Проект системы теплоснабжения микрорайона города Ижевска
Характеристика зданий микрорайона. Тепловые нагрузки района. Гидравлический расчет трубопроводов. Присоединение систем отопления. Температура сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах. Расчет тепловой изоляции, центрального теплового пункта.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.03.2012 |
| Размер файла | 484,2 K |
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/
Проект системы теплоснабжения микрорайона города Ижевска
Оглавление
1. ПЛАНИРОВКА МИКРОРАЙОНА
2. ТЕПЛОВЫЕ НАГРУЗКИ РАЙОНА. КЛИМАТОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЙОНА
2.1. НАГРУЗКИ ОТОПЛЕНИ
2.2. НАГРУЗКИ ВЕНТИЛЯЦИИ
2.3. НАГРУЗКА ГВС
3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ
4. ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ГРАФИК
5.1 ПРИСОЕДИНЕНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ
5.2 ПРИСОЕДИНЕНИЕ СИСТЕМ ГВС.
6. ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ГРАФИК
7. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ
8. РАСЧЕТ КОМПЕНСАТОРОВ
8.1 РАСЧЕТ П-ОБРАЗНЫХ КОМПЕНСАТОРОВ
8.2 РАСЧЕТ Г-ОБРАЗНЫХ УЧАСТКОВ САМОКОМПЕНСАЦИИ
9. ВЫБОР СХЕМЫ И ОПИСАНИЕ ЦЕНТРАЛЬНОГО ТЕПЛОВОГО ПУНКТА
10. РАСЧЕТ ГРУППОВОГО ТЕПЛОВОГО ПУНКТА
10.1 РАСЧЕТ ВОДОВОДЯНЫХ ПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ
10.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИАМЕТРОВ ТРУБОПРОВОДОВ ТЕПЛОВОГО ПУНКТА
10.3 ПОДБОР НАСОСА НА ПЕРЕМЫЧКЕ
10.4 ВЫБОР ГРЯЗЕВИКОВ
10.5 ВЫБОР РЕГУЛЯТОРА РАСХОДА И ДАВЛЕНИЯ.
10.6 ВЫБОР ОБРАТНЫХ КЛАПАНОВ
10.7 ВЫБОР ЗАДВИЖЕК.
10.8 ВЫБОР МАНОМЕТРОВ И ТЕРМОМЕТРОВ.
10.9 ВЫБОР ВОДОМЕРОВ
10.10 ВЫБОР ТЕПЛОСЧЕТЧИКА.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Планировка микрорайона
Район строительства: г. Ижевск
Число жителей, тыс/чел: 19,5
Доля жителей проживающих в девятиэтажных домах: 85 %
Температурный график тепловой сети: 150/70
Система теплоснабжения: закрытая
Понижение местности:
с восток на запад, метров 7
Расположение котельной: севера - восток
Индивидуальное задание тепловой пункт на 5 пятиэтажных + 1 девятиэтажный дом
Площадь территории, приходящаяся на одного жителя, рассчитывается по формуле:
,
где: i0 - коэффициент, характеризующий отношение площади застройки к общей площади; i0=1,33 (прил. 10[1] )
y/f0 - коэффициент, характеризующий отношение площади участков учреждений обслуживания, приходящейся на одного жителя, к норме обеспеченности общей площадью; y/f0=0,93 (стр. 109[1] )
kЗ - коэффициент застройки, kЗ=0,18 (прил. 9[1] )
f0 - обеспеченность общей площадью на одного человека; f0=18 м2 на расчетный срок (стр. 106[1] );
ncp - средняя этажность жилых зданий микрорайона;
где n1,n2 - этажность зданий;
а1, а2 - доля жителей, проживающих в соответствующих зданиях
nср = 8,04
F = м2
Площадь микрорайона:
Fм = F • N
где N - число жителей микрорайона, чел
Fм = 33,28 •19500 = 648960 м2 650000 м2
Точное число жителей - 19485 ( 16560 в 9-ти этажных домах и 2925 в 5-ти этажных)
Принятая площадь микрорайона - 65 Га
Размеры зданий в плане даны в таблице 1.
Таблица 1. Характеристика зданий микрорайона
|
Тип здания |
Размер в плане, м |
Высота Н, м |
q0 Вт/м3ч |
Qв/Qгвс, ккал/ч |
|
|
5-этажный жилой дом 94-серии: рядовая секция торцевая секция |
12,9?15,9 12,9?18,6 |
15 |
0,44 0,446 |
||
|
9-этажный жилой дом 93 серии: рядовая секция торцевая секция |
12,6?24 |
27 |
0,374 0,421 |
||
|
детский сад на 280 мест |
57?27 |
6,7 |
0,43 |
||
|
школа на 840 учащихся, 22 класса, |
71,4?32,6 |
10 |
0,304 |
По действующим нормам проектирования минимальные разрывы между длинными сторонами установлены:
Для 5-этажных зданий - 30 м; Для 9-этажных зданий - 48 м;
Разрывы между торцами стен с окнами из жилых помещений:
Для 5-этажных зданий - 15 м; Для 9-этажных зданий - 24 м.
Размеры земельных участков:
Школы - 2 гектара на 12 классов; детского сада - 35 м2 на одно место
Принимаем, что в 5-этажном доме на площадке 3 квартиры, в каждой 3 человека; в 9-этажном доме на площадке 4 квартиры, в каждой 4 человека. Количество жителей в секции 5-этажного дома 45 человек, в секции 9-этажного дома - 144 человека. Общее количество зданий - 38; из них 13- пятиэтажных пятисекционных, 23 - девятиэтажных пятисекционных, 1 школа на 22 класса и 1 детский сад на 280 мест.
Планировка микрорайона приведена ниже на рисунке 1
2. Тепловые нагрузки района
Климатологические характеристики района:
tно= - 34 оС - температура наружного воздуха в максимально зимний период, принимаем по приложению 1 [2];
tср = - 6 оС - средняя температура наружного воздуха за отопительный период принимаем по приложению 1 [2];
tср.хм = - 14,2 оС - средняя температура наиболее холодного месяца, оС принимаем по приложению 1 [2];
2.1 Нагрузки отопления
Расчет расхода теплоты на отопление производится по формуле:
Q0 = q0•V•(tв-tно)?
где q0 - удельная тепловая характеристика здания (отопительная характеристика) , Вт/м3•оС;
V - объем здания по наружному обмеру, м3;
tв - расчетная температура воздуха внутри помещения, оС
по табл. 7.2 [2] :
tв = +20 оС - для жилых зданий;
tв = +22 оС - для детского сада;
tв = +18 оС - для школы;
? - поправочный коэффициент, используется в случаях, когда tно отличается от -30 оС,
? = 0,54+22/(tв-tно);
Расход теплоты на отопление в наиболее холодном месяце:
Qхм0 = Q0(tв-tхм)/(tв-tно)
где Q0 - максимальный зимний расход теплоты на отопление, Вт;
tхм - средняя температура наиболее холодного месяца, оС
1) Нагрузки отопления пятисекционного 5-этажного дома
Объем торцевой секции:
Vт = 12,9•18,6•15 = 3513,96 м3;
Объем рядовой секции:
Vр = 12,9•15,9•15 = 3076,65 м3;
q0т = 0,446 Вт/м3•0С;
q0р = 0,44 Вт/м3•0С;
Q0 = (q0т Vт•2+ q0p Vр•3)(tв- tно)?
Q0 = (0,446•3599•2+0,44•3077•3)(20+34)•0,95 =373 кВт;
Qхм0 = 373·(20+14,2)/(20+34) = 236,2 кВт.
2) Нагрузка отопления шестисекционного 9-этажного дома
Vр = Vт = 12,6•24•27 = 8164,8 м3;
q0т = 0,421 Вт/м3•0С;
q0р = 0,374 Вт/м3•0С;
Q0 = (q0т Vт•2 + q0p Vр•3)(tв- tно)?
Q0 = (0,421•8165•2+0,374•8165•3)(20+34)•0,95 = 822,6 кВт;
Qхм0 = 822,6·(20+14,2)/(20+34) = 521 кВт.
3) Нагрузка отопления детского сада
V = 57•27•6,7 = 10311,3 м3;
q0 = 0,43 Вт/м3•0С;
Q0 = q0•V(tв- tно)? = 0,43•10311,3•(22+34)•0,93 = 230,9 кВт;
Qхм0 = 230,9•(22+14,2)/(22+34) = 149,3 кВт.
4) Нагрузка отопления школы
V = 71,4•32,6•10 = 23276,4 м3;
q0 = 0,304 Вт/м3•0С;
Q0 = q0•V•(tв- tно)? = 0,304•23276,4•(18+34)•0,96 = 353,2 кВт;
Qхм0 = 353,2•(18+14,2)/(18+34) = 218,7 кВт.
5) суммарная нагрузка на отопление микрорайона
Q0=13• Q05/5+23•Q09/5+ Q0д/с+ Q0шк
Q0=13• 373+23•822,6+ 230,9+ 353,2 = 24 352,9 кВт;
6)Суммарная нагрузка на отопление микрорайона в режиме холодного месяца
Q0хм =13• Q0хм 5/5+23•Q0хм 9/5+ Q0хм д/с+ Q0хм шк
Q0хм =13• 236,2+23•521+ 144,3+ 218,7 =15 416,6 кВт;
2.2 Нагрузки вентиляции
Расчет расхода теплоты на вентиляцию для детского сада производится по формуле:
Qв = qв•V•(tв-tнв)
где qв - удельная вентиляционная характеристика здания , Вт/м3•оС;
tнв - расчетная температура воздуха для системы вентиляции , оС
Расход теплоты на вентиляцию в наиболее холодном месяце:
Qхмв = Qв(tв-tхм)/(tв-tнв)
1) Нагрузки вентиляции детского сада
qв =0,117 Вт/м3•оС;
Q в = 0,117•10311,3•(22+20)= 50,7 кВт;
Qхмв = 50,7•(22+14,2)/(22+20)= 43,7 кВт.
2) Нагрузки вентиляции школы
qв =0,081 Вт/м3•оС;
Q в = 0,081•23276,4•(18+20)= 71,64 кВт;
Qхмв = 71,64•(18+14,2)/(18+20)= 60,7 кВт.
3) суммарная нагрузка на вентиляцию микрорайона
Qв= Qвд/с+ Qвшк
Qв= 50,7 + 71,64 = 122,34 кВт;
4)Суммарная нагрузка на вентиляцию микрорайона в режиме холодного месяца
Qвхм = Qвхм д/с+ Qвхм шк
Qвхм = 43,7 + 60,7 = 104,4 кВт;
2.3 Нагрузка ГВС
Расчет расхода теплоты на ГВС для жилых домов и детского сада производится по формуле:
,
где 1,2 - коэффициент неравномерности;
а - норма расхода воды на ГВС при t = 60оС, л/(сут*чел);
m - число жителей или число единиц измерения;
60оС - температура горячей воды;
с - теплоемкость воды, с = 4,19 кДж/кгоС;
tx - температура холодной воды в зимний период, tx =5оС;
1) Нагрузка ГВС 5-этажного пятисекционного дома
Qгвс = 75,2 кВт.
2) Нагрузка ГВС 9-этажного пятисекционного дома
Qгвс= 242 кВт.
3) Нагрузка ГВС детского сада
QГВС д/с=1,2•30•280•4,19•(60-5)/(24•3,6)=27 кВт;
4) Нагрузка ГВС школы
QГВС д/с=1,2•8•880•4,19•(60-5)/(24•3,6)=22 кВт;
5)Суммарная нагрузка на горячее водоснабжение микрорайона
QГВС =13• QГВС 5/5+23• QГВС 9/5+QГВС д/с+ QГВС шк
QГВС =13•75,6+23•242+27+22 = 6597,8 кВт;
6)Расход теплоты на ГВС в летний период
4318,6 кВт;
где tхл - температура холодной воды летнего периода, tхл = 15 оС;
tхз - температура холодной воды зимнего периода, tхз = 5 оС;
В табл. 2 представлены суммарные нагрузки микрорайона.
Таблица 2. Сводная таблица нагрузок
|
Нагрузка |
Расход теплоты, кВт |
||||
|
Максимально зимний режим |
Режим холодного месяца |
Среднеотопительный режим |
Летнийрежим |
||
|
Отопление |
24 352,9 |
15 416,6 |
11750 |
- |
|
|
Вентиляция |
122,34 |
104,4 |
108,6 |
- |
|
|
ГВС |
6597,8 |
6597,8 |
6597,8 |
4318,6 |
|
|
Итого |
31073,04 |
22118,8 |
18456,4 |
4318,6 |
3. Гидравлический расчет трубопроводов
В задачу гидравлического расчета входит определение диаметров трубопроводов, определение падения давления (напора), определение напоров в различных точках сети, увязка всех точек системы статическом и гидравлическом режимах с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и абонентских системах.
Расчет состоит из двух этапов: предварительного и окончательного. В первую очередь рассчитываем главные магистрали, затем ответвления.
Расход сетевой воды, кг/с:
,
где Q - расчетная тепловая нагрузка, кВт;
с= 4,19 кВт/м·оС - теплоемкость воды;
?1 - температура воды в подающем трубопроводе, ?1=150 С;
?2 - температура сетевой воды в обратном трубопроводе, ?2=70 С.
Средний коэффициент местных потерь ? находим по табл. 2
Удельное падение давления определяется как
,
где ?Р - падение давления на участке трубопровода, Па
l - длина участка трубопровода, м.
Потери напора определяются по формуле:
,
где ? - плотность воды, ? = 951 кг/м3 при tср=110 С;
g - ускорение свободного падения, g=9,81 м/с2 .
Для расчета магистрали в предварительном расчете принимаем Rл=80 Па/м. Диаметр трубопровода и удельное падение давления определяем по рис. 5.8 [3].
При расчете ответвлений следует учитывать, что Rлотв ?300 Па/м. Если это условие не выполняется, то в предварительном расчете принимаем Rл=300 Па/м и напор будет гасится в дроссельных шайбах. Расчет ведем по равенству потерь давления соответствующих участков трубопроводов.
Н показывает суммарные потери от источника до потребителя.
Результаты расчета приведены в таблице 3
Расхождение в значениях суммарных потерь напора на магистралях не превышает 15%, следовательно, расчет считается законченным.
4. Пьезометрический график
Пьезометрический график разрабатывается после гидравлического расчета и строится для наиболее протяженной магистрали. Условно принимаем, что ось трубопровода и геодезические отметки сетевых насосов, нагревательных приборов первого этажа совпадает с отметкой земли. Наивысшее положение воды в отопительных системах совпадает с верхней отметкой зданий.
На координатную сетку в соответствии с масштабом наносится профиль поверхности земли по трассе тепловой сети от источника до дальнего потребителя.
Построение начинаем с нанесения точки, соответствующей давлению теплоносителя в обратном трубопроводе у источника. Ее выбираем так, чтобы давление было достаточным для преодоления сопротивления всаса в сетевых насосах и обеспечивало бы необходимое давление в расположенных поблизости от источника домов.
Линия падения давления в обратном трубопроводе должна отвечать следующим требованиям: давление в обратном трубопроводе должно перекрывать верхние точки отопительной системы не менее чем на 5 м и эта линия не должна быть выше 60 м по условию прочности чугунных радиаторов.
Наносим потери давления в самом отдаленном от источника потребителе. Они должны быть не менее 15 м.
Для закрытой системы линия давления в подающем трубопроводе имеет вид зеркального отображения линии падения давления в обратном трубопроводе.
Наносим линию статического давления, создаваемого подпиточными насосами при неработающих сетевых. К ней предъявляются те же требования, что и для линии давления в обратном трубопроводе.
Пьезометрический график приведен на рисунке 2
5. Выбор схемы присоединения типовых потребителей
5.1 Присоединение систем отопления
Присоединение систем отопления по зависимым схемам с элеватором условием нормальной работы являются:
- Напор в обратной магистрали должен быть достаточным для залива местных систем, т.е. на 5 м выше зданий ;
- Давление в обратке должно быть меньше допустимого для нагревательных приборов, т.е. меньше 60 м.
- Располагаемый напор в Т.П. должен быть достаточным для преодоления сопротивления разводящих сетей и систем отопления;
- Статистический напор должен обеспечивать залив систем отопления, но быть меньше допустимого.
Из пьезометрического графика (рис.2) видно, что все потребители отвечают этим условиям, поэтому в качестве схемы присоединения систем отопления выбираем схему с элеватором.
5.2 Присоединение систем ГВС
Выбор схемы присоединения зависит от графика центрального регулирования тепловой нагрузки в источнике. Выбираем двухступенчатую последовательную схему, при которой может применяться повышенный отопительный график. Данная схема применяется в жилых общественных и промышленных зданиях.
Рисунок 3 Схема совместного присоединения отопительной установки и ГВС
6. Температурный график
Определение температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах по отопительному графику в зависимости от температуры наружного воздуха (табл. 4.4а, 4.5, 4.6[6]).
По рис. 4.14б (стр. 167[6]) находим tни= - 0,50С
По рис. 4.14а[6] находим ?пи- температуру в подающем трубопроводе в точке излома. ?пи= 81 0С.
Находим надбавку ??1 к повышенному температурному графику по рис. 4.14в[6].
По рис. 4.15[6] определяем температуру в обратной магистрали по повышенному графику:
tни= - 0,5 ?2п=27,50С
?1=110 0С ?2п=33,50С
tно= -34С ?2п=41 0С
Температуры сведены в таблицу 5.
Таблица 5. Температуры сетевой воды в подающем и в обратном трубопроводах и воды, подаваемой в отопительную систему
|
tн |
+5 |
0 |
-5 |
-10 |
-15 |
-20 |
-25 |
-30 |
-34 |
|
|
?10 |
61,2 |
73,2 |
85,7 |
96,6 |
107,9 |
119,2 |
130,3 |
141,3 |
150 |
|
|
?? |
- |
11 |
9 |
7,8 |
6,6 |
4,2 |
2,8 |
1,1 |
0 |
|
|
?1п |
- |
86,5 |
99,1 |
111,7 |
123,8 |
135,9 |
147,8 |
150 |
150 |
|
|
?20 |
38,6 |
44,4 |
49,9 |
55 |
59,9 |
64,6 |
69,1 |
70 |
70 |
Повышенный температурный график применяется, когда соотношение нагрузок 0,6>?0,15, подогреватели ГВС подключаются по двухступенчатой последовательной схеме, не менее 75% абонентов должны быть присоединены по двухступенчатой последовательной схеме.
График представлен на рисунке 4.
Рисунок 4. Повышенный температурный график.
7. Расчет тепловой изоляции
Экономический эффект системы централизованного теплоснабжения в значительной мере зависит от тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. Тепловая изоляция служит для уменьшения тепловых потерь и обеспечения допустимой температуры изолируемой поверхности. Борьба за снижение транспортных потерь тепла в трубопроводах является важнейшим средством экономии топливных ресурсов. Дополнительные затраты связаны с нанесением тепловой изоляции и антикоррозийных покрытий, составляет 5-8% от общей стоимости тепловых сетей, но качественное изолирование повышает стойкость металла против коррозии, в результате которой существенно увеличивается срок службы трубопроводов.
Экономическая толщина изоляции определяется технико-экономическим расчетом. С увеличением толщины тепловой изоляции стоимость ее возрастает, но одновременно снижаются потери в окружающую среду. Таким образом, приведенные затраты, минимум которых соответствует экономически выгодному решению, можно представить в виде:
П=(Ри+Ен) ?Си+стп=min,
где П - приведенные годовые затраты, руб/(год м);
Ри - годовые отчисления от стоимости изоляции в долях от единицы, 1/год;
в расчете принимаем Ри=0,08 1/год.
Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, 1/год; для энергетики принимается Ен=0,12 1/год;
Ки - стоимость тепловой изоляции, руб/м;
Стп -годовая стоимость тепловых потерь, руб/(год м).
Расчет ведем следующим образом. Задаемся несколькими значениями толщины тепловой изоляции S. Для каждого значения S определяем стоимость изоляции по формуле:
Ки =??l? [ан??? (d+?)+aп(d+2·?)],
где l,d - длина и наружный диаметр участка теплопровода, м;
? - толщина тепловой изоляции, м;
ан - удельная стоимость изоляции, руб/м3;
ап - удельная стоимость защитного покрытия, руб/м3.
Годовые потери тепла через 1м теплопровода, МВт ч/(год м),
,
где ?ср - средняя температура теплоносителя, оС;
?сргод - среднегодовая температура грунта на глубине заложения трубопровода, оС;
n - продолжительность работы тепловой сети, ч;
R- линейное термическое сопративление теплоотдаче в окружающую
среду, м2 оС/Вт.
Годовая стоимость тепловых потерь определяется по выражению:
Стп=zтqтп ,
где zт - удельные затраты на тепловую энергию, руб/(МВт ч).
На рис.5 показана зависимость приведенных затрат от толщины тепловой изоляции трубопроводов. Из рисунка видно, что приведенные затраты от толщины тепловой изоляции изменяются довольно существенно и поэтому определение оптимальной толщины изоляции имеет практическое значение.
Рисунок 5. Зависимость приведенных затрат от толщины тепловой изоляции трубопровода.
Применяя метод половинного деления, получаем такие значения толщины тепловой изоляции, при которых строительные и эксплуатационные затраты на трубопроводы минимальны. Это обстоятельство является преимуществом представленного метода. Однако следует помнить о том, что экономически выгодное решение не всегда может быть приемлемым по техническим причинам. Возможен случай, когда минимум приведенных затрат соответствует такой толщине изоляции при которой температура на ее поверхности превышает допустимую по условиям техники безопасности. Тогда экономически выгодной будет минимальная толщина изоляции, удовлетворяющая требованиям техники безопасности.
В нашем случае температура теплоносителя относительно невысокая, поэтому такая проверка не требуется. По описанной методике с помощью персонального компьютера для участков магистралей определяем:
Толщину тепловой изоляции, S, м;
Стоимость тепловой изоляции, ки, руб/м;
Годовую стоимость тепловых потерь, стп, руб/(год м);
Термическое сопротивление, м2 оС/Вт;
Приведенные годовые затраты, П, руб/(год м).
Исходные данные для расчета:
1. Наружный диаметр и толщина стенки трубопровода
2. Тип изоляции: маты минераловатные марки ВФ-75 на металлической сетке
3. Коэффициент теплопроводности изоляции ?=0,04 Вт/м К
4. Средняя температура грунта за год на глубине заложения оси трубопровода 0,8 м tгр=6,5 0С (прил. 3 [2])
5. Средняя температура теплоносителя tср=110 0С
6. Продолжительность работы теплосети (отопительный период) Т=5760ч.
Таблица 6. Расчет тепловой изоляции
|
№ |
Dн, м |
S, м |
ки, руб/м |
стп, руб/(год*м) |
Rиз, м2*оС/Вт |
Rкгр, м2*оС/Вт |
Rпн, м2*оС/Вт |
П, руб/(год*м) |
|
|
1 |
0,051 |
0,011 |
4,062 |
0,836 |
0,713 |
0,239 |
0,474 |
1,539 |
|
|
2 |
0,070 |
0,013 |
5,328 |
1,048 |
0,532 |
0,225 |
0,382 |
1,937 |
|
|
3 |
0,082 |
0,014 |
6,128 |
1,171 |
0,458 |
0,217 |
0,343 |
2,179 |
|
|
4 |
0,100 |
0,015 |
7,328 |
1,344 |
0,379 |
0,208 |
0,300 |
2,532 |
|
|
5 |
0,125 |
0,017 |
8,994 |
1,566 |
0,306 |
0,198 |
0,257 |
3,009 |
|
|
6 |
0,150 |
0,018 |
10,660 |
1,770 |
0,257 |
0,189 |
0,227 |
3,475 |
|
|
7 |
0,184 |
0,019 |
12,926 |
2,026 |
0,211 |
0,180 |
0,198 |
4,097 |
|
|
8 |
0,207 |
0,020 |
14,459 |
2,188 |
0,188 |
0,175 |
0,182 |
4,511 |
|
|
9 |
0,259 |
0,022 |
17,924 |
2,528 |
0,151 |
0,164 |
0,157 |
5,432 |
8. Расчет компенсаторов
Расчет состоит из расчетов:
- П-образных компенсаторов
- Г-образных участков самокомпенсации
Тепловые деформации на ответвлениях гасим сальниковыми компенсаторами, расположенными непосредственно на вводах в здание.
8.1 Расчет П-образных компенсаторов
Рис.6. Схема П-образного компенсатора
Тепловые удлинения участка трубопровода
где ? - коэффициент линейного расширения, мм/(м ? 0С);
для стальных трубопроводов ?=1,25?10-2 мм/(м ? 0С) [3];
l - длина участка трубопровода, м;
?t - перепад температур, 0С; 0С
При предварительной растяжке находим компенсирующую способность
Расчет проводим по номограммам IV [4] при В=0,5Н, откуда находим вылет компенсатора Н, ширину спинки В и силу упругой деформации Рк .
Необходимое расстояние между неподвижными опорами трубопровода с П-образными и сальниковыми компенсаторами находим по табл. VI.22 [4].
Результаты расчета сведены в табл. 7.
Таблица 7. Расчет П-образных компенсаторов
|
уч |
Dу, мм |
l, м |
S, мм |
?l, мм |
?lрасч, мм |
Н, м |
В,м |
Рк, т |
|
|
Расчет главной магистрали |
|||||||||
|
1 |
82 |
130 |
3,5 |
299 |
149,5 |
3,2 |
1,6 |
0,09 |
|
|
2 |
150 |
95 |
4,5 |
218,5 |
109,25 |
3,3 |
1,65 |
0,27 |
|
|
3 |
150 |
90 |
4,5 |
207 |
103,5 |
3,2 |
1,6 |
0,28 |
|
|
4 |
150 |
115 |
4,5 |
264,5 |
132,25 |
3,7 |
1,85 |
0,24 |
|
|
5 |
184 |
150 |
4,5 |
345 |
172,5 |
4,5 |
2,25 |
0,22 |
|
|
6 |
207 |
75 |
5 |
172,5 |
86,25 |
3,2 |
1,6 |
0,90 |
|
|
6 |
207 |
75 |
5 |
172,5 |
86,25 |
3,2 |
1,6 |
0,90 |
|
|
7 |
259 |
120 |
5 |
276 |
138 |
4,5 |
2,25 |
1,2 |
|
|
7 |
259 |
120 |
5 |
276 |
138 |
4,5 |
2,25 |
1,2 |
|
|
Расчет второй магистрали |
|||||||||
|
уч |
Dу, мм |
l, м |
S, мм |
?l, мм |
?lрасч, мм |
Н, м |
В,м |
Рк, т |
|
|
8 |
125 |
100 |
4 |
230 |
115 |
3,7 |
1,65 |
0,16 |
|
|
9 |
150 |
150 |
4,5 |
345 |
172,5 |
4,5 |
2,25 |
0,20 |
|
|
10 |
184 |
150 |
4,5 |
345 |
172,5 |
4,5 |
2,25 |
0,30 |
|
|
11 |
184 |
150 |
4,5 |
345 |
172,5 |
4,5 |
2,25 |
0,30 |
|
|
12 |
259 |
120 |
5 |
276 |
138 |
4,8 |
2,4 |
1,10 |
|
|
12 |
259 |
110 |
5 |
253 |
126,5 |
4,6 |
2,3 |
1,15 |
|
|
12 |
259 |
110 |
5 |
253 |
126,5 |
4,6 |
2,3 |
1,15 |
|
|
13 |
259 |
115 |
5 |
264,5 |
132,25 |
4,7 |
2,35 |
1,12 |
8.2 Расчет Г-образных участков самокомпенсации
Расчетная разность температур:
0С
Рис.7. Г-образный участок самокомпенсации
Соотношение плеч :
n=lб/lм ,
где lб - длина большего плеча;
lм- длина меньшего плеча.
Значения вспомогательных величин С,А,В определяем по лист VI. 14[4].
Значения вспомогательных величин (кгс м2/0С) и (кгс м2/0С) определяем по табл. 28[4].
Продольное изгибающее компенсационное напряжение в заделке меньшего плеча:
?а=с,
Силы упругой деформации в заделке меньшего плеча:
Рx=A, Рy=В.
Результаты расчета заносятся в таблицу 9
Таблица 9. Расчет Г-образных участков самокомпенсации
|
уч |
Dн, мм |
lб, м |
lм, м |
C |
B |
A |
, кгс*м2/0С |
, кгс*м/мм2*0С |
?, кгс/мм2 |
Рy, кгс |
Рx, кгс |
|
|
12 |
259 |
30 |
10 |
4,5 |
4,4 |
14 |
1,56 |
0,0382 |
1,51 |
483226 |
1537536 |
тепловой гидравлический трубопровод отопление
Полученное значение не превышает заданного предела 8 кгс/мм2 , следовательно, размеры плеч достаточны. Расположение компенсаторов и участков самокомпенсации показано на рисунке 8.
9. Выбор схемы и описание центрального теплового пункта
Рисунок 9. Схема присоединения потребителей к центральному тепловому пункту.
К групповому тепловому пункту подключены 5 5-ти этажных и 1 9-ти этажное здание. Каждое здание присоединяется по непосредственной схеме, так как давление P и температура t в тепловой сети от ЦТП полностью совпадают с системой отопления.
Применяем двухступенчатую последовательную схему включения системы ГВС.
Сетевая вода разветвляется на два потока: один проходит через регулятор расхода РР, а второй через подогреватель второй ступени, затем эти потоки смешиваются и поступают в систему отопления.
При максимальной температуре обратной воды после отопления 70?С и средней нагрузке горячего водоснабжения водопроводная вода практически догревается до нормы в первой ступени, и вторая ступень полностью разгружается, т.к. регулятор температуры РТ закрывает клапан на подогреватель, и вся сетевая вода поступает через регулятор расхода РР в систему отопления, и система отопления получает теплоты больше расчетного значения.
Если обратная вода имеет после системы отопления температуру 30-40?С , например, при плюсовой температуре наружного воздуха, то подогрева воды в первой ступени недостаточно, и она догревается во второй ступени. Другой особенностью схемы является принцип связанного регулирования. Сущность его состоит в настройке регулятора расхода на поддержание постоянного расхода сетевой воды на абонентский ввод в целом, независимо от нагрузки горячего водоснабжения и положения регулятора температуры. Если нагрузка на горячее водоснабжение возрастает, то регулятор температуры открывается и пропускает через подогреватель больше сетевой воды или всю сетевую воду, при этом уменьшается расход воды через регулятор расхода, в результате температура сетевой воды на входе в элеватор уменьшается, хотя расход теплоносителя остается постоянным. Теплота, недоданная в период большой нагрузки горячего водоснабжения, компенсируется в периоды малой нагрузки, когда в элеватор поступает поток повышенной температуры. Снижение температуры воздуха в помещениях не происходит, т.к. используется теплоаккумулирующая способность ограждающих конструкций зданий. Это и называется связанным регулированием, которое служит для выравнивания суточной неравномерности нагрузки горячего водоснабжения. В летний период, когда отопление отключено, подогреватели включаются в работу последовательно с помощью специальной перемычки. Эта схема применяется в жилых, общественных и промышленных зданиях при соотношении нагрузок Выбор схемы зависит от графика центрального регулирования отпуска теплоты: повышенный или отопительный.
Преимуществом последовательной схемы по сравнению с двухступенчатой смешанной является выравнивание суточного графика тепловой нагрузки, лучшее использование теплоносителя, что приводит к уменьшению расхода воды в сети. Возврат сетевой воды с низкой температурой улучшает эффект теплофикации, т.к. для подогрева воды можно использовать отборы пара пониженного давления. Сокращение расхода сетевой воды по этой схеме составляет (на тепловой пункт) 40% по сравнению с параллельной и 25% - по сравнению со смешанной.
Недостаток - отсутствие возможности полного автоматического регулирования теплового пункта. Схема теплового пункта приведена на рисунке 10.
Рисунок 10. Схема индивидуального теплового пункта.
10. Расчет группового теплового пункта
Рисунок 11. Принципиальная схема включения подогревателей ГВС
10.1 Расчет водоводяных подогревателей
Средний расход воды на ГВС в тепловом пункте за неделю отопительного периода:
,
где q=105 л/сут- расход воды в средние сутки за неделю отопительного периода;
U - число жителей, обслуживаемых тепловым пунктом
U=5·225+720=1845 чел.
q==8072 кг/ч =2,24 кг/с.
Средний расход теплоты на ГВС с учетом тепловых потерь:
Q= q·c· (55-tх) · (1+kt),
где kt - коэффициент тепловых потерь (значение кt для системы ГВС с полотенцесушителями и неизолированными стояками принимаем по табл. 2.5[1]. При наличии наружных распределительных сетей ГВС от ГТП kt=0,35.)
Q=2,24·4,19· (55-5) · (1+0,35)=634 кВт.
Максимальный расчетный расход тепловых с учетом тепловых потерь.
Q= q·c· (55-tх) · (kч+kt)
где kч - коэффициент часовой неравномерности расхода теплоты принемаем по табл.7.3[2]. kч=3,2.
Q=2,24·4,19· (55-5) · (3,2+0,35)=1666 кВт
Максимальный расчетный расход водопроводной воды
q===7,95 кг/с.
Приведенный расчетный расход воды в связи с тем, что на выходе из подогревателя принимается tг=600С
q===7,23 кг/с
Расход теплоты на отопление в точке излома температурного графика
Q'h.е===1194 кВт.
Коэффициент соотношения нагрузок отопления и ГВС
===0,23
Температура нагреваемой воды после I ступени водонагревателей горячего водоснабжения:
t=-t=36-6=30,0 0С,
t - недогрев воды в подогревателе принимается 57 0С.
Расчетный расход сетевой воды на тепловой пункт:
кг/с.
Расчетный расход сетевой воды на отопление в максимально-зимний режим:
8,02 кг/с.
Из двух расходов принимаем наибольший, то есть Gtot=10,85
Первая ступень рассчитывается на балансовую нагрузку:
кг/с
Вторая ступень рассчитывается по максимальному расходу водопроводной воды:
кг/с
В этом случае расчётная температура воды на входе во 2-ю ступень не равна температуре воды на выходе из 1-ой ступени, так как подогреватели рассчитаны на разные расходы.
Теплопроизводительность подогревателя I- ступени:
Q=2,69·4,19·(30-5)=282 кВт.
Теплопроизводительность подогревателя II- ступени найдём из максимальной нагрузки:
Q=1666-282=1384 кВт.
Температура сетевой воды на выходе из подогревателя II ступени, при условии, что вся сетевая вода проходит через подогреватель:
== 50,6 0С
Температура водопроводной воды на входе в подогреватель II ступени при максимальном расходе:
== 14,3 0С
Температурный напор подогревателя I ступени:
28 0С.
Расчетная площадь живого сечения трубок равна:
==0,0073 м2,
где W- скорость воды в трубках. Принимается равной 1 м/с.
- плотность воды при tср=(55+5)/2=30 0С.
По табл. 2.15 [1] выбираем подогреватели 3,54-1064000-Р ТУ 400-28-429-82Е, технические характеристики приведены в табл.9.
Таблица 9. Основные размеры и технические характеристики водоводяных подогревателей
|
Dвн, мм |
Dн, мм |
dвн/dн мм |
L, м |
Число трубок Z |
Площадь поверхности нагрева F, м2 |
Площадь живого сечения, м2 |
||
|
Трубок fтр |
Межтр. пространство fм |
|||||||
|
207 |
219 |
16/14 |
2,93 |
64 |
5,89 |
0,00985 |
0,02079 |
Расчет I ступени подогревателя
Средняя температура греющей воды:
md=(36+27,5)/2=31,250С,
где - температура греющей воды на входе и выходе из водоподгревателя, 0С.
Скорость воды в межтрубном пространстве:
Wмт=,
где - плотность воды при ср, кг/м3
fмт- площадь живого сечения межтрубного пространства, м2.
Wмт==0,53м/с.
Коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенкам трубок (, кВт/м2ч0С) равен:
1=1,163·(1210+18·md -0,038· md 2)·,
где dэкв- эквивалентный диаметр межтрубного пространства, м.
1=1,163· (1210+18·31,25-0,038·31,252) ·=2638,
Средняя температура нагреваемой воды:
tmd=,
где tx ,t- соотвественно температура нагреваемой воды на выходе и входе в подогреватель, 0С.
tmd==17,5 0С.
Скорость воды в трубках равна:
Wтр=,
где fтр- площадь живого сечения трубок, м2
Wтр==0,28 м/с.
Коэффициент теплоотдачи от стенок к нагреваемой воде определяется по формуле:
2=1,163·(1400+18·tmd-0,035·t2md)·,
где dвн- внутренний диаметр трубок, м
2=1,163·(1210+18·17,5-0,038·17,52) ·=1382
Коэффициент теплопередачи подогревателя определяем по формуле
k=,
где - коэффициент учитывающий накипь и загрезнение трубок
по табл. 2.16.[1] =0,7.
k==906,9.
Площадь поверхности нагрева скоростных водоподгревателей определяют по формуле:
F=,
F==11,1 м2
Число секций подогревателя равно:
n=,
где Fс- площадь поверхности нагрева одной секции подогревателя,м2.
N = 11,1/5,89 = 1,88 шт
Принимаем число секций подогревателя равным 2.
Расчет II ступени подогревателя
Средняя температура греющей воды равна:
md===49,30С,
где 1I, 1II- температура греющей воды на входе и выходе из водоподогревателя, 0С
Скорость воды в межтрубном пространстве, м/с:
Wмт===0,39 м/с
Коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенкам трубок:
1=1,163·(1210+18?49,3-0,038?49,32) ?0,390,8/0,02080,2=4533.
Средняя температура нагреваемой воды:
tmd===37,0 0С
где tг, t- температура нагреваемой воды на входе и выходе из водоподогревателя., 0С.
Скорость в трубках равна
Wтр===0,74 м/с.
Коэффициент теплоотдачи от стенок к нагреваемой воде определяется по формуле:
2=1,163·(1400+18?tmd-0,035?t 2md),
2=1,163·(1400+18?37-0,035?372)0,740,8/0,0140,2=4332.
Коэффициент теплоотдачи равен:
k===1550
Площадь поверхности нагрева равна:
F===94 м2.
Число секций подогревателя:
n==94/12= 7,8 шт.
Принимаем число секций подогревателя равным 8.
10.2 Определение диаметров трубопроводов теплового пункта
Диаметры трубопроводов теплового пункта подбирается по расходу теплоносителя на системы отопления и ГВС. Для определения диаметров воспользуемся номограммами для расчета гидравлических потерь в трубопроводах (рис. 4.27, 4.28 [1])
Расход теплоносителя рассчитывается по тепловой нагрузке.
G=,
где t- разность температур в подающем и обратном трубопроводах, 0С.
Для системы отопления
t=95-70=250С
Для системы ГВС
t=55-5=500С
Следует учитывать, что удельное падение давления в трубопроводах на систему отопления не должно быть больше 50 Па/м
Диаметры трубопроводов наружных распределительных сетей теплового пункта представлены в таблице 10.
Таблица 10
|
№ уч |
D мм; |
|||
|
на отопление |
на ГВС |
|||
|
Подача |
Возврат |
|||
|
43 |
150 |
82 |
50 |
|
|
45 |
125 |
50 |
21 |
|
|
47 |
125 |
50 |
21 |
Определение диаметра коллектора трубопроводов на систему отопления.
Площадь поперечного сечения коллектора должна быть равна сумме площадей поперечного сечения отходящих трубопроводов.
Fк о=2·F о =2··d
Fк=2··0,1252 +·0,1502 =0,042 м2
По табл. 9.3 [2] подбираем коллектор диаметром: dк=0,259 м.
Определение диаметра коллектора трубопроводов на систему г.в.с.
Fк.гвс=2·Fгвс =3·dгвс
Fк=2··0,072=0,0077 м2
По табл. 9.3 [2] подбираем коллектор диаметром: dк=0,100 м.
10.3 Подбор насоса на перемычке
Насос подбирают по количеству подмешиваемой воды.
Расход рабочей воды
Gр=
где Qо- расчетный расход теплоты в системе отопления Qо=2687 кВт.
t- разность температур в подающем и обратном трубопроводах. t=150-70=80 0С
Gр==8,0 кг/с.
Расход смешанной воды:
Gс===25,7 кг/с.
Подача насоса равна
Gп=1,3·(Gс-Gр),
Gп=1,3· (25,7-8,0)=23,01 кг/с.
Устанавливаем насос марки К - 90/20 - У2 мощностью 7,5 кВт, частота вращения n= 2900 об/мин.
10.4 Выбор грязевиков
Грязевики предназначены для очистки воды в системах теплоснабжения от взвешенных частиц грязи, песка и др. примесей.
Устанавливаем грязевики серии 4.903-10 типа 16-100. Т 34 С 5. Dу=150 мм
Грязевики устанавливаем на подающем трубопроводе системы отопления, и на обратном трубопроводе перед насосом на перемычке.
10.5 Выбор регулятора расхода и давления
УРРД-М - Регулятор универсальный прямого действия модернизированный.
Регулятор применяют как регулятор прямого действия для автоматизации абонентских вводах жилых зданий. Он подбирается по коэффициенту пропускной способности клапана:
kv=
где Qо- нагрузка отопления на тепловой пункт, кВт/ч;
t=150-70=80 0С- расчетная разность температур.
Р=0,051 МПа- перепад давления на клапане. Принимаем Р=0,06 МПа.
kv==37
10.6 Выбор обратных клапанов
Обратные клапаны являются запорной арматурой. Они предотвращают обратный ток воды.
Обратные клапаны устанавливаем на трубопроводе системы ГВС перед подогревателем I ступени и после циркуляционного насоса (клапан 15ч14бр(п)) Dу=125 мм, на перемычке после насосов (клапаны 15с22нж) Dу=125 мм. Основные характеристики клапанов представлены в табл.4.10[2].
10.7 Выбор задвижек
На подающем и обратном трубопроводах устанавливаем задвижки 30c15нж на Dу= мм.
На трубопроводе системы ГВС устанавливаем задвижки 30ч15нж на Dу= мм.
На трубопроводах, идущих к подогревателю I устанавливаем задвижки 30ч15нж на Dу= мм; ко II ступени задвижки 30ч15нж на Dу= мм.
10.8 Выбор манометров и термометров
Выбираем термометры марки ТТ П1-160-66 по ГОСТ 28498-90. Закладная деталь для установки термометров 10-3кч-1-75.
Манометр МТП-160А с трехходовым краном 14М1 и закладной деталью 3кч-46-70 по ГОСТ 2405-88.
10.9 Выбор водомеров
Водомер устанавливаем на трубопроводе водопроводной воды перед подогревателем I ступени. Выбираем водосчетчик типа СТВ, предназначенный для измерения расхода воды при температуре воды при температуре от 5 до 40 0С. Водосчетчики имеют расширенный диапазон измерений, позволяющий регистрировать все колебания расходов, обусловленные неравномерностью водопотребления.
Устанавливаем водосчетчик ВСКМ - 50 - 1.
10.10 Выбор теплосчетчика
Теплосчетчики для закрытых систем теплоснабжения предназначены для измерения суммарного количества тепловой энергии и суммарного объемного количества теплоносителя. Устанавливаем тепловычислитель СПТ 941.
Тепловычиситель рассчитан на работу в открытых и закрытых системах водяного теплоснабжения от 0 до 175 С и давления до 1,6МПа. Разность температур воды в подающем и обратном трубопроводе системы от 2 до 175 С. Прибор обеспечивает подключение двух однотипных платиновых термопреобразователей сопротивления(ТС) и одного или двух водосчетчиков (ВС). Обеспечивает регистрацию показаний параметров в электронном архиве. Прибор формирует месячные и суточные отчеты, где в табличной форме представлены все необходимые сведения о потреблении тепловой энергии и теплоносителя.
Список использованной литературы
Сокров Б.М. гражданские промышленные здания. - М.: Высшая школа, 1979г.- 439с.
Водяные тепловые сети: Справочное пособие по проектированию. (И.В. Беляйкина и др. ; под ред. Н.К.Громова, Е.П.Шубина).-М.: Энергоиздат, 1988г.- 376с.
Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.:Энергоиздат, 1988.- 360с.
Щекин Р.В. Справочник по теплоснабжению и вентиляции т.1.-Киев: Будивельник, 1976г.- 416с.
СНиП 2.01-82. Строительная климатология и геофизика. М.: Стройиздат, 1983г.
Наладка и эксплуатация водяных и тепловых сетей: Справочник (В.И.Манюк, Э.Б.Хит, А.И.Манюк).-М.: Стройиздат, 1988г.- 432с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Планировка микрорайона и трассировка тепловых сетей, тепловые нагрузки. Расчет тепловой схемы котельной, оборудование. Пьезометрический и температурный график. Гидравлический, механический расчет трубопроводов, схемы присоединения тепловых потребителей.
курсовая работа [532,9 K], добавлен 08.09.2010Расчет нагрузок отопления, вентиляции и горячего водоснабжения зданий жилого микрорайона. Гидравлический и тепловой расчет сети, блочно-модульной котельной для теплоснабжения, газоснабжения. Выбор источника теплоснабжения и оборудования ГРУ и ГРПШ.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 12.03.2013Тепловые нагрузки на отопление зданий. Гидравлический расчет и прокладка трубопроводов сетей для теплоснабжения микрорайона города с определенной температурой наружного воздуха. Компенсатор с гладким отводом. Нагрузки на подвижные и неподвижные опоры.
курсовая работа [120,6 K], добавлен 19.12.2010Характеристика тепловой нагрузки. Определение расчётной температуры воздуха, расходов теплоты. Гидравлический расчёт тепловой сети. Расчет тепловой изоляции. Расчет и выбор оборудования теплового пункта для одного из зданий. Экономия тепловой энергии.
курсовая работа [134,1 K], добавлен 01.02.2016Расчет расхода тепла на отопление, вентиляцию, горячее водопотребление. Графики часового и годового потребления тепла по периодам и месяцам. Схема теплового узла и присоединения теплопотребителей к теплосети. Тепловой и гидравлический расчет трубопровода.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 25.01.2015Определение сезонных и круглогодичных тепловых нагрузок, температуры и расходов сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе. Гидравлический и тепловой расчет паропровода, конденсатопровода и водяных тепловых сетей. Выбор оборудования для котельной.
курсовая работа [408,7 K], добавлен 10.02.2015Определение расчетных расходов тепла и расходов сетевой воды. Гидравлический расчет тепловой сети. Выбор схем присоединения зданий к тепловой сети. Гидравлический расчет паропроводов и конденсатопровода. Построение продольного профиля тепловой сети.
курсовая работа [348,2 K], добавлен 29.03.2012Краткая характеристика микрорайона. Расчетные электрические нагрузки жилых зданий. Определение числа и мощности трансформаторных подстанций и размещение. Нагрузка общественных зданий и коммунально-бытовых предприятий. Расчет электрической нагрузки.
курсовая работа [509,3 K], добавлен 12.02.2015Выполнение гидравлического вычисления системы теплоснабжения от центрального теплового пункта. Типовой расчет горячего водоснабжения. Определение коэффициена теплоотдачи в межтрубном пространстве и среднего температурного напора в теплообменнике.
курсовая работа [859,3 K], добавлен 15.02.2014Описание системы теплоснабжения. Климатологические данные города Калуга. Определение расчетных тепловых нагрузок района города на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Гидравлический расчет водяных тепловых сетей. Эффективность тепловой изоляции.
курсовая работа [146,6 K], добавлен 09.05.2015
