Производственно-отопительные котельные. Расчет диаметров трубопроводов тепловой сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский Государственный Строительный Университет

Факультет Теплогазоснабжение и вентиляция

Кафедра Теплофикации и газоснабжения

Доклад

На тему:

Производственно-отопительные котельные. Расчет диаметров трубопроводов тепловой сети

выполнил:

студент ТГВ 4- 1

Воробьев А.А.

Проверил:

профессор,

кандидат технических наук

Корнелюк А.Б.

Отопительно-производственные и производственные котельные

Отопительно-производственные котельные оборудуются водогрейными и паровыми котлами. Водогрейные котлы служат для снабжения теплотой систем отопления, паровые - для удовлетворения потребностей в технологическом паре низкого давления (рестораны, столовые, бани и др.).

Котельные производственные - менее распространены. Их обычно оборудуют только паровыми котлами, вырабатывающими пар для технологических нужд, например для сушилок и т. п.

Отопительные котлы изготовляют в основном из стали. Известно, что температурный режим в системах центрального отопления регулируют путем изменения температуры нагреваемой воды при постоянном его расходе. Котел в наиболее холодное время года должен нагревать горячую воду до температуры 95 °С. Температура обратной воды, поступающей из системы отоплений в котел в указанный период, должна составлять 70 °С. При повышении температуры наружного воздуха температура воды снижается в соответствии с отопительным графиком. Например, при температуре наружного воздуха 5°С температура горячей воды, поступающей из котла в систему, должна быть около 43 °С, а температура обратной воды 35 - 37 °С. Примерно такую же температуру имеют и стенки котла. При охлаждении дымовых газов ниже температуры конденсации (ниже точки росы) содержащиеся в них водяные пары выпадут в виде капель влаги на стенках газоходов. Влага на стенках котла при активном воздействии кислорода и углекислоты вызывает их коррозию. Чтобы избе жать этого, температуру обратной воды, поступающей в котел, рекомендуется поддерживать примерно на 5°С выше температуры точки росы. Например, при сжигании каменного угля в обратной линии системы отопления достаточно пропустить воду с температурой 38 + 5 = 43 °С.

Чем ниже точка росы продуктов сгорания, тем более холодную воду из обратной линии системы отопления можно подавать в котел без опасения конденсации влаги на его стенках. При сжигании всех видов топлива, кроме антрацита, имеющего наиболее низкую точку росы, на стенках котла из продуктов сгорания будет выделяться влага. Особенно обильное выделение влаги происходит при сжигании влажного и богатого водородом топлива, например газа.

Присутствие в продуктах сгорания серы повышает точку росы на 70 - 100 °С по сравнению с приведенными выше данными, что практически делает невозможным работу отопительных котлов без запотевания поверхности нагрева. При сжигании топлива, содержащего серу, в продуктах сгорания появляются SO2 и SO3 которые соединяясь с водяными парами, образуют серную или сернистую кислоту вызывающую интенсивную коррозии металла. Для предотвращения коррозии стальных котлов необходимо предусматривать либо подогрев обратно воды в специальных теплообменниках, либо подмешивание горячей воды к обратной, чтобы повысить ее нагрев до температуры, превышающей точку росы примерно на 5°С. Поэтому при эксплуатации стальных котлов тщательно следят за температурой обратной и горячей воды с тем, чтобы поверхность нагрева котла имела температуру выше точки росы дымовых газов. Хотя указанные меры значительно повышают стоимость единицы вырабатываемой теплоты, однако без них стальные котлы выходят и строя из-за коррозии металла через 1--2 отопительных сезона.

Производственные котельные

Котельные установки сегодня используют в разных производственных сферах: пищевой, фармацевтической, металлообработки, строительства и т.д. Все котельное оборудование в зависимости от назначения условно подразделяют на следующие виды:

отопительное теплотехническое оборудование;

производственные котельные;

производственно-отопительные котельные.

Отопительное оборудование используют в составе систем отопления, горячего водоснабжения, вентиляции. Регулирование рабочих параметров этих котельных выполняется с учетом температуры окружающего воздуха.

Производственно-отопительные устройства используют для снабжения теплом систем вентиляции, горячего водоснабжения и обеспечения технологических нужд различных производственных процессов. Контур отопления этих котельных разделяется на два независимых направления, которые не имеют прямой взаимосвязи.

Особенности внедрения

Производственные котельные полностью ориентированы на удовлетворение нужд технологического производства в паре или горячей воде. Поэтому они должны обладать высокой надежностью работы и контролем многочисленных рабочих параметров. Для постановки технического задания на проектирование производственной котельной используют информацию из технологических карт и рабочих параметров производственного оборудования. При этом обязательно учитывают максимальные значения свойств теплоносителя. При необходимости корректировки параметров в меньшую сторону используется разделение по разным контурам. Частный случай производственной котельной - это паровая котельная с подачей пара для технологических нужд.

Сегодня производственные котельные собирают в блочно-модульные конструкции в соответствии с заданием на производство от заказчика. Это обеспечивает высокое качество сборки, быструю транспортировку к месту монтажа, простое подключение к системе трубопроводов и других инженерных коммуникаций. У блочно-модульной производственной котельной выделяют следующие преимущества:

комплектацию в соответствии со всеми пожеланиями заказчика;

сжатые сроки изготовления;

удобство транспортировки железнодорожным или автотранспортом;

быстрый монтаж и наладка основных рабочих узлов;

соответствие действующим стандартам качества;

компактные размеры, низкий вес;

высокий уровень автоматизации;

длительный срок эксплуатации.

Гидравлические расчеты и режимы работы водяных тепловых сетей

Основные задачи и исходные данные гидравлических расчетов

Гидравлические расчеты трубопроводов водяных тепловых сетей являются необходимым этапом их проектирования, следующим за определением расчетных тепловых нагрузок, выбором трассы и определением расчетных расходов сетевой воды. Такие расчеты выполняют отдельно по каждому участку сетей, на протяжении которого внутренние диаметры труб и расчетные расходы сетевой воды остаются неизменными и предназначены для решения следующих основных задач:

Определения по заданным расчетным расходам воды внутренних диаметров труб для каждого участка сетей, причем этими диаметрами в сочетании с длинами трубопроводов и способом их прокладки в основном определяются капитальные вложения и расходы металла на сооружение сетей;

Определения перепадов давления теплоносителя в пределах каждого участка при заданных расходов его, а также известных внутренних диаметрах и длинах труб на данном участке. Эти перепады давления являются исходными для последующего определения потребных напоров перекачивающих сетевых насосов, а в сочетании с данными о давлениях воды в сетях при неработающих насосах (статические режимы) - также для анализа гидравлических режимов сетей при работающих насосах (динамические режимы);

Определения расходов теплоносителя на данном участке, соответствующих известным диаметрам труб и выбранным значениям перепадов давления, отнесенным к одному метру длины трубы. Такие расчеты необходимы при рассмотрении аварийных режимов работы тепловых сетей, а также при разработке проектов их расширения и реконструкции. отопительный котельная трубопровод водяной

Результатом гидравлического расчета является потокораспределение.

Помимо гидравлических расчетов водяных тепловых сетей приходится дополнительно производить расчеты по определению давлении воды в различных точках сетей и при разных режимах. Такие расчеты требуются для обоснованного выбора насосов, используемых для перекачки сетевой воды - циркуляционных, подпиточных, подкачивающих, смесительных и т.п. Кроме того, значения давления воды являются исходными при разработке схем присоединения систем теплоиспользования.

Методика гидравлического расчета трубопроводов тепловой сети

При гидравлическом расчете тепловых сетей были определены расчетные потери давления на участках трубопроводов для последующей разработки гидравлического режима и выявления располагаемых напоров на тепловых вводах потребителей.

В системах теплопотребления, подключённых непосредственно к тепловой сети, располагаемый напор давления на вводе должен быть не менее, чем в 2-3 раза выше гидравлического сопротивления местной системы.

Перед гидравлическим расчетом составлена расчетная схема тепловой сети с нанесением на ней длин и диаметров трубопроводов, расчетных расходов теплоносителя по всем расчетным участкам сети.

Потери давления на участке трубопровода складываются из линейных потерь (на трение) и потерь в местных сопротивлениях.

Гидравлический режим системы должен удовлетворять следующим требованиям надежной и безаварийной эксплуатации:

давление воды в обратном трубопроводе не должно превышать допустимого рабочего давления установленных в местных системах отопительных приборов;

давление в обратном трубопроводе систем отопления должно быть выше статического давления систем теплопотребления, обеспечивать их заполнение и превышать его на 0,5 кгс/см2;

перепад давлений на всех тепловых вводах потребителей должен быть не меньше гидравлического сопротивления систем этих потребителей с учетом потерь давлений в дроссельных диафрагмах, т.е. располагаемые напоры у всех потребителей должны быть достаточными для их нормальной работы.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

Гидравлический расчет тепловых сетей - определение диаметров всех участков трубопроводов и потерь давления на них. В водяных тепловых сетях движется турбулентный поток, в большинстве случаев режим движения оказывается в квадратической зоне. Коэффициент трения вычисляют для турбулентного режима. Плотность воды принимают при температуре, соответствующей расчетному режиму (точке излома графика температур).

Для нерезервированной тупиковой тепловой сети удельную потерю давления определяют технико-экономическим расчетом. Для резервированной кольцевой сети технико-экономический расчет проводят с ограничениями, которые вытекают из требований сохранения необходимого резерва. Возможен приближенный расчет, при этом задаются удельной потерей давления по длине теплопровода. Для основного расчетного направления -- от источника теплоты до наиболее удаленного потребителя потерю давления рекомендуется принимать до 80 Па/м, для остальных участков -- не более 300. При гидравлическом расчете разветвленных водяных тепловых сетей расчетные расходы воды для всех участков определяют однозначно в зависимости от расчетных расходов теплоносителя у потребителей. При приближенном методе вначале, придерживаясь рекомендуемой удельной потери давления и проверяя скорости движения воды в трубопроводах, рассчитывают основную магистраль. После определения диаметров подсчитывают коэффициент местных сопротивлений и находят эквивалентные длины, затем определяют необходимый располагаемый напор на выводных коллекторах источника теплоты, который используется при подборе циркуляционного насоса. По оставшемуся напору рассчитывают ответвления.

Для расчета кольцевых сетей такую методику применять нельзя, так как диаметры замыкающих участков окажутся малыми и при отказе головного участка кольца не пропустят требуемый расход теплоносителя. Для проведения расчета необходимы дополнительные условия, вытекающие из надежного функционирования тепловой сети.

При расчете паровых сетей также используют формулу Дарси. Потери давления определяют по располагаемому перепаду его, при этом скорость пара принимают не выше рекомендуемых значений: для насыщенного пара и труб диаметром до 200 мм -- не более 35, а труб больших диаметров -- до 60 м/с. В ответвлениях к отдельным потребителям допускают увеличение скорости движения пара примерно на 30%. При гидравлическом расчете паропроводов коэффициент шероховатости Кщ принимают равным 0,0002 м. Особенность гидравлического расчета паропроводов -- в необходимости учета изменения плотности пара при определении гидравлических потерь. Плотность пара определяют по таблицам в зависимости от давления, которое в свою очередь зависит от гидравлических потерь, поэтому расчет ведут методом последовательных приближений. Сначала задают давление, по среднему давлению на участке определяют плотность пара, рассчитывают потери и проверяют принятое давление. Расчет повторяют до достижения требуемой точности.

Размещено на Allbest.ru