Теплоснабжение промышленного района от ТЭЦ

Размещено на http://www.allbest.ru/

43

Размещено на http://www.allbest.ru/

Теплоснабжение промышленного района от ТЭЦ

Содержание

• Введение
• 1. Определение теплопотребления района теплофикации
• 1.1 Климатологические данные района теплофикации
• 1.2 Определение расчетных расходов тепла на отопление и вентиляцию по укрупненным показателям
• 1.2.1 Расчетный расход тепла на отопление промышленных зданий
• 1.2.2 Расчетный расход тепла на вентиляцию промышленных зданий
• 1.2.3 Расчетный расход тепла на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий
• 1.3 Расход тепла на горячее водоснабжение производственных цехов
• 1.4 Расчетный расход тепла на горячее водоснабжение жилых районов
• 1.5 Построение годового графика тепловой нагрузки
• 2. Гидравлический расчет тепловых сетей
• 2.1 Определение расходов сетевой воды
• 2.2 Гидравлический расчет водяных тепловых сетей
• 3. Построение графика центрального качественного регулирования по отопительной нагрузке
• 4. Тепловой расчет теплопроводов
• 5. Выбор схемы присоединения абонентов к водяной тепловой сети
• 6. Выбор сетевых и подпиточных насосов
• 7. Экономика транспорта тепла
• Список использованных источников
• Введение

отопление водоснабжение производственное

Теплоснабжение промышленного района осуществляется от ТЭЦ №1. В системе теплоснабжения абонентов, обеспечивающей тепловую нагрузку на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, в качестве теплоносителя применяется вода. Система теплоснабжения закрытая, двухтрубная. Регулирование отпуска тепла принято центральное, качественное по отопительной нагрузке. Для покрытия технологической нагрузки к промышленным предприятиям подведен газопровод.

1. Определение теплопотребления района теплофикации

1.1 Климатологические данные района теплофикации

Для города Львов имеем следующие данные:

1. Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления

2. Расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции

3. Продолжительность отопительного периода .

4. Средняя температура наружного воздуха за отопительный период

5. Продолжительность стояния наружных температур за отопительный период показана в таблице 1.1

Таблица 1.1

Температура, оС	-30	-25	-20	-15	-10	-5	0	8
Время стояния, ч	-	1	7	40	210	705	2260	4400

1.2 Определение расчетных расходов тепла на отопление и вентиляцию по укрупненным показателям

1.2.1 Расчетный расход тепла на отопление промышленных зданий

(1.1)

где - коэффициент инфильтрации;

- строительный объем здания по наружному обмеру, ;

- внутренняя температура воздуха в здании, ;

- расчетная температура наружного воздуха для отопления, ;

- отопительная характеристика здания, .

(1.2)

где b - постоянная инфильтрации,

для промышленных зданий

для общественных ;

- ускорение свободного падения, ;

- высота здания или этажа административного здания,

(принимаем =10ч15 );

- скорость ветра, , (принимаем) ;

- температура наружного и внутреннего воздуха, .

Для литейного, термического и кузнечного цехов:

.

Принимаем

Для склада:

Принимаем

Для механического и слесарного цехов и цеха металлоконструкций:

.

Принимаем

Для административного корпуса, райцентра и рабочего поселка:

.

Принимаем

В горячих цехах часть теплопотерь здания компенсируется внутренними тепловыделениями. В этом случае расход тепла на отопление должен быть уменьшен на величину тепловыделения , а расход остального подводимого тепла определится из выражения :

(1.3)

где -количество тепла, определяемое по формуле (1.1), ;

- внутренние тепловыделения здания, .

Для чугунолитейных, сталелитейных и других литейных цехов можно принимать :

Для термических и кузнечных цехов :

Для остальных цехов: .

Для литейного цеха металлургического завода:

1.2.2 Расчетный расход тепла на вентиляцию промышленных зданий

(1.4)

где - вентиляционная характеристика здания, ;

- расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции, .

Для литейного цеха металлургического завода:

1.2.3 Расчетный расход тепла на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий

Из общего расхода тепла на 1 жителя на отопление принимается 90% :

, (1.5)

На вентиляцию принимается 10 % :

, (1.6)

где - укрупненная норма расхода тепла на 1 жителя, ;

- число жителей в районе.

Райцентр :

Рабочий поселок :

1.3 Расход тепла на горячее водоснабжение производственных цехов

(1.7)

где - число работающих в цехе (приближенно принимается для

производственных цехов ),для административных

зданий .) ;

- норма расхода воды на 1 работающего в смену, ;

- теплоемкость воды ;

; - температура горячей и холодной воды ;

- продолжительность работы предприятия в 1 смену ().

Для литейного цеха металлургического завода:

1.4 Расчетный расход тепла на горячее водоснабжение жилых районов

(1.8)

где - коэффициент часовой неравномерности потребления горячей воды ;

- среднесуточный расход воды на 1 жителя, ;

- число жителей района.

Райцентр :

Рабочий поселок :

Аналогично рассчитывается расход тепла на отопление и вентиляцию в других цехах и общественно-жилых зданиях. Результаты расчетов сводятся в таблицу 1.2.

1.5 Построение годового графика тепловой нагрузки

Зная расчетные расходы тепла по всем видам тепловой нагрузки, строят графики тепловой нагрузки за год : график расходов тепла в зависимости от наружных температур воздуха в течение года и график годового расхода тепла в зависимости от продолжительности стояния наружных температур (рисунок 1,приложение 1).

Минимальные расходы тепла на отопление и вентиляцию определяются пересчетом :

, (1.9)

, (1.10)

где - температура наружного воздуха в конце отопительного периода ().

2. Гидравлический расчет тепловых сетей

Гидравлический расчет является одним из важнейших разделов проектирования тепловых сетей. В его задачу входят: определение диаметров трубопроводов, определение потерь давления (напора); установление значений давлений (напоров) в различных точках сети, увязка всех точек системы при статическом и динамическом режимах для обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети абонента.

Исходными данными для гидравлического расчета трубопроводов тепловой сети являются расчетные тепловые нагрузки и принятые параметры теплоносителя.

2.1 Определение расходов сетевой воды

При теплоносителе - воде расчетные расходы воды для гидравлического расчета закрытых тепловых сетей определяются по формуле:

, (2.1)

где - суммарный расход тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение абонента, ;

- температуры сетевой воды в прямом и обратном трубопроводе соответственно при расчетных температурах наружного воздуха, ;

- теплоемкость воды ;

- коэффициент, учитывающий утечки воды из сети.

Для первого участка:

.

2.2 Гидравлический расчет водяных тепловых сетей

2.2.1 Предварительный гидравлический расчет

В проекте удельные потери давления в магистральных трубопроводах принимаем в пределах , для ответвлений - по располагаемому давлению, но не более .

(2.2)

где - ориентировочный коэффициент местных потерь ;

- расход теплоносителя на рассматриваемом участке, ;

- постоянный коэффициент, для воды .

Для первого участка:

.

Предварительные удельные линейные потери давления могут быть найдены из выражения

, (2.3)

где - располагаемый перепад давлений на участке, ;

l - общая длина трассы, .

Для двухтрубной тепловой сети в качестве l принимаем длину прямой или обратной линий.

Ориентировочный внутренний диаметр трубопровода определится из выражения :

(2.4)

где - коэффициент, зависящий от шероховатости труб ()

Для первого участка:

Ориентировочно найденный диаметр трубопровода округляется до ближайшего большего стандартного диаметра трубы. Для остальных участков расчет аналогичен. Результаты расчета сводим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

№участ-ка	Расход воды на участке,	Длина участ-ка,	Ориенти-ровочные местные сопротив-ления	Ориентировоч-ные удельные линейные потери давления, Па/м	Ориенти-ровочный внутренний диаметр трубы, м	Внутренний диаметр стандарт-ной трубы, м	Толщина стенки стандарт-ной трубы, мм
							S
1	148,74	1262,8	0,12	60	0,360	0,408	9
2	85,05	613,3	0,09	250	0,222	0,259	7
3	63,69	882,6	0,08	80	0,247	0,259	7
4	10,46	176,3	0,03	250	0,100	0,100	4
5	53,24	973,6	0,07	80	0,230	0,259	7
6	11,37	1700	0,03	80	0,128	0,150	4,5
7	41,87	1793	0,06	80	0,210	0,259	7

2.2.2 Поверочный расчет водяной тепловой сети

Число компенсаторов определяют в зависимости от диаметра трубопровода, рода теплоносителя и расстояния между неподвижными опорами .([2], приложение 2).

При установке П-образных компенсаторов длина трубопровода увеличивается на величину :

(2.5)

где - вылет (плечо) компенсатора, ,

- число установленных на участке компенсаторов, ;причем

Вылет компенсатора, в свою очередь, зависит от диаметра трубопровода, температуры теплоносителя. При расчете компенсатора определяется расчетное тепловое удлинение трубопровода :

, (2.6)

где - коэффициент линейного расширения стали () ;

- максимальная температура теплоносителя, ;

- температура наружного воздуха при монтаже компенсатора, .

Вылет компенсатора определяется по выражению :

(2.7)

где - коэффициент формы компенсатора () ;

- температурное удлинение участка трубопровода с учетом предварительной растяжки;

- степень растяжки компенсатора, зависящая от температуры теплоносителя ();

- модуль упругости первого рода, ;

- допустимое напряжение от тепловых удлинений, .

Эквивалентная длина всех местных сопротивлений определяется по формуле :

(2.8)

где - постоянный коэффициент, зависящий от шероховатости труб.

Приведенная длина участка трубопровода определится из выражения:

(2.9)

Уточненные удельные линейные потери давления подсчитываются из выражения :

(2.10)

где - постоянный коэффициент, зависящий от шероховатости труб.

Полная потеря давления на участке сети :

(2.11)

или

(2.12)

где - ускорение свободного падения ;

- плотность теплоносителя при заданной температуре.

Для первого участка:

Для остальных участков расчет аналогичен. Результаты расчета сводим в таблицу 2.2.

2.3 Гидравлический расчет паропроводов

В расчетах эквивалентная шероховатость труб принимается

2.3.1 Предварительный растет паропровода

Ориентировочный внутренний диаметр паропровода

(2.13)

где - расход пара, ;

- среднее значение объемной плотности, ;

- удельные линейные потери давления, ;

- постоянный коэффициент, зависящий от шероховатости труб.

При определении пользуемся формулой (2.3).

Падение давления пара на участке может быть рассчитано следующим образом :

(2.14)

где - падение давления, величиной на .

Ориентировочная средняя плотность пара определится из условия предварительно принятого падения давления и принятого падения температуры пара по длине участка :

(2.15)

где - объемные плотности пара в начале и конце расчетного участка, .

Для первого участка:

Принимаем .Для оставшихся участков расчет аналогичен. Результаты расчета сводим в таблицу 2.4.

Таблица 2.4

Участок сети	Расход пара, кг/с	Длина участка, м	Начало участка	Ориентировочные местные сопротивления	Ориентировочные удельные линейные потери, Па/м	Ориентировочный диаметр паропровода, м	Стандартная труба
			Давление, Па	Температура, єС	Объемная плотность, кг/мі				Наружный диаметр, м	Толщина стенки, мм
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	3,33	2145,4	1,16	350	3,97	0,37	54,94	0,236	0,273	7
2	2,22	176,3	1,00	307	3,82	0,30	850,16	0,123	0,133	4
3	1,11	2673,6	1,00	307	3,82	0,21	61,94	0,156	0,194	5

2.3.2 Поверочный расчет паропровода

Местные сопротивления вычисляются аналогично указанному для водяных тепловых сетей. Секционирующие задвижки на паропроводе расчетной магистрали не ставятся. Задвижки ставятся на ответвлениях и перед вводом паропровода к потребителю.

Для стандартной трубы определяем область гидравлического режима работы паропровода. Для этого определяем число :

(2.16)

где - кинематическая вязкость пара, .

Предельное число Рейнольдса :

(2.17)

Для удельные линейные потери давления вычисляются с помощью уравнения :

(2.18)

где - постоянный коэффициент, зависящий от шероховатости труб.

Для первого участка :

Определение приведенной длины паропровода производится аналогично приведенной длине водяных тепловых сетей по формуле (2.9)

Поскольку объемная плотность пара изменяется, необходимо определить теплопотери на трассе и уточнить среднюю теплоёмкость пара.

Полные теплопотери на расчётном участке :

(2.19)

где - расчетная длина участка паропровода, .(причем )

Температура пара изменяется на участке на величину :

 (2.20)

где - теплоемкость пара, .

Падение давления определяется по формуле :

(2.21)

Для первого участка:

Для оставшихся участков расчет аналогичен. Результаты расчета сводим в таблицу 2.5.

2.3.3 Расчет конденсатопровода

Расчёт конденсатопровода производят при 100%-ом возврате конденсата. Конденсат занимает полное сечение трубопровода. Диаметр конденсатопровода определяется по расходу конденсата и удельному падению давления по длине, которое принимается равным .

Гидравлический расчет конденсатопровода производим, используя номограммы([5], Приложение 4). Результаты расчёта сводим в таблицу 2.6.

Таблица 2.6

Участок сети	Расход пара,	Линейные потери давления,	Скорость,	Ориентиро-вочный диаметр паропровода,	Стандартная труба
					Условный проход,	Наружный диаметр,	Внутрен. диаметр,
1	3,33	100	0,65	0,081	0,08	0,089	0,082
2	2,22	100	0,6	0,07	0,07	0,076	0,07
3	1,11	100	0,5	0,051	0,05	0,057	0,051

3. Построение графика центрального качественного регулирования по отопительной нагрузке

Температурные графики выражают зависимость необходимых температур воды в тепловых сетях от тепловой нагрузки и от температуры наружного воздуха.

Для построения температурных графиков используются следующие уравнения :

для подающей магистрали

(3.1)

для обратной магистрали

(3.2)

где - расчетная температура воздуха внутри помещения, ;

-температурный напор в нагревательных приборах отопительной системы, .

(3.3)

- температурный перепад в тепловой сети, ;

(3.4)

- температурный перепад в отопительной системе, ;

(3.5)

- относительная тепловая нагрузка;

(3.6)

где , - текущая наружная температура воздуха и расчетная температура наружного воздуха по отоплению, .

Задаваясь различными значениями в пределах от +8 до , определяем и строим график температур воды в тепловой сети (рисунок 3.1) . Минимальная температура воды в подающей магистрали должна быть 70° для закрытых систем теплоснабжения. Поэтому отопительный график срезается на уровне 70° и носит название отопительно-бытового. Температура наружного воздуха, при которой график имеет излом, делит его на две части.

В правой части от осуществляется качественное регулирование отпуска теплоты, в левой части от до - местное регулирование.

4. Тепловой расчет теплопроводов

В задачу теплового расчета входит выбор толщины основного слоя изоляционной конструкции, расчет потерь теплоты теплопроводами и определение эффективности изоляции.

Толщина основного слоя изоляционной конструкции выбирается на основании расчёта по нормам потерь теплоты.

Полное термическое сопротивление на пути теплового потока к окружающей среде при надземной прокладке трубопроводов :

(4.1)

(4.2)

(4.3)

где - термическое сопротивление слоя изоляции, ;

- термическое сопротивление наружной поверхности изоляции, ;

- наружный диаметр изолированной трубы, ;

- наружный диаметр трубы без изоляции, ;

- коэффициент теплопроводности изоляции, ;

- коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции к воздуху, первоначально принимаем .

Приближенное значение температуры наружной поверхности изоляции

 (4.4)

где - температура теплоносителя в трубе, ;

- температура окружающей среды, .

Уточненное значение коэффициента теплоотдачи от поверхности изоляции к воздуху :

(4.5)

где - коэффициент теплоотдачи конвекцией, ;

(4.6)

где - скорость воздуха, ;

- коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием, ;

(4.7)

Затем производим пересчет и .

Удельные тепловые потери трубопроводов при наземной прокладке :

 (4.8)

При совместной подземной бесканальной прокладке термическое сопротивление трубы и грунта :

(4.9)

где - термическое сопротивление грунта,

(4.10)

где -действительная глубина заложения оси теплопровода, ;

При двухтрубном теплопроводе условное дополнительное сопротивление :

(4.11)

Теплопотери двухтрубного бесканального теплопровода рассчитываются по следующей формуле :

(4.12)

где -расстояние по горизонтали между осями труб, ;

Тепловые потери трубопровода :

(4.13)

где - длина участка, ;

- коэффициент местных потерь тепла, -для надземной прокладки, -для подземной прокладки.

Коэффициент эффективности изоляции :

(4.14)

где - теплопотери изолированной трубы, ;

- теплопотери голой трубы, .

Для первого участка при надземной прокладке водяной тепловой сети подающего трубопровода :

Исходные данные:

Задаемся первоначально

По норме данная величина составляет . Пересчёт не требуется.

.

Расчёт обратного трубопровода, паропровода и конденсатопровода на всех участках надземной прокладки производится по приведённой схеме. Результаты расчёта сводим в таблицу 4.1.

Для второго участка при подземной прокладке водяной тепловой сети подающего и обратного трубопровода :

Исходные данные:

Задаемся первоначально

По норме данная величина составляет для подающего трубопровода -, для обратного - . Пересчёт не требуется.

.

Расчёт паропровода и конденсатопровода на всех участках подземной прокладки производится по приведённой схеме. Результаты расчёта сводим в таблицу 4.1.

5. Выбор схемы присоединения абонентов к водяной тепловой сети

На пьезометрический график распределения напоров в водяной тепловой сети наносятся профиль местности, где расположен теплопровод, и высоты присоединенных абонентов.

В зависимости от профиля местности, расстояния до источника теплоты, соотношения напоров в сети и высоты присоединенных зданий выбирается схема присоединения для каждого абонента.

В данном случае первый, второй и четвертый абоненты присоединяются по зависимой схеме с элеватором, так как в месте расположения этого объекта пьезометрический напор в обратной линии тепловой сети как при статический , так и при гидродинамическом режиме не превышает допустимого предела( 60м ), а располагаемый напор в сети больше 15 м, что достаточно для создания необходимого напора в сопле элеватора и компенсации потери напора в регулирующем клапане.

Третий абонент присоединяется по зависимой схеме с регулятором давления на обратной линии с импульсом до себя, которая подымет давление в обратной линии выше верхних этажей зданий, так как верхние этажи зданий третьего абонента выше, чем гидродинамический пьезометрический напор в обратной линии .

6. Выбор сетевых и подпиточных насосов

Требуемый напор сетевых насосов при суммарных расчетных расходах сетевой воды складывается из потерь напора в водонагревательной установке источника теплоты, суммарных потерь напора в подающем и обратном теплопроводах тепловой сети и потерь напора у абонента.

(6.1)

Для летнего периода напор сетевых насосов равен :

(6.2)

где , - расходы сетевой воды в летний и зимний периоды .

Из пьезометрического графика находим .

По принятому напору и расчетной подаче принимаем для зимнего периода насос СЭ 800 - 100 (), для летнего - К290 /30 (). Характеристики данных насосов представлены на рис. 6.1 и 6.2

Минимальное количество насосов в каждой группе - ., один из которых резервный.

Размещено на http://www.allbest.ru/

43

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 6.1 - Характеристика насоса СЭ 800 -100

Рисунок 6.2 - Характеристика насоса К290 /30

Строим характеристику сопротивления сети :

(6.3)

Сопротивление сети - величина постоянная и не зависит от расхода теплоносителя, а зависит только от эквивалентной шероховатости внутренней поверхности трубопроводов, эквивалентной длины местных сопротивлений и плотности теплоносителя. Характеристика сети строится по одному известному режиму (расчетному).

Задаваясь различными расходами воды при постоянной характеристике сети, определяем напор в сети. По этим данным строим характеристику сопротивления сети и совмещаем ее с характеристикой сетевых насосов (рис. 6.3). Точка пересечения указывает расход теплоносителя и напор, развиваемый сетевыми насосами.

Для насоса СЭ 800 - 100:

Для насоса К290 /30:



Рисунок 6.3 - Гидравлическая характеристика сетевых насосов и тепловой сети

Требуемый напор подпиточного насоса устанавливается исходя из необходимости поддержания определенного статического напора в тепловой сети и обеспечения невскипанния воды в самой высокой точке абонентов при остановке сетевых насосов.

Подача подпиточных насосов определяется из условия восполнения утечек воды и принимается от объема воды в теплопроводах и присоединенных к ним системах теплопотребления. Предусматриваться аварийная подпитка сети до от объема трубопроводов. Количество подпиточных насосов не менее один из них - резервный.

(6.4)

где - мощность системы теплоснабжения, ;

- удельный объем воды в тепловых сетях, ;

- удельный объем сетевой воды в системах отопления зданий,

Выбираем подпиточный насос К45/55 ().

Рисунок 6.4 - Характеристика насоса К45/55

7. Экономика транспорта тепла

Одним из основных технико-экономических показателей работы тепловых сетей является себестоимость транспорта тепла, которая определяется как сумма эксплуатационных затрат на единицу отпуска тепла потребителям

(7.1)

где - отпущенное тепло (определяется из графика годовой нагрузки);

- годовые эксплуатационное расходы на амортизацию, ремонт и обслуживание сети;

- стоимость электроэнергии на передачу теплоносителя;

- стоимость теплопотерь в сети.

(7.2)

где - годовые отчисления от стоимости сооружения теплосети;

- стоимость теплосети, .

(7.3)

где и - постоянные коэффициенты;

- число параллельных трубопроводов;

- общая длина трубопроводов, ;

- сумма произведений диаметров труб на длину соответствующих участков.

Для подземной канальной и надземной прокладки .

(7.4)

где и - напоры циркуляционного и подпиточного насосов, ;

- часовой расход теплоносителя, ;

- стоимость электроэнергии;

- КПД насосов;

- число часов работы насосов в году (определяется из годового графика тепловой нагрузки).

(7.5)

где - материальная характеристика сети,

(7.6)

где - коэффициент теплоотдачи;

- среднегодовая температура теплоносителя, (определяется из годового графика тепловой нагрузки);

- среднегодовая температура наружного воздуха, ;

- стоимость тепла.

1. Стоимость электроэнергии на передачу теплоносителя:

2. Стоимость теплопотерь в сети для подающего и обратного трубопроводов:

Для подающего:

Для обратного:

Суммарная стоимость теплопотерь в сети

3. Годовые эксплуатационное расходы на амортизацию, ремонт и обслуживание сети:

4. Себестоимость транспорта тепла:

Список использованных источников

1. СниП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. -М.: Стройиздат, 1983

2. Водяные тепловые сети: Справочное пособие по проектированию /Под ред. Н.К. Громова, Е.П. Шубина, - М.: Энергоиздат, 1988.- 376 с.

3. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов. -М.: Энергоиздат, 1982. -360 с.

4. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник /В.И. Манюк, Я.И. Каплинский, Э.Б.Хиж и др. -М.: Стойиздат, 1988. -432 с.

5. Методические указания к курсовому проекту.

Размещено на Allbest