Размещено на http://www.allbest.ru/

Проект системы теплоснабжения микрорайона

Введение

тепловой сеть гидравлический микрорайон

Развитие теплоснабжения осуществляется в основном за счет крупных тепловых электростанций. В то же время в районах страны или города, где концентрация потребителей теплоты не достигает уровня, оправдывающего экономическую целесообразность сооружения ТЭЦ, основным источником теплоснабжения остаются районные и квартальные котельные.

Система централизованного теплоснабжения состоит из источника теплоты, тепловых сетей и потребителей тепловой энергии (абонентов).

Целью курсовой работы является закрепление знаний важнейших разделов курса «Источники и системы теплоснабжения предприятий», а именно: выбор системы теплоснабжения и трассировка тепловой сети, определение расчетных тепловых нагрузок, расчет и построение температурного графика, гидравлический расчет тепловой сети и построение пьезометрического графика, выбор схемы присоединения типового потребителя. Индивидуальное задание может включать расчет тепловой схемы котельной или расчет и выбор оборудования теплового пункта для различных потребителей.

1. Планировка микрорайона и трассировка тепловых сетей

Первичным структурным планировочным элементом селитебной части города является микрорайон. Под микрорайоном понимают жилой массив, ограниченный красными линиями магистральных и жилых улиц. Жители микрорайона обеспечиваются всеми видами учреждений повседневного обслуживания (детские сады, ясли, школы, магазины, аптеки, кафе и т.д.). В крупных городах нормами рекомендуется смешанная застройка в 9 этажей и более частичным применением зданий в 5 этажей.

Примем для застройки микрорайона города Челябинска типовые секционные жилые здания: пятиэтажные-94 серии, девятиэтажные-93 серии. В микрорайоне будет построен детский сад на 280 мест и школа на 844 учащихся.

Предположим, что в одной квартире в среднем проживает: в 5-этажном доме - 3 человека, в 9-этажном доме - 4 человека; в 5-этажном доме на площадке 3 квартиры, в 9-этажном доме - 4 квартиры. Тогда в одной секции пятиэтажного дома - 15 квартир, в одной секции девятиэтажного дома - 36 квартир, т.е. в пятиэтажном доме в среднем в одной секции проживает 45 человек, а девятиэтажном - 144 человека.

Принимаем:

-5 пятисекционных 9-этажных домов;

-8 пятисекционных 5-этажных домов:

Всего жилых домов-13. Доля девятиэтажных домов составляет 5/13=0,38, что соответствуют заданию.

Число жителей, живущих в пятиэтажных домах:

45•5•8=1800 человек.

Число жителей, живущих в девятиэтажных домах:

144•5•5=3600 человек.

Численность жителей микрорайона тогда составит:

1800+3600=5400 человек.

Доля жителей, проживающих в пятиэтажных домах:

Доля жителей, проживающих в девятиэтажных домах:

.

Средняя этажность жилых зданий микрорайона:

где ,- этажности зданий; ,;

,-доля жителей, проживающих в соответствующих зданиях.

По таблицам 1 [1] и 2 [1] определяем соответственно коэффициенты К_з=0,244 и =1,33.

Площадь территории, приходящейся на одного жителя, м²/чел.:

где - коэффициент, характеризующий отношение площади застройки к общей площади;

_- коэффициент, характеризующий отношение площади участков учреждений обслуживания, приходящихся на одного жителя, к норме обеспеченности жилой площадью;

_{=0.93 -} для микрорайонов;

- коэффициент застройки

- обеспеченность населения общей площадью;

на одного человека на расчетный период;

м²/чел.

Таблица 1 - Характеристики здании микрорайона

Тип здания	Размер в плане, м	Высота Н, м	, Вт/(м3•0 С)
Пятиэтажный жилой дом 94 серии: рядовая секция торцевая секция	12,9Ч15,9 12,9Ч18,6	15	0,440 0,450
Девятиэтажный жилой дом 93 серии: рядовая секция торцевая секция	12,6Ч24	27	0,374 0,421
Детский сад на 280 мест	57Ч27	6,7	0,430
Школа на 844 учащихся	71,4Ч32,6	10	0,304

Таблица 2 - План расселения жителей микрорайона

Тип здания	Кол-во домов	Число жителей
Девятиэтажный пяти секционный жилой дом	5	3600
Пятиэтажный пяти секционный жилой дом	8	1800
Всего жителей		5400

Площадь микрорайона, м²:

,

где N - число жителей микрорайона.

м^2;

Для удобства примем площадь микрорайона 180000 м². Это будет прямоугольник 450^x400.

По действующим нормам проектирования минимальные разрывы между длинными сторонами установлены:

Для 5 - этажных здании - 30 м;

Для 9 - этажных здании - 48 м;

Разрывы между торцами стен с окнами из жилых помещений:

Для 5 - этажных здании - 15 м;

Для 9 - этажных здании - 24 м;

Размеры земельных участков:

Школы-2 гектара;

Детского сада-35 м² на одно место.

Планировка микрорайона приведена на рисунке 1. Площадь микрорайона составляет 450*400 м. трассировку тепловых сетей производим от котельной расположенной в северно-восточной части микрорайона, в виде двух основных магистральных веток, проходящих по району проектирования.

2. Тепловые нагрузки микрорайона

Определение расходов теплоты, отпускаемой потребителям из тепловых сетей, является первым этапом при разработке схем теплоснабжения. Поддержание заданной температуры воздуха в помещениях осуществляется подачей теплоносителя заданных параметров. По заданию тепловые сети тепловые сети проектируются на график 150-70^оС.

Расчетная температура воздуха в помещениях определяется назначением этих помещений, а также климатическим районом, к которому относится проект.

Климатические характеристики района:

Расчетная температура отопления t_но=-29 ⁰C

Расчетная температура вентиляции t_нв=-20 ⁰С

Средняя температура наружного воздуха наиболее холодного месяца t_хм=-15,5 ⁰С

Средняя температура наружного воздуха за отопительный период t_сп=-7,1 ⁰С

Рассчитаем нагрузку на отопление для каждого здания:

где q_ov - удельная тепловая характеристика зданий (отопительная характеристика), Вт/(м³•⁰С,

V - объем здания по наружному обмеру, м³;

t_вp - усредненная температура внутреннего воздуха в отапливаемом помещении;

t_но - расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления;

Нагрузка отопления детского сада:

,

кВт;

Нагрузка отопления школы:

,

кВт;

Нагрузка отопления 9-этажного 5-секкционного здания:

,

кВт

где ,

;

- для торцевых секций здания из таблицы 3;

- для рядовых секций здания из таблицы3.

Нагрузка отопления 5-этажного 5-секкционного здания:

,

кВт;

где ,

;

Тогда общая нагрузка микрорайона на отопление будет:

,

кВт;

Рассчитаем вентиляционную нагрузку (только для общественных зданий):

Нагрузка вентиляции детского сада:

,

кВт;

Нагрузка вентиляции школы:

,

кВт;

Тогда общая нагрузка микрорайона на вентиляцию будет:

,

кВт;

Рассчитаем нагрузку на ГВС для каждого здания:

Нагрузка ГВС детского сада:

,

кВт;

Нагрузка ГВС школы:

,

кВт;

Нагрузка ГВС 9-этажного 5-секкционного здания:

,

кВт;

Нагрузка ГВС 5-этажного 5-секционного здания:

,

кВт;

Тогда общая нагрузка микрорайона на ГВС:

,

кВт;

Рассчитаем нагрузки для других периодов:

Общая нагрузка микрорайона на ГВС в летний период:

,

кВт;

Нагрузка на вентиляцию детского сада в режиме холодного

месяца:

,

кВт;

Нагрузка на вентиляцию школы в режиме холодного месяца:

,

 кВт;

Общая суммарная нагрузка на вентиляцию микрорайона в режиме холодного месяца:

,

кВт;

Нагрузка на вентиляцию детского сада в среднеотопительном режиме:

,

кВт;

Нагрузка на вентиляцию школы в среднеотопительном режиме:

,

кВт;

Суммарная нагрузка на вентиляцию микрорайона в среднеотопительном режиме:

,

кВт;

Нагрузка на отопление детского сада в режиме холодного месяца:

,

кВт;

Нагрузка на отопление школы в режиме холодного месяца:

,

кВт;

Нагрузка на отопление жилых домов в режиме холодного месяца:

,

кВт;

Суммарная нагрузка на отопление микрорайона в режиме холодного месяца:

,

кВт;

Нагрузка на отопление детского сада, в среднеотопительном режиме:

,

 кВт;

Нагрузка на отопление школы в среднеотопительном режиме:

,

кВт;

Нагрузка на отопление жилых домов в среднеотопительном режиме:

,

кВт;

Суммарная нагрузка на отопление микрорайона в среднеотопительном режиме:

,

кВт;

Результаты подсчетов всех режимов заносятся в таблицу 3.

Таблица 3 - Сводная таблица тепловых нагрузок

Потребитель	Тепловая нагрузка, кВт
	Максимальный зимний	Холодного месяца	Средне отопительный	Летний
Отопление	7101,06	5059,86	3789,8	-
Вентиляция	133,28	116	86	-
ГВС	1692,67	1692,67	1692,67	1083,31
Итого	8927,01	6868,53	5568,47	1083,31

3. Расчёт тепловой схемы котельной, выбор основного оборудования

Котельная предназначена для отпуска пара технологическим потребителям и горячей воды для теплоснабжения микрорайона.

Система теплоснабжения закрытая.

Температурный график 150-70єС.

Пар на технологические нужды:

- расход пара D_п = 4,5 кг/с;

- давление пара Р = 0,7 МПа;

- температура пара t_п = 195єС.

Доля возвращаемого конденсата = 0,6.

Температура возвращаемого конденсата t_к =95 єС.

Нагрузка микрорайона 8927,01 Вт.

Дросселирование пара только для собственных нужд и на сетевые подогреватели до давления 6 атм и слабо перегретый пар 190єС.

Расход сетевой воды:

,

где - энтальпия воды в подающей и обратной линиях тепловой сети

Расход пара на подогреватели сетевой воды:

,

;

где - энтальпия редуцированного пара при Р=6 кг/см² и t_Р = 190є, i_Р =675,6 ккал/кг (слабо перегретый).

- энтальпия конденсата после сетевых подогревателей, = 80єС,

= 80,1 ккал/кг

= 675,6·4,19 = 2830,8 кДж/кг

= 80,1·4,19 = 335,6 кДж/кг

- кпд подогревателей (= 0,98)

Суммарный расход свежего пара до редуцирования на внешних потребителей:

,

где - энтальпия свежего пара, при Р = 0,7 МПа и t_П = 195єС

=689,73·4,19=2890 кДж/кг;

- энтальпия питательной воды;

=100є

= 100,28·4,19 = 420,2 кДж/кг;

кг/с;

Суммарный расход свежего пара внешними потребителями:

,

;

Расход пара на собственные нужды котельной предварительно принимаются в размере 5% внешнего потребления пара:

,

;

Потери внутри котельной принимаем 2-5% от расхода пара в котельной:

,

;

Количество потерянного на производстве конденсата

,

;

Потери конденсата с учетом 3% его потерь внутри котельной

,

;

Расход химически очищенной воды при величине потерь воды в тепловых сетях 2% общего расхода сетевой воды равен сумме потерь конденсата и количества воды для подпитки тепловых сетей:

,

;

Принимая расход воды на собственные нужды ВПУ равным 25% расхода химически очищенной воды, получим расход сырой воды:

,

;

Расход пара на пароводяной подогреватель сырой воды:

,

где - энтальпии сырой воды после и до подогревателя. Вода подогревается с 5 до 30є

= 30·4,19=125,7 кДж/кг;

= 5·4,19=20,95 кДж/кг.

Редуцированный пар конденсируется. Температура конденсата при р=6 кг/см²

t_п = 158,08єС, = 159,3·4,19 = 667,5 кДж/кг

;

Продувка может составлять от 2 до 10% номинальной паропроизводительности котла. Если G_пр больше 0,28 кг/с, необходимо устанавливать расширитель продувки. При G_пр0,14 кг/с необходимо предусмотреть непрерывную продувку.

Общая паропроизводительность котельной:

,

;

Количество воды, поступающей от непрерывной продувки:

,

где р_пр - процент продувки. Примем р_пр=5%.

;

Расширитель продувки необходим.

Количество пара на выходе из расширителя продувки:

,

где -энтальпия воды при давлении в котле; при р=1,4МПа, =194·4,19=812,9 кДж/кг;

- энтальпия воды при давлении в расширители продувки; при р=0,12 МПа, = 104·4,19=435,8 кДж/кг

- энтальпия пара при давлении в расширителе;

= 640,7·4,19=2684,5 кДж/кг;

х-степень сухости пара, выходящего из расширителя, х=0,98 кг/кг, ;

Подогрев химически очищенной воды после ВПУ производится в водоводяном теплообменнике за счет охлаждения подпиточной воды для тепловой сети.

Температура ХОВ воды, поступающей в деаэратор, определяется из уравнения теплового баланса:

,

;

Суммарное количество воды и пара, поступающих в деаэратор, без учета расхода греющего пара:

G_д = G_к+D_с.в.+D_пр+G_ХОВ+D_ПСВ,

G_д = 2,7+0,074+2,58+3,64+0,16=9,154 кг/с;

Средняя энтальпия смеси в деаэраторе будет равна:

Температура смеси:

,

єС;

Определим расход пара на деаэратор:

,

;

Суммарный расход редуцированного пара для собственных нужд внутри котельной:

D^р_с.н. = D_д+D_с.в,

D^р_с.н. = 0,34+0,16 = 0,55 кг/с;

Расход свежего пара на собственные нужды:

,

;

Паропроизводительность котельной с учетом внутренних потерь (3%):

D = (D_рвн + D_сн),

D ;

В предварительном расчете 31,32 т/ч

D = 8,7 кг/с

Расхождение составит:

Пересчет не производим.

Принимаем к установке 4 газомазутных котла ДЕ-10-1,4 производительностью 10,35 т/ч каждый при работе на газе общей паропроизводительностью 41,4 т/ч. Запас 24,3%.

4. Гидравлический расчёт тепловых сетей

Задачей гидравлического расчёта чаще всего бывает определение диаметров участков теплосети падение давления в них. Поскольку в начале расчёта неизвестен ряд требуемых величин, то задачу решают методом последовательных приближений. Для гидравлического расчёта составляют расчётную схему теплосети, на которую наносят источник теплоты, трассу тепловых сетей с указанием номеров участков, их длин и расходов теплоносителя. Участок характеризуется неизменным расходом теплоносителя и диаметром на всём своём протяжении. Расчётный участок располагается, как правило, между двумя соседними присоединениями.

Расчёт начинают с магистральных участков и ведут от самого дальнего участка в направлении источника. Главной магистралью называется трубопровод, соединяющий источник теплоты с наиболее удалённым потребителем. Рассчитаем участок №1 главной магистрали:

Расход на участке теплосети, кг/с:

кг/с,

Где суммарная нагрузка на отопление и ГВС первого дома,

теплоемкость воды, ;

температурный график

кг/с;

Длина участка:

Длину участка принимаем из планировки микрорайона L=176 м;

Предварительный расчет:

Задаем удельное линейное падение давления. Для магистральных участков трубопроводов принимается Па/м, в ответвлениях по расчету, но должно выполнятся условие Па/м. рассчитывают необходимый диаметр трубопровода по номограмме (2) или по формуле.

Предварительный диаметр трубопровода:

,

Где , при м.

- расход на участке теплосети кг/с,

мм;

Окончательный расчет:

Производя окончательный расчет округляем диаметр до стандартного значения по номограмме (рисунок 5-8 [2]):

мм;

Уточняем значение линейного падения давления, Па/м:

Па/м,

Где , если м,

- расход на участке теплосети кг/с,

Па/м;

Коэффициент местных потерь давления:

,

Где Z-опытный коэффициент, для воды Z=0,03-0,05,

- расход на участке теплосети кг/с,

Па/м;

Полное падение давления на участке, Па:

,

Где L-длина участка,

коэффициент местных потерь давления,

Па;

Потери напора на участке, м:

,

Где плотность воды при средней температуре теплоносителя

м;

Аналогично рассчитываются другие участки главной магистрали.

Суммарные потери напора от источника до рассматриваемого абонента, м:

,

Где соответствующие участкам потери напора,

м;

Если по территории микрорайона проложено две или более магистральных линий, необходимо, чтобы суммарные потери давления по ветвям расходились не более чем на 15%

, что допустимо.

Ответвления рассчитываются как транзитный участок с заданным падением давления. Рассчитаем ответвление №14:

Длина участка:

Длину ответвления принимаем из планировки микрорайона L=60 м;

Расход на участке теплосети, кг/с:

кг/с,

Где суммарная нагрузка на отопление, вентиляцию и ГВС ответвления №14,

теплоемкость воды, ;

температурный график

кг/с;

Падение давления на 14 ответвлении, Па:

Падение давления в ответвлении равно сумме падений давления на участках, расположенных до места ответвления к абоненту до конца главной магистрали.

,

Па;

Предварительное удельное линейное падение давления, Па/м:

,

Где

Па/м;

Если получается >300, то принимается 300.

Предварительный диаметр трубопровода:

,

Где , при м.

- расход на участке теплосети кг/с,

мм;

Окончательный расчет:

Производя окончательный расчет округляем диаметр до стандартного значения по номограмме (рисунок 5-7 [2]):

мм;

Уточняем значение линейного падения давления, Па/м:

Па/м,

Где , если м,

- расход на участке теплосети кг/с,

Па/м;

Коэффициент местных потерь давления:

,

Где Z-опытный коэффициент, для воды Z=0,03-0,05,

- расход на участке теплосети кг/с,

;

Полное падение давления на ответвлении, Па:

,

Где L-длина ответвления,

коэффициент местных потерь давления,

Па;

Потери напора на ответвлении, м:

,

Где плотность воды при средней температуре теплоносителя

м;

Суммарные потери напора от источника до рассматриваемого абонента, м:

,

м;

Список литературы

1. Скоров Б.М. Гражданские и промышленные здания. - М.: Высшая школа, 1979. - 439 с.

2. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.: Энергоиздат, 1988. - 376 с.

3. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник /В.М. Манюк, Я.И. Каплинский и др. М.: Стройиздат, 1988. - 432 с.

4. Справочник по теплоснабжению и вентиляции, книга 1. /Р.В. Щекин С.М. Кореневский и др. - Киев: Будивельник, 1976. - 416 с.

Размещено на Allbest.ru