Теплоснабжение жилого квартала

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: Теплоснабжение

на тему: Теплоснабжение жилого квартала



Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Характеристика объекта регулирования

1.2 Система теплоснабжения и принципиальные технические решения

2. Специальная часть

2.1 Расчет тепловых нагрузок

2.2 График изменения тепловых нагрузок

2.3 Регулирование отпуска тепла

2.4 Определение расчетных расходов теплоносителя

2.5 Гидравлический расчет водяных сетей Т1, Т2 с нагрузкой на отопление и вентиляцию

2.6 Пьезометрический график тепловой сети

2.7 Подбор тепловой изоляции

2.8 Расчёт конструктивных элементов в тепловой сети

Заключение

Список литературы



Введение

Современные централизованные системы теплоснабжения и перс-пективы их дальнейшего развития.

Централизованная система тепло-снабжения состоит из следующих основных элементов: источника тепла, тепловых сетей и местных систем потребления -- систем отопления, вен-тиляции и горячего водоснабжения.

Для централизованного теплоснабжения используются два типа ис-точников тепла: теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) и районные котельные (РК). На ТЭЦ осуществляется комбинированная выработка тепла и электроэнергии, обеспечивающая существенное снижение удельных рас-ходов топлива при получении электроэнергии. При этом сначала тепло рабочего тела -- водяного пара -- используется для получения электроэнергии при расширении пара в турбинах, а затем оставшееся тепло от-работанного пара используется для нагрева воды в теплообменниках, которые составляют теплофикационное оборудование ТЭЦ. Горячая во-да применяется для теплоснабжения. Таким образом, на ТЭЦ тепло вы-сокого потенциала используется для выработки электроэнергии, а тепло низкого потенциала -- для теплоснабжения. В этом состоит энергетиче-ский смысл комбинированной выработки тепла и электроэнергии. При раздельной их выработке электроэнергию получают на конденсацион-ных станциях (КЭС), а тепло -- в котельных. В конденсаторах паровых турбин на КЭС поддерживается глубокий вакуум, которому соответст-вуют низкие температуры (15--20°С), и охлаждающую воду не исполь-зуют. В результате на теплоснабжение расходуют дополнительное топ-ливо. Следовательно, раздельная выработка экономически менее выгод-на, чем комбинированная.

Преимущества теплофикации и централизованного теплоснабжения наиболее ярко проявляются при концентрации тепловых нагрузок, что характерно для современных развивающихся городов.

Следует учитывать, что при теплофикации капитальные вложения в ТЭЦ и тепловые сети оказываются больше, чем в КЭС и централи-зованные системы теплоснабжения от РК, поэтому ТЭЦ экономически целесообразно сооружать лишь при больших тепловых нагрузках. Для европейской части СССР при существующих стоимостях теплофикация экономически целесообразна при тепловых нагрузках более 400 Гкал/ч.

Другим источником теплоснабжения являются РК. Тепловая мощ-ность современных РК составляет 150--200 Гкал/ч. Такая концентрация тепловых нагрузок позволяет использовать крупные агрегаты, совре-менное техническое оснащение котельных, что обеспечивает высокие КПД использования топлива.

В качестве теплоносителя для теплоснабжения городов используют горячую воду, а для теплоснабжения промышленных предприятий -- во-дяной пар. Теплоноситель от источников тепла транспортируют по теп-лопроводам. Горячая вода поступает к потребителям по подающим теп-лопроводам, отдает в теплообменниках свое тепло и после охлаждения возвращается по обратным теплопроводам к источнику тепла. Таким об-разом, теплоноситель непрерывно циркулирует между источником теп-ла и потребителями. Циркуляцию теплоносителя обеспечивает насосная станция источника тепла. Водяной пар поступает к промышленным по-требителям по паропроводам под собственным давлением, конденсиру-ется в теплообменниках и отдает свое тепло. Образовавшийся конден-сат возвращается к источнику тепла под действием избыточного давле-ния или с помощью конденсатных насосов.

Современные тепловые сети городских систем теплоснабжения пред-ставляют собой сложные инженерные сооружения. Протяженность теп-ловых сетей от источника до крайних потребителей составляет десятки километров, а диаметр магистралей достигает 1400 мм. В состав тепло-вых сетей входят теплопроводы; компенсаторы, воспринимающие тем-пературные удлинения; отключающее, регулирующее и предохранитель-ное оборудование, устанавливаемое в специальных камерах или в павильонах; насосные станции; районные тепловые пункты (РТП) и теп-ловые пункты (ТП).

Теплопроводы прокладывают под землей в непроходных и полупро-ходных каналах, в коллекторах и без каналов. Для сокращения потерь тепла при движении теплоносителя по теплопроводам применяют тепло-изоляцию их.

Для управления гидравлическим и тепловым режимами системы теплоснабжения ее автоматизируют, а количество -подаваемого тепла регулируют в соответствии с требованиями потребителей. Наибольшее количество тепла расходуется на отопление зданий. Отопительная на-грузка изменяется с изменением наружной температуры. Для поддержа-ния соответствия подачи тепла потребностям в нем применяют цен-тральное регулирование на источниках тепла. Добиться высокого каче-ства теплоснабжения, применяя только центральное регулирование, не удается, поэтому на тепловых пунктах и у потребителей применяют до-полнительное автоматическое регулирование. Расход воды на горячее водоснабжение непрерывно изменяется, и для поддержания устойчивого теплоснабжения гидравлический режим тепловых сетей автоматически регулируют, а температуру горячей воды поддерживают постоянной и равной 66°С.

Как уже отмечалось, современные централизованные системы тепло-снабжения представляют собой сложный комплекс, включающий источ-ники тепла, тепловые сети с насосными станциями и тепловыми пункта-ми и абонентские вводы, оснащенные системами автоматического управ-ления. Для обеспечения надежного функционирования таких систем не-обходимо их иерархическое построение, при котором всю систему рас-членяют на ряд уровней, каждый из которых имеет свою задачу, умень-шающуюся по значению от верхнего уровня к нижнему. Верхний иерар-хический уровень составляют источники тепла, следующий уровень -- магистральные тепловые сети с РТП, нижний -- распределительные сети с абонентскими вводами потребителей. Источники тепла подают в тепловые сети горячую воду заданной температуры и заданного давле-ния, обеспечивают циркуляцию воды в системе и поддержание в ней должного гидродинамического и статического давления. Они имеют спе-циальные водоподготовительные установки, где осуществляется химиче-ская очистка и деаэрация воды. По магистральным тепловым сетям транспортируются основные потоки теплоносителя в узлы теплопотребления. В РТП теплоноситель распределяется по районам и в сетях райо-нов поддерживается автономный гидравлический и тепловой режимы. К магистральным тепловым сетям отдельных потребителей присоеди-нять не следует, чтобы не нарушать иерархичности построения системы.

Для надежности теплоснабжения необходимо резервировать основ-ные элементы верхнего иерархического уровня. Источники тепла долж-ны иметь резервные агрегаты, а магистральные тепловые сети должны быть закольцованы с обеспечением необходимой их пропускной способ-ности в аварийных ситуациях.

Распределительные тепловые сети, ТП и абонентские вводы обеспе-чивают распределение теплоносителя по отдельным потребителям и сос-тавляют низший иерархический уровень, который в большинстве случаев не резервируют.

Иерархическое построение систем теплоснабжения обеспечивает их управляемость в процессе эксплуатации.

Тепловые пункты бывают центральные (ЦТП) и индивидуальные (ИТП). От ЦТП предусматривается теплоснабжение нескольких зда-ний, а от ИТП -- одного здания. ЦТП размещают в отдельных одно-этажных зданиях, а ИТП -- в помещении здания. Тепловые пункты обеспечивают подачу необходимого количества тепла в здания для их отопления и вентиляции с автоматическим поддержанием в системах отопления нужных гидравлического и теплового режимов. В теплооб-менниках ТП подогревают водопроводную воду до 65°С, а затем пода-ют ее в жилые и общественные здания для горячего водоснабжения. Температура горячей воды регулируется автоматически.

Выше были рассмотрены основные элементы водяных систем тепло-снабжения, использующих органическое топливо. В дальнейшем основ-ными источниками для теплоснабжения будут атомные котельные и атомные ТЭЦ. Использование этих источников приведет к еще большей концентрации тепловых нагрузок, увеличению радиуса действия систем и необходимости решения новых научных и инженерных задач. Наряду с ядерным топливом будут использоваться восстанавливаемые энерго-ресурсы: геотермальные воды, тепло солнца и воды. Геотермальные во-ды и сейчас используются для теплоснабжения,но в дальнейшем их удельный вес возрастет. Существенную экономию энергии дает исполь-зование для теплоснабжения вторичных энергоресурсов, которые будут находить все более широкое применение.



1. Общая часть

1.1 Характеристика объекта регулирования

Характеристика объекта по следующим параметрам:

- район строительства: город;

- расчетная температура проектирования систем отопления: ;

- расчетная температура проектирования систем вентиляции: ;

- средняя температура наружного воздуха за отопительный период: ;

- продолжительность отопительного сезона: n = 206 дней.

Состав квартала:

- школа 3-х этажная на 1100 мест;

- детский сад 2-х этажный на 250 мест;

- жилой дом 5-ти этажный 4-х секционный;

- жилой дом 9-ти этажный 4-х секционный;

- жилой дом 9-ти этажный 4-х секционный;

- жилой дом 9-ти этажный 6-х секционный.

- жилой дом 5-ти этажный 4-х секционный;

1.2 Система теплоснабжения и принципиальные технические решения

Источником теплоснабжения является районная котельная, вырабатывающая теплоноситель в виде горячей воды, для покрытия тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

Для данной котельной принята централизованная, водная, закрытая система теплоснабжения. Параметры сетевой воды 130 - 70?C, котельная располагается вне рассматриваемого микрорайона, квартала. Котельная вырабатывает следующие нагрузки:

Q0 = 2910,624 кВт

Qv = 40,205 кВт

= 725 кВт

Система теплоснабжения двух ступенчатая, так как используется теплоноситель различных параметров. Подача теплоносителя от котельной осуществляется по двух трубным магистральным тепловым сетям до ЦТП. На ЦТП осуществляется распределения тепловой нагрузки приготовления теплоносителя на ГВС, с параметрами температуры 60 ?C, теплоносителя в системе отопления приготавливается на абонентских вводах здания.

Параметры теплоносителя в жилых домах ,в детском саду и школах 95 - 70 C. После ЦТП выполняются квартальные четырёх трубные сети:

Т1 и Т2 - с нагрузкой на отопление и вентиляцию Q0 + Qv;

Т3 - подающий трубопровод ГВС с нагрузкой ;

Т4 - циркуляционный трубопровод ГВС, для предотвращения остывания воды в стояках в системе ГВС.

Регулирование тепловой нагрузки выполняется по комбинированно отопительному графику отпуска тепла. Центрально качественное регулирование выполняется на котельной в диапазоне наружных температур от t0 = - 26?C до tкр = -13 єС

Местное количественное регулирование выполняется на ЦТП и абонентских вводах в диапазоне температур от tкр = -13 єС до tн = +8?C

Рассматриваемое давление на входе в ЦТП для квартальной сети

tрасп=65,2 м.



Рисунок 1 - Двух ступенчатая схема присоединения водоподогревателей в ЦТП

Статический напор для квартальной сети Нстат= 43,5м. На ЦТП принято двухтрубная ступенчатая схема приготовления горячей воды на ГВС.

Использование температуры обратного теплоносителя для подогрева холодной водопроводной воды в первой ступени, является энергосберегающим фактором, а так же сокращает расход воды во второй ступени. Первая ступень подсоединяется последовательно к обратному трубопроводу Т2. Температура нагреваемой воды на выходе из ступени достигает 40 ?C. Окончательный до грев производится в водоподогреваетле второй ступени. ВП второй ступени подсоединяется по параллельной схеме трубопроводу Т1.

На ЦТП установлено следующее оборудование:

- насосы повысительные на ГВС

- насосы циркуляционные на ГВС

- водоподогреватели скоростные

Система отопления здания подсоединяется к тепловым сетям по зависимой схеме через элеватор. В элеваторных узлах происходит смешивание сетевой и обратной воды.

Система вентиляции общественных зданий подсоединяется по зависимой схеме через задвижку.

Система ГВС подсоединяется по закрытой схеме через скоростные подогреватели.

Прокладка квартальной тепловой сети выполняется подземная канальная в непроходные каналы. Глубина заложения hзалож = 2 м. В прокладке применяются сборные железобетонные каналы типа КС 1200 < 600. Подсоединение абонентов, установка арматуры выполняется в тепловых камерах, установленных в узловых точках тепловой сети. Для прокладки тепловой сети Т1 и Т2 применяются трубы стальные, электросварные прямо шовные ГОСТ 10704 - 91 Py ? 1,6 мПа.

Арматура устанавливаемая на тепловой сети задвижки стальные на Т1 и Т2, на Т3 и Т4, задвижки чугунные, вентиля чугунные и бронзовые.

Для компенсации тепловых удлинений на тепловой сети устанавливаются П - образные компенсаторы, а так же используются естественные углы поворота трассы.

Компенсаторы смонтированы и уложены в специальные компенсаторные ниши. Предварительная растяжка компенсаторов выполняется в холодном состоянии тепловой сети при монтаже.

Трубопроводы укладываются на подвижные скользящие опоры с уклоном не менее 0,002 мм/м. Для срабатывания компенсаторов устанавливаются не подвижные щитовые опоры.

При укладке трубопроводов по техподполью применяются хомутовые неподвижные опоры.

Выпуск воздуха производится в верхних точках тепловой сети в тепловых камерах через воздушники. Сброс воды производится в нижних точках через сбросники установленные в тепловых камерах.

Для снижения тепловых потерь в окружающую среду трубопровода тепловой сети покрывают тепловой изоляцией.

Толщина тепловой изоляции (д) принята для T1	Толщина тепловой изоляции (д) принята для T2
Ш133*4 = 70 мм	Ш133*4 = 50мм
Ш 108*4 = 70 мм	Ш 108*4 = 50 мм
Ш 89*3,5 = 60 мм	Ш 89*3,5 = 40 мм
Ш 76*3,5 = 60 мм	Ш 76*3,5 = 40 мм
Ш 57*3,5 = 60 мм	Ш 57*3,5 = 40 мм
Ш 45*1,4 = 50 мм	Ш 45*1,4 = 30 мм
Ш 44,5*2,5 = 50 мм	Ш 44,5*2,5 = 30 мм
Ш 32*2,5 = 40 мм	Ш 32*2,5 = 20 мм



2. Специальная часть

2.1 Расчет тепловых нагрузок

Тепловые нагрузки на жилой квартал подразделяются на сезонные тепловые нагрузки: отопление и вентиляцию.

Круглогодовые нагрузки подразделяются на горячее водоснабжение и технологические нужды. При определении мощности котельной подбор оборудования, расчет тепловых нагрузок производятся по укрупненным измерителям, в зависимости от объема зданий.

Таблица 1 - Расчетные размеры зданий

№ здания на плане	Наименование зданий	Ширина, м	Длинна, м	V,	Число квартир
1	Детский сад 2-х этажный на 250 мест	-	-	5600	-
2	школа 3-х этажная на 1100 мест	-	-	10150	-
3	жилой дом 5-ти этажный 4-х секционный	15	60	13500	80
4	жилой дом 9-ти этажный 4-х секционный	15	88	35640	144
5	жилой дом 5-ти этажный 4-х секционный	15	60	13500	80
6	жилой дом 9-ти этажный 4-х секционный	15	88	35640	144
7	жилой дом 9-ти этажный 6-х секционный	15	132	53460	216

Примечание: Принять высоту этажа для жилых домов , для общественных зданий .

Максимальный тепловой поток на отопление, Вт:

,

где: - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления [2 Табл 1.3]

- расчетная температура внутреннего воздуха для жилых зданий; [2 Табл 1.10];

V - объем здания по наружному обмеру, [табл. 1];

- удельная отопительная характеристика, Вт/с [2 Табл 1.7];

a - поправочный коэффициент [2 Табл 1.8].

1) Вт

2) Вт

3) Вт

4) Вт

5) Вт

6) Вт

7) Вт

Максимальный тепловой поток на вентиляцию, Вт:

,

где: - расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции [2 Табл 1.10]

- удельная вентиляционная характеристика, Вт/с [2 Табл 1.7];

1) Вт

2) Вт

Тепловой поток на ГВС, кВТ, с учетом потерь тепла подающими и циркуляционными трубопроводами:

,

где: температура холодной воды в наружном трубопроводе принять (5-10?C) для зимнего периода, ?C

- расход горячей воды потребителем,

,

где: - норма расхода горячей воды одним потребителем [4];

U - число потребителей в здании;

T - периодводоразбора.

Расчет производится для каждого потребителя.

Принять для расчета жилых домов: = 120 л/сут [], Т = 24ч.

Для расчета общественных зданий принять следующие величины: школа общеобразовательная на 1100 учащихся, = 3,5 л/смену [4], Т = 8 ч, детский сад на 250 мест, = 16 л/смену, Т = 10 [4].

1) Детский сад 2-х этажный на 250 мест

U = 250 = 35 T = 10

= 0,5

= 31,9 Вт

2) Школа 3-х этажная на 1100 мест

U = 1100 = 35 T = 8

= 0,5

= 30,8Вт

3)Жилой дом 5-ти этажный 4-х секционный

U = 80 * 4 = 320= 120T = 24

= 1,6

= 102,08Вт

4) Жилой дом 9-ти этажный 4-х секционный

U = 144 * 4 = 576 = 120T = 24

= 2,88

= 183,744Вт

5) Жилой дом 5-ти этажный 4-х секционный

U = 80 * 4 = 320 = 120T = 24

= 1,6

= 102,08Вт

6) Жилой дом 9-ти этажный 4-х секционный

U = 144 * 4 = 576 = 120 T = 24

= 2,88

= 183,744Вт

7) Жилой дом 9-ти этажный 6-х секционный

U = 216 * 4 = 864 = 120 T = 24

= 4,32

= 276 Вт



Таблица 2 - Расчет тепловых потоков

№ здания по плану	Наименование здания	, ?C	V,	Вт/	Вт/	, кВт	, кВт	, кВт
1	Детский сад 2-х этажный на 250 мест	22	5600	0,33	0,10	95,800	19,600	31,4
2	Школа 3-х этажная на 1100 мест	16	10150	0,34	0,07	179,557	20,604	30,8
3	жилой дом 5-ти этажный 4-х секционный	20	13500	0,3		231,012		102,08
4	жилой дом 9-ти этажный 4-х секционный	20	35640	0,37		655,120		183,744
5	жилой дом 5-ти этажный 4-х секционный	20	13500	0,3		231,012		102,08
6	жилой дом 9-ти этажный 4-х секционный	20	35640	0,37		655,120		183,744
7	жилой дом 9-ти этажный -х секционный	20	53460	0,34		903,003		918
Итого:					2910,624	40,204	725,76

2.2 График изменения тепловых нагрузок

График изменения тепловых нагрузок рассматриваются в диапазоне наружных температур отопительного периода от

до ?C,

где:?C-начало и окончание отопительного периода;

- расчетная отопительная температура;

Тепловая нагрузка на квартал, кВт (табл.2):



?, ?, ?.

График изменения тепловой нагрузки на отопление:

.

,

.

1) мВт,

2) мВт,

3) мВт.

График изменения тепловой нагрузки на вентиляцию:

,

,

.

мВт

2) мВт

3)мВт.

График изменения тепловой нагрузки на ГВС:

Тепловая нагрузка на ГВС ? не зависит от изменения наружной температуры .

? = 0,725 мВт.

График тепловых нагрузок принимает вид в осях Q и .

Годовой расход воды на отопление.

Годовой расход воды на отопление, ГДж/год, определяется по формуле:

(9)

где:- средний расход теплоты на отопление за отопительный период,

- продолжительность отопительного периода, сут/год.

Средний расход теплоты за отопительный период, определяется по формуле: теплоснабжение нагрузка сеть изоляция

,

где: - средняя температура наружного воздуха за отопительный период;

,

Годовой расход воды на вентиляцию, ГДж/год, определяется по формуле:

,

где : - число часов работы вентиляции в сутки

.

Годовой расход теплоты на ГВС, ГДж/год, определяется по формуле:

,

где: - среднесуточный расход теплоты на ГВС, кВт;

- коэффициент снижения расхода теплоты на ГВС в летний период;

- соответственно расчетные температуры горячей и холодной водопроводной воды зимой и летом.

= +5?C

= 15?C

= 55?C

.,

2.3 Регулирование отпуска тепла

Изменение наружных температур сказывается на потреблении тепла.

Основная цель регулирования - в определении изменения количества тепла абонентом в зависимости от наружной температуры.

Для водяных тепловых сетей, где основной нагрузкой является отопительная нагрузка, принимают центральное качественное регулирование. В зависимости от пункта осуществления различают центральное и местное регулирование.

Центральное регулирование осуществляется на источнике тепла, местное - на абонентских вводах зданий.

Центральное регулирование ведется по одному виду нагрузки, преобладающей в данном районе.

Комбинированный график регулирования сочетает центральное и местное регулирование, качественное и количественное. При центральном качественном регулировании температура воды в подающей магистрали тепловой сети не может снижаться ниже определенного уровня, определяемого условиями работы систем горячего водоснабжения.

При закрытой системе теплоснабжения температура воды в подающей магистрали не может снижаться ниже 70єС, поскольку водопроводная вода должна быть нагрета в системе горячего водоснабжения.

Поэтому температура наружного воздуха, при которой температура сетевой воды в подающей магистрали єС, а регулирование из качественного переходит в количественное, называется точкой излома графика или критической точкой графика ().

При низких температурах наружного воздуха производится центральное качественное регулирование отпуска тепла на отопление.

Для расчета принять следующие обозначения: температура воды в подающей магистрали - ; температура воды на входе в систему отопления - ; температура обратной воды -

Расчет графика производится на следующие температурные точки наружного воздуха:

,

Температура теплоносителя определяется по формуле:

Сетевая вода:



Теплоноситель на входе в систему отопления:

,

Теплоноситель на выходе из системы отопления:

,

где: - расчетная внутренняя температура.

-коэффициент понижения температуры теплоносителя.

,

Расчет графика регулирования отпуска тепла производится по вспомогательным таблицам (6, табл. 4.1; 4.4; 4.6; 4.8.).

Таблица 3 - Регулирование отпуска тепла

	150	95	70
	-15-13-10 119,6105,9 5 > 14 1 > 2,8 105,9 + 2,8 * 2 = =114,3	-15 -13-10 79,169,9 5 >10,1 1 > 2,02 69,9 + 2,02 * 2 = = 73,04	-15-13-15 60,154,3 5 >5,8 1 >1,16 54,3 + 1,16 * 2 = = 97,2
	0,34	55,25	59,83
	+5 +8 +10 62,348,9 5 >15,5 1 >3,1 62,3 - 3,1 *3 = =53	+5 +8 +10 46 36,8 5 >9,2 1 >1,84 46 -1,84 * 3 = = 40,48	+5 +8 +10 49,4 39 5 >1,04 1 >2,08 49,4-1,46 * 3 = =34,76



2.4 Определение расчетных расходов теплоносителя

Расчетный расход сетевой воды на отопление

Расчетный расход сетевой воды, кг/ч, для определения диаметров труб водяных тепловых сетей при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять:

,

где: - тепловая нагрузка на отопление, (табл. 2) Вт;

С - удельная теплоемкость воды, С = 4,187 кДж/кгС;

- температура теплоносителя

- температура обратной воды при

1)т/ч

2) т/ч

3)т/ч

4)т/ч

5)т/ч

6)т/ч

7)т/ч

Расчетный расход сетевой воды на вентиляцию

Расчетный расход сетевой воды, кг/ч определяется по формуле:

,

где: - тепловая нагрузка на вентиляцию, Вт;

С = 4,187 кДж/кгС.

Расчетный расход сетевой воды на вентиляцию определяется только для общественных зданий ( школы, детского сада ).

1)т/ч

2)т/ч

2.5 Гидравлический расчет водяных сетей Т1, Т2 с нагрузкой на отопление и вентиляцию

Целью гидравлического расчета является определение диаметра трубопровода тепловой сети, потери давления на участках тепловой сети и по всей трассе, скорости движения теплоносителя.

Потеря давления на участке теплопровода определяется по формуле, Па:

?Р = ?Рмс + ?Ртр,

где: ?Рмс - потери давления в местных сопротивлениях, Па;

?Ртр - потери давление на трение по длине участка, Па.

?Ртр = Rл Ч ? ,

где:Rл - удельное падение давления на участке, Па/м;

? - длина участка теплопровода, м.

Потеря давления в местных сопротивлениях определяется по формуле:

,

Где: - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке;

- удельный вес теплоносителя, кг/;

V - скорость движения теплоносителя, м/с.

С учетом эквивалентной длины местных сопротивлений формула суммарной величины потерь приобретает вид:

?Р = Rл * lпр,

lпр = l + lэкв.,

где lэкв - эквивалентная длина местных сопротивлений.

Методика выполнения гидравлического расчета:

1) Составить расчетную схему трубопровода Т1;

2) С плана тепловой сети перенести на схему необходимые размеры трубопроводов ( длину ), на расчетную схему трубопровода Т1;

3) Проставить расходы теплоносителя Go, Gvдля каждого потребителя;

4) Расставить все местные сопротивления ( задвижки, переходники, тройники, компенсаторы, отводы );

5) Компенсаторы расположить между неподвижными опорами. Неподвижные опоры установить в каждой тепловой камере и через 80 - 100 метров на прямых участках сети, использовать узлы естественных поворотов трассы, как самокомпенсаторы;

6) Выбирается магистраль, т.е. направление от источника тепла до одного из потребителей, который характеризуется наименьшим удельным падением давления, т.е. самый удаленный;

7) Разбить схему на расчетные участки, ( расчетный участок принимается от тройника до тройника );

8) Задаются удельным падением давления в основной магистрали в пределах 30-80 Па;

9) Для расчетной магистрали определить диаметр каждого участка, ориентируясь на Gл, Rл.

2.6 Пьезометрический график тепловой сети

При проектировании и эксплуатации разветвленных тепловых сетей, для учета взаимного влияния профиля района, высот присоединяемых зданий, потерь давления в тепловой сети и абонентских установках, используется график. По пьезометрическому графику легко определяется давление и располагаемый перепад давлений в любой точке тепловой сети.

На основании пьезометрического графика выбирается схема присоединения абонентских установок, подбираются повысительные насосы, подпиточные насосы и автоматические устройства.

График давления разрабатывается для состояний покоя системы (гидростатический режим) и динамического режима.

Динамический режим характеризуется линией потерь напора в подающем и обратном трубопроводе, на основании гидравлического расчета сети, и определяется работой сетевых насосов.

Гидростатический режим поддерживается подпиточными насосами в период отключения сетевых насосов.

К водяным тепловым сетям присоединены абоненты, имеющие различные тепловые нагрузки. Они могут быть расположены на различных геодезических отметках и иметь различную высоту. Системы отопления абонентов могут быть рассчитаны на работу с различными температурами воды. В этих случаях необходимо заранее определять давления или напоры в любой точке тепловой сети.

Для этого строится пьезометрический график или график напоров тепловой сети, на котором в определенном масштабе нанесены рельеф местности, высота присоединенных зданий, напор в тепловой сети; по нему легко определить напор (давление) и располагаемый напор (перепад давлений) в любой точке сети и абонентских системах.

Кроме определения напоров в любой точке сети и по пьезометрическому графику можно проверить соответствие предельных давлений в тепловой сети прочности элементов систем теплоснабжения. По графику напоров выбираются схемы присоединения потребителей к тепловой сети и подбирается оборудование тепловых сетей (сетевые и подпиточныенасосы, автоматические регуляторы давления и т. п.). График стоится при двух режимах работы тепловых сетей -- статическом и динамическом.

Статический режим характеризуется давлениями в сети при неработающих сетевых, но включенных подпиточных насосах. Циркуляция воды в сети отсутствует. При этом подпиточные насосы должны развивать напор, обеспечивающий невскипаемость воды в тепловой сети.

Динамический режим характеризуется давлениями, возникающими в тепловой сети и в системах потребителей теплоты при работающих сетевых насосах, обеспечивающих циркуляцию воды в системе.

Пьезометрический график разрабатывается для основной магистрали теплосети и протяженных ответвлений. Он может быть построен только после выполнения гидравлического расчета трубопроводов - по рассчитанным падениям давления на участках тепловой сети.

График строится по двум осям - вертикальной и горизонтальной. На вертикальной оси откладывают напоры в любой точке сети, напоры насосов, профиль сети, высоты отопительных систем в метрах, на горизонтальной -длины участков тепловой сети.

При построении условно принимают, что ось трубопроводов и геодезические отметки установки насосов и нагревательных приборов в первом этаже зданий совпадают с отметкой земли. Высшее положение воды в отопительных системах совпадает с верхней отметкой здания.

Полный напор в нагнетательном патрубке сетевого насоса соответствует

отрезку Нн. Полный напор на обратном коллекторе источника теплоснабжения соответствует отрезку Нo.

Напор, развиваемый сетевым насосом, соответствует вертикальному отрезку НС=НH-Н0, потери напора в теплоподготовительной установке источника теплоснабжения (в сетевых подогревателях или водогрейных котлах) соответствуют вертикальному отрезку НТ. Таким образом, напор на подающем коллекторе источника теплоснабжения соответствует вертикальному отрезку Нит=Нс-.

Методика построения графика:

1) Строится магистраль, условно ее отметка совпадает с отметкой земли;

2) На профиле трассы в принятом масштабе вычерчиваются высоты присоединения зданий;

3) Строится линия статического напора, из условий заполнения водой отопительных установок и создания в их верхних точках избыточного давления ( запас напора 5 м выше самого высокого здания );

4) Пьезометрическое давление в обратном трубопроводе тепловой сети не должно быть меньше 5 м в. ст. во избежание образования вакуума и подсоса воздуха.

График выполняется на миллиметровке формата 297 х 420. Для построения применять следующие масштабы:

- горизонтальный - 1:1000, 1:500; вертикальный - 1см - 5м.

Определить располагаемый напор для каждой УТ ( тепловой камеры ):

- Нрасп. = Нподающ.тр. - Нобратн.тр.

2.7 Подбор тепловой изоляции

Тепловая изоляция подвергается непосредственному воздействию наружных температур, влажности воздуха, давлению. В неблагоприятных условиях находится тепловая изоляция при подземной канальной прокладке и особенно при безканальной.

Назначение тепловой изоляции

- уменьшение потерь тепла в окружающую среду;

- получение определенной температуры на изолируемой поверхности;

- предохранение от внешней коррозии;

Тепловая изоляция применяется при всех видах прокладки тепловых сетей независимо от способа прокладки и температуры теплоносителя.

2.8 Расчёт конструктивных элементов в тепловой сети

В результате теплового воздействия теплоносителя на трубопровод возникает тепловое удлинение металла.

Величина теплового удлинения трубопровода определяется по формуле:

,

где:

коэффициент линейного расширения трубных сталей, мм/м;

длина рассматриваемого участка, м;

максимальная температура стенки трубы, т.е. принимается равной максимальной температуры теплоносителя, єС ()

максимальная температура стенки трубы, принимаемой равной расчётной температуры наружного воздуха для отопления (t2 = t0)

Для обеспечения правильной работы компенсаторов и самокомпенсации трубопроводы делятся неподвижными опорами на отдельные участки, независимые один от другого в отоплении теплового удлинения.

На каждом участке трубопровода, ограниченном сменными неподвижными опорами, предусматривается установка компенсатора или самокомпенсации.

При расстановке по трассе неподвижных опор нужно иметь ввиду следующие:

- Неподвижные опоры устанавливаются в первую очередь в местах ответвлений трубопроводы;

- При расстановке неподвижных опор (НО) на прямых участках исходят из допустимых расстояний между неподвижными опорами в зависимости от диаметра труб, типа компенсаторов и параметров теплоносителя.

Расчёт трубопроводов на компенсацию тепловых удлинений с гибкими

параметрами (П - образными) и при самокомпенсации производят на допускаемое изгибающее компенсационное напряжение труб ГОСТ 1074 - 01, которое можно принять:

- Для П - образных компенсаторов, при Т ? 150 єС, Gдоп - 11 кг/мм2

- Для расчёта участков самокомпенсации при Т ? 150 єС, Gдоп - 8 кг/мм2

- Расчётный участок

- Диаметр труб dу = 133*4

- Расстояниемежду неподвижными опорами, м

.

- Максимальная температура теплоносителя t = 150 єC

- Расчётная температура воздуха t0 = - 26 єC

Расчётная схема

Тепловое удлинение определяется по формуле:

м



єCt0 = - 26 єC

=130,944мм

Для увеличения компенсирующей способности П - образного компенсатора и компенсационных напряжений в трубопроводе следует предусматривать предварительную растяжку в размере 50% теплового удлинения.

Расчётное тепловое удлинение участка определяем по формуле:

130,944= 65,472 мм

При спинке компенсатора равной половине высоты компенсатора т.е.

В = 0,5 Н

где:

В - спинка компенсатора, м;

Н - вылет компенсатора, м

И величина (по монограмме на листах VI.9 VI.12) находим вылет компенсатора Н и силу упругой деформации.

Н = 0,8 м

В = 0,5 * 0,8 = 0,4

Сила упругой деформации Рк= 0,07 м

Проверить Г - образный участок на самокомпенсацию для участка трубопровода при следующих данных:

Наружный диаметр, мм Dн= 133*4

Толщина стенки, мм = 4

Угол поворота , град, 90 єC

Длинна большого плеча, м 25,0 м

Длинна меньшего плеча, м 25,0 м

Максимальная температура теплоносителя єC, єC

Расчётная температура наружного воздуха - 26єC

Расчётная схема

Расчётный угол

,

є є

,

Расчётная разность температур

єС

Определяем значение вспомогательных величин (по номограмме VI.14 рис. 6 и 7)

,

,

Сила упругой деформации и и избегающий компенсационное напряжение Gкгс/мм2

,

,

,

,

,

Определение усилий неподвижных опор

Усилия, воспринимаемые неподвижными опорами складываются из неуравновешенных сил внутреннего давления, сил трения в подвижных опорах и сил упругой деформации П - образных компенсаторов и самокомпенсации.

При определении усилий неподвижные опоры учитываются схема участка трубопровода, тип подвижных опор и компенсирующих устройств расстояний между неподвижными опорами и т.д.

Для расчёта рассматриваем схему участка 1 - 2 с П - образными компенсаторами.

Расчётная схема

Осевая сила на неподвижную опору определяется по формуле:

,

где:

сила упругой деформации

вес 1 метра трубы с водой, cучётом веса изоляции (принять вес 1 метра изоляции 0,5 кг).

коэффициент трения для скользящих опор.

,



Заключение

В результате выполнения курсового проекта по теплоснабжению жилого квартала были приняты следующие технические решения:

1. Система тепловых сетей централизованная водяная закрытая как наиболее приемлемая и экономически выгодная для теплоснабжения жилого квартала;

2. Применение новых технологий в теплоизоляции обеспечивает высокое качество работ по энергосбережению.

3. В ЦТП установлены:

- пластинчатые теплообменники, имеющие массу преимуществ: небольшие габариты и высокий коэффициент теплоотдачи;

- насосы;

- контрольно - измерительные приборы и автоматика.

4. Параметры теплоносителя повышенные, что позволяет сократить расход сетевой воды, металлоемкость системы и расход газа и электричества;

5. Гидравлическим расчетом определяется диаметр трубопроводов, потери давления в сети.



Список литературы

1) Ионин А.А. Теплоснабжение: учебник для вузов / М., Стройиздат. 2012

2) Манюк В.И. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник / М., Стройиздат. 2008

3) Варфоломеева Л.Е. Теплоснабжение: Методическое пособие / ВГЭТК 2011

4) СНиП 11-34-76. Горячее водоснабжение.:М., Стройиздат. 1976

5) СНиП 11-Л.1-71. Жилые здания.:М., Стройиздат. 1971

6) СНиП 11-33-75. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.:М., Стройиздат. 1976

7) Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей/Под ред. А. А. Николаева. М., Стройиздат. 2010

Размещено на Allbest.ru