и температуру до 300С, односторонние и двухсторонние. Сальниковые компенсаторы желательно применять на прямолинейных участках трубопроводов с большими диаметрами. Сильфонные компенсаторы выпускаются для трубопроводов диаметром от 50 до 1000 мм. Они не требуют обслуживания и могут применяться при любых способах прокладки. Однако они имеют сравнительно небольшую компенсирующую способность (до 100 мм) и их допускается применять с использованием направляющих опор. Широкое применение получили радиальные (в основном П-образные) компенсаторы. Радиальные компенсаторы могут применяться для любых диаметров, они не требуют обслуживания, однако металлоемки, имеют значительную осевую реакцию и большее гидравлическое сопротивление по сравнению с сальниковыми и сильфонными. При решении вопросов компенсации температурных деформаций в тепловых сетях в первую очередь необходимо использовать для самокомпенсации естественные углы поворота трассы, и уже затем применять специальные компенсирующие устройства.
В проекте предусматриваются унифицированные сборные железобетонные камеры. Для спуска в камеру и выхода из нее предусматривают не менее двух люков, металлические лестницы или скобы. При площади камеры по внутреннему обмеру более 6 м2 устанавливается четыре люка: Дно устраивается с уклоном 0,02 в сторону приямка для сбора и удаления воды. На всех ответвлениях теплопроводов в камере устанавливают отключающую арматуру. Переход на другой диаметр труб осуществляют в пределах камеры. Минимальная высота камеры принимается 2 м.
С целью уменьшения высоты камеры и заглубления тепловых сетей задвижки могут устанавливаться под углом 45° или горизонтально. В местах установки секционирующих задвижек со стороны источника теплоты устраивается перемычка между подающим и обратным теплопроводами диаметром, равным 0,3 диаметра теплопровода. На перемычке устанавливается две задвижки, а между ними -- спускной контрольный вентиль d = 25 мм. Допускается увеличивать расстояние между секционирующими задвижками до 1500 м на трубопроводах d = 400 -- 500 мм при условии заполнения секционированного участка водой или спуска ее в течение 4 ч, для трубопроводов d 600 мм - до 3000 м при условии заполнения участка водой или спуска воды в течение 5 ч, а для надземной прокладки d 900 мм - до 5000 м.
При установке задвижек большого диаметра вместо тепловых камер могут устраиваться надземные павильоны. В камерах на ответвлениях к отдельным зданиям при диаметре ответвлений до 50 мм и длине до 30 м запорную арматуру допускается не устанавливать. При этом должна предусматриваться запорная арматура, обеспечивающая отключение группы зданий с суммарной тепловой нагрузкой до 0,6 МВт.
Рабочая схема наиболее загруженной ветки представлена на рисунке 4.
5. Гидравлический расчёт водяных тепловых сетей
Гидравлический расчет - один из важнейших разделов проектирования и эксплуатации тепловых сетей.
При проектировании в гидравлический расчет входят следующие задачи:
Определение диаметров трубопроводов;
Определение падения давления (напора);
Определение давлений (напоров) в различных точках сети;
Увязка всех точек системы при статическом и динамическом режимах с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и абонентских системах.
Результаты гидравлического расчета дают следующий исходный материал:
Для определения капиталовложений, расхода металла и основного объема работ по сооружению тепловой сети;
Установления характеристик циркуляционных и подпиточных насосов, количества насосов и их размещения;
Выяснение условий работы источников теплоты, тепловой сети и абонентских систем м выбора схем присоединения теплопотребляющий установок к тепловой сети;
Выбора средств авторегулирования в тепловой сети;
Разработки режимов эксплуатации систем теплоснабжения.
Прежде всего, необходимо вычертить на ватманской бумаге генплан района города, затем нанести на план ТЭЦ и тепловую сеть с попарными ответвлениями к микрорайонам.
В целях экономии капитальных затрат тепловую сеть прокладывают не по каждой улице, а через улицу. Находят главную линию тепловой сети и ближайшее к ТЭЦ ответвление для гидравлического расчета. Определяют расчетные расходы воды в каждом микрорайоне. Определяют оптимальное удельное линейное падение напора в магистрали не более 30-80 и ответвлении не более 50-300 .
5.1 Предварительный гидравлический расчёт
Подбор диаметров труб участков магистрали и ответвления при предварительном гидравлическом расчете произведен в зависимости от расходов воды и удельных падений напоров. Потери напора в местных сопротивлениях при предварительном расчете учитывают коэффициентом местных потерь . Предварительный гидравлический расчет начинают от последнего к источнику теплоты участка.
Результаты предварительного расчёта приведены в таблице 9.
Таблица 9
Невязка потерь напора по главной линии (от места ответвления) и по ответвлению:
Так как во всех 3-х точках невязка больше допустимых 10%, то необходимо поставить дроссельные шайбы. Расчет дроссельных шайб (диаметра отверстий дроссельной диафрагмы):
Где
5.2 Окончательный гидравлический расчёт
После предварительного расчета производят окончательный гидравлический расчет, при котором потери напора в местных сопротивлениях определяют более точным способом на основе эквивалентных длин фактических узлов местных сопротивлений. Для этого вычерчивают в две линии монтажную схему главной линии и ответвления с нанесением неподвижных опор, секционирующих задвижек, компенсаторов, переходов, перемычек, тепловых камер.
По выполненной монтажной схеме определяют коэффициенты местных сопротивлений и заносят в таблицу 10.
Таблица 10
№ участка |
Условный проход |
Местное сопротивление |
Количество |
Коэффициент местного сопротивления |
Суммарный коэффициент местных сопротивлений |
Всего по участку |
|
Главная линия |
|||||||
1 |
200 |
Задвижка |
1 |
0,5 |
0,5 |
9,8 |
|
Сужение |
1 |
0,5 |
0,5 |
||||
П-образный компенсатор |
4 |
1,7 |
6,8 |
||||
Тройник на проход |
2 |
1 |
2 |
||||
2 |
300 |
Задвижка |
1 |
0,5 |
0,5 |
5,6 |
|
Сужение |
1 |
0,5 |
0,5 |
||||
Сальниковый компенсатор |
10 |
0,3 |
3 |
||||
Тройник на проход |
1 |
1 |
1 |
||||
Отвод сварной 2-шовный под угол 90 |
1 |
0,6 |
0,6 |
||||
3 |
400 |
Задвижка |
1 |
0,5 |
0,5 |
3,8 |
|
Сужение |
1 |
0,5 |
0,5 |
||||
Сальниковый компенсатор |
6 |
0,3 |
1,8 |
||||
Тройник на проход |
1 |
1 |
1 |
||||
4 |
500 |
Задвижка |
1 |
0,5 |
0,5 |
3,5 |
|
Сужение |
1 |
0,5 |
0,5 |
||||
Сальниковый компенсатор |
5 |
0,3 |
1,5 |
||||
Тройник на проход |
1 |
1 |
1 |
||||
5 |
600 |
Отвод сварной 2-шовный под угол 90 |
1 |
0,6 |
0,6 |
1,8 |
|
Сальниковый компенсатор |
4 |
0,3 |
1,2 |
||||
Ответвления |
|||||||
6 |
200 |
Задвижка |
1 |
0,5 |
0,5 |
9,8 |
|
Сужение |
1 |
0,5 |
0,5 |
||||
П-образный компенсатор |
4 |
1,7 |
6,8 |
||||
Тройник на проход |
2 |
1 |
2 |
||||
7 |
250 |
Задвижка |
1 |
0,5 |
0,5 |
9,3 |
|
Сужение |
1 |
0,5 |
0,5 |
||||
П-образный компенсатор |
4 |
1,7 |
6,8 |
||||
Тройник на ответвление |
1 |
1,5 |
1,5 |
||||
8 |
200 |
Задвижка |
1 |
0,5 |
0,5 |
11,5 |
|
Сужение |
1 |
0,5 |
0,5 |
||||
П-образный компенсатор |
5 |
1,7 |
8,5 |
||||
Тройник на проход |
2 |
1 |
2 |
||||
9 |
250 |
Задвижка |
1 |
0,5 |
0,5 |
9,3 |
|
Сужение |
1 |
0,5 |
0,5 |
||||
П-образный компенсатор |
4 |
1,7 |
6,8 |
||||
Тройник на ответвление |
1 |
1,5 |
1,5 |
||||
10 |
200 |
Задвижка |
1 |
0,5 |
0,5 |
13,2 |
|
Сужение |
1 |
0,5 |
0,5 |
||||
П-образный компенсатор |
6 |
1,7 |
10,2 |
||||
Тройник на проход |
2 |
1 |
2 |
||||
11 |
250 |
Задвижка |
1 |
0,5 |
0,5 |
9,3 |
|
Сужение |
1 |
0,5 |
0,5 |
||||
П-образный компенсатор |
4 |
1,7 |
6,8 |
||||
Тройник на ответвление |
1 |
1,5 |
1,5 |
В окончательном гидравлическом расчете по уточненным эквивалентным длинам определяют падение напора по участкам.
Суммарные потери давления на участке трубопровода:
- приведённая длина трубопровода, которая вычисляется по формуле:
- эквивалентная длина местных сопротивлений, находитсятся по формуле:
- эквивалентная длина местных сопротивлений при , который находится по таблице 8.2 [8]. Принимаем коэффициент эквивалентной шероховатости
Результаты окончательного гидравлического расчета сводят в таблицу 11.
Таблица 11
Невязка потерь напора по главной линии (от места ответвления) и по ответвлению:
Невязка меньше 10% (), на участках 5-11 и 3-7, а на участке 4-9 невязка превышает допустимые 10%. Поэтому на участке 9 следует установить дроссельную диафрагму. Расчёт отверстия дроссельной диафрагмы:
6. Разработка графиков давлений и выбор схем присоединения абонентов к тепловым сетям
Распределение давлений в тепловых сетях удобно изображать в идее пьезометрического графика, которые дает наглядное представление давлении напоре в любой точке тепловой сети и поэтому обеспечивает большие возможности учета многочисленных факторов (рельефа местности, высота зданий, особенности абонентских систем и т.д.) при выборе оптимального гидравлического режима.
Пьезометрический график разрабатывается для зимних и летних расчетных условий. Проектирование открытых систем теплоснабжения связано с необходимостью построения пьезометрических графиков для отопительного сезона с учетом максимальных водоразборов из подающего и отдельно из обратных трубопроводов.
Давлений. выраженное в линейных единицах измерения, называется напором давления. В системах теплоснабжения пьезометрические графики характеризуют напоры, соответствующие избыточному давлению, и они могут быть измерены обычными манометрами с последующим переводом результатов измерения в метры.
Пьезометрический график позволяет: определить напор и располагаемый напор в любой точке сети; учесть взаимное влияние рельефа местности, высоты присоединенных потребителей и потерь напора в сети при разработке гидравлического режима; выбрать схемы присоединения потребителей; подобрать сетевые и подпиточные насосы, авторегуляторы.
При построении пьезометрического графика нужно выполнять следующие условия:
1. Давление в непосредственно присоединяемых к сети абонентских системах не должно превышать допускаемого как при статическом, так и при динамическом режиме. Для радиаторов системы отопления максимальное избыточное давление должно быт не более 0,6 МПа (60м).
2. Максимальный напор в подающих трубопроводах ограничивается прочностью труб и всех водоподогревательных установок.
3. Напор в подающих трубопроводах, по которым перемещается вода с температурой выше 100С, должен быть достаточным ля исключения парообразования.
4. Для предупреждения кавитации напор во всасывающем патрубке сетевого насоса должен быть не меньше 5 м.
5. В точках присоединения абонентов следует обеспечить достаточный напор для создания циркуляции воды в местных системах. При элеваторном смешении на абонентском вводе располагаемый напор должен быть не меньше 10-15 м.
Уровни пьезометрических линий как при статическом так и при динамическом режиме следует устанавливать с учетом возможности присоединения большинства абонентских систем по наиболее дешевым зависимым схемам. Статическое давление также не должно превышать допускаемого давления для всех элементов системы теплоснабжения. При определении статического давления возможность вскипания воды в подающих трубах можно не учитывать.
Пьезометрический график строится для статического и динамического режимов системы теплоснабжения. При его построении за начало координат принимают отметку оси сетевых насосов, условно считая, что она совпадает с отметкой земли на выходе теплопровода из ТЭЦ. По оси ординат откладывают значения напоров в подающей и обратной магистралях тепловой сети, отметки рельефа местности и высоты присоединяемых потребителей; по оси абсцисс строят профиль местности и откладывают длину расчетных участков теплопровода. Ось теплотрассы условно принимают совпадающей с поверхностью земли.
После построения профиля местности и нанесения высот присоединяемых потребителей начинают разработку графика напоров при гидростатическом режиме, когда циркуляция теплоносителя в тепловой сети отсутствует и напор в системе поддерживается подпиточными насосами. При таком режиме график напоров представляет собой прямую, параллельную оси абсцисс. Построение линии статического напора ведут из условия заполнения водой отопительных установок всех потребителей и создания в их верхних точках избыточного напора 5м.
При выполнении проекта следует стремиться к установлению одинакового статического напора для всей системы теплоснабжения, когда невозможно достигнуть этого условия, систему теплоснабжения разделяют на несколько статических зон или присоединяют потребителей по независимой схеме.
После построения линии статического напора приступают к разработке графиков напоров при гидродинамическом режиме, когда циркуляция теплоносителя в тепловой сети осуществляется сетевыми насосами. Построение пьезометрического графика при данном режиме начинают с нанесения линий максимальных и минимальных пьезометрических напоров для подающей и обратной магистралей тепловых сетей. Линии максимальных и минимальных напоров наносят параллельно профилю поверхности земли по длине трассы. Линии действительных напоров подающего и обратного теплопроводов не должны выходить за линии предельных значений напоров. При построении пьезометрического графика необходимо учитывать, что требуемый напор у всасывающего патрубка сетевого насоса зависит от марки насоса.
Пьезометрический график представлен на рисунке 5.
7. Разработка и построение продольного профиля тепловых сетей
Продольный профиль участка теплосети строится в масштабах вертикальном 1:100 и горизонтальном 1:5000 или 1:1000. Построение начинают с определения минимальной глубины тепловой камеры по трассе с учетом габаритных размеров устанавливаемого в них оборудования. Следует стремиться к минимальной глубине заложения каналов или теплопроводов. С этой целью в тепловых камерах допускается установка задвижек в горизонтальном положении или под углом 45. Количество сопряжения участков с обратными уклонами должно быть по возможности наименьшим. Уклон теплопроводов независимо от способа прокладки должен составлять не менее 0,002. При прокладке теплопроводов по конструкциям мостов при пересечении рек, оврагов уклоны могут не предусматриваться.
На продольном профиле показывают: отметки поверхности земли (проектные - сплошной линией, существующие - штриховой); все пересекаемые инженерные сети и сооружения с отметками верха их конструкции при расположении проектируемой тепловой сети сверху и с отметками низа инженерных сетей и конструкций при нижнем расположении тепловых сетей; отметки низа трубы тепловой сети, дна и потолка канала; глубину заложения теплопровода; уклон и длину участков тепловой сети; диаметр теплопровода и тип канала; дается развернутый план трассы с указанием углов поворота, ответвлений, неподвижных опор, компенсаторов, компенсаторных ниш и тепловых камер. При проектировании продольного дренажа указываются отметки лотка, диаметр и уклон дренажных труб.
При надземном способе прокладки на продольном профиле даются отметки верха несущей конструкции и низа теплопровода. В самых низких точках теплопроводов предусматривают дренажные выпуски, а в самых высоких - устройства для выпуска воздуха. Необходимо соблюдать допустимые расстояния по вертикали от конструкций тепловой сети до инженерных коммуникаций.
8. Подбор основного оборудования теплоподготовительной установки ТЭЦ
8.1 подбор сетевых насосов
Напор сетевых насосов находим по пьезометрическому графику:
Общее сопротивление сети:
По полученному значению строим характеристику сети по уравнению .
Выбираем насос марки СЭ-800-100-11, с техническими характеристиками:
- подача ;
- напор ;
- напор при отсутствии расхода ;
- сопротивление насоса .
Количество насосов:
Принимаем n=2.
К установке принимаем 3 насоса: 2 рабочих и 1 резервный.
Построение характеристики работы насоса выполняем с помощью уравнения . Характеристики сети и работы насоса представлены на рисунке 6.
Летний режим:
Рис. 6 Характеристика тепловой сети и работы сетевых насосов
8.2 Подбор подпиточных насосов
Напор подпиточных насосов равен статическому напору. По пьезометрическому графику определяем:
Расход подпиточной воды с учётом аварийного режима:
где - удельные объёмы сетевой воды, находящейся в наружных сетях с подогревательными установками и в местных системах.
Общее сопротивление тепловой сети:
По полученному значению строим характеристику сети по уравнению .
Выбираем насос марки КМ80-50-200/2-5, с техническими характеристиками:
- подача ;
- напор ;
- напор при отсутствии расхода ;
- сопротивление насоса .
Количество насосов:
Принимаем n=4.
К установке принимаем 5 насосов: 4 рабочих и 1 резервный.
Построение характеристики работы насоса выполняем с помощью уравнения . Характеристики сети и работы насоса представлены на рисунке 7.
Рис. 7 Характеристика тепловой сети и работы подпиточных насосов
8.3 Подбор бустерных насосов
Напор бустерных насосов принимается равным:
м.
Общее сопротивление тепловой сети:
По полученному значению строим характеристику сети по уравнению .
Выбираем насос марки Д200-36, с техническими характеристиками:
- подача ;
- напор ;
- напор при отсутствии расхода ;
- сопротивление насоса .
Количество насосов:
Принимаем n=6.
К установке принимаем 6 насосов: так как количество рабочих насосов больше 5, то резервный насос не требуется.
Построение характеристики работы насоса выполняем с помощью уравнения . Характеристики сети и работы насоса представлены на рисунке 8.
Рис. 8 Характеристика тепловой сети и работы бустерных насосов
8.4 Подбор паровых турбин ТЭЦ
Для подбора паровых турбин ТЭЦ необходимо знать требуемое суммарное количество пара из отборов турбин, необходимое для нагрева воды в основных подогревателях до температуры . Температура подпитки . Для этого задаёмся величиной коэффициента теплофикации: (при сезонной тепловой нагрузке для ТЭЦ высокого давления).
Расчётная тепловая нагрузка отборов теплофикационных турбин:
;
Расчётная тепловая нагрузка пикового источника:
;
Для покрытия нагрузки на теплофикационных турбинах выбираем (по номинальной нагрузке отборов) следующие турбины: Т-110/120-130-5М, с техническими характеристиками:
- номинальная тепловая нагрузка: 175 ;
- максимальная тепловая нагрузка: 184 .
Количество турбин:
принимаем
К установке принимаем 1 турбину Т-110/120-130-5М. Турбина Т-110/120-130 имеет два теплофикационных отбора пара давлением:
0,05-0,2МПа в нижнем отопительном оборе ();
0,06-0,25 МПа в верхнем отопительном отборе ().
Расход пара в отборе: Д=480т/ч.
Турбина укомплектована двумя горизонтальными подогревателями ПСГ с поверхностью нагрева каждого F=1300 .
Уточнённый коэффициент теплофикации:
Температура сетевой воды после подогревателей нижней и верхней ступеней соответственно:
где - недогрев в подогревателях нижней и верхней ступенях соответственно.
Температура сетевой воды на входе в подогреватель нижней ступенидля закрытых систем:
где - средняя температура сетевой воды в обратном трубопроводе, принимаем ; - расчётный расход подпиточной воды (по характеристике подпиточного насоса); - температура подпиточной воды, принимается для зимнего периода.
Распределение тепловой нагрузки между подогревателями нижней и верхней ступеней:
Среднелогарифмическая разность температур сетевой воды у подогревателей:
Коэффициент теплопередачи подогревателей:
8.5 Подбор пиковых водогрейных котлов
Подбор пиковых котлов производится по величине суммарной пиковой тепловой нагрузки:
.
Выбираем водогрейные котлы КВГМ-40, с техническими характеристиками:
- единичная тепловая мощность:
.
Количество пиковых водогрейных котлов:
; принимаем .
Принимаем на установку 3 пиковых водогрейных котла КВГМ-40: 2 рабочих, 1 резервный.
9. Механический расчёт теплопроводов
9.1 Расчёт неподвижных опор с углом поворота
Рассмотрим в качестве примера участок УП2 в соответствии с монтажной схемой.
Определить напряжение от термических деформаций в трубопроводе диаметром мм у неподвижной опоры С при расчетной температуре теплоносителя 150С и температуре окружающей среды .
- модуль продольной упругости стали МПа,
- коэффициент линейного удлинения: ,
- угол поворота ц=90 ° (в=0),
- допустимое напряжение изгиба в трубопроводе МПа,
- длинное плечо =110м, малое плечо =80 м.
Линейное удлинение длинного плеча:
м;
По номограммам определяем коэффициенты:
А=12;
В=7,15;
Для трубы находим:
Подставляя найденные значения в формулы для данной схемы расчётного участка, находим искомые значения усилий и компенсационные напряжения в различных точках:
Напряжения на неподвижных опорах не превышают допустимых.
9.2 Расчёт прямолинейного участка
Рассмотрим в качестве примера участок между опорами H20 и H21 в соответствии с монтажной схемой.
- теплопровод диаметром мм;
- коэффициент трения на неподвижных опорах принимаем ;
- коэффициент трения сальниковой набивки о стакан принимаем ;
- рабочее давление на данном участке определяем по пьезометрическому графику: м;
- расстояние между неподвижными опорами м; расстояние между неподвижной опорой и сальниковым компенсатором м.
Принимаем силу тяжести единицы длины теплопровода с изоляцией и водой:
;
Результирующее усилие на неподвижную опору при закрытой задвижке (а=1):
Результирующее усилие на неподвижную опору при открытой задвижке (а=0):
Сила трения в сальниковом компенсаторе:
9.3 Расчёт участка с п-образным компенсатором
Рассмотрим в качестве примера участок между опорами H28 и H29 в соответствии с монтажной схемой.
- теплопровод диаметром мм;
- длина участка L=125 м;
- расчётная температура окружающей среды ;
- температура теплоносителя ;
- допустимое компенсационное напряжение для гибких компенсаторов:
Полное тепловое удлинение участка:
м;
Расчётное тепловое усилие при монтажной растяжке компенсатора на 50%:
м;
Габариты компенсатора:
По номограмме определяем:
Длина прилегающих плеч:
При применении жестких отводов:
- радиус отводов ;
- коэффициент жесткости ;
- поправочный коэффициент напряжения .
Центральный момент инерции сечения трубопровода:
;
Расчётное осевое усилие:
;
Максимальное напряжение в средней части спинки компенсатора:
Максимальное напряжение в средней части спинки компенсатора не превышает допустимого значения.
10. Тепловой расчёт теплоизоляционной конструкции
В конструкциях теплоизоляции оборудования и трубопроводов с температурой содержащихся в них веществ в диапазоне от 20 до 300°С для всех способов прокладки, кроме бесканальной, следует применять теплоизоляционные материалы и изделия с плотностью не более 200 и коэффициентом теплопроводности в сухом состоянии не более 0,06 Вт/(м · К).
При тепловом расчёте требуется: выбрать толщину основного слоя изоляционной конструкции, рассчитать потери теплоты теплопроводами, определить падение температуры теплоносителя по длине теплопровода и рассчитать температурные поля вокруг теплопровода.
Толщина основного слоя изоляционной конструкции выбирается на основе технико-экономического расчёта или по нормам потерь теплоты при заданной конечной температуре теплоносителя и соответствии с перепадом температур.
- для первого от ТЭЦ участка Dy=600 мм., первоначально принимаем толщину изоляции мм;
- теплоизоляционный слой - стекловолокно ИПС-Т, с коэффициентом теплопроводности ;
- вид покрытия для защиты наружных поверхностей труб тепловых сетей - бризол ( м);
- среднегодовая температура теплопровода в подающем теплопроводе: , в обратном: ;
- грунты - смешанные с температурой на глубине заложения .Глубина заложения канала - h=0,7 м.
Предварительно выбираем непроходной канал КЛ 210-120, с параметрами:
1) внутренние размеры: 18401200 мм
2) наружные размеры: 21601400 мм
3) расстояние от стенки канала до изоляции 110 мм
4) расстояние между изолирующими поверхностями 200 мм
5) расстояние от дна канала до изоляции 180 мм
6) расстояние от перекрытия до изоляции 100 мм
Нормируемые плотности тепловых потоков:
Участок 5:
Участок 4:
Участок 3:
Участок 2:
Участок 1:
Термическое сопротивление теплопроводов:
Участок 5:
Участок 4:
Участок 3:
Участок 2:
Участок 1:
Коэффициент теплоотдачи на поверхностях тепловой изоляции и канала принимаем
.
Эквивалентные внутренний и наружный диаметры канала:
Термическое сопротивление внутренней поверхности канала:
Принимаем коэффициент теплопроводности конструкции канала . Термическое сопротивление стенок канала:
Принимаем коэффициент теплопроводности грунта . Термическое сопротивление грунта:
Термическое сопротивление покровного слоя:
Участок 5:
Участок 4:
Участок 3:
Участок 2:
Участок 1:
Термическое сопротивление на поверхности покровного слоя:
Участок 5:
Участок 4:
Участок 3:
Участок 2:
Участок 1:
Термическое сопротивление слоя изоляции подающего и обратного трубопроводов:
Участок 5:
Участок 4:
Участок 3:
Участок 2:
Участок 1:
Толщина тепловой изоляции:
Участок 5:
Участок 4:
Участок 3:
Участок 2:
Участок 1:
Вывод: теплоизоляционный материал ИПС-Т обеспечивает нормируемую плотность теплового потока.
Выбор каналов для прокладки трассы:
Участок 1: КЛ 120х60;
Участок 2: КЛ 150х90;
Участок 3: КЛ 210х120;
Участок 4: КЛс 120х120;
Участок 5: КЛс 120х120.
Список использованной литературы
1. Водяные тепловые сети: Справ. Пособие по проектированию / под ред. Н.К. Громова; Е.П. Шубина, М.: Энергоатомиздат, 1988. 376 с.
2. Громов Н. К. Абонентские устройства водяных тепловых сетей. М.: Энергия, 1979. 248 с.
3. Ионин А. А., Хлыбов Б. М. и др. Теплоснабжение. М.: Стройиздат, 1982. 360с.
4. Сафонов А. П. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям. 3-е изд. М.: Энергоиздат, 1985. 232 с.
5. Сенков Ф. В. Регулирование отпуска тепла в закрытых и открытых системах теплоснабжения: Учебное пособие.М.: ВЗИСИ, 1979. 88 с.
6. Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети. 4-е изд. М.: Энергия, 1975. 376 с.
7. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей/Под ред. А. А. Николаева. М.: Стройиздат, 1965. 360 с.
8. Фалалеев Ю.П. Проектирование центрального теплоснабжения: Учеб. пособие / НГАСУ. Н.Новгород, 1997, 282 с.
9. СНиП 2.04.01-85. Внутренний водопровод и канализация зданий.
10. СНиП 3.05.03-85. Тепловые сети.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Выбор системы горячего водоснабжения. Тепловой баланс системы. Выбор схемы присоединения подогревателей. Расчет секундных и циркуляционных расходов горячей воды. Гидравлический расчет трубопроводов. Выбор водомера. Расчет потерь давления в тепловом узле.
курсовая работа [305,2 K], добавлен 19.09.2012Расчет системы теплоснабжения района города Волгограда: определение теплопотребления, выбор схемы теплоснабжения и вид теплоносителя. Гидравлический, механический и тепловой расчеты тепловой схемы. Составление графика продолжительности тепловых нагрузок.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 07.01.2015Разработка полной раздельной системы канализации города, определение расчетных расходов сточных вод. Выбор и обоснование схемы водоотведения. Проектирование и гидравлический расчет дождевой сети. Подбор напорных водоводов и насосного оборудования.
курсовая работа [134,4 K], добавлен 21.12.2010Выбор и обоснование режима тепловой обработки в производстве стеновых панелей. Определение количества агрегатов и их размеров. Уравнение теплового баланса установки. Расчет часовых и удельных расходов теплоты и теплоносителя по периодам обработки.
курсовая работа [292,2 K], добавлен 25.02.2014Определение тепловых нагрузок микрорайона на отопление, вентиляцию. Выбор схемы включения подогревателя ГВС к тепловой сети. Тепловой и гидравлический расчет кожухотрубных и пластинчатых водоподогревателей с целью разработки системы отопления микрорайона.
курсовая работа [135,7 K], добавлен 11.11.2013Расчет обеспечения подачи тепловой нагрузки к потребителям микрорайона в городе Ижевск. Определение системы теплоснабжения. Выбор типа прокладки тепловой сети, строительных конструкций и оборудования. Разработка плана тепловой сети и выбор схемы трассы.
курсовая работа [613,5 K], добавлен 17.06.2013Наружные сети газоснабжения. Расчёт годового потребления газа, максимальных часовых его расходов, гидравлический расчёт распределительной сети. Расчёт и подбор оборудования ГРП. Гидравлический расчёт внутридомовой сети. Расчёт атмосферной горелки.
контрольная работа [111,6 K], добавлен 07.05.2012Определение отпуска теплоты для жилого района. Выполнение гидравлического расчёта трубопроводов магистрали и ответвлений. Построение схемы присоединения систем горячего водоснабжения, а также схемы теплового пункта. Выбор компенсаторов, опор, задвижек.
курсовая работа [817,9 K], добавлен 17.02.2015Определение тепловых нагрузок района. Регулирование отпуска теплоты в закрытых системах теплоснабжения. Гидравлический расчет водяной тепловой сети. Построение продольного профиля участка теплосети. Разработка системы оперативного дистанционного контроля.
курсовая работа [412,7 K], добавлен 07.05.2014Разработка магистральных двухтрубных сетей: определение часовых расходов теплоты на отопление и вентиляцию зданий, расчет эквивалентной длины трубопровода. Составление графика расхода теплоты по продолжительности стояния температур наружного воздуха.
контрольная работа [182,4 K], добавлен 14.11.2011