Теплоснабжение промышленного района

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Энергетический факультет

Кафедра "Промышленная теплоэнергетика и теплотехника"

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине "Источники и системы теплоснабжения

промышленных предприятий"

Тема: Теплоснабжение промышленного района

Минск

2015



• Оглавление
• Введение
• 1. Определение расчетных тепловых нагрузок
• 2. Построение графика расхода теплоты
• 3. Построение графика центрального качественного регулирования по отопительной нагрузке
• 4. Построение расчетной схемы водяной тепловой сети и паропровода (согласно генплана предприятия)
• 5. Гидравлический расчет водяной тепловой сети
• 5.1 Определение расходов сетевой воды
• 5.2 Гидравлический расчет водяных тепловых сетей
• 6. Построение пьезометрического графика водяной тепловой сети
• 7. Выбор схемы присоединения абонентов
• 8. Гидравлический расчет паропроводов и конденсатопроводов
• 8.1 Гидравлический расчет паропровода
• 8.2 Гидравлический расчет конденсатопровода
• 9. Выбор типа и толщины изоляции теплопровода. Определение величины потерь
• Заключение
• Список используемых источников
• 
• Введение
• Для организации рационального энергоснабжения потребителей особенно большое значение имеет теплофикация, являющаяся наиболее совершенным методом централизованного теплоснабжения и одним из основных путей снижения удельного расхода топлива на выработку электрической энергии.
• Под термином "теплофикация" понимается централизованное теплоснабжение на базе комбинированной, т.е. совместной выработки тепла и электрической энергии.
• При теплофикации реализуется два основных принципа рационального энергоснабжения:
• 1. Комбинированное производство теплоты и электрической энергии, осуществляемой на ТЭЦ.
• 2. Централизация теплоснабжения т.е. подача теплоты от одного источника многочисленным тепловым потребителям.
• Процесс централизованного теплоснабжения состоит из трех последовательных операций:
• 1. Подготовка теплоносителя.
• 2. Транспорт теплоносителя.
• 3. Использование теплоносителя.
• Подготовка теплоносителя производится в специальных теплоподготовительных установках (сетевые подогреватели, пиковые водогрейные котлы) на ТЭЦ, а также в районных или промышленных котельных.
• Транспортируется теплоноситель по тепловым сетям.
• Используется теплоноситель в теплоприемниках потребителей. Для транспорта тепла на большие расстояния применяется два теплоносителя: вода и водяной пар. Как правило, для удовлетворения сезонной нагрузки горячего водоснабжения в качестве теплоносителя используется вода, а для промышленных технологий - пар. В настоящей курсовой работе производится расчет тепловых нагрузок предприятия, построение графика тепловых нагрузок и проектирования.
• Тепловые сети могут быть классифицированы по виду используемого в них теплоносителя, а также по его расчетным параметрам (давлениям и температурам). Практически единственными теплоносителями в тепловых сетях являются горячая вода и водяной пар.
• Водяной пар как теплоноситель повсеместно используется в теплоисточниках (котельных, ТЭЦ), а во многих случаях - и в системах теплоиспользования, особенно в промышленных. Коммунальные системы теплоснабжения оборудуются водяными тепловыми сетями; промышленные - либо только паровыми, либо паровыми в сочетании с водяными, используемыми для покрытия нагрузок систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Такое сочетание водяных и паровых тепловых сетей характерно также для общегородских систем теплоснабжения.
• Водяные тепловые сети большей частью выполняются двухтрубными с сочетанием подающих трубопроводов для подачи горячей воды от теплоисточников до систем теплоиспользования и обратных трубопроводов для возврата охлажденной в этих системах воды к теплоисточникам для повторного подогрева. Подающие и обратные трубопроводы водяных тепловых сетей вместе с соответствующими трубопроводами теплоисточников и систем теплоиспользования образуют замкнутые контуры циркуляции воды. Эта циркуляция поддерживается сетевыми насосами, установленными в теплоисточниках, а при больших дальностях транспорта воды - также и на трассе сетей (насосные станции).

• 1. Определение расчетных тепловых нагрузок
• Расчет расхода тепла на отопление промышленных зданий ведется по следующей формуле (1.1):
• кВт, (1.1)

где

V - объем здания по наружному обмеру, м³;

t_вр - внутренняя температура воздуха в здании, °С;

t_но- расчетная температура наружного воздуха для отопления, °С;

q₀ - величина удельной теплопотери здания, Вт/(м³·К);

- коэффициент инфильтрации, = 1 для общественных зданий, = 1,25 для промышленных зданий. [1]

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 (1.2):

кВт, (1.2)

где

Q₀^max - расход тепла на отопление промышленных зданий, кВт.

- внутренние тепловыделения здания, кВт.

Расчет расходов тепла на вентиляции осуществляется по формуле (1.3):

кВт, (1.3)

где

q_в - вентиляционная характеристика здания, Вт/(м³К); t_нв - расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции, ⁰С.

Расчетная нагрузка горячего водоснабжения производится по формуле (1.4):

Вт, (1.4)

где

m - число душей в здании; a - норма расхода воды на 1 работающего в смену, а = 60 л/ч [1];

с = 4,19 кДж/(кг°С) - теплоемкость воды; t_см.1 - температура смеси горячей и холодной воды в душе, t_см.1 = 37 °С [1]; t_{х в} - температура холодной водопроводной воды, t_{х в} = 5 °С [1]; n - количество умывальников, шт;

b - норма расхода горячей воды на умывальник, b = 5 л/ч [1]; t_см.2 - температура смеси горячей и холодной воды в умывальнике, t_см.2 = 35 °С [1].

Сведем в таблицу 1.1 эксплуатационные характеристики зданий [1].

Таблица 1.1 - эксплуатационные характеристики зданий

Здание	Назначение здания	Объем здания, м3	Количество, шт	Расход пара, т/ч	Внутренние тепловыделения, кВт	Высота здания, м
			умывальников	душей
А	Административное здание	18750	6	-	-	-	36
Б	Столовая	8000	10	3	3	90	7
З	Механический цех	37500	6	7	2	-	12
Н	Меднолитейный цех	31000	13	14	-	250	25
Р	Бытовые помещения	6750	15	-	-	-	6

Сведем в таблицу 1.2 удельные отопительные и вентиляционные характеристики зданий, а также расчетные температуры [1-2].

Таблица 1.2 - удельные отопительные и вентиляционные характеристики зданий и используемые в расчете температуры

Назначение зданий	Удельная характеристика, Дж/(с?м3?°С)	Расчетная температура воздуха внутри помещений, tв.р, °С	Расчетная температура наружного воздуха для отопления, tно, °С	Расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции, tнв, 0С.
	для отопления qo	для вентиляции qв
Меднолитейные цехи	0,24	1,38	+16	-24	-11
Механические цехи	0,5	0,22	+16
Бытовые помещения	0,38	0,13	+18
Административные здания	0,3	0,11	+18
Столовые	0,67	0,8	+16

Результаты расчета сведем в таблицу 1.3.

Таблица 1.3 - Расчетные тепловые нагрузки предприятия

Обозначение зданий	Назначение зданий	V, м3	Qвн, кВт	кВт	Qв.max, кВт	, кВт	УQ, кВт	Dп, т/ч
А	Административное здание	18750	-	236,3	59,8	1,3	297,3	-
Б	Столовая	8000	90	124,4	172,8	10,1	307,3	3
З	Механический цех	37500	-	937,5	222,8	20,0	1180,3	2
Р	Бытовое помещение	6750	-	107,7	25,4	3,1	136,3	-
Н	Меднолитейный цех	31000	250	122,0	1155,1	40,3	1317,3	-
Итого	102000	340	1527,9	1635,9	74,8	3238,6	5

• 
• 2. Построение графика расхода теплоты

График годового расхода теплоты по продолжительности стояния температур наружного воздуха строится на основании графика суммарных часовых расходов теплоты и состоит из двух частей. Одна часть - график зависимости суммарных часовых расходов теплоты по различным видам теплопотребления в зависимости от температуры наружного воздуха, вторая - годовой график расхода теплоты в зависимости от продолжительности стояния наружных температур. Минимальные расходы тепла на отопление и вентиляцию определяются пересчетом исходя из формул (2.1-2.2):

кВт, (2.1)

кВт (2.2)

где

t_н - температура наружного воздуха в конце отопительного периода (t_н = 8 ^оС).

Так как расчетная температура воздуха внутри помещений t_в.р разная для зданий различного назначения, расчеты расходов теплоты на отопление и вентиляцию были произведены раздельно по каждой группе с одинаковой t_в.р с последующим суммированием по типам нагрузки. График зависимости расхода теплоты по отдельным видам теплопотребления представлен на рисунке 2.1. Продолжительность стояния среднесуточных температур наружного воздуха за отопительный период представлена в таблице 2.1 [3]. Общий график расходов теплоты представлен в графической части проекта.



Таблица 2.1 - Продолжительность стояния среднесуточных температур наружного воздуха за отопительный период

Температура наружного воздуха tн,°С	-30	-25	-20	-15	-10	-5	0	8
Продолжительность стояния температур наружного воздуха	4	19	71	232	635	1344	2745	4860

Рисунок 2.1 - График расхода теплоты по отдельным видам теплопотребления

• 
• 3. Построение графика центрального качественного регулирования по отопительной нагрузке
• Уравнение для построения температурных графиков (3.1-3.2): для подающей магистрали
• ^оС; (3.1)
• для обратной магистрали
• ^оС; (3.2)

Где t_вр - расчетная температура воздуха внутри помещения

- температурный напор в нагревательных приборах отопительной системы, ( = 95 °С; = 70 °С), °С [1];

_?

- температурный перепад в тепловой сети;

- температурный перепад в отопительной системе;

- относительная тепловая нагрузка;

t_н, t_но - текущая наружная температура воздуха и расчетная температура наружного воздуха по отоплению, ⁰С.

Задаваясь различными значениями t_н в пределах от +8 до t_но, определяют '_{0 ??} и строим график температур воды в тепловой сети. Поскольку температура воды для горячего водоснабжения должна быть 60...65 °С, то 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 [1].

В правой части осуществляется качественное регулирование отпуска теплоты, в левой части - местное регулирование (пропусками).

Результаты расчета сведем в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Результаты расчета для построения графика центрального качественного регулирования по отопительной нагрузке

Расчетные параметры
tн	ф1	ф2	t	дф	И	Q0
8	53,9	34,8	65,5	80	25	0,24
5	63,5	38,8	65,5	80	25	0,31
0	79,2	44,9	65,5	80	25	0,43
-5	94,4	50,6	65,5	80	25	0,55
-10	109,4	56,0	65,5	80	25	0,67
-15	124,0	61,2	65,5	80	25	0,79
-20	138,5	66,2	65,5	80	25	0,90
-25	150,0	70,0	65,5	80	25	1,00

График центрального качественного регулирования представлен на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - График температур воды в подающей и обратной магистрали при центральном регулировании по отопительной нугрузке

• 
• 4. Построение расчетной схемы водяной тепловой сети и паропровода (согласно генплана предприятия)
• В настоящей курсовой работе выбираем бесканальный способ прокладки теплотрассы согласно заданию, изоляция - асфальтокерамзитобетон. Построение расчетной схемы водяной тепловой сети представлено в графической части проекта согласно заданию.

По трассе тепловых сетей строится продольный профиль. На продольном профиле показывают: отметки поверхности земли (проектные - сплошной линией, существующие - штриховой); пересекаемые инженерные сети и сооружения; отметки низа трубы тепловой сети, дна канала; глубину заложения теплопровода; уклон и длину участков тепловой сети; диаметр теплопровода и тип канала; кроме того, дается развернутый план трассы с указанием углов поворота, ответвлений. При подземном способе прокладки даются отметки дна канала теплопровода.

Уклон теплопровода независимо от способа прокладки должен составлять не менее 0,002. Количество сопряжений участков с обратными уклонами должно быть по возможности наименьшим.

В самых низших точках теплопровода предусматривают дренажные выпуски, а в высших - воздушники, которые размещаются в камерах.



• 5. Гидравлический расчет водяной тепловой сети
• 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.
• 5.1 Определение расходов сетевой воды
• Расчетные расходы сетевой воды определяются отдельно для каждого вида нагрузки.
• Расчетный расход сетевой воды на отопление, (4.1):

,кг/с (4.1)

где

ф_п, ф_о - температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах при температуре t_н.о, °С;

с - теплоемкость воды, кДж/(кг?К).

Расчетный расход сетевой воды на вентиляцию, (4.2):

,кг/с (4.2)

где

ф'_п, ф'_о - температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах при температуре t_нв (кроме зданий Г,П, для которых расчетные расходы сетевой воды рассчитываются при температуре t_но), °С.

Расчетный расход сетевой воды на горячее водоснабжение (4.3):

,кг/с (4.3)

где

ф''_п, ф''_о - температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах при температуре t_ни, °С.

Все значения ф определяются из графика центрального регулирования отпуска теплоты рисунок 3.1. Определенные по вышеизложенным формулам расчетные расходы сетевой воды для каждого здания сводятся в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Значения расходов воды по нагрузкам

Обозначение здания	Gот, кг/с	Gв, кг/с	Gг.в, кг/с	УGi, кг/с
А	0,70	0,25	0,01	0,97
Б	0,37	0,74	0,08	1,19
З	2,80	0,95	0,16	3,91
Р	0,32	0,11	0,03	0,46
Н	0,36	3,45	0,33	4,14
УGj, кг/с	4,56	5,50	0,62	10,67

Для проведения гидравлического расчета необходимо определить расстояния между абонентами. Для этого на генплане намечается план трассы теплопроводов (графическую часть). При выборе плана трассы и профиля руководствуемся положениями из [1].



• 5.2 Гидравлический расчет водяных тепловых сетей
• Гидравлический расчет водяных тепловых сетей разделяется на 2 этапа: предварительный и поверочный.
• Предварительный гидравлический расчет
• В проекте удельные потери давления в магистральных трубопроводах принимаем 80 Па/м, для ответвлений - 250 Па/м [1].
• Коэффициент, учитывающий долю потерь давления в местных сопротивлениях рассчитывается по формуле (5.4):
• , (5.4)

где

- ориентировочный коэффициент местных потерь;

G - расход теплоносителя на рассматриваемом участке, кг/с;

z - постоянный коэффициент, для воды z = 0,019.

Предварительные удельные линейные потери давления могут быть найдены из выражения (5.5):

, Па/м (5.5)

где

Р- располагаемый перепад давлений на участке, Па;

l - общая длина трассы.

Для двухтрубной тепловой сети в качестве l принимается длину прямой линий. Однако в нашем курсовом проекте ввиду отсутствия данных по располагаемому перепаду давления на участках значение R_л принимаем для основных магистралей R_л = 30 Па/м, для ответвлений R_л = 120 Па/м. Ориентировочный внутренний диаметр трубопровода определится из выражения (5.6), м,

(5.6)

где

А_d^в - коэффициент, зависящий от шероховатости труб (k_э=0,005) [4], А_d^в = 117•10^-3.

Ориентировочно найденный диаметр трубопровода округляется до ближайшего большего стандартного диаметра. Расчеты сведены в таблицу 5.2.

Таблица 5.2 - Предварительный гидравлический расчет

№ участков	Расход воды на участке, кг/с	Длина участка, м	Ориентировочные местные сопротивления	Ориентировочные удельные линейные потери давления, Па/м	Ориентировочный внутренний диаметр трубы, м	Внутренний диаметр стандартной трубы, м	Толщина стенки стандартной трубы, м
	G	l	б	R'л	d	dвн	s
1	2	3	4	5	6	7	8
Магистраль
1	10,67	50	0,062	30	0,151	0,15	4,5
2	8,51	75	0,055	30	0,138	0,15	4,5
Ответвления
А	0,97	20	0,019	120	0,047	0,05	3,5
Б	1,19	25	0,021	120	0,050	0,05	3,5
Н	4,14	45	0,039	120	0,081	0,082	3,5
З	3,91	5	0,038	120	0,079	0,082	3,5
Р	0,46	55	0,013	120	0,035	0,033	2,5

Поверочный расчет водяной тепловой сети

Число компенсаторов определяют в зависимости от диаметра трубопровода, рода теплоносителя и расстояния между неподвижными опорами L_x [1].

Эквивалентная длина всех местных сопротивлений определяется по формуле (5.7):

, м (5.7)

Где А_l - постоянный коэффициент, зависящий от шероховатости труб А_l = 60,7; теплопровод трубопровод гидравлический конденсатопровод

Уо - сумма коэффициентов местных сопротивлений, установленных на участке [4].

Расчет суммарного коэффициента местных сопротивлений представлен по участкам в таблице 5.3.

Уточненные удельные линейные потери давления подсчитываются из выражения (5.8):

, Па/м (5.8)

где

А^в_R - постоянный коэффициент, зависящий от шероховатости труб [4]. А^в_R = 13,62•10^-6 Полная потеря давления на участке сети (5.9)

, Па (5.9)

После определения потерь давления на каждом участке теплосети рассчитывают напоры в подающем Н_ni и обратном Н_oi трубопроводах, а также располагаемый напор Н_рi, в конце каждого участка (5.10-5.12):

Н_ni = Н_n(i-1) - Дp_i; (5.10)

Н_оi = Н_о(i-1) - Дp_i; (5.11)

Н_рi = Н_ni - Н_оi, (5.12)

где

Н_n(i-1), Н_о(i-1) - напоры в подающем и обратном трубопроводах в начале данного участка, м вод. ст.;

Дp_i - потеря давления на i-м участке, м вод. ст.

Таблица 5.3 - Местные потери на участках

Участок сети	Установленные на трассе местные сопротивления	Эквивалентная длина мест.сопр., м
	задвижки	компенса-торы	тройники	отводы 900
	число	коэф. мест. сопр.	число	коэф. мест. сопр.	число	коэф. мест. сопр.	число	коэф. мест. сопр.
	n	о	n	о	n	о	n	о	lэ
1	1	2	4	5	6	7	8	9	10
Магистраль
1	1	0,5	1	1,7	2	2,0			35,1
2	1	0,5	1	1,7	2	2,0			35,1
Ответвления
А	1	0,5							0,7
Б	1	0,5							0,7
Н	2	0,5	1	1,7					3,9
З	1	0,5							0,7
Р	2	0,5	1	1,7					7,2

Результаты расчета для всех участков аналогичен и сводится в таблицы 5.3 и 5.4.



Таблица 5.4 - Окончательный гидравлический расчёт тепловой водяной сети

Номер участка	G, кг/с	Lпр, м	dн, мм	Rґл, Па/м	Дp, Па	Нn, м вод. ст.	Но, м вод. ст.	Hp, м вод. ст.
Магистраль
1	21,2	85,1	0,15	32,8	2793	62,44	31,66	30,78
2	15,3	110,1	0,15	20,9	2298	62,20	31,90	30,30
Ответвления
А	12,8	20,7	0,05	86,7	1797	62,25	31,85	30,41
Б	10,3	25,7	0,05	130,7	3362	62,09	32,01	30,08
Н	9,4	48,9	0,082	117,7	5754	61,60	32,50	29,10
З	5,9	5,7	0,082	105,0	600	62,14	31,96	30,18
Р	2,5	62,2	0,033	169,6	10546	61,10	33,00	28,10



• 6. Построение пьезометрического графика водяной тепловой сети

После выполнения гидравлического расчета водяных тепловых сетей приступают к построению графика давлений для расчетной магистрали и характерных ответвлений. Напор, отсчитанный от оси прокладки теплопровода, называется пьезометрическим, а график давлений - пьезометрическим графиком.

Пьезометрический график позволяет: определить напоры в подающем и обратном трубопроводах, а также располагаемый напор в любой точке тепловой сети; с учетом рельефа местности, располагаемого напора и высоты зданий выбрать схемы присоединения потребителей; подобрать авторегуляторы, сопла элеваторов, дроссельные устройства для местных систем теплопотребления; подобрать сетевые и подпиточные насосы.

Пьезометрические графики строятся для гидростатического и гидродинамического режимов системы теплоснабжения. За начало координат принимают низшую отметку горизонталей рельефа местности. В принятых масштабах изображается рельеф местности вдоль теплотрассы и высоты присоединенных зданий. Под пьезометрическим графиком располагают спрямленную однолинейную схему теплотрассы с ответвлениями, указывают номера и длины участков, диаметры трубопроводов, расходы теплоносителя, располагаемые напоры в узловых точках.

Пьезометрический график представлен в графической части работы.



• 7. Выбор схемы присоединения абонентов
• На пьезометрический график распределения напоров в водяной тепловой сети наносятся профиль местности, где проложен 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. Также следует отметить, что в зависимых системах теплоснабжения нет промежуточных теплообменников, тепловых пунктов. Это системы, в которых теплоноситель поступает непосредственно в систему отопления потребителя. В нашем случае при заданном температурном графике 150/70 это не допустимо.
• В данном случае все абоненты присоединяются по независимой схеме.

• 8. Гидравлический расчет паропроводов и конденсатопроводовГидравлический расчет паропровода
• 8.1 Гидравлический расчет паропровода
• Расчет производится по заданным расходам и параметрам пара:
• - для столовой D=3 т/ч;
• - для механического цеха D=2 т/ч;
• - начальное и конечное давление соответственно P_н=0,65 МПа; P_к=0,48 Мпа.
• В расчетах эквивалентная шероховатость труб принимается: k_э = 0,0002 м.
• Предварительный растет паропровода

В предварительном расчете считают, что потери давления по длине паропровода происходят равномерно. Тогда среднее удельное падение давления находят по формуле (8.1):

,Па/м (8.1)

Где Р_н, Р_к - давление пара в начале и в конце паропровода, Па;

Уl - длина паропровода (от камеры подключения до самого отдаленного потребителя), Уl = 130 м;

б_ср - средний коэффициент местных потерь давления.

Па/м

Для паропровода, состоящего из участков с различными расходами пара, определяется средний коэффициент местных потерь (8.2):

б_ср = У(б_i?l_i)/Уl, (8.2)

где

б_i, l_i - коэффициент местных потерь давления и длина участка (8.3):

(8.3)

где

z - коэффициент, принимаемый для паровых сетей равным 0,1 [3];

G - расход пара на рассматриваемом участке, т/ч.

Тогда средний коэффициент местных потерь давления (8.3):

Ориентировочное падение давления пара на участке (8.4):

, Па (8.4)

Давление пара в конце расчетного участка (8.5):

Pкi = Pнi - ДPi, Па (8.5)

Гидравлический расчет паропроводов производят по средней плотности пара на расчетном участке (8.6):

_ср = (_н + _к)/2, кг/м³ (8.6)

где

_н, _к - плотность пара в начале и в конце участка, определяемая по соответствующему давлению и температуре пара, кг/м³.

В предварительном расчете падение температуры перегретого пара на каждые 100 м принимают Дф = 2,0...2,5 °С. За начальную температуру от теплового источника принимаем 350 °С. [1].

Температура пара в конце расчетного участка, (8.7):

ф_кi = ф_нi - Дф ? l_i / 100, °С (8.7)

Средняя температура пара на участке (8.8):

ф_срi = (ф_нi + ф_кi)/2, °С (8.8)

Диаметр паропровода (8.9):

, м (8.9)

Где A_d = 0,414.

Расчетные значения сводим в таблицу 8.1.

Таблица 8.1 - Результаты предварительного расчета

Участок	?p, Па	Pк, Па	фк, °С	фср, °С	сн, кг/м3	ск, кг/м3	сср, кг/м3	d, м
1	54500	595500	348,8	349,4	2,29	2,10	2,19	0,174
2	27250	568250	348,1	349,1	2,10	2,00	2,05	0,145
3	87200	508300	346,8	348,4	2,10	1,79	1,95	0,126

Поверочный расчет

По аналогии с гидравлическим расчетом тепловой сети, определяется стандартный диаметр паропровода и составляется его монтажная схема.

Находятся действительные значения удельных потерь давления (8.10):

,Па/м (8.10)

Где A_R = 0,0106. По формулам (5.7) и (5.9) определяется эквивалентная длина местных сопротивлений l_э, действительные потери давления на участках ДР' и давления пара в конце расчетного участка Р_к'. Действительная температура перегретого пара в конце расчетного участка (8.11):

, °С (8.11)

где q_i - удельные потери теплоты изолированным паропроводом [4], кВт/м. q₁ = 0,184 кВт/м; q₂ = 0,170 кВт/м; q₃ = 0,151 кВт/м.

с, - удельная теплоемкость пара, соответствующая среднему давлению пара на участке [2], кДж/(кг?К); G_i - расход пара на участке, т/ч. Окончательные значения расчета заносим в таблицу 8.2

Таблица 8.2 - Окончательные результаты расчета

Уч	R'л, Па/м	?о	lэ, м	с, кДж/ (кг•К)	Pcр	?Р, Па	P'к, Па	ф'к, °С	сн, кг/м3	ск, кг/м3	сср, кг/м3
1	573,34	4,2	80,72	2,08	626859	46282	603718	346,8	2,29	2,13	2,21
2	612,98	0,5	27,83	2,08	595188	17061	586657	344,4	2,13	2,08	2,11
3	714,33	2,7	92,18	2,08	570794	65847	537871	336,4	2,13	1,93	2,03

Сравнивая средние плотности из предварительного и поверочного расчета, убеждаемся, что погрешность расчета не превышает 10%.



• 8.2 Гидравлический расчет конденсатопровода
• Гидравлический расчет конденсатопровода разделяется на 2 этапа: предварительный и поверочный.
• Предварительный гидравлический расчет
• В проекте удельные потери давления в магистральных трубопроводах принимаем 30 Па/м. Коэффициент, учитывающий долю потерь давления в местных сопротивлениях определяем по формуле (5.4). Предварительные удельные линейные потери давления могут быть найдены из выражения (5.5). Ориентировочный внутренний диаметр трубопровода определится из выражения (5.6). А_d^в = 0,121.
• Расчеты аналогичны расчетам водяных сетей и сведены в таблицу 8.3:
• Таблица 8.3 - Предварительный гидравлический расчет

№ участков	Расход воды на участке, кг/с	Длина участка, м	Ориентировочные местные сопротивления	Ориентировочные удельные линейные потери давления, Па/м	Ориентировочный внутренний диаметр трубы, м	Внутренний диаметр стандартной трубы, м
	G	l	б	R'л	d	dвн
1	2	3	4	5	6	7
1	1,39	50	0,022	30	0,072	0,069
2	0,83	25	0,017	30	0,059	0,05
3	0,56	80	0,014	30	0,050	0,05

Поверочный расчет конденсатопровода

Число компенсаторов определяют в зависимости от диаметра трубопровода, рода теплоносителя и расстояния между неподвижными опорами L_x.

Эквивалентная длина всех местных сопротивлений определяется по формуле (5.7), А_l = 51,1. Расчет суммарного коэффициента местных сопротивлений представлен по участкам в таблице 8.4. Уточненные удельные линейные потери давления подсчитываются из выражения (5.8), А^в_R = 16,3•10^-6. Полная потеря давления на участке сети определяем по (5.9). После определения потерь давления на каждом участке теплосети рассчитывают напоры в подающем Н_ni и обратном Н_oi трубопроводах, а также располагаемый напор Н_рi, в конце каждого участка по формулам (5.10-5.12). Результаты расчета для всех участков аналогичен и сводится в таблицы 8.4 и 8.5.

Таблица 8.4 - Местные потери на участках

Участок сети	Установленные на трассе местные сопротивления	Эквивалентная длина мест.сопр., м
	задвижки	компенса-торы	тройники	отводы 900
	число	коэф. мест.сопр.	число	коэф. мест.сопр.	число	коэф. мест.сопр.	число	коэф. мест.сопр.
	n	о	n	о	n	о	n	о	lэ
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	1	0,5	1	1,7	1	2			7,6
2	1	0,5							0,6
3	2	0,5	1	1,7					3,3

Таблица 8.5 - Окончательный гидравлический расчёт конденсатопровода

Номер участка	G, кг/с	l, м	lэ, м	dн, мм	Rґл, Па/м	Дp, Па (м вод. ст.)	Но, м вод. ст.
1	1,39	50	7,6	69	39,23	2259	0,236
2	0,83	25	0,6	50	76,60	1961	0,205
3	0,56	80	3,3	50	34,04	2835	0,296


• 9. Выбор типа и толщины изоляции теплопровода. Определение величины потерь
• В задачу теплового расчета входит выбор толщины основного слоя изоляционной конструкции, расчет потерь теплоты теплопроводами и определение эффективности изоляции.
• Расчет ведем для подземной бесканальной прокладки.

Принимаем температуру грунта на глубине заложения теплопровода t_о = 2°С. Задаемся теплопроводностью грунта: л_гр = 2,3 Вт/(м?°С). [1].

Принимаем толщину тепловой изоляции заданного материала в пределах (9.1):

д_из = (0,8 - 0,9)д_пред, м (9.1)

В качестве изоляции используем асфальтокерамзитобетон, теплопроводность которого составляет

0,085 Вт/(м?К) [3]

Рассчитываем термическое сопротивление грунта для глубокой закладки h/d_н >2 - 2,5, (9.2):

(9.2)

Найдем термическое сопротивление изоляции подающего и обратного трубопроводов R_из1 и R_из2, (9.3):

(9.3)

Полное термическое сопротивление, (9.4):

, (9.4)

Термическое сопротивление взаимного влияния двух трубопроводов друг на друга, (9.5):

, (9.5)

где

в - расстояние между осями трубопроводов.

Определяем линейные удельные теплопотери подающего и обратного трубопроводов, (9.6-9.7):

(9.6)

(9.7)

Сравним удельные линейные теплопотери с нормативными, если q₁ > q_нор, то даем приращение толщины тепловой изоляции Д ~ 5 мм и повторяем расчеты до совпадения q₁ = q_нор, q₂ = q_нор. Значения выражений сводим в таблицу 9.1.

Условием для выбора изоляции является: q₁ = q_нор, q₂ = q_нор. По таблице 9.1 видно, что данное условие соблюдается.

Таблица 9.1 - Результаты расчета тепловой изоляции

Участок сети	Способ прокладки	Теплоноситель	Наружный диаметр трубопровода, м	Темпера-тура теплоносителя, 0С	Коэффициент теплопроводности изоляции, Вт/(м·К)	Толщина изоляции, м	Термич. сопротивление изоляции, (м·К)/Вт	Термическое сопротивление взаимного влияния,(м*К)/Вт	Термическое сопротивление грунта, (м*К)/Вт	Суммарное термическое сопротивление, (м*К)/Вт	Линейные тепловые потери трубопровода, Вт /м	Норма линейных тепловых потерь трубопровода, Вт /м	Погрешность
1	подземная бесканальная	вод, под	0,15	100	0,085	0,075	1,298	0,116	0,179	1,477	64,8	65	0,24%
		вод, обр	0,15	50	0,085	0,14	1,972	0,116	0,154	2,126	19,0	19	-0,12%
		пар	0,184	300	0,085	0,14	1,732	0,116	0,149	1,881	156,9	157	0,04%
		конденс	0,069	100	0,085	0,15	3,139	0,116	0,165	3,304	24,1	24	-0,52%
2		вод, под	0,15	100	0,085	0,075	1,298	0,116	0,179	1,477	64,8	65	0,24%
		вод, обр	0,15	50	0,085	0,14	1,972	0,116	0,154	2,126	19,0	19	-0,12%
		пар	0,125	300	0,085	0,135	2,154	0,116	0,160	2,315	127,6	128	0,28%
		конденс	0,05	100	0,085	0,145	3,589	0,116	0,171	3,760	22,1	22	-0,50%
А		вод, под	0,05	100	0,085	0,055	2,178	0,116	0,223	2,401	40,2	40	-0,49%
		вод, обр	0,05	50	0,085	0,11	3,158	0,116	0,187	3,344	13,0	13	0,36%
Б		вод, под	0,05	100	0,085	0,055	2,178	0,116	0,223	2,401	40,2	40	-0,49%
		вод, обр	0,05	50	0,085	0,11	3,158	0,116	0,187	3,344	13,0	13	0,36%
		пар	0,15	300	0,085	0,14	1,972	0,116	0,154	2,126	138,9	138	-0,68%
		конденс	0,05	100	0,085	0,14	3,533	0,116	0,173	3,706	22,1	22	-0,35%
Н		вод, под	0,082	100	0,085	0,06	1,688	0,116	0,207	1,895	50,8	51	0,40%
		вод, обр	0,082	50	0,085	0,125	2,618	0,116	0,172	2,791	15,1	15	-0,53%
	вод, под	0,082	100	0,085	0,06	1,688	0,116	0,207	1,895	50,8	51	0,40%
З		вод, обр	0,082	50	0,085	0,125	2,618	0,116	0,172	2,791	15,1	15	-0,53%
		пар	0,125	300	0,085	0,135	2,154	0,116	0,160	2,315	127,6	128	0,28%
		конденс	0,05	100	0,085	0,145	3,589	0,116	0,171	3,760	22,1	22	-0,50%
Р		вод, под	0,033	100	0,085	0,053	2,692	0,116	0,232	2,925	33,1	33	-0,20%
		вод, обр	0,033	50	0,085	0,11	3,814	0,116	0,191	4,005	11,0	11	-0,21%

• Заключение
• В ходе проекта были выполнены основные его цели: расчёт и организация теплоснабжения промышленного района. По заданному генеральному плану местности был выбран путь и тип прокладки трубопроводов. Определено теплопотребление абонентов. Были найдены оптимальные диаметры трубопроводов, тип присоединения абонентов и рассчитана толщина изоляции трубопроводов.

• Список используемых источников

1. Чернышевич, В.И. Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий: Методические указания по выполнению курсового проекта по одноименной дисциплине для студентов специальности 1-43 01 05 "Промышленная теплоэнергетика" заочной форме обучения. В.И. Чернышевич, В.Б. Айдарова, И.Е. Мигуцкий. - Минск: БНТУ, 2013.

2. СНиП 2.01.01. -82 Строительная климатология и геофизика. - М.: Стройиздат, 1983.

3. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов. - 7-е изд., стереот. - М.: Издательство МЭИ, 2001.

Размещено на Allbest.ru