Теплоснабжение пяти кварталов района города
МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ
АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное
образовательное учреждение высшего профессионального образования
«КАЗАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра ПТ
Расчетное
задание по дисциплине
«Источники и
системы теплоснабжения предприятия».
Выполнил: Галиев И.Э.
Группа: ЭКП-2-06
Вариант: 2
Преподаватель:
Горбунова Т.Г.
КАЗАНЬ 2010
Задание 1
Определить для условий г.
Воронеж расчетные тепловые потоки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение
пяти кварталов района города.
F1 = 17 га;
F2 = 22 га;
F3 = 25 га;
F4 = 28 га;
F5 = 30 га.
Расчетная температура
наружного воздуха для проектирования систем отопления t0 = -26 0C. Плотность
населения Р = 370 чел/га. Общая площадь жилого здания на одного жителя fобщ=18
м2/чел. Средняя за отопительный период норма расхода горячей воды на
одного жителя в сутки а=105 л/сутки.
Решение:
Расчет тепловых потоков
сводим в таблицу 1. В графы 1, 2, 3 таблицы заносим соответственно номера
кварталов. Их площади FКВ в гектарах, плотность населения.
Число жителей в кварталах
m, определяем по формуле:
.чел.
чел,
чел,
чел,
чел,
чел.
Общую площадь жилых
зданий кварталов А, определяем по формуле:
,
м2
,
м2,
,
м2,
,
м2,
,
м2,
,
м2.
Величину удельного
показатель теплового потока на отопление жилых зданий q = 87 Вт/м2 ,
при t0 = -26 0C, находим расчетные тепловые потоки на отопление жилых и
общественных зданий кварталов по формуле:
,
МВт
при К1=0,25
,
МВт
,
МВт
,
МВт
,
МВт
,
МВт.
Максимальные тепловые
потоки на вентиляцию общественных зданий кварталов определяем по формуле:
МВт,
при К1 = 0,25,
К2 = 0,6
,
МВт
,
МВт
,
МВт
,
МВт
,
МВт.
Показатель теплового
потока на горячее водоснабжение с учетом общественных зданий при норме одного
жителя, а=105 л/сутки составит qhm=376 Вт.
Среднечасовые тепловые
потоки на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий кварталов
определяем по формуле:
,
МВт
,
МВт
МВт
,
МВт
,
МВт
,
МВт
Суммарный тепловой поток
по кварталам QΣ, определяем суммированием расчетных
тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение:
,
МВт
,
МВт
,
МВт
,
МВт
,
МВт
,
МВт
,
МВт.
Таблица 1. Расчет
тепловых потоков.
Площадь квартала, FКВ, га
|
Плотность населения, Р, чел/га
|
Кол-во жителей, m, чел
|
Общая площадь, А, м2
|
Тепловой поток, МВт
|
Q0
|
Qv
|
QHM
|
QΣ
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
1
|
17
|
370
|
6290
|
113220
|
12,3
|
1,5
|
2,37
|
16,17
|
2
|
22
|
370
|
8140
|
146520
|
15,9
|
1,9
|
3,06
|
20,86
|
3
|
25
|
370
|
9250
|
166500
|
18,1
|
2,2
|
3,48
|
23,78
|
4
|
28
|
370
|
10360
|
186480
|
20,3
|
2,4
|
3,9
|
26,6
|
5
|
30
|
370
|
11100
|
199800
|
21,7
|
2,6
|
4,17
|
28,47
|
Σ
|
|
|
|
|
88,3
|
10,6
|
16,98
|
115,88
|
Задание 2
Для климатических условий
г. Воронеж выполняем расчет и построение графиков часовых расходов теплоты на
отопление вентиляцию и горячее водоснабжение, а также годовых графиков
теплопотребления по продолжительности тепловой нагрузки и по месяцам. Расчетные
тепловые потоки района города ΣQ0 = 88,3
МВт, на вентиляцию ΣQV = 10,6 МВт, на горячее водоснабжение ΣQHM=16,98 МВт. Расчетная температура
наружного воздуха для проектирования систем отопления t0 = -26 0C.
Определим часовые расходы
на отопление:
, МВт
t0 (-26 0 C ): , МВт
t0 (-14 0 C ): , МВт
t0 (-3,4 0C ): , МВт
t0 (0 0 C ): , МВт
t0 (+8 0C ): , МВт.
Определим часовые расходы
на вентиляцию:
, МВт
t0 (-26 0 C ): ,МВт
t0 (-14 0 C ): ,МВт
t0 (-3,4 0C ): ,МВт
t0 (0 0 C ): ,МВт
t0 (+8 0C ): ,МВт.
Для построения часового
графика расхода теплоты на горячее водоснабжение, определим, используя формулу
пересчета, среднечасовой расход теплоты на горячее водоснабжение для
неотопительного периода (=0,8, tЛ=15 0C, tЗ=50C):
,
МВт.
Отложив на графике
значения Q0 и QV при tн = + 8 0C, а также значения
ΣQ0 и ΣQV при tН=t0=-26 0C и соединив их прямой, получим графики Q0=f(tH) и QV=f(tH).
График среднечасового
расхода теплоты на горячее водоснабжение не зависит от температуры наружного
воздуха, и будет представлять собой прямую, параллельную оси абсцисс с
ординатой 16,98 МВт для отопительного периода и с ординатой 10,87 МВт для
неотопительного периода. Просуммировав ординаты часовых графиков на отопление,
вентиляцию и горячее водоснабжение для диапазон температур tН=+8÷-26 0C и соединив их с прямой получим суммарный часовой график QΣ=f(tH).
Для построения годового графика теплоты по продолжительности тепловой нагрузки
и находим продолжительность отопительного периода для г. Воронеж. Данные сводим
в таблицу 3.
Таблица 2.
Число часов за
отопительные период со среднегодовой наружного воздуха, равной
Продолжительность стояния
|
Температура наружного воздуха
|
-35
|
-30
|
-25
|
-20
|
-15
|
-10
|
-5
|
0
|
+8
|
n
|
-
|
7
|
34
|
144
|
470
|
1020
|
1850
|
3380
|
4780
|
График по
продолжительности тепловой нагрузки строится на основании суммарного часового
графика QΣ=f(tH).
Для этого из точек на оси температур (+8, 0, -5, -10, -15, -20, -25; -30; -35)
восстанавливаем перпендикуляры до пересечения с линией суммарного часового
графика и из точек пересечения проводим горизонтальные прямые до пересечения с
перпендикулярами, восстановленных из точек на оси продолжительности.
Соответствующих данных температурам. Соединив найденные точки плавной кривой,
получим график по продолжительности тепловой нагрузки за отопительный период в
течение 5210 часов. Затем построим график по продолжительности тепловой нагрузки
за неотопительный период. Для чего проведем прямую параллельную оси абсцисс с
ординатой равной =10,87 МВт до расчетной
продолжительности работы системы теплоснабжения в году равной 8760 часов.
Для построения годового
графика теплового потребления по месяцам находим среднемесячные температуры
наружного воздуха. Затем используя формулы пересчета, определяем часовые
расходы теплоты на отопление и вентиляцию для каждого месяца со среднемесячной
температурой ниже +80С. Определим суммарные расходы теплоты для
месяцев отопительного периода как сумму часовых расходов на отопление,
вентиляцию и горячее водоснабжение. Для месяцев неотопительного периода (с >+8) суммарный расход теплоты будет
равен среднечасовому расходу теплоты на горячее водоснабжение =10,87 МВт.
Выполним расчеты по
месецам:
,
МВт
МВт
МВт
МВт
МВт
МВт
МВт.
,
МВт
МВт
МВт
МВт
МВт
МВт
МВт.
,
МВт.
Аналогично выполняем
расчёты для всех месяцев отопительного периода. Расчеты вводим в таблицу 3.
исходя из полученных данных, строим годовой график теплового потребления по
месяцам.
Таблица 3. Среднемесячные
расходы теплоты по месяцам года
Средне-часовые расходы теплоты по месяцам
|
Среднемесячная температура наружного воздуха
|
Январь
|
Февраль
|
Март
|
Апрель
|
Июнь
|
Июль
|
Август
|
Сентябрь
|
Октябрь
|
Ноябрь
|
Декабрь
|
-9,3
|
-9,2
|
-4,1
|
+5,9
|
+14
|
+18
|
-
|
-
|
+12,8
|
+5,6
|
-1,1
|
-6,7
|
Q0, МВт
|
56,24
|
56,05
|
46,26
|
27,07
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
27,64
|
40,50
|
51,25
|
QV, МВт
|
6,39
|
6,36
|
5,07
|
2,55
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
2,63
|
4,32
|
5,73
|
QHM, МВт
|
16,98
|
16,98
|
16,98
|
16,98
|
10,87
|
10,87
|
10,87
|
10,87
|
10,87
|
16,98
|
16,98
|
16,98
|
QΣ,
МВт
|
79,61
|
79,39
|
68,31
|
46,6
|
10,87
|
10,87
|
10,87
|
10,87
|
10,87
|
47,25
|
61,8
|
Задание 3
Построить для закрытой
системы теплоснабжения график центрального качественного регулирования отпуска
теплоты по совмещённой нагрузке отопления и горячего водоснабжения (повышенный
или скорректированный температурный график). Приняты расчётные температуры
сетевой воды в подающей магистрали в τ1=150 0С, обратной
магистрали τ2=70 0С, после элеватора τ3=95
0С. Расчётная температура наружного воздуха для проектирования
отопления t0=-26 0C. Расчётная
температура воздуха внутри помещения ti=20 0C. Расчётные тепловые
потоки принимаем ΣQ0 = 88,3 МВт, ΣQV = 10,6 МВт, ΣQHM=16,98 МВт. Температура горячей воды
в системах горячего водоснабжения tН = 60 0C, температура холодной воды tС=50C.
Балансовый коэффициент для нагрузки горячего водоснабжения αБ=1,2.
Схема включения водоподогревателей систем горячего водоснабжения
двухступенчатая последовательная.
Решение:
Предварительно выполним
расчёт и построение отопительно-бытового графика температур с температурой
сетевой воды в подающем трубопроводе для точки излома τ2=70 0С.
Значение температур сетевой воды для систем отопления τ10;
τ20; τ30 определим, используя расчётные
зависимости для температур наружного воздуха tН= +8; 0; -3,4; -14; -26 0C.
Определяем, значение
величин ∆t, ∆τ,
θ:
tH= +8 0C:
0С
0С
0С
tH= 0 0C:
0С
0С
0С
tH= -3,4 0C:
0С
0С
0С
tH= -14 0C:
0С
0С
0С
tH= -26 0C:
0С
0С
0С
Используя расчётные
данные и приняв минимальную температуру сетевой воды в подающем трубопроводе 0С, построим
отопительно-бытовой график температур. Точке излома температурного графика
будут соответствовать температуры сетевой воды0С,
0С, 0С
температура наружного воздуха 0 0С.
Полученные значения температур сетевой воды для отопительно-бытового графика
сведём в таблицу 4. Далее приступаем к расчёту повышенного температурного
графика. Задавшись величиной недогрева ∆tH=7 0С определим
температуру нагреваемой водопроводной воды после
водоподогревателя первой ступени
0С
Балансовая нагрузка
горячего водоснабжения :
МВт
Суммарный перепад
температур сетевой воды δ в обеих ступенях водоподогревателей:
0С
Перепад температур
сетевой воды в водоподогревателе первой ступени для
диапазона температур наружного воздуха от tH=+8 0С до tH=-3,4
0С
0С.
Для указанного диапазона
температур наружного воздуха перепад температур сетевой воды во второй ступени
водоподогревателя .
0С
Величины δ1
и δ2 для диапазона температур наружного воздуха tH
от 0С и 0С.
tH= +2,5 0C:
0С
0С.
tH= -3,4 0C:
0С
0С.
tH= -14 0C:
0С
0С.
tH= -26 0C:
0С
0С.
Полученные значения
величин δ1 и δ2 сведем в таблицу 4.
Температуры сетевой воды
τ1п и τ2п в подающем и обратном трубопроводах
для повышенного температурного графика:
tH= +8÷+2,50C:
0С
0С
tH= -3,4 0C:
0С
0С
tH= -14 0C:
0С
0С
tH= -26 0C:
0С
0С
Полученные значения
величин τ1п и τ2п сведем в таблицу 4.
Для построения графика
температуры сетевой воды в обратном трубопроводе после калориферов систем
вентиляции в диапазоне температур наружного
воздуха tH= +8÷+2,5 0C:
Определяем значение
τ2v для tH= +8 0C. Предварительно зададимся
значением τ2v= 170С. Определяем температурные напоры
в калорифере ∆tk и ∆tk/ cоответственно
для tH= +8 0C и tH=
+2,5 0C:
0С
0С
Вычисляем левые и правые
части уравнения:
Левая часть:
Правая часть: .
Поскольку численное
значение правой и левой частей уравнения близки по значению, примем значение
τ2v= 170С, как окончательное.
Для систем вентиляции с
рециркуляцией воздуха, температуру сетевой воды после калориферов τ2v
для tH= t0 = -26 0C .
Здесь значения ; ; соответствуют tH=tм=-140C. Поскольку данное
выражение решается методом подбора, предварительно зададимся значением τ2v=51
0С.
Определим значения и .
0С
0С
Далее вычислим левую
часть:
Левая часть:
Поскольку левая часть
выражения близка по значению правой, принятое предварительно значение τ2v=51
0С будем считать окончательным. Используя данные таблицы 4 построим
отопительно-бытовой и повышенный температурные графики регулирования (рис. 3).
Таблица 4. Расчет
температурных графиков регулирования для закрытой системы теплоснабжения
tH
|
τ10
|
τ20
|
τ30
|
δ1
|
δ2
|
τ1п
|
τ2п
|
τ2v
|
+8
|
70,0
|
37,84
|
46,8
|
7,4
|
9,8
|
79,1
|
26,55
|
17
|
+2,5
|
70,0
|
37,84
|
46,8
|
7,4
|
9,8
|
79,1
|
26,55
|
37,84
|
-3,4
|
84,73
|
44,9
|
57,34
|
5,3
|
11,9
|
90,03
|
45,4
|
44,9
|
-14
|
115,51
|
56,74
|
75,1
|
1,8
|
15,4
|
116,9
|
41,34
|
56,74
|
-26
|
130,0
|
70,0
|
95,0
|
2,12
|
19,32
|
132,12
|
50,68
|