Учебная работа. Проектирование закрытой системы теплоснабжения микрорайона города Томск
Архангельский муниципальный технический институт
Кафедра промышленной теплоэнергетики
КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине Источники и системы теплоснабжения компаний
На тему: Проектирование закрытой системы теплоснабжения микрорайона городка Томск
Выполнил: Александров Сергей Александрович
Управляющий: доцент, к.т.н З.Г. Марьина
Архангельск
2010
ОГЛАВЛЕНИЕ
РЕФЕРАТ
ВВЕДЕНИЕ
1 ПЛАНИРОВКА МИКРОРАИОНА И ТРАССИРОВКА ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
2 ТЕПЛОВЫЕ НАГРУЗКИ МИКРОРАЙОНА
2.1 Расчет термических нагрузок при наивысшем зимнем режиме
2.1.1 Перегрузки отопления
2.1.2 Перегрузки вентиляции
2.1.3 Перегрузки жаркого водоснабжения
2.2 Пересчет термических нагрузок на остальные режимы
2.2.1 Перегрузки отопления
2.2.2 Перегрузки вентиляции
2.2.3 Перегрузки жаркого водоснабжения
3 РАСЧЁТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ КОТЕЛЬНОЙ. ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ КОТЕЛЬНОЙ
3.1 Расчётная термическая схема котельной
3.2 Расчёт расширителя продувки
3.3 Расчёт подогревателя химически чистой воды
3.4 Расчёт деаэратора
3.5 Выбор основного оборудования
4 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
5 ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ГРАФИК
6 ВЫБОР СХЕМЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
7 ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ГРАФИК
8 МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
РЕФЕРАТ
Александров С.А. Разработка системы теплоснабжения микрорайона городка
Томска. Управляющий – доцент, к.т.н. З.Г. Марьина.
Курсовая работа. Объяснительная записка объемом страничек содержит 5 рисунков, 8 таблиц, 4 источника, графическая часть выполнена на 3 листах формата А3 и на 2-ух А4.
В данной работе представлены главные инженерно-технические шаги по разработке теплоснабжения микрорайона. Расчет начинается с планировки района теплоснабжения, определения термических нагрузок. Отдельным пт рассмотрен расчет термический схемы котельной с выбором основного оборудования. Гидравлический расчет трубопроводов термический сети выполнен при помощи MsExcel; на основании гидравлического расчета построен пьезометрический график, также выбрана схема присоединения типовых абонентов. Проведен расчет опор и компенсаторов с учетом способности самокомпенсации на отдельных магистральных участках и ответвлениях.
Графическая часть представлена графиком центрального высококачественного регулирования (А4), пьезометрическим графиком (А3) и планировкой микрорайона теплоснабжения с трассировкой трубопровода термический сети и нанесением опор с компенсаторами (А3), термический схемой котельной (А3).
Данная работа дозволила закрепить способности инженера-проектировщика термических сетей, ознакомиться с главными методиками, связанными с решениями вопросцев по теплофикации и энергообеспечению.
Дата: мая 2010г.
Подпись_______________
ВВЕДЕНИЕ
Развитие теплоснабжения осуществляется в главном за счет больших термических электростанций. В то же время в районах страны либо городка, где концентрация потребителей теплоты не добивается уровня, оправдывающего экономическую необходимость сооружения ТЭЦ, главным источником теплоснабжения остаются районные и квартальные котельные.
Система централизованного теплоснабжения состоит из источника теплоты, термических сетей и потребителей термический энергии (абонентов).
Целью курсовой работы является закрепление познаний важных разделов курса «Источники и системы теплоснабжения компаний», а конкретно: выбор системы теплоснабжения и трассировка термический сети, определение расчетных термических нагрузок, расчет и построение температурного графика, гидравлический расчет термический сети и построение пьезометрического графика, выбор схемы присоединения типового пользователя. Личное задание содержит в себе расчет термический схемы котельной.
Содержание задания предугадывает аргументацию принятых технических решений и расчетных методик, анализ графиков и ссылки на использованный справочный материал и литературу.
1 ПЛАНИРОВКА МИКРОРАЙОНА И ТРАССИРОВКА ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
Первичным структурным планировочным элементом селитебной части городка является микрорайон. Под микрорайоном соображают жилой массив, ограниченный красноватыми линиями магистральных и жилых улиц. Обитатели микрорайона обеспечиваются всеми видами учреждений ежедневного обслуживания микрорайонного значения. Планировка микрорайона делается «по вольной схеме». Жилые дома проектируют снутри микрорайона жилыми группами со своими детскими садами, школами, предприятиями торговли, площадками отдыха, ориентируют их по сторонам горизонтов, рельефу местности, имеющимся зеленоватым насаждениям и водоемам. В практике расчетов нередко возникает необходимость найти площадь микрорайона, приходящуюся на 1-го обитателя. В больших городках нормами рекомендуется смешанная стройка в 9 этажей и наиболее с частичным применением спостроек в 5 этажей.
Принимается, что в одной квартире в среднем проживают: в 5-ти этажном доме – 3 человека, в 9-ти этажном доме – 4 человека. В 5-ти этажном доме на площадке находится 3 квартиры, в 9-ти 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. Из этих критерий определяется число секций соответственных спостроек и число обитателей, живущих в 5-ти и 9-ти этажных домах, также число этих спостроек.
Составим и решим уравнение, где Х – общее число домов.
Таковым образом, в нашем микрорайоне будет 13 жилых домов.
Определим число пятиэтажных и девятиэтажных домов.
Примем в микрорайоне 3 пятиэтажных и 10 девятиэтажных домов.
Результаты занесём в таблицу 1.
Таблица 1 – План расселения обитателей микрорайона
Тип строения
Кол-во
домов
Число
обитателей
Девятиэтажный шестисекционный жилой дом
10
8640
Пятиэтажный пятисекционный жилой дом
3
675
Всего
13
9315
Потом определяется средняя этажность микрорайона, и рассчитываются площадь местности, приходящейся на 1-го обитателя, и площадь всего микрорайона. Рассчитываются габаритные размеры местности с округлением в огромную сторону. При планировке спостроек учитываются их размеры, приведенные в таблице 4, также принятое число секций.
Площадь местности, приходящейся на 1-го обитателя , м2 определяется по формуле:
,(1.1)
где – коэффициент, характеризующий отношение площади стройки к общей площади (таблица 2) =1,33 ;
– коэффициент, характеризующий отношение площади участков учреждений обслуживания, приходящихся на 1-го обитателя, к норме обеспеченности жилой площадью, – для микрорайонов;
– коэффициент стройки (таблица 3), ;
– обеспеченность населения общей площадью; на 1-го человека на расчетный период;
– средняя этажность жилых спостроек микрорайона;
,(1.2)
где – этажности спостроек, ,;
– толика обитателей, живущих в соответственных зданиях, , .
м2
Площадь микрорайона, м2
,(1.3)
где N – число обитателей микрорайона;
м2
Для удобства примем площадь микрорайона 311100 м2. Это будет прямоугольник 510×610 м.
Таблица 2 – площади)
Типы домов
Жилая площадь квартир
35
40
45
50
5-9 этажей
1,36
1,33
1,32
1,28
Таблица 3 – характеристики коэффициента стройки [1].
Кол-во
секций
Этажность
5
6
7
8
9
3
0,218
0,201
0,177
0,159
0,144
4
0,236
0,216
0,189
0,167
0,155
5
0,244
0,221
0,198
0,180
0,162
6
0,248
0,224
0,201
0,183
0,166
Таблица 4 – свойства спостроек микрорайона
Тип строения
Размер
в плане, м
Высота
Н, м
,
Вт/(м3•0 С)
Пятиэтажный жилой дом 94 серии:
обычная секция
торцевая секция
12,9Ч15,9
12,9Ч18,6
15
0,440
0,450
Девятиэтажный жилой дом 93 серии:
обычная секция
торцевая секция
12,6Ч24
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
магазин, пристроенный к 9-ти
этажному дому
27Ч21
3,1
0,454
Кинозал двухзальный на 200 и 100 мест с видеотекой
36Ч24
6
0,442
Принимаем, беря во внимание данные из таблицы 4
Таблица 5 – Расчёт площадей всего микрорайона
Тип строения
количество спостроек
Размер в плане, м
Площадь, м2
Площадь всего, м2
Девятиэтажный шестисекционный жилой дом
9
12,6Ч144
1814,4
16329,6
Пятиэтажный шестисекционный жилой дом
7
12,9Ч100,8
1300,32
9102,24
Пятиэтажный трехсекционный жилой дом
1
12,9Ч69
890,1
890,1
Детский сад на 280 мест
1
57Ч27
1539
1539
Школа на 844 мест
1
71,4Ч32,6
2327,64
2327,64
Незастроенная площадь также зависит от габаритов строения и основным образом от их высоты. Требования по обеспечению инсоляции квартир не наименее трёх часов в день являются главным фактором, от которого зависит величина разрывов меж зданиями. В работающих нормах проектирования малые разрывы меж длинноватыми сторонами установлены: для 5-этажных спостроек – 30 м, 9-этажных – 48 м. разрывы меж торцами стенок с окнами из жилых помещений соответственно 15 и 24 м (У 5-этажных спостроек 94 серии есть окна на торцевых стенках, у 9-этажных спостроек торцевые стенки без окон). размеры земляных участков для общеобразовательных школ предусматриваются 2 га, для детских садов – 35 м2 на одно пространство. С учетом этих требований исполняем планировку микрорайона.
Планировка микрорайона представлена на рисунке 1.
План микрорайона выполнен на отдельном листе формата А3 (лист 1).
2 РАСЧЁТ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК
Расчетный (наибольший) расход на отопление строения , Вт, зависит от температуры внешнего и внутреннего воздуха, объёма строения по внешнему обмеру и определяется по формуле
,(2.1)
где qov – удельная термическая черта спостроек (отопительная черта), Вт/(м3•0С) – указывает термо утраты через внешние огораживания единицы размера строения при разности внутренней и внешной температур Дt=1єС;
V – размер строения по внешнему обмеру, м3, (по таблице 4);
tвp – усредненная температура внутреннего воздуха в отапливаемом помещении;
Климатические свойства района для городка Томск:
Расчетная температура внешнего воздуха для проектирования систем отопления tно, 0С
tно = – 40 0С;
Расчётная температура вентиляции tнв, 0С
tнв = – 25 0C;
Средняя температура внешнего воздуха более прохладного месяца tнхм, 0С
tнхм = -19,2 0С;
Средняя температура внешнего воздуха за отопительный период tоп, 0С
tоп= -8,80С
Расчетная температура внутреннего воздуха при tно = -400 С для жилых домов tв = 200 С, для детского сада tв = 220 С, для школы tв = 180 С.
в – поправочный коэффициент на температуру внешнего воздуха хорошую от -30єС (поправка вводится лишь для жилых спостроек) при tвр=180С, в других вариантах поправка берется по таблице
, (2.2)
Примем для всех жилых домов и публичных спостроек как постоянную величину.
При расчете термических нагрузок жилых домов учитываются объемы и удельные отопительные свойства торцевых и рядовых секций строения
(2.3)
где – удельные отопительные свойства соответственно торцевой и рядовой секций строения;
Vт, Vр – объёмы соответственно торцевой и рядовой секций;
– количество рядовых секций;
Опосля определения расчетной (наибольшей) термический перегрузки составляется сводная таблица термических нагрузок для четырёх соответствующих режимов: максимально-зимнего, среднего для более прохладного месяца, средне-отопительного и летнего. Пересчет термических нагрузок на остальные режимы делается по формуле
(2.4)
2.1 Расчет термических нагрузок при наивысшем зимнем режиме
2.1.1 Перегрузки отопления
Расчетный (наибольший) расход на отопление строения , Вт,
Перегрузка на отопление 5-этажного пятисекционного дома , Вт
,(2.5)
где – удельная отопительная черта торцевой секции строения, Вт/(м3 0С);
– удельная отопительная черта рядовой секции строения, Вт/(м3 0С);
Vт – объём торцевой секции,
м3
Vр – объём рядовой секции,
м3
Вт
Перегрузка на отопление 9-этажного шестисекционного дома , Вт
,(2.6)
где – удельная отопительная черта торцевой секции строения, Вт/(м3 0С);
– удельная отопительная черта рядовой секции строения, Вт/(м3 0С);
Vт – объём торцевой секции,
м3
Vр – объём рядовой секции,
м3
Вт
Перегрузка на отопление школы , Вт
,(2.7)
где – удельная отопительная черта школы, Вт/(м3 0С);
Вт
Перегрузка на отопление детского сада , Вт
,(2.8)
где – удельная отопительная черта детского сада, Вт/(м3 0С);
Вт
Суммарная отопительная перегрузка для жилых и публичных спостроек , кВт
,(2.9)
Вт =12376,835 кВт
2.1.2 Перегрузки вентиляции
Расчетный расход теплоты на вентиляцию для публичных спостроек определяется по формуле , Вт
,(2.10)
где qв – удельный расход теплоты на вентиляцию (удельная вентиляционная черта спостроек), Вт/(м3•0С), другими словами расход теплоты на 1 м3 вентилируемого объёма строения по внешнему обмеру при разности температур воздуха снутри вентилируемого помещения и внешнего воздуха в 1оС;
V – внешний размер вентилируемого строения, м3;
tвp – усредненная температура внутреннего воздуха;
tнв – расчетная температура внешнего воздуха для систем вентиляции tнв = -25 єС
Определим расход теплоты на вентиляцию для школы , Вт
,(2.11)
где – удельный расход теплоты на вентиляцию в школе (удельная вентиляционная черта спостроек), Вт/(м3•0С)
V – внешний размер вентилируемого строения, м3;
Вт
Определим расход теплоты на вентиляцию для детского сада , Вт
,(2.12)
где – удельный расход теплоты на вентиляцию в школе (удельная вентиляционная черта спостроек), Вт/(м3•0С)
V – внешний размер вентилируемого строения, м3;
Вт
Суммарный расход теплоты на вентиляцию, Вт
,(2.13)
кВт
2.1.3 Перегрузки жаркого водоснабжения
Cредненедельный термический поток, Вт, на горячее водоснабжение для жилых и публичных спостроек рассчитывается по формуле, Вт
, (2.14)
где с – теплоемкость воды, с = 4,187 ;
т – количество единиц измерения (людей);
а – норма расхода жаркой воды с температурой tг=55єС, кг (л) на единицу измерения в день;
для жилых спостроек а = 105 л/сут на человека,
для школы а = 8 л/сут на человека,
для детского комбинатаа = 30 л/сут на человека,
tx – температура прохладной водопроводной воды; её принимают в отопительный период 5оС и в летний период 15 оС;
1,2 – коэффициент, учитывающий остывание жаркой воды в абонентских системах.
Cредненедельный термический поток , Вт, на горячее водоснабжение для жилых спостроек определяется по формуле
Вт
Вт
Cредненедельный термический поток, Вт, на горячее водоснабжение школы и детского сада
Вт
Вт
Суммарная перегрузка на горячее водоснабжение , Вт
,(2.15)
Вт
2.2 Пересчет термических нагрузок на остальные режимы
Пересчет термических нагрузок на остальные режимы: средний для более прохладного месяца, средне-отопительный и летний, делается по формуле
(2.16)
2.2.1 Перегрузки отопления
Определим, пользуясь данной для нас зависимостью, среднюю нагрузку отопления, за прохладный месяц для жилых спостроек, , Вт
, (2.17)
где tх.м – средняя температура самого прохладного месяца (Приложение 1 [2]);
Вт
Определим среднюю нагрузку отопления, за прохладный месяц для публичных спостроек, Вт
Вт
Вт
Суммарная перегрузка отопления за прохладный месяц для жилых и публичных спостроек , Вт
,(2.18)
Вт
Определим термическую нагрузку за средне-отопительный период для жилых спостроек , Вт
, (2.19)
где tо.п – средняя температура отопительного периода (Приложение 1 [2]);
Вт
Определим термическую нагрузку за средне-отопительный период для публичных спостроек, Вт
Вт
Вт
Суммарная перегрузка отопления за средне-отопительный период для жилых и публичных спостроек , Вт
,(2.20)
Вт
2.2.2 Перегрузки вентиляции
Определим среднюю нагрузку вентиляции, за прохладный месяц для публичных спостроек, Вт
, (2.21)
Вт
Вт
Суммарная средняя перегрузка вентиляции за прохладный месяц для публичных спостроек , Вт
кВт
Определим среднюю нагрузку вентиляции за средне-отопительный период для школы и детского сада, Вт
, (2.22)
Вт
Вт
Суммарная средняя перегрузка вентиляции за средне-отопительный период для публичных спостроек , Вт
, (2.23)
Вт
2.2.3 Перегрузки жаркого водоснабжения
В летний период термический поток, нужный для изготовления жаркой воды уменьшится и находится по формуле
, (2.24)
где КS – коэффициент, учитывающий понижение летнего расхода воды по отношению к зимнему. При отсутствии данных принимается КS = 0,8;
(2.25)
Определим среднюю нагрузку на ГВС, за летний период для жилых спостроек, Вт
Вт
Вт
Определим среднюю нагрузку на ГВС, за летний период для публичных спостроек, Вт
Вт
Вт
Определим нагрузку на ГВС за летний период , кВт
,
Вт
Результаты расчетов занесём в таблицу 3.
Таблица 3 – Сводная таблица термических нагрузок
пользователь
теплоты
Термическая перегрузка, кВт
Наибольший зимний
Прохладного
месяца
Средне-
отопительный
Летний
Отопление
12376,83
10042,23
5938,35
–
Вентиляция
158,24
137,56
100,49
–
ГВС
2887,94
2887,94
2887,94
1848
Итого
15423
13067,73
8926,78
1848
3 РАСЧЁТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ КОТЕЛЬНОЙ.ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ КОТЕЛЬНОЙ
3.1 Расчётная термическая схема котельной
Набросок 1 – Принципная схема котельной с паровыми котлами
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Система теплоснабжения закрытая.
Температурный график 150-70;
Расход пара Dп = 5,8 кг/с;
давление пара Р = 0,7 МПа;
Температура пара tп = 180 0С;
Толика возврата конденсата в = 0,73;
температура возвращаемого конденсата tк =95 єС.
Перегрузка микрорайона 15423 кВт
Дросселирование пара лишь для собственных нужд и на сетевые подогреватели до давления 6 МПа и слабо перегретый пар 190єС.
Расход сетевой воды, , кг/с
, (3.1)
где i11, i12 – энтальпии воды в подающей и оборотной магистрали термический сети;
кг/с
Расход пара на подогреватели сетевой воды, , кг/с
, (3.2)
где iр – энтальпия редуцированного пара, при р = 0,6 МПа, t = 190 єC, iр = 2867 кДж/кг (слабо перегретый пар);
iк – энтальпия конденсата опосля сетевых подогревателей, iк = 80С, iк = 335,2 кДж/кг
кпд подогревателей ()
кг/с
Суммарный расход свежайшего пара до редуцирования на наружных потребителей, , кг/с
, (3.3)
, (3.4)
, (3.5)
где iр – энтальпия свежайшего пара, при р = 0,7 МПа, tп = 180 єС iр = 2798,83 кДж/кг;
кг/с
кг/с
кг/с
Расход пара на собственные нужды, кг/с, за ранее принимается в размере 5 % от наружного употребления пара
, (3.6)
кг/с
Утраты снутри котельной принимаем 2-5% от общего расхода пара. Принимаем утраты пара 3%.
, (3.7)
кг/с
Общая паропроизводительность котельной будет:
(3.8)
кг/с
количество потерянного на производстве конденсата, , кг/с
, (3.9)
кг/с
количество возвращаемого конденсата тогда будет кг/с
(3.10)
= 12,772-6,11-0,59-0,372-1,566 = 4,134 кг/с.
Утраты конденсата с учётом 3% его утрат снутри котельной, , кг/с
, (3.11)
кг/с
Расход химически чистой воды при величине утрат в термический сети 2% от общего расхода сетевой воды, , кг/с
, (3.12)
кг/с
Расход на собственные нужды ВПУ принимаем равным 25% от расхода химически чистой воды, получим расход сырой воды, , кг/с
, (3.13)
кг/с
Расход пара на пароводяной подогреватель сырой воды, , кг/с
, (3.14)
кг/с
Количество воды поступающей от непрерывной продувки,, кг/с
Продувка может составлять 2-10% номинальной производительности котла. Если Gпр 0,28 кг/с нужно устанавливать расширитель продувки. Примем размер продувки 5%.
; (3.15)
кг/с
Расширитель продувки нужен.
3.2 Расчёт расширителя продувки
Набросок 2 – Схема потоков расширителя продувки
количество пара, приобретенного в расширителе продувки, , кг/с
, (3.16)
где iпр – энтальпия воды при давлении в котле 0,7 МПа;
iпр – энтальпия воды при давлении в расширителе продувки 0,12 МПа;
iп – энтальпия пара при давлении в расширителе продувки;
х – степень сухости пара, выходящего из расширителя;
iпр = 4,19195 = 817,1 кДж/кг;
iпр = 4,19104 = 435,8 кДж/кг;
iп = 2684,5 кДж/кг;
x = 0,98 кг/кг;
кг/с
3.3 Расчёт подогревателя химически чистой воды
Обогрев химически чистой воды опосля ВПУ делается в водоводяном теплообменнике за счет остывания подпиточной воды для термический сети опосля деаэратора со 104 до 70оС.
Набросок 3 – Схема работы теплообменника для обогрева ХОВ
Температура химически чистой воды, поступающей в деаэратор, определяется из уравнения термического баланса , оС
, (3.17)
єС
Энтальпия ХОВ, поступающей в деаэратор:
кДж/кг
3.4 Расчёт деаэратора
Набросок 4 – Схема потоков, поступающих в деаэратор
характеристики потоков:
конденсат с производства – Gк = 4,134 кг/с; tкп = 95 0С; iкп = 398 кДж/кг;
конденсат из подогревателей сырой воды – Dсв = 0,174 кг/с; iк// = 670,5 кДж/кг
пар из расширителя продувки – Dпр = 0,11 кг/с; i/п = 2683 кДж/кг;
конденсат сетевых подогревателей – Dпсв = 6,21 кг/с; iк/ = 335,2 кДж/кг; tк/ = 80 0C;
ХОВ – Gхов = 2,858 кг/с; t//хов = 40,9 0C; i/хов = 171,37 кДж/кг;
греющий пар – iр// = 2867 кДж/кг.
Суммарное количество воды и пара, поступающего в деаэратор без учета расхода греющего пара, , кг/с
, (3.18)
кг/с
Средняя энтальпия консистенции в деаэраторе, , кДж/кг
кДж/кг
температура консистенции , оС
,
оС
Расход пара на деаэратор, , кДж/кг
, (3.19)
где iпв – энтальпия питательной воды, кДж/кг;
кг/с
Суммарный расход редуцированного пара для собственных нужд снутри котельной, , кг/с
, (3.20)
кг/с
Расход свежайшего пара на собственные нужды, , кг/с
, (3.21)
кг/с
Паропроизводительность котельной, т/ч, с учетом внутренних утрат 3 %
, (3.22)
кг/с = 46 т/ч
Расхождение:
% 3 %
3.5 Выбор основного оборудования
Принимаем для установки газомазутные котлы марки ДЕ-6,5-14ГМ производительностью 6,73 т/ч любой. Принимаем к установке 8 котлов, общая паропроизводительность:
т/ч, припас 14,56%.
Проверим соответствие условию надёжности: в случае выхода из строя 1-го огромного котла, оставшиеся должны покрывать нагрузку прохладного месяца, т.е. паропроизводительность котельной обязана быть не меньше 44,1 т/ч:
, (3.23)
кг/с
, (3.24)
кг/с
, (3.25)
кг/с
, (3.26)
5,7 = 10,87 кг/с
; (3.27)
кг/с = 42,53 т/ч;
В случае выхода из строя 1-го из котлов общая паропроизводительность будет:
т/ч > 42,53 т/ч – условие производится.
Принципная схема котельной с паровыми котлами представлена на формате А3 (Лист 2).
4 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
Задачей гидравлического расчета является определение поперечников участков теплосети и падение давления в их. Так как сначала расчета неизвестен ряд требуемых величин, то задачку решают способом поочередных приближений.
Расчет начинают с магистральных участков и ведут от самого далекого участка в направлении источника.
Задают удельное линейное падение давления. Для магистральных участков трубопроводов принимается Rл = 80 Па/м, в ответвлениях по расчету, но обязано производиться условие Rл ? 300 Па/м.
Расход сетевой воды в трубопроводах G, кг/с, определяется по формуле
, (4.1)
где Q – термическая перегрузка расчетного участка, кВт;
с – теплоемкость воды, с = 4,187 кДж/(кгград);
1, 2 – температуры сетевой воды в подающей и оборотной линиях.
Рассчитывают нужный поперечник трубопровода d, м, по формуле
d = А G0.38 / R, (4.2)
где А= 117 • 10-3 м0,62 / кг0,19 при kэ = 0,0005 м.
Потом округляют его до обычного и уточняют
= А G2 / d5.25 , (4.3)
где А = 13,62 • 10-6 м3,25 кг, если kэ = 0,0005 м.
Полное падение давления на участке , Па
?(1+б), (4.4)
где б – коэффициент местных утрат давления;
б =, (4.5)
где Z – опытнейший коэффициент, принимаем .
Утраты напора на участке , м
, (4.6)
где с – плотность воды при средней температуре теплоносителя, кг/м3.
Произведём расчёт второго участка.
Участок 1.
,
кг/с
м, обычный принимаем d1 = 0,082 м
Па/м
Па
м.
Аналогичным образом рассчитываются другие участки магистралей. Потом перебегают к ответвлениям. Ответвления рассчитывается как транзитный участок с данным падением давления. Падение давления в ответвлении равно сумме падений давления на участках, расположенных от места ответвления к абоненту до конца главной магистрали, Па:
(4.7)
Определяется предварительное удельное линейное падение давления в ответвлении:
(4.8)
По этому значению рассчитывается подготовительный поперечник, дальше он округляется до обычного, потом уточняется давления и напора аналогично расчету главной магистрали.
Произведём расчёт тринадцатого участка.
Участок 13:
Па;
кг/с;
Па/м
м, обычный принимаем d14 = 0,07 м;
Па/м
Па
м.
Аналогичным образом рассчитываются все другие ответвления. Потом определяются суммарные утраты напора от котельной до рассматриваемого абонента Н. Приобретенные результаты занесены в таблицу 6.
нужно, чтоб суммарные утраты давления по магистральным линиям расползались не наиболее чем на 15 %.
% 15 %.
Таблица 6 – Гидравлический расчет трубопроводов
№ участка
Q, кBт
G, кг/с
l, м
подготовительный расчёт
окончательный расчёт
?P, Па
Rл, Па/м
d, мм
d, мм
Rл, Па/м
?
?P, Па
?H, м
??H, м
1
388,7
1,547
42
–
80
60
51
199,9
0,049
8807
0,936
8,625
2
777,4
3,094
164
–
80
78
82
65,75
0,07
11537
1,22
7,329
3
2212,6
8,807
222
–
80
116
125
58,22
0,118
14449
1,536
6,109
4
4341,8
17,282
190
–
80
150
150
86,07
0,166
19067
2,027
4,573
5
6471
25,758
186
–
80
174
184
65,42
0,203
14638
1,557
2,546
6
8600,2
34,233
100
–
80
194
207
62,26
0,234
7682
0,817
0,989
8
233,9
0,931
152
–
80
49
51
72,42
0,038
11426
1,21
8,485
9
1011,3
4,025
352
–
80
86
82
111,2
0,08
42273
4,49
7,275
10
1643,8
6,543
126
–
80
103
100
103,69
0,102
14397
1,531
2,785
11
3097,1
12,328
62
–
80
132
150
43,8
0,140
3095
0,329
1,254
12
4550,4
18,113
64
–
80
153
150
94,55
0,170
7079,9
0,753
0,925
13
13152
52,35
28
8807
80
139,9
229
259
44,89
0,289
1620
0,172
0,172
14
388,7
1,547
60
54
70
37,72
0,049
2374
0,252
7,581
15
1064,6
4,237
38
20344
300
68
70
282,9
0,082
11634,9
1,237
7,346
16
370,6
1,475
190
20344
102,1
56
70
34,29
0,048
6831
0,726
6,835
17
1064,6
4,237
36
34793
300
300
68
70
282,9
0,082
11022
1,172
5,745
18
1064,6
4,237
50
68
70
282,9
0,082
15309
1,628
6,201
19
1064,6
4,237
42
53860
300
68
70
282,9
0,082
12859
1,367
3,913
20
1064,6
4,237
52
53860
68498
300
300
68
70
282,9
0,082
15921
1,693
4,239
21
1064,6
4,237
42
68
70
282,9
0,082
12859
1,367
2,356
22
1064,6
4,237
52
68498
300
68
70
282,9
0,082
15921
1,693
2,682
23
388,7
1,547
60
11426
181,5
51
70
37,7
0,049
2372
1,338
8,613
24
388,7
1,547
44
11426
53698
247,5
300
48
51
199,9
0,049
9226
0,981
8,256
25
388,7
1,547
44
46
51
199,9
0,049
9226
0,981
3,776
№ участка
Q, Bт
G, кг/с
l, м
подготовительный расчёт
окончательный расчёт
?P, Па
Rл, Па/м
d, мм
d, мм
Rл, Па/м
?
?P, Па
?H, м
??H, м
26
243,8
0,970
168
53698
300
39
40
284,7
0,039
49694
5,285
8,07
27
1064,6
4,237
96
68095
68095
300
300
68
70
282,9
0,082
29393
3,126
4,38
28
388,7
1,547
76
46
51
199,9
0,049
15936
1,695
2,949
29
1064,6
4,237
96
71190
300
68
70
282,9
0,082
29393
3,126
4,051
30
388,7
1,547
44
71190
300
46
51
199,9
0,049
9226
0,981
1,906
5 ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ГРАФИК
Пьезометрический график дозволяет установить обоюдное воздействие профиля местности, высоты абонентских систем и падения давления в сети. По графику можно найти напор в подающей и оборотной полосы и располагаемый напор в хоть какой точке сети и в абонентских системах, напоры сетевого и подпиточного насосов, также избрать схемы присоединения систем абонентов.
Пьезометрический график строится для главной магистрали и всех ответвлений от неё. Перед построением на планировку микрорайона наносится данный рельеф местности. Изолинии рельефа проводим параллельно данным сторонам прямоугольного микрорайона. Снижение местности в согласовании с заданием равномерными изолиниями наносятся в границах границ района.
На графике в масштабе наносятся пьезометрические высоты положения участков магистрального трубопровода по всей его длине. Строятся ответвления от магистрали ко всем домам. Наносятся высоты спостроек в согласовании с их местоположением.
давление в оборотном коллекторе термический сети в источнике (положение точки О1) выбирается так, чтоб предупредить явления кавитации в сетевом насосе (больше 10 – 15 м) и обеспечить залив систем отопления близко расположенных к источнику спостроек, обычно 25 – 35 м. Дальше от данной для нас точки откладываются утраты напора по участкам в согласовании с гидравлическим расчетом в направлении от источника к далекому пользователю. Располагаемый напор у крайнего пользователя принимается зависимо от типа термического пт. нужно обеспечить располагаемый перепад давлений в ИТП не наименее требуемого для работы элеваторного узла (8 – 15 м), при всем этом расчетная утрата давления в отопительной системе не обязана превосходить 15 кПа (1,5 м вод. ст.). При безэлеваторном подключении систем отопления располагаемый напор на вводе должен быть не наименее двойных расчетных утрат напора в местной системе, но не наименее 10 м вод. ст. Для ЦТП принимается располагаемый напор 25 м, при конкретном присоединении систем отопления ? 5 м. Строится линия утрат давления в подающей магистрали. В закрытых системах теплоснабжения она является зеркальным отображением пьезометрической полосы оборотной магистрали. В открытых системах утраты давления в подающей полосы больше утрат давления в оборотной полосы из-за наличия жаркого водоразбора у абонентов.
Утраты давления в источнике для котельных с узлом сетевых подогревателей принимаются 10 – 15 м. Дальше строятся полосы утрат давления на ответвлениях к пользователям и определяются раполагаемые напоры у всякого абонента.
При остановке сетевого насоса в термический сети устанавливается статическое давление, развиваемое подпиточным насосом. При выбирании значения нужно учитывать требования к полосы статического давления, обозначенные в курсе лекций.
Пьезометрический график представлен на отдельном листе формата А3 (Лист 3) и на рисунке 6.
График приведен для более протяженной и нагруженной магистрали 11-10-9-8-7-6 и ее ответвлений (набросок 1).Утраты давления в ответвлениях строим на основании данных гидравлического расчета для ??H (от соответственных ответвлению точек на графике подающей и оборотной магистрали откладываем по вертикали утраты давления на участке). Из графика видно что располагаемый напор хоть какого абонента на ответвлении не меньше располагаемого напора у крайнего абонента(6).давление в оборотной магистрали перекрывает верхние точки отопительных систем не наименее чем на 5 метров.
6 ВЫБОР СХЕМЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
Все абоненты могут быть присоединены по типовой схеме зависимого подключения с элеватором, т.к. удовлетворяются все требования, предъявляемые к зависимым схемам с элеватором:
1) напор в оборотной магистрали должен быть достаточен для залива местных систем отопления, т.е. на 5 м выше строения, но давление в данной для нас полосы обязано быть меньше допустимого для нагревательных устройств (<60 м);
2) располагаемый напор в термическом пт должен быть достаточен для преодоления гидравлического сопротивления разводящих сетей и местных систем отопления (10м);
3) напор в термический сети при статическом режиме обеспечивает залив местных систем отопления, но меньше допустимого для нагревательных устройств.
Схема применяется, когда требуется понизить температуру теплоносителя для систем отопления по санитарно-гигиеническим показателям (к примеру, со 150єС до 95єС). Для этого используют водоструйные насосы (элеваторы). Не считая того, элеватор является побудителем циркуляции. Преимуществом данной для нас схемы является ее низкая стоимость и, что в особенности принципиально, высочайшая степень надежности элеватора.
Так же сразу присоединяем систему жаркого водоснабжения. Избираем двухступенчатую поочередную схему исходя из завышенного температурного графика 150 – 70 и соотношения:
< 0,6
Преимущество схемы заключается в сглаживании дневного графика термический перегрузки, наилучшем использовании теплоносителя, что приводит к уменьшению расхода воды в сети. Возврат сетевой воды с низкой температурой улучшает эффект теплофикации, т.к. для обогрева воды можно употреблять отборы пара пониженного давления.
Схема подсоединения термических потребителей представлена на рисунке 7 и на листе формата А4 (Лист 4).
Набросок 5 – Схема подсоединения термических потребителей
7 ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ГРАФИК
При автоматизации абонентских вводов основное применение в городках имеет в истинное время центральное высококачественное регулирование, дополняемое на термических пт количественным регулированием. Центральное высококачественное регулирование делается методом конфигурации температуры теплоносителя, отпускаемого с источника, зависимо от температуры внешнего воздуха при сохранении неизменным расхода теплоносителя. Расход воды остается неизменным в течение всего отопительного сезона. Главным достоинством центрального высококачественного регулирования является стабильность гидравлического режима термический сети, что упрощает эксплуатацию и наладку сети. Но расходы на перекачку теплоносителя больше, чем при количественном регулировании.
Центральное регулирование производится обычно по преобладающей термический перегрузке, соответствующей для большинства абонентов термический сети. В большинстве районов таковой преобладающей перегрузкой является отопление.
Если средненедельная перегрузка ГВС не превосходит 15% расчетного расхода теплоты на отопление, то центральное регулирование делается по отопительной перегрузке (отопительный температурный график). При всем этом температура сетевой воды в подающем трубопроводе закрытых систем не обязана быть ниже 70оС, потому что при наиболее низких температурах нагрев водопроводной воды в теплообменнике до 60оС будет неосуществим. Требуемый расход сетевой воды на горячее водоснабжение и вентиляцию устанавливается надлежащими местными регуляторами. В этих критериях присоединение подогревателей жаркого водоснабжения производится по параллельной либо двухступенчатой смешанной схеме.
наличие перегрузки жаркого водоснабжения наращивает расход сетевой воды, что приводит к повышению поперечников труб, а как следует, и цены термический сети. Существенное сокращение расчетных расходов сетевой воды на абонентский ввод достигается при регулировании по совместной перегрузке отопления и жаркого водоснабжения. При всем этом употребляется завышенный температурный график для закрытых термических сетей либо скорректированный график для открытых термических сетей. Условия внедрения завышенного температурного графика в закрытых термических сетях: 1) если средненедельная перегрузка ГВС составляет наиболее 15% расчетного расхода теплоты на отопление; 2) присоединение подогревателей жаркого водоснабжения обязано быть выполнено по двухступенчатой поочередной схеме не наименее чем у 75% абонентов. В этом случае на абонентских вводах реализуются схемы связанного регулирования, которые разрешают обеспечивать нагрузку жаркого водоснабжения практически без роста расчетного расхода сетевой воды по сопоставлению с расходом на отопление. Неравномерности дневного графика суммарной перегрузки отопления и ГВС выравниваются за счет теплоаккумулирующей возможности спостроек.
Вид температурного графика выбирают ориентируясь на преобладающую нагрузку района и более всераспространенную схему присоединения абонентских установок. Для отопительной перегрузки температуры сетевой воды определяются по зависимостям, которые выводятся из уравнения термических балансов отопительной установки при расчетном и текущем режимах.
По таблицам 4.5 [3] и 4.3 [3] выберем температуры сетевой воды в оборотном трубопроводе и воды, подаваемой в отопительную систему по температурному графику 150 – 70 єС соответственно при tно = -40 єС, и занесём их в таблицу 5.
Потому что температурный график 150-70 єС, и >75% потребителей подключены по двухступенчатой поочередной схеме, то применяем завышенный температурный график.
Определим относительную балансовую нагрузку ГВС:
Рассчитаем понижение температуры сетевой воды в 2-ух ступенях подогревателей ГВС:
.
Таблица 7 – значения температур воды в подающей и оборотной линиях
температура сетевой воды,при расчётной температуре -40оС
tнар,оС
5
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
-35
-40
t10
57,5
68,5
79,1
89,6
100
110,2
120,3
130,3
140,2
150
dt
7
5,9
5
4
3,1
2,1
1,2
0
t1п
86,1
95,5
105
114,2
123,4
132,4
141,4
150
t20
37,5
41,8
45,8
49,6
53,3
56,9
60,3
63,6
66,8
70,0
По рисунку 4.14 (а, б) [3] находим температуру внешнего воздуха фпи в точке излома графика.
фпи = 77,90С
0С
По рисунку 4.14 (в) [3] находим прибавки к температуре воды д1 в подающем трубопроводе по отопительному графику при завышенном графике. значения заносим в таблицу 5.
По рисунку 4.15 (б) [3] находим значения температур оборотной воды, поступающей из термического пт при поочередной схеме включения подогревателей, при среднечасовой перегрузке жаркого водоснабжения и завышенном графике.
2П = 310С при 0С ;
2П = 380С при 1 = 1100С;
2П = 46,50С при tно = -400С.
Температурный график представлен на отдельном листе формата А4 (Лист 5)
8. МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ
Определим размеры П-образных компенсаторов.
Произведём расчёт на участке 2.
Участок 2.
Ду = 80 мм;
lн = 97,75 м;
1 = 150 єС;
но = -40 єС.
Определим термическое удлинение, , мм
, (8.1)
где – коэффициент линейного расширения стали, мм/мєС;
мм.
Расчетное термическое удлинение с учетом подготовительной растяжки в размере 50% составит
мм
По рисунку 2 (а) лист VI.13 [4] определим последующие величины:
Н = 2,65 м,
Рк = 1,1 кН;
В = 0,5Н, (8.2)
В = 0,5 2,65 = 1,33 м.
Аналогично исполняем оставшиеся участки.
Результаты занесём в таблицу 8.
Таблица 8 – размеры П-образных компенсаторов
№ уч
Dу, мм
l, м
Дl, мм
Дlрасч, мм
Н, м
В,м
Рк,
12
250
50
118,8
59,38
3,6
1,8
0,9
11
250
113
267,2
133,6
4,3
2,15
0,8
10
200
66,2
157,2
78,61
3,1
1,55
0,68
9
175
73,6
174,8
87,4
3,1
1,55
0,43
8
175
66,2
157,2
78,61
2,9
1,45
0,45
7
125
114
270,8
135,4
3,9
1,95
0,14
5.1
125
78,5
186,4
93,22
2,8
1,4
0,19
5.2
125
78,5
186,4
93,22
2,8
1,4
0,19
4
100
51,3
121,8
60,92
2,1
1,05
0,22
3
100
55
130,6
65,31
2,3
1,15
0,2
2.1
80
97,8
232,2
116,1
2,65
1,33
0,11
2.2
80
97,8
232,2
116,1
2,65
1,33
0,11
Проверим возможность использования для самокомпенсации Г-образного участка трубопровода.
Проводим расчёт самокомпенсации для 2-ух участков:11-го и 5.2(набросок 1).
Участок 11.
Дн = 27,3 см;
S = 7 мм;
угол поворота = 90є;
длина большего плеча lб = 90 м, наименьшего – lм = 22,5 м;
1 = 150 єС;
но = -40 єС.
Определим соотношение плеч
; (8.3)
.
Найдём расчётную разность температур, , єС
; (8.4)
єС.
По номограмме (лист VI.23 [4]) определим вспомогательные коэффициенты:
A = 20;
B = 2;
C = 7.
Определим продольное изгибающее компенсационное напряжение в заделке наименьшего плеча, , кгс/мм2
, (8.5)
где – определяется по таблице лист VI.28 [4], = 0,29 кгс м/мм2 оС.
кгс/мм2 =1714 кгс/см2 =171,4МПа,
что больше 80 МПа. Размеры плеч не дают возможность использования для самокомпенсации термического расширения Г-образного участка трубопровода. На данном участке нужно ставить П-образный компенсатор(рассчитан выше).
Участок 5.2.
Дн = 13,3 см;
S = 4 мм;
угол поворота = 90є;
длина большего плеча lб = 67,2 м, наименьшего – lм = 22,6 м;
1 = 150 єС;
но = -40 єС.
Определим соотношение плеч
,
.
Найдём расчётную разность температур, , єС:
,
єС.
По номограмме (лист VI.23 [4]) определим вспомогательные коэффициенты:
A = 17;
B = 2,2;
C = 5,6.
Определим продольное изгибающее компенсационное напряжение, , кгс/мм2
,
где – определяется по таблице лист VI.28 [4], = 0,08 кгс м/мм2 оС.
кгс/мм2 = 376 кгс/см2 =37,6 МПа,
что меньше 80 МПа, и это дает возможность употреблять для самокомпенсации термического расширения Г-образный участка трубопровода.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. системы теплоснабжения жилых микрорайонов и промышленных компаний: методические указания к курсовой работе по курсу «Источники и системы теплоснабжения компаний» /сост. З.Г. Марьина. – Архангельск: Издательство АГТУ, 2006. – 22 с.
2. Соколов Е.Я. Теплофикация и термо сети. – М.: Энергоиздат, 1988. – 376 с.
3. Наладка и эксплуатация водяных термических сетей: Справочник / В.М. Манюк, Я.И. Каплинский и др. М.: Стройиздат, 1988. – 432 с.
4. Справочник по теплоснабжению и вентиляции, книжка 1./Р.В. Щекин С.М. Кореневский и др. – Киев: Будивельник, 1976. – 416 с.
]]>