Теплоснабжение жилого района в города Пенза

Размещено на http://www.allbest.ru/

АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра теплоэнергетика

Тема курсовой работы: «Теплоснабжение жилого района в г.Пенза»

Дисциплина: «Теплоснабжение»

Студент: Григорьев М.И.



Содержание

тепловой сеть квартал температура

1. Задание на курсовую работу

2. Климатологические данные

3. Определение тепловых нагрузок квартала

3.1 Тепловая нагрузка жилыми зданиями

3.2 Тепловая нагрузка общественными зданиями

3.3 Суммарная нагрузка

3.4 Расчет квартальной сети

3.5 Расчет элеваторного узла

4. Определение тепловых нагрузок района

4.1 Тепловая нагрузка жилыми зданиями

4.1.1 На отопление

4.1.2 На горячее водоснабжение

4.2. Тепловая нагрузка общественными зданиями

4.2.1 На отопление

4.2.2 На горячее водоснабжение

4.2.3 На вентиляцию

4.3 Суммарные тепловые нагрузки

4.4 Построение графика тепловых нагрузок района

5. Регулирование отпуска тепла. Построение графика излома температур

6. Особенности проектирования тепловой сети

7. Гидравлический расчет тепловой сети

7.1 Подбор сетевых и подпиточных насосов

8. Расчет тепловой изоляции тепловой сети

8.1 Расчет экономической толщины слоя изоляции

9. Тепломеханический расчет тепловой сети

9.1 Расчет сальникового компенсатора на тепловые удлинения

9.2 Расчет П-образного компенсатора

9.3 Расчет опоры

10. Расчет принципиальной тепловой схемы отопительной котельной с закрытой системой теплоснабжения

11. Подбор ТГУ

Список литературы



1. Задание на курсовую работу

Исходные данные согласно варианту из методических указаний:

Для выполнения курсовой работы и курсового проекта необходимы следующие данные:

? расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления (средняя температура наиболее холодной пятидневки) tн.р.от.= -29?С;

? средняя температура наружного воздуха за отопительный период tот.= -3?С;

? среднегодовая температура наружного воздуха t= 4,2?С;

? расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции (средняя температура воздуха наиболее холодного периода) tн.р.в.= -15?С;

? продолжительность отопительного периода (число часов с устойчивой среднесуточной температурой наружного воздуха +8 0С и ниже) nот=5232.



2. Климатологические данные

Климатологические данные зависят от географического местоположения жилого района и принимаются по СНиП 23-01-99 [1] и данным [5, 6].



3. Определение тепловых нагрузок квартала

3.1 Тепловая нагрузка квартала жилыми зданиями

Тепловой поток на отопление жилых зданий определяется по формуле:

Qот.ж.=бqот.пр.Vн(tв-tн.р.от.),

где Vн- строительный объем здания, м3 ; Vн=23760м3

tв- расчетная температура внутреннего воздуха, для всех зданий принять tв= 18?С;

qот.пр.- удельная отопительная характеристика здания, кДж/(м3·гр.·час);

значения qот.пр принимаются в зависимости от этажности, строительного объема и назначения здания.

qот.ж= 1,55 кДж/(м3·гр.·час);

qотобщ=1,68 кДж/(м3·гр.·час) ;

qвенобщ= 0,42 кДж/(м3·гр.·час) ;

б-поправочный коэффициент, учитывающий отличие расчётной температуры наружного воздуха для проектирования отопления tн.р.от.от

tн.р.от.= -29?C, при которой определено соответствующее значение qот.пр .б=0,98

Qот.ж=0,98•1,55•23760•(18-(-29))=1696297,68 кДж; Qотж=471,2кВт/ч

Тепловой поток на горячее водоснабжение жилых зданий определяется по формуле

Qг.в.=

g- расход воды в сутки на одного человека, g=120 л.

Ср- удельная теплоёмкость воды, Ср=4,19 КДж/кг •?С

N- количество человек, проживающих в здании. N=443

tг.в.-температура горячей водыв точке водоразбора, tг.в.=60?С

tх.в- температура холодной воды в отопительный период tх.в=5?С. Летом принимается tх.в=15?С

Тепловой поток на горячее водоснабжение в отопительный период, равен:

Qг.в.з.п.=170148.9кДж = 47,3 КВт/ч

Тепловой поток на горячее водоснабжение летом:

Qг.в.л.п..=139212.75 кДж = 38.7КВт/ч

3.2 Тепловая нагрузка квартала общественными зданиями

Аналогично жилым зданиям рассчитывается и для общественных зданий.

Тепловой поток на отопление общественных зданий определяется по формуле:

Qот.общ.=бqот.пр.Vн(tв-tн.р.от.)=0,98•1,68•23760•(18-(-29))=1838567,8 = 510,7 Вт/ч

Тепловой поток на горячее водоснабжение общественных зданий в отопительный период определяется по формуле:

Qг.в.з.п.= ==35447.69 кДж= 9.8КВт/ч

Тепловой поток на горячее водоснабжение летом:

Qг.в.л.п.= ==29002.6 кДж = 8 КВт/ч

Тепловой поток на вентиляцию зданий определяется по формуле

Qв.общ.=бqв.пр.Vн(tв-tв.н..),

где qв.пр.- удельная вентиляционная характеристика здания, Вт/(м3·?С); принимается в зависимости от назначения и строительного объема здания.

Для жилых зданий = 0.

Qв.общ=0,68•0,42•23760•(18-(-15))=223933.248 кДж = 62,2 кВт/ч

3.3 Суммарная тепловая нагрузка квартала

Таблица 1 - Тепловые нагрузки.

Здания	Тепловые нагрузки КВт/ч
	Отопление	Вентиляцию	Гор.вод.сн.	Всего:
Жилые	471,2	-	47,3	518.5
Общественные	510,7	62,2	9.8	582.7
Итого:	981.9	62,2	57.1	1101.2



3.4 Гидравлический расчет квартала №14

№ участка	m, кг/с	Размеры труб	Длины участка	W, м/с	Потери ?Р	H, м.в.ст.	V, м3 участка
		dу, мм	dн,мм*д	Lплан, м	Lэк, м	Lплан+эк, м		?Р, Па/м	?Р, кПа
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Основная магистраль ( ?Р до 80 Па/м)
ТКА3-М1	3,36	80	85*2,5	10,5	2,4	12,9	0,65	70	0,9	0,09	0,06
М1-М2	2,04	70	75*2,5	24,5	2,3	26,8	0,52	60	1,6	0,16	0,1
М2-М3	1,68	70	75*2,5	54,6	2,3	56,9	0,42	40	2,3	0,23	0,22
М3-М4	1,02	50	55*2,5	36,4	1,85	38,25	0,5	80	3	0,3	0,075
М4-М5	0,66	50	55*2,5	16,1	1,85	17,95	0,3	35	0,6	0,06	0,035
Дополнительные участки ( ?Р до 300 Па/м)
М1-К1	0,66	40	43*1,5	10,5	1,8	12,3	0,55	130	1,6	0,16	0,015
М1-К2	0,66	40	43*1,5	24,5	1,8	26,3	0,55	130	3,4	0,34	0,033
М2-К3	0,36	30	33*1,5	17,5	1,75	19,25	0,45	110	2,1	0,21	0,013
М3-К4	0,66	40	43*1,5	7	1,8	8,8	0,55	130	1,1	0,11	0,011
М4-К5	0,36	30	33*1,5	10,5	1,75	12,25	0,45	110	1,3	0,13	0,008
М5-К6	0,66	40	43*1,5	10,5	1,8	12,3	0,55	130	1,6	0,16	0,015
Итого:	-	-	-	-	-	-	-	-



Таблица 2 - Таблица гидравлического расчёта квартала №14.Таблица 3. Расчет эквивалентных длин квартальной сети.

№ Участка	dу, мм	Местные сопротивления	Коэффициент местных сопротивлений	Lэкв
ТКА3-М1	80	Задвижка 1шт Тройник 2шт	=0,5 = 1	2,4*1,5=3,6
М1-М2	70	Задвижка 1 шт Тройник 1 шт	=0,5 = 1	2,3*1,5=3,45
М2-М3	70	Задвижка 1 шт Тройник 2шт	=0,5 = 1	2,3*1,5=3,45
М3-М4	50	Задвижка 1 шт Тройник 2шт	=0,5 = 1	1,85*1,5=2,775
М4-М5	50	Задвижка 1 шт Тройник 2шт	=0,5 = 1	1,85*1,5=2,775
М1-К1	40	Задвижка 1 шт	=0,5	1,8*0,5=0,9
М1-К2	40	Задвижка 1 шт	=0,5	1,8*0,5=0,9
М2-К3	30	Задвижка 1 шт	=0,5	1,75*0,5 =0,875
М3-К4	40	Задвижка 1 шт	=0,5	1,8*0,5=0,9
М4-К5	30	Задвижка 1 шт	=0,5	1,75*0,5 =0,875
М5-К6	40	Задвижка 1 шт	=0,5	1,8*0,5=0,9

3.5 Расчет элеваторного узла

Определение номера элеватора, диаметра сопла и камеры смешения осуществляется расчетом в следующем порядке.

Определяется расход воды в системе отопления по формуле, т/ч:

т/ч

где - полные теплопотери здания, Вт;

с- удельная теплоемкость воды, равная с = 4,187 кДж/(кг °С);

tг, tо - параметры теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе системы отопления, °С.

Вычисляется коэффициент смешения:

где 1 - параметры теплоносит. в подающем трубопроводе в тепловой сети, °С.

Определяется расчетный диаметр горловины элеватора, мм:

мм

где - расчётный расход воды на отопление из тепловой сети т/ч, U - коэф. смешения, H0 - потери напора в системе отопления после элеватора при расчётном расходе воды, м, для пятиэтажных зданий принять 1 м.вод.ст. для девятиэтажных 1.5 м.вод.ст.

При выборе элеватора следует принимать стандартный элеватор с ближайшим меньшим диаметром горловины. № 4, d = 30 мм.

Минимальный необходимый напор H, м, перед элеватором для преодоления гидростатического сопротивления элеватора и присоединённый к нему системы отопления определяют по формуле:



м.

Вычисляется расчетный диаметр сопла, мм, по формуле:

где H1 - напор перед элеватором определяемый по пьезометрическому графику, м, равной 15 м.

мм.



4. Определение тепловых нагрузок района

4.1 Определение тепловых нагрузок жилыми зданиями

4.1.1 На отопление

Аналогично расчету для квартала, определяем тепловые нагрузки для района.

Плотность заселение района с=274 чел/Га.

Vн=Fж•k2,

где Fж- жилая площадь, Га.

k2-коэффициент благоустройства, равен 7.

Fж=N•fж, где

N- число жителей в районе.

fж-норма жилой площади , fж=0,0018 Га/чел.

Тепловой поток на отопление жилых зданий.

Qот.ж.=бqот.пр.Vн.ж.(tв-tн.р.от.)=0,68•655200•1,55•(18-(-29))=32457,297 МДЖ = =9,01 МВт/ч

4.1.2 На горячее водоснабжение

Тепловой поток на горячее водоснабжение в отопительный период, равен:

Qг.в.з.п.=



Qг.в.з.п.=2002610.5 кДж = 0,55 МВт/ч

Тепловой поток на горячее водоснабжение летом:

Qг.в.л.п.=1365416.25кДж= 0,379 МВт/ч

4.1 Определение тепловых нагрузок общественными зданиями

4.2.1 На отопление

Тепловой поток на отопление общественных зданий

Vн.общ.= 163700 м3

Qот.общ.=бqот.пр.Vн.общ.(tв-tн.р.от.)=0.68•16.37•1.68•(18-(-29))=8789511.36 кДж = = 2,44МВт/ч

4.2.2 На горячее водоснабжение

Тепловой поток на горячее водоснабжение в отопительный период, равен:

Qг.в.з.п.=

Qг.в.з.п.=417210.5 кДж = 0,9 МВт/ч

Тепловой поток на горячее водоснабжение летом:

Qг.в.л.п.=341354 кДж = 0,7 МВт/ч

4.2.3 На вентиляцию зданий

Тепловой поток на вентиляцию зданий определяется по формуле

Qв.общ.=бqвен.Vн.общ.(tв-tв.н..);

б===0,68

Qв.общ= 0,68•163700•0,42•(18+15)=0,42 МВт/ч

4.3 Суммарные тепловые нагрузки

Таблица 4 - Тепловая нагрузка (зимний период).

Здания	Тепловая нагрузка (зимний период), МВт/ч
	отопление	вентиляцию	Горячее водоснабжение	Всего:
Жилые	9,01	-	0,55	9,56
Общественные	2,44	0,42	0,9	3,76
Итого:	11,45	0,42	1,45	13,32

Результаты расчёта.

Таблица 5 - Результаты вычислений

№ кв-ла	Fкв., га	N, чел	Fж, га	Vнж	Vнобщ	Qкв, кВт	m, кг/с
1	3,28	899	1,61	11,27	2,82	2299,3	6,85
2	2,46	675	1,21	8,47	2,12	1724,5	5,14
3	1,84	505	0,9	6,3	1,57	1289,84	3,84
4	1,64	450	0,81	5,67	1,42	1149,64	3,42
5	1,23	338	0,61	4,27	1,06	862,23	2,57
6	0,9	247	0,44	3,08	0,77	630,9	1,88
7	1,64	450	0,81	5,67	1,42	1149,64	3,42
8	1,23	338	0,6	4,2	1,05	862,23	2,57
9	0,9	247	0,44	3,08	0,77	630,9	1,88
10	0,95	261	0,47	3,29	0,82	665,95	1,98
11	0,35	96	0,18	1,26	0,31	245,35	0,73
12	0,82	225	0,41	2,87	0,72	574,82	1,71
13	0,83	228	0,41	2,87	0,72	581,83	1,73
14	0,93	255	0,46	3,22	0,8	651,93	1,94
	19	5214	9,36	65,52	16,37		39,6

4.4 Построение графика тепловых нагрузок района

Используя СНиП 23-01-99* «Строительная климатология», выпишем следующую таблицу, учитывая регион.

Таблица 6 - Число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха? +8.

Город	Температура наружного воздуха, ?С
	-35	-30	-25	-20	-15	-10	-5	0	+8
Тверь	3	15	47	172	418	905	1734	3033	4910

Рис 3. График часовых тепловых нагрузок района в зависимости от температуры наружного воздуха и числа часов за отопительный период.



5. Регулирование отпуска тепла. Построение графика излома температур

Рис.4. Распределение температур в теплосети.

Задаемся двумя значениями относительного расхода тепловой нагрузки в промежутке QЇизл<QЇ<1

0.35<QЇ<1

QЇ=QЇизл

Исходные данные :

ф3= 95 °С

Относительный расход воды(теплоты) принимаем QЇ = 1

Точка излома температурного графика : 150/70

ф1= 150 °С; ф2= 70 °С

Расчет :

ф = tвн + Дtср*QЇ - 0,56*фґ*QЇ+фґ*QЇ

ф1= tвн + Дtср*QЇ + (ф1 - 0,56фґ)*QЇ

Дtср= (ф3 +ф2)/2 - tвн = = 64,5°С

дфґ= ф3 -ф2= 25 °С

фґ = ф1- ф2= 150 - 70 = 80°С

а) при QЇ= 0,5

ф1= tвн + Дtср*QЇ0,75 + (ф1 - 0,56фґ)*QЇ

ф1 = 18 + 64,5 * 0,50,75+(80-(0,5*25))*0,5 = 90,1°С

ф2= ф1-фґ*QЇ = 90,1-80*0,5 = 50,1°С

ф3 = ф2+дфґ*QЇ= 50,1+25*0,5=62,5°С

б) при QЇ= 0,75

ф1 = 18 + 64,5 * 0,750,75+(80-(0,5*25))*0,75 = 120,6°С

ф2= ф1-фґ*QЇ = 120,6-80*0,75 = 60,6°С

ф3 = ф2+дфґ*QЇ= 60,6+25*0,75=79,35°С

в) при QЇ= 0,35

ф1 = 18 + 64,5 * 0,350,75-0.5*25*0.35+80*0.35= 70°С

ф2= ф = tвн + Дtср*QЇ0.75 - 0,56 *дфґ*QЇизл=

= 18+64,5*0,350,75- 0,5*25*0,35=43°С

ф3 = 18+64,5*0,350,75+ 0,5*25*0,35=51,6°С



QЇизл= , отсюда выражаем

= - QЇизл * ()

а) = 18-0,5*(18+29) = -5,5°С

б) = 18-0,75*(18+29) = -17,29°С

в) = 18-0,35*(18+29) = 1,55°С

Рис 5. График излома температур тепловой сети.



6. Особенности проектирования тепловой сети

1.Основные условия при проектировании тепловой сети:

В зависимости от геологических, климатологических особенностей местности, выбираем тип прокладки сетей.

2. Источник теплоты располагаем в зависимости от преобладающего направление ветра.

3. Трубопроводы прокладываем по широкой дороге, чтобы можно было механизировать строительные работы.

4. При прокладке тепловых сетей , нужно выбирать наиболее коротких путь в целях экономии материала.

5.В зависимости от рельефа и застройки местности, стараемся провести самокомпенсацию тепловых сетей.

Рис. 6. Проектирование тепловой сети района города.



7. Гидравлический расчет тепловой сети

Методика гидравлического расчета тепловой сети.

Тепловая сеть - тупиковая.

Гидравлический расчет производится на основе нанограмм для гидравлического расчета трубопровода.

Рассматриваем основную магистраль.

Диаметры труб подбираем по среднему гидравлическому уклону, принимая удельные потери давления до ?Р=80 Па/м.

2) Для дополнительных участков G не больше 300 Па/м.

Шероховатость трубы K= 0.0005 м.

Записываем диаметры труб.

После диаметра участков тепловой сети считаем для каждого участка сумму коэф. местных сопротивлений (?о), используя схему т.с., данные по расположению задвижек, компенсаторов и др. сопротивлений.

После чего для каждого участка рассчитываем эквивалентную местному сопротивлению длину(Lэк).

Исходя из потерь напора подающих и обратных линиях и необходимого располагаемого напора «в конце» магистрали, определяем необходимый располагаемый напор на выходных коллекторах источника тепла.

Таблица 7.1 - Определение Lэкв. при ?ж=1 по dу.

dу	Lэкв	dу	Lэкв
400 350 300 250 200 175 150	20,2 16,9 14,0 11,2 8,5 7,3 5,7	125 100 80 70 50 40	3,42 2,4 2,3 1,85 1,8 1,7



Таблица 7.2 - Расчет эквивалентных длин местных сопротивлений.

№ уч-ка	dy	Местные сопротивления	Коэф.мест. сопротивле-ний (о)	Lэк, м
И-ТК1	200	Задвижка 1шт Комп. Сальн. 1шт. Тройник 1 шт	0,5 0,3 1	1,8*8,5=15,3
ТК1-ТК2	200	Задвижка 1 шт. Комп.сальн. 1шт. Тройник 1шт.	0,5 0,3 1	1,8*8,5=15,3
ТК2-ТКГ1	150	Тройник 1шт. Задвижка 1шт.	0,5 1	1,5*5,7=8,55
ТКГ1-ТКГ2	125	Задвижка 1шт. Комп.П-образный 1шт.	0,5 1,7	2,2*4,5=9,9
ТКГ2-ТКГ3	125	Задвижка 1шт.	0,5	0,5*4,5=2,25
ТКГ3-ТКГ4	100	Задвижка 1шт. Комп.П-образный 1шт.	0,5 1,7	2,2*3,42=7,5
ТКГ4-ТКГ5	100	Задвижка 1шт. Комп.П-образный 1шт.	0,5 1,7	2,2*3,42=7,5
ТК1-ТКБ1	80	Задвижка 1шт. Тройник 1шт.	0,5 1	1,5*2,4=3,6
ТК1-ТКА1	100	Задвижка 1шт. Тройник 1шт.	0,5 1	1,5*3,42=5,13
ТКA1-ТКА2	80	Задвижка 1шт. Комп.П-образный 1шт.	0,5 1,7	2,2*2,4=5,28
ТКА2-ТКА3	70	Задвижка 1шт.	0,5	0,5*2,3=1,15
ТК2-ТКВ1	100	Задвижка 1шт. Тройник 1шт.	0,5 1	1,5*3,42=5,13

Через каждые 100м. устанавливали компенсатор тепловых удлинений.

Для диаметра трубопроводов до 200 мм. принимаем П-образные компенсаторы, свыше 200 - сальниковые, сильфонные.

Потери давление ДPз находятся по нанограмме, Па/м.

Потери давление определяются по формуле :

ДP = ДPз* ?L * 10-3 , кПа.

V( м3) участка определяется по формуле :

V =

Расчет расхода воды трубопровода, m( кг/сек ).

mот+вен = = = 35.4 кг/сек.

mг.в. = = = 6,3 кг/сек.

mитого = mот+вен+ mг.в. = 41,7 кг/сек

Расчет расхода воды по участкам.

m =

Считаем Q(тепловая нагрузка) для каждого квартала :

Qкв = z * Fкв

z = Qитого / ?Fкв= 13320/19 = 701

Qкв1 = 701 * 3,28 = 2299,3 кВт

Qкв2 = 701*2,46 = 1724,5 кВт

Qкв3 = 701*1,84 = 1289,84 кВт

Qкв4 = 701 *1,64 = 1149,64 кВт

Qкв5 = 701*1,23 = 862,23 кВт

Qкв6 = 701*0,9= 630,9 кВт

Qкв7 = 701 *1,64 = 1149,64 кВт

Qкв8 = 701*1,23 = 862,23 кВт

Qкв9 = 701*0,9 = 630,9 кВт

Qкв10 = 701*0,95 = 665,95 кВт

Qкв11 = 701 *0,35 = 245,35 кВт

Qкв12 = 701*0,82 = 574,82 кВт

Qкв13 = 701*0,83 = 581,83кВт

Qкв14 = 701*0,93 = 651,93кВт



Таблица 7.3 - Расход воды для каждого квартала.

m1 = = 6,85кг/сек	m8 = = 2,57кг/сек
m2 = = 5,14кг/сек	m9 = = 1,88кг/сек
m3 = = 3,84кг/сек	m10 = = 1,98кг/сек
m4 = = 3,42кг/сек	m11 = = 0,73кг/сек
m5 = = 2,57кг/сек	m12 = = 1,71кг/сек
m6 = = 1,88кг/сек	m13 = = 1,73кг/сек
m7 = = 3,42кг/сек	m14 = = 1,94кг/сек

Расход воды по каждому участку равен (кг/сек):

mг4-г5 = m10+ 0,5 * m7 = 1.98+0.5*3.42 = 3.69

mг3-г4 = m11 + mг4-г5 = 3,69+0,73=4,42

mг2-г3 = m12+mг3-г4=4,42+1,71=6,13

mг1-г2 = 0,5*m7 + 0,5*m8+mг2-г3=0,5*3,42+0,5*2,57+6,13=9,12

m2-г1 = m4+0,5*m5+mг1-г2=9,12+3,42+0,5*2,57=13,8

m2-в1=m1+0,5*m2=9,42

m1-2=m2-г1+m2-в1=13,8+9,42=23,22

mа2-а3= m13+m14=3,67

mа1-а2=0,5*m8+m9+mа2-а3=0,5*2,57+1,88+3,67=6,83

m1-а1=0,5*m5+m6+mа1-а2=9,99

m1-б1=0,5*m2+m3=6,41

mи-1=m1-б1+m1-а1+m1-2=6,41+9,99+23,22=39,6

Записываем полученные данные в таблицу 8.



Таблица 8 - Гидравлический расчет тепловой сети района.7.1 Подбор сетевых и подпиточных насосов.

№	m	Размеры труб	Длины участка	W	Потери давления Дp	H	V
		dy	dн*д	Lплан	Lэк	?L		Дpз	Дp
	кг/сек	мм	мм	м	м	м	м/сек	Па/м	кПа	м.в.ст.	участка, м3
Основная магистраль
И-ТК1	39,6	200	210	176	15,3	191,3	1,25	80	15,3	1,5	6
ТК1-ТК2	23,22	200	210	192	15,3	207,3	0,85	45	9,3	0,9	6,5
ТК2-ТКГ1	13,8	150	160	32	8,55	40,55	0,7	45	1,8	0,2	0,71
ТКГ1-ТКГ2	9,12	125	135	64	9,9	73,9	0,75	55	4	0,4	0,9
ТКГ2-ТКГ3	6,13	125	135	32	2,25	34,25	0,5	25	0,85	0,08	0,42
ТКГ3-ТКГ4	4,42	100	110	80	7,5	87,5	0,55	45	3,9	0,4	0,68
ТКГ4-ТКГ5	3,69	100	110	112	7,5	119,5	0,45	25	3	0,3	0,93
										3,78	16,14
Ответвления от магистрали
ТК1-ТКБ1	6,41	80	90	64	3,6	67,6	1,25	275	18,6	1,8	0,34
ТК1-ТКА1	9,99	100	110	32	5,13	37,13	1,4	245	9,1	0,9	0,3
ТКA1-ТКА2	6,83	80	90	64	5,28	69,28	1,3	280	19,4	1,9	0,35
ТКА2-ТКА3	3,67	70	80	64	1,15	65,15	0,95	220	14,3	1,4	0,25
ТК2-ТКВ1	9,42	100	110	64	5,13	69,13	1,25	200	13,8	1,4	0,55
											17,93

Таблица 9 - Для построения пьезометрического графика.

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
№	m	Размер труб	Длины участка	W	Потери давления ДР	H	V
		dy	dн*д	Lплан	Lэк	?L		Дpз	Дp
	кг/сек	мм	мм	м	м	м	м/сек	Па/м	кПа	м.в.ст.	м3
Основная магистраль
И-ТК1	39,6	200	210	176	15,3	191,3	1,25	80	15,3	1,5	6
ТК1-ТК2	23,22	200	210	192	15,3	207,3	0,85	45	9,3	0,9	6,5
ТК2-ТКГ1	13,8	150	160	32	8,55	40,55	0,7	45	1,8	0,2	0,71
ТКГ1-ТКГ2	9,12	125	135	64	9,9	73,9	0,75	55	4	0,4	0,9
ТКГ2-ТКГ3	6,13	125	135	32	2,25	34,25	0,5	25	0,85	0,08	0,42
ТКГ3-ТКГ4	4,42	100	110	80	7,5	87,5	0,55	45	3,9	0,4	0,68
ТКГ4-ТКГ5	3,69	100	110	112	7,5	119,5	0,45	25	3	0,3	0,93
										3,78	16,14



Hмест=0.75мHзд=30 м

Hзалив = 4мHподпитка= ?H= (Hмест +Hзд +Hзалив)= 34,75 м

V= 16,14 м3/ч- для выбора подпиточного насоса

hподача= 3,78 мhТГУ= 15 м

hобратка= 3,78 мhраснап=4 м

hсет=26,56 м ; m=142,56 м3/ч -для выбора сетевого насос

Для закрытой системы теплоснабжения работающей при повышенном графике регулирования с суммарным тепловым потоком Q = 13,32 МВт и с расчетным расходом теплоносителя G = 39,6 кг/сек = 142,56 м3/ч подобрать сетевые и подпиточные насосы.

Требуемый напор сетевого насоса H = 26,56 м

По методическому пособию принимаем к установке один сетевой насос КС 125-55 обеспечивающие требуемые параметры.

Требуемый напор подпиточного насоса Hпн = 16,14 м3/ч. Требуемый напор подпиточного насоса H = 34,75 м

Подпиточный насос : 2к-20/20.

По методическому пособию принимаем к установке два последовательно соединенных подпиточных насосов 2К 20-20 обеспечивающие требуемые параметры.

Рис. 8. Схема обводки сетевых и подпиточных насосов

Таблица 10 - Технические характеристики насосов.

Наименование	Размерность	Сетевые	Подпиточные
Марка		КС 125-55	2к-20/20
Расход	м3/ч	130	20
Напор	м	51	20



8. Расчет тепловой изоляции тепловой сети

УR- является суммарным термическим сопротивлением, (м*°С)/Вт, на пути потока тепла от теплоносителя в канал или ококружающую среду.

л- коэффициент теплопроводности слоя изоляции, покровпокровного слоя или стенки канала, Вт/м*°С ,

Диаметр теплопроводов d = 210 мм.

Среднегодовая температура теплоносителя фср = 90 °С,

Глубина заложения оси теплопроводов h = 1,6 м .

Среднегодовая температура грунта на глубине заложение t0 = 5 °С

Материал стекловата л = 0,044 Вт/м2*°С

Толщина слоя изоляции диз

Коэффициент теплопроводности грунта лгр = 1,24 Вт/м2*°С

Коэффициент в , учитывающий дополнительные теплопотери = 1,2.

Тепловая сеть работает 218 дней .

Z - число часов работы теплосети за год:z = 218*24=5232 ч.

Принимаем изоляцию толщиной : 8,10,12,14.

R - термическое сопротивление

УR =

Расчёт :

Находим термическое сопротивление для каждой толщины изоляции .

Для диз= 8 мм = 0,08 м

УR = =

== 2,29(м*°С)/Вт.



Для диз= 10 мм = 0,1 м

УR = = 2,74(м*°С)/Вт.

Для диз= 12 мм = 0,12 м

УR ==3,1(м*°С)/Вт.

Для диз= 14 мм = 0,14 м

УR ==3,37(м*°С)/Вт.

Годовые удельные потери тепла qг :

Для диз= 8 мм = 0,08 м

qг = = = 0.23 Вт*ч/(м*год).

Для диз= 10 мм = 0,1 м

qг = = 0.19 Вт*ч/(м*год).

Для диз= 12 мм = 0,12 м

qг = = 0.17 Вт*ч/(м*год).

Для диз= 14 мм = 0,14 м

qг = = 0.16 Вт*ч/(м*год).

Таблица 11 - Определение нормативных тепловых потерь в тепловых сетях.

№	dy	?L	qн	ДQн	Примечание
	мм	м	Вт/м	кВт
И-ТК1	200	191,3	117	26,8
ТК1-ТК2	200	207,3	117	29,1
ТК2-ТКГ1	150	40,55	94	4,6
ТКГ1-ТКГ2	125	73,9	84	7,4
ТКГ2-ТКГ3	125	34,25	84	3,4
ТКГ3-ТКГ4	100	87,5	74	7,8
ТКГ4-ТКГ5	100	119,5	74	10,6
ТК1-ТКБ1	80	67,6	66	5,3
ТК1-ТКА1	100	37,13	74	3,3
ТКA1-ТКА2	80	69,28	66	5,5
ТКА2-ТКА3	70	65,15	62	4,8
ТК2-ТКВ1	100	69,13	74	6,1

8.1 Определение экономической толщины слоя изоляции для теплопровода

При определении экономической толщины основного слоя изоляции по методу приведенных годовых расходов по тепловой изоляции учитываются следующие расходы:

- стоимость потерь тепла за год;

- приведенные годовые расходы по тепловой изоляции, т.е. стоимость изоляционной конструкции и суммарные годовые отчисления от стоимости изоляции.

Стоимость потерь тепла за год 1 м теплопровода, у.е./год, равна

S =m*qг ,

где m - стоимость единицы тепла, у.е.;

qг - годовые удельные потери тепла, Вт*ч/(м*год).

Таблица 12 - Стоимость потерь тепла за год 1 м теплопровода в зависимости от толщины изоляции.

Для диз=	S, у.е./год
0,08	1,15
0,1	0,95
0,12	0,85
0,14	0,8

Стоимость тепловой изоляции 1 м трубопровода, руб.



S2=a*V

где а - стоимость 1 м3 изоляции, у.е.; а = 50 у.е.

Vиз - объем изоляции 1 м трубы, м3.

Считаем объем изоляции для каждой толщины слоя изоляции.

Для диз= 8 мм = 0,08 м

Vиз= =

S2= 50*0,072=3,6 у.е.

Для диз= 10 мм = 0,1 м

Vиз=

S2= 50*0,097=4,85 у.е.

Для диз= 12 мм = 0,12 м

Vиз=

S2= 50*0,124=6,2 у.е.

Для диз= 14 мм = 0,14 м

Vиз=

S2= 50*0,153=7,65 у.е.

Годовые отчисления от стоимости изоляции принимаются в размере 6,6% на амортизацию и 1,4% на текущий ремонт изоляции, всего 8%

S3=S2*f,

где f - доля годовых отчислений, f =0,08.

S3= 3,6*0,08=0,288

S3= 4,85*0,08=0,388

S3= 6,2*0,08=0,5

S3= 7,65*0,08=0,61.

Чтобы привести стоимость изоляционной конструкции к году, необходимо умножить на нормативный коэффициент эффективности, который представляет собой величину, обратную сроку окупаемости теплосетей. В энергетике нормативный срок окупаемости установлен 8 лет, таким образом Е =1/8 = 0,125 , 1/год

Приведенные расходы по стоимости изоляции, у.е./год

S4=E*(S2+S3).

S4 = 0,125 * ( 3,6+0,288)= 0,486 у.е./год

S4 = 0,125 * ( 4,85+0,388)= 0,65 у.е./год

S4= 0,125 * ( 6,2+0,5)= 0,837 у.е./год

S4= 0,125 * ( 7,65+0,61)= 1 у.е./год

Суммарные приведенные годовые расходы, у.е./год

Э = S1 + S4= 1,15+0,486=1,636

Э = S1 + S4= 0,95+0,65=1,6

Э = S1 + S4= 0,85+0,837=1,69

Э = S1 + S4 = 0,8+1=1,8

Построим график зависимости приведённых затрат от толщины тепловой изоляции.



Рис. 9. График зависимости приведенных затрат от толщины тепловой изоляции.



9. Тепломеханический расчёт тепловой сети

9.1 Расчёт сальникового компенсатора на тепловые удлинения

Из СНИПа «Тепловые сети» 41-02-2033 п.7.31. сальниковые стальные компенсаторы допускается принимать при параметрах теплоносителя

rk? 2,5 МПа и t? 300?С, d=100 и более при подземной и надземной на низких опорах.

Расчетную компенсирующую способность компенсатора следует принимать на 50 мм меньше предусмотренной инструкцией компенсатора .

Сальниковые компенсаторы для трубопроводов прокладываемых на эстакадах и отдельно стоящих опорах предусматривать как правило не допускается.

П 7.32. при подземной прокладке следует предусматривать металлические кожухи, исключающие доступ к сальниковым компенсаторам посторонних лиц и защищающих от атмосферных осадков.

П 7.33. участки трубопроводов с сальниковыми компенсаторами между неподвижными опорами должны быть прямолинейными . В отдельных случаях при обосновании допускаются местные изгибы трубопроводов при условии выражения мероприятий предотвращающих заклинивание сальниковых компенсаторов.

П 7.34. расчетные тепловые удлинения трубопроводов. Для определения размеров гибких компенсаторов следует определять по формуле:

?Х=е?l,

где е- коэффициент учитывающий релаксацию компенсационных напряжений и предварительную растяжку компенсатора в размере 50% полного теплового удлинения ?l при температуре теплоносителя t?400?С , и в размере 100% при t?400?С и принимаемые по таблице 5 из СНИПа.

ехол= 0,5ераб= 0,5е= 0,5

?l- полное тепловое удлинение расчетного участка трубопровода мм,

?l=б??t?L,

где б- средний коэффициент линейного расширения стали при нагреве от 0 до необходимого (м•град)

?t- расчетный перепад температур, принимаемый как разность между рабочей температурой теплоносителя и расчетной температурой наружного воздуха для проектирования отопления.

?t=150-(-29) =179 ?С

L- расстояние между неподвижными опорами труб, L=100 м.

б=1,25?10-2 мм/(м)

?l=0,0125•179•100=223,7 мм

?Х=е??l=223,7?0,5=111,8 мм

П 7.35. Размеры гибких компенсаторов должны удовлетворять расчету на прочность в холодном и рабочем состоянии трубопроводов.

Расчет участков трубопроводов на самокомпенсацию должен производится для рабочего состояния трубопровода без учета предварительной растяжки труб на углах поворотов.

Расчетное тепловое удлинение для этих участков трубопровода надлежит определять для каждого направления координатных осей по формуле ?l=б??t?L.

П 7.36. Установку указателей перемещения для контроля за тепловыми удлинениями трубопровода в тепловых сетях, независимо от параметров теплоносителя и диаметров участков трубопровода, предусматривать не требуется.

L = 207.3 м - длина участка трубопровода.

d = 200 мм -диаметр трубопровода.

ф = 150 °C - температура теплоносителя.

tн.р.от.= -29°C - температура воздуха наиболее холодной пятидневки.

tм= 10 °C - монтажная температура.

Aм = 1160 мм - максимальная длина компенсатора.

lк = 300 мм - наибольшая компенсирующая способность.

Тепловое удлинение участка рассчитываем по формуле

?l=б??t?L.

Определяем расчетную компенсирующую способность компенсатора:

lрасч= lк-z =270 мм

z= lк•0,1=30 мм

Определяем установочную длину компенсатора :

Lуст= Aм - z- lрасч- ?l= 1160 - 30 - 270 + 463,8 = 1323,8 мм

Монтажную длину компенсатора определяем:

Lм= Lуст - 0,0125•( tм- tн.р.от)• L=1323,8-0,0125•(10-(-29))=1222,7 мм

9.2 Расчёт П-образного компенсатора

Определяем типоразмер П-образного компенсатора для dу=200 мм. Получаем следующие значения:

Рис. 10. П-образный компенсатор.

Исходные данные

D = 219 мм -- наружный диаметр трубопровода

t = 5 мм -- толщина стенки трубы

H = 4 м -- вылет компенсатора

L = 2 м -- ширина компенсатора

R = 1000 мм -- радиус оси отвода

у = 110 МПа -- изгибающее напряжение

E = 200000 МПа -- модуль упругости стали

Результат

h = 0.44 -- геометрическая характеристика гибкости трубы

k = 3.78 -- коэффициент гибкости отвода

Lпр = 38 м -- приведенная длина оси компенсатора

Ys = 1,47 м -- расстояние от оси трубопровода до упругого центра

Ixs = 96 мі -- момент инерции упругой линии оси компенсатора относительно оси X

Px = 4887 Н -- сила упругого отпора компенсатора

М = 12364 Н -- максимальный изгибающий момент в спинке компенсатора

F = 122 мм -- компенсирующая способность без предварительной растяжки при монтаже

2F = 244 мм -- компенсирующая способность c растяжкой

Z = 61,0 мм -- ход компенсатора

9.3 Расчёт опоры

Рассчитаем вертикальную нормативную нагрузку на опору.

Определяем Gv, отсюда :

Fv= Gv• l= 1217•13=15821 Н,

где Gv- вес одного метра трубы, включающий вес трубы, воды, изоляции, Н/м

l- пролет между подвижными опорами, м.

Рассчитаем горизонтальные нормативные, осевые, боковые нагрузки на подвижной опоре труб от сил трения в опорах.

Рис. 11. Опоры трубопровода.

Fhx=µх• Gv• l=0,3•1217•13=4746,3 Н

Fhy=µy• Gn• l=0,3•1217•13=4746,3 Н

где µх,µy- коэффициенты трения в опорах

Горизонтальные боковые нагрузки, с учётом направления их действия, должны учитываться при расчёте опор, расположенными под гибкими компенсаторами, а также на расстоянии 40•dy трубопровода от угла поворота или гибкого компенсатора.



10. Расчет принципиальной тепловой схемы отопительной котельной с закрытой системой теплоснабжения

Котельная должна обеспечивать бесперебойную подачу горячей воды на производственно-технологические нужды предприятия и сетевой воды на горячее водоснабжение и отопление производственных и служебных помещений предприятия и жилого поселка.

В результате расчета тепловой схемы определить необходимую максимальную теплопроизводительность (мощность) котельной, выбрать тип и количество котлоагрегатов. В расчетах использовать международную систему единиц СИ по ГОСТ 9867-61.

Таблица 13 - Расчет тепловой схемы котельной.

Параметры и размерность	Расчетная формула или метод определения	Режим
		Максимальный зимний	холодный месяц	отопительный период	точка излома графика	летний период
Исходные данные
1. Температура
наружного воздуха	tн.в.	-29	-9	-3	1,55	8
прямой сетевой воды на выходе из котельной	tc'	150	120,6	90,1	70	70
обратной сетевой воды на входе в котельную	tc''	70	60,6	50,1	43	43
воды на входе в котел	tк'	110	110	110	110	110
исходной воды	tисх	5	5	5	5	5
воды на ХВО	tхво	30	30	30	30	30
воды перед ВД	t22	65	65	65	65	65
Результаты расчета
2.Расход теплоты, МВт :
На отопление и вентиляцию	Qов=Qовр * tвн-tнв/(tвн-t0р)	42,9	24,65	19,17	15	9,1
На горячее водоснабжение	Qгвл=0,82*Qгвз	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
3.Общая тепловая мощность котельной ( без учета собственных нужд), МВт	Qт=Qгв+Qов	45.4	27.15	21.67	17,5	11,6
4.Расход сетевой воды, кг/с :
На отопление и вентиляцию	Gов= Qов/(4,19*(tc' - tc''))*103	127.98	98	114.37	132.6	80.43
На горячее водоснабжение	Gгв=Qгв/(4,19*(tc' - tc''))*103	7,45	9,94	14,9	22,1	22,1
общий	Gс=Qов+Qгв/(4,19*(tc' - tc''))*103	135.44	108	129.3	154,68	102.53
5. Расход воды на подпитку и потери в тепловой схеме,кг/с	Gподп=0,025Gс	3,38	2,7	3,23	3,86	2,56
6.Расход теплоты на собственные нужды котельной(принимается предварительно), МВт	Qсн=0,03*Qт	1,36	0,81	0,65	0,52	0,34
7.Общая тепловая мощность котельной, МВт	Qк=Qгв+Qов+Qсн	46,76	27,96	22,32	18,02	11,94
8.Расход водые через котельные агрегаты,кг/с	Gк=Qк/(4,19*(tк''-tк'))*103	279	222.43	204.88	195.48	113.98
9.Температура воды на выходе из котельного агрегата, °С	tк''=tк'+Qк/(4,19Gк)*103	150	140	136	132	135
10. Расход воды ( через котельный агрегат ) на собственные нужды, кг/с	Gсн = Qсн*103 / (4,19*(tк''-tк'))	8,11	6,44	5,96	5,64	3,24
11. Расход воды на линии рециркуляции, кг/с, при tк' = 110 °С	Gрц = Gк * (tк' - tс'') / (tк'' - tс'')	139.5	138.38	142.87	147.15	83
12. Расход воды по перемычке, кг/с	Gпм = Gс * (tк'' - tс') / (tк'' - tс'')	0	26.38	69.09	107.76	72.43
13. Расход исходной воды, кг/с	Gисх=1,2Gхво; Gхво=Gподп	4,05	3,24	3,88	4,6	3,07
14. Расход греющей воды на деаэрацию, кг/с	Gгд = Gхво * (tд - t22) / ( tк'' - tд)	3,8	4,05	5,56	7,9	4,6
15. Расход выпара из деаэратора, кг/с	Dвып = d * Gхво	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01
16. Расход греющей воды на мазутное хозяйство, кг/с	Gмх = 0,01 Gс	1,35	1,08	1,3	1,54	1,02
17. Расход греющей воды на теплообменник Т2, кг/с (принимаем t2'' = 80°С )	Gг2 = Gг = Gхво * (t22 - tхво) / ( tк'' - t2'' )	1,69	1,57	2	2,6	1,63
18. Температура греющей воды после теплообменника T1, °С, принимаем Gг2 = Gг = Gг1	t1'' = t2'' - Gисх*(tхво - tисх) / Gг1	26,1	28,4	31,5	35,76	32,9
19. Расчетный расход воды, кг/с:
на собственные нужды	Gснр = Gг + Gгд + Gмх	6,84	6,7	8,86	12,04	7,25
через котельный агрегат	Gкр= Qт*103 / (4,19*(tк'' - tк') + Gснр	277,72	222,7	203,68	197,4	114,3
20. Относительная погрешность расчета, %	Д = Gкр - Gк / Gкр * 100 < 2	0,46	0,12	0,59	0,97	0,36



11. Подбор теплогенерирующей установки

На основе полученных результатов расчета тепловых нагрузок района и тепловой схемы отопительной котельной, подобрали водогрейный котел марки КВ-ГМ-30-150 (КВ-ГМ-35-150).

Таблица 14 - Параметры котла КВ-ГМ-30-150 (КВ-ГМ-35-150).

1	Тип котла	Водогрейный
2	Вид расчетного топлива	1 - Газ; 2 - Жидкое топливо
3	Теплопроизводительность, ГКал/ч	30
4	Теплопроизводительность, МВт	35
5	Рабочее (избыточное) давление теплоносителя на выходе, МПа (кгс/см2)	1,0-2,25 (10-22,5)
6	Температурный график воды, °С	70-150
7	Расчетный КПД (топливо №1), %	91
8	Расчетный КПД (топливо №2), %	90
9	Расход расчетного топлива (топливо №1) , кг/ч (м3/ч - для газа и жидкого топлива)	3490
10	Расход расчетного топлива (топливо №2), кг/ч (м3/ч - для газа и жидкого топлива)	3580
11	Габариты транспортабельного блока, LxBxH, мм	топочный блок 8300х3220х3820; конвективный блок россыпью
12	Габариты компоновки, LxBxH, мм	14640х5000х7975
13	Масса котла без топки (транспортабельного блока котла), кг	топочный блок 8562; конвективный блок россыпью
14	Масса котла без топки (в объеме заводской поставки), кг	34900 (66000)



Рис.12. Схема котла КВ-ГМ-30-150 (КВ-ГМ-35-150).



Список литературы

1. СНиП 2.04.14-88*. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. М.: ГУП ЦПП, 2003. 28 с.

2. СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий. М.: ФГУП ЦПП, 2004.-29 с.

3. А.В. Пакшин, Е.А. Блинов. «Основы инженерного проектирования теплоэнергетических систем.» 2004. 179 с.

4. В.В. Пырков. «Современные тепловые пункты. Автоматика и регулирование.» 2007. 251с.

5. А.К. Тихомиров. «Теплоснабжение района города.» 2006. 136с.

6. СНиП 2.04.07-86*. Тепловые сети. М.: ГП ЦПП, 2003. 48 с.

7. СНиП 2.04.01-85*. Внутренний водопровод и канализация зданий. М.: ГУП ЦПП, 2000. 60 с.

8. СНиП 23-01-99 Строительная климатология. - М.: ФГУП ЦПП, 2000.-136 с.

9. В.М. Копко'' Теплоизоляция трубопроводов теплосетей'', Минск: УП ''Технопринт'', 2002. 162 с.

10. Д.И. Атдаев. Методические указания по выполнению курсовой работы «Теплоснабжение населенного пункта» для бакалавров по направлению 140100.62 «Теплоэнергетика и теплотехника» профиль «Энергообеспечение предприятий». Астрахань. АГТУ, 2014г. 36 с.

Размещено на Allbest.ru