Теплоснабжение микрорайонов города

Теплоснабжение микрорайонов города

Министерство науки и образования Российской Федерации

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

" ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"

Архитектурно-строительный факультет

Кафедра теплогазоснабжения, вентиляции и гидромеханики

Расчетно-графическое задание

"Теплоснабжение микрорайонов города"

Преподаватель:

Гребнев Д. В.

Исполнитель:

Студент группы з08ПГС-1

Шатилова И. В.

Оренбург 2011

Содержание

Введение

.        Задание на проектирование

.        Трассировка тепловых сетей

.        Определение расчетных часовых расходов теплоты по видам тепловых нагрузок

.        Гидравлический расчет магистрали тепловой сети

.1 Определение расходов теплоносителя в тепловых сетях

.2 Расчет эквивалентной длины

.3       Таблица гидравлического расчета

.        Годовой график расхода теплоты по продолжительности стояния температур наружного воздуха

.1 Построение графика часовых и годовых расходов теплоты

Список используемой литературы

магистральный отопление трубопровод теплота

Введение

Расчетно-графическое задание "Теплоснабжение районов города" выполняется на основании индивидуального задания и состоит из двух частей - графической и пояснительной записки.

В данном РГЗ требуется разработать систему теплоснабжения района города, магистральные тепловые сети.

Теплоносителем является вода, нагреваемая в основных и пиковых подогревателях ТЭЦ.

Все жилые кварталы присоединены к двухтрубным тепловым сетям.

В ходе проработки расчетно-графического задания были изучены практические методы расчета, конструирование узлов систем теплоснабжения, использования норм, технических условий, типовых материалов и новейших достижений техники теплоснабжения.

В результате выполнения расчетно-графического задания получено рациональное и экономичное решение основных вопросов теплоснабжения города. Разработанная система теплоснабжения отвечает действующим нормам на проектирование и техническим условиям на монтаж и эксплуатацию системы.

Задание на проектирование

В расчетно-графической работе требуется разработать систему теплоснабжения района города Тула, магистральные тепловые сети, ЦТП микрорайона, t_o = - 27°С, t_в = -14°С.

Теплоносителем является вода, нагреваемая в основных и пиковых подогревателях ТЭЦ, T₁ = 120°C, T₂ = 70°С.

Все жилые кварталы присоединены к двухтрубным тепловым сетям. Прочие исходные данные принимаем из таблицы №1 "Исходные данные"

Таблица №1 "Исходные данные"

2.       Трассировка тепловых сетей

Выбор трассы тепловых сетей и способ прокладки следует принимать в соответствии с данными:

СНиП 11-01-2003 "Инструкции о порядке разработки, утверждения и соответствия проектной документации на строительство зданий, предприятий и сооружений".

СНиП 2.04.07-86* "Тепловые сети"

По своему назначению тепловые сети, соединяющие источник теплоты с тепловым пунктом, делятся на магистральные, распределительные и внутриквартальные.

Магистральные тепловые сети представляют собой участки, которые несут основную нагрузку и соединяют источники теплоты с крупными потребителями.

Распределительные тепловые сети транспортируют теплоту от тепловых магистралей к объектам теплопотребления.

Внутриквартальные сети соответственно транспортируют теплоту от распределительных сетей к тепловым пунктам потребителей теплоты.

По способу прокладки тепловые сети подразделяются на:

подземные

наземные

Подземные тепловые сети по способу прокладки подразделяются:

в проходных каналах

в полупроходных каналах

в непроходных каналах

безканальная прокладка

Водяные системы теплоснабжения применяются двух типов: закрытые (замкнутые) и открытые (разомкнутые). В закрытых системах сетевая вода, циркулирующая в тепловой сети, используется только как теплоноситель, но из сети не отбирается.

В открытых системах сетевая вода частично (редко полностью) разбирается для горячего водоснабжения.

В зависимости от числа водопроводов, используемых для теплоснабжения данной группы потребителей, водяные системы делятся на одно-, двух-, трех- и многотрубные. Минимальное число водопроводов для открытой системы - один, а для закрытой - два.

Для теплоснабжения городов в большинстве случаев применяются двухтрубные водяные системы, в которых тепловая сеть состоит из двух трубопроводов: подающего и обратного. По подающему трубопроводу горячая вода подводится от станции к абонентам, а по обратному трубопроводу охлажденная вода возвращается на станцию.

Преимущественное применение в городах двухтрубных систем объясняется тем, что эти системы по сравнению с многотрубными требуют меньших начальных вложений и дешевле в эксплуатации. Эти системы употребимы в тех случаях, когда всем потребителям района требуется теплота примерно одного потенциала.

В данном расчетно-графическом задании разрабатываются магистральные двухтрубные сети канальной непроходной прокладки

3.       Определение расчетных часовых расходов теплоты по видам тепловых нагрузок

Определение тепловых нагрузок производится исходя из величины жилой площади и числа жителей, считая все административно-общественные здания, равномерно распределенные по микрорайонам. Суммарная площадь застраиваемых микрорайонов принимается по заданию. Жилая площадь микрорайонов определяется в зависимости от этажности зданий и рассчитывается по формуле:

F_ж = P · F

где F_ж - общая жилая площадь квартала, га, F - площадь квартала по генплану, га, P - плотность жилого фонда, м²/га, принимается по /1/ в зависимости от этажности

Для первого квартала: F_ж = 5000 · 7 = 35000 м² = 35 га

Общую площадь находим по формуле:

где k = 0,7 - коэффициент плотности застройки

Для первого квартала:  

Число жителей определяется из условия, что норма жилой площади на одного жителя составляет 10 м²/чел, тогда количество жителей определяется по формуле:

где f_ж = 10 - норма жилой площади на одного жителя, м²/чел.

Для первого квартала:

Определим тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Определение расходов теплоты производят для каждого квартала, но раздельно для каждого вида нагрузок.

Принимая по СНиП 2.04.07-86* №Тепловые сети", по приложению 2 укрупненный показатель максимального теплового потока по отоплению жилых зданий равным q_{o =} 83,4 Вт.

Тогда количество теплоты на отопление рассчитывается по формуле:

где q_о - 83,4 Вт/м², показатель максимального теплового потока

А - общая площадь

k₁ - коэффициент, учитывающий тепловой поток в жилых и общественных зданиях

Максимальный поток на вентиляцию жилых зданий определяем по формуле:

где q_о - 69,5 Вт/м², показатель максимального теплового потока, А - общая площадь, k₁ = 0,25 - коэффициент, учитывающий тепловой поток в жилых и общественных зданиях, k₂ = 0,6 - коэффициент, учитывающий тепловой поток в жилых и общественных зданиях на вентиляцию

Принимаем норму расхода воды на горячее водоснабжение в сутки на одного человека, а = 105 л/сут, по /2/, приложение 3 находим укрупненный показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение q_h = 376 Вт.

Тогда количество теплоты на горячее водоснабжение рассчитывается по формуле:

где q_h = 376 Вт/чел - укрупненный показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение

m - число жителей

Аналогичный расчет производится для остальных кварталов. Полученные данные записываются в таблицу №2 "Расчет расходов теплоты".

Таблица №2 - Расчет расходов теплоты

При определении расчетных расходов теплоты необходимо учесть потери теплоты в сетях и оборудовании в размере 5% от расхода теплоты, полученные данные заносим в таблицу №3.

Таблица №3 - Расходы теплоты на отопление, горячее водоснабжение и вентиляцию с учетом потерь

4.       Гидравлический расчет магистрали тепловой сети

Перед началом расчета необходимо выбрать трассировку теплосети. При выборе трассы теплосети следует руководствоваться следующим: трассу желательно прокладывать по наименее загруженным городским улицам, чтобы в меньшей степени стеснять уличное движение в период строительства и ремонта. При выборе трассы следует стремиться к минимальной длине трубопровода и колодцев. Находят главную магистраль (наиболее протяженная или наиболее нагруженная линия). Величина гидравлических потерь давления для магистрали является максимальной по сравнению с гидравлическими потерями направлений тепловой сети, поэтому эта величина является для всей тепловой сети расчетной.

Гидравлический расчет начинают с составления монтажной схемы главной магистрали и всех ответвлений. Монтажную схему изображают без масштаба, на ней в виде стрелок наносят ответвления к кварталам, указывают номера расчетных участков, их длины по масштабу генплана, а также расчетные расходы воды на участках и ответвлениях.

.1       Определение расходов теплоносителя в тепловых сетях

Для гидравлического расчета необходимо рассчитать расходы теплоносителя на каждый квартал: максимальное на отопление и вентиляцию, на горячее водоснабжение, а также суммарные расходы.

Расходы теплоносителя определяются согласно /2/.

Расчетные расходы воды, кг/ч, следует определять по формулам:

) на отопление

где  - расчетный расход сетевой воды на отопление

с - удельная теплоемкость воды, принимаемая равной 4,19 кДж/кг·°С

T₁ - температура в подающем трубопроводе, 120°С

T₂ - температура в обратном трубопроводе, 70°С

2) на вентиляцию

3) на горячее водоснабжение

где τ^{`</sup><sub>1</sub> - температура воды после водоподогревателя в подающем трубопроводе, τ<sup>`}₁ = 70°С

τ^{`</sup><sub>3</sub> - температура воды в обратном трубопроводе, τ<sup>`}₃ = 30°С

Суммарный расход теплоносителя определяется по формуле:

где K_з - коэффициент не одновременности пользования, учитывающий долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления зависит от мощности системы теплоснабжения K_з = 1,2.

Аналогичный расчет производится для остальных кварталов, полученные данные записываются в таблицу №4.

Таблица №4 - Расходы теплоносителя на отопление, горячее водоснабжение и вентиляцию

.2       Расчет эквивалентной длины

По итогам таблицы №4 рассчитаем расходы воды по участкам сети. Для этого по монтажной схеме определим, сколько расчетных участков (нумерацию производим от источника тепла) и количество кварталов, находящихся на них. Так как на участке 3 считаем расход 3-го и 4-го кварталов, на 2-ом участке уже считаем 3,3,4-го кварталов, на 1 - 1,2,3,4,5.

Для 1-го участка: G₁ = 245,37 т/ч

Аналогично рассчитываем для остальных 2-х.

По справочнику /3/ по номограммам (для труб с коэффициентом эквивалентной шероховатости К_з = 0,5 мм) в зависимости от расчетных расходов воды на участке и удельных потерь напора подбираем диаметры труб, при условиях:

≤ R ≤ 80, где R - удельное сопротивление падению напора, Па/м

ѵ ≤ 3,5 м/с - скорость теплоносителя

Потери напора в местных сопротивлениях при расчете учитываются введением дополнительных эквивалентных длин на участках сети. Эквивалентные длины рассчитываются с учетом местных сопротивлений, которые определяем по монтажной схеме. Например, для участка 1 - по расходу определяем диаметр трубопровода - 300 мм, а по монтажной схеме - местные сопротивления:

Сальниковый компенсатор - 0,3

Резкое сужение - 0,5

Тройник - 1,5

Задвижка - 0,5

Рассчитываем коэффициенты местных сопротивлений при условии, что они равны для:

Задвижки - 1

Компенсатора сальникового - 0,3

Резкое сужение диаметра - 0,5

Тройник - 1,5

Компенсатор П-образный - 7

Следовательно, для участка 1 рассчитываем коэффициенты местных сопротивлений: ξ = 1·0,5 + 5·0,3 + 1·1,5 + 1·0,5 = 4

Эквивалентная длина определяется как произведение коэффициента местных сопротивлений на l_э , определяемое по таблице 7,2 по /4/ для коэффициента шероховатости к = 0,0005 (т.е. рассматриваются новые трубы, без учета загрязнений) в зависимости от размера трубы.

Так для участка 1 с диаметром трубы 300 мм l_э = 14 и, следовательно, эквивалентная длина на этом участке: l_э = 4·114= 56 м

Аналогично рассчитываем остальные участки, и результаты заносим в таблицу №5.

.3       Таблица гидравлического расчета

Для первого участка расход воды G₁ = 245,37 т/ч. Условный диаметр (проход) d_y, наружный диаметр х толщина стенки d_e x s, удельное сопротивление падению напора R и скорость v определяются по номограммам /3/ и равны соответственно для данного участка:

d_y = 300 мм_e x s = 325 х 8 мм = 30 Па/м

v = 0,9 м/с

Длина участка l определяется по схеме расположения кварталов микрорайона города. Для 1-го участка l = 600 м.

Длина участка трубопровода с местными сопротивлениями определяется по формуле:

где l_экв - эквивалентная длина по таблице 5

ξ - сумма местных сопротивлений на участке по таблице 5

Для 1-го участка:

` = l_e + l

Тогда расчетная длина первого участка:

l` =56 + 600 = 656 м

Потери давления на трение на участках сети по длине определяется по формуле:

∆Р_л = R · l`

R - удельные потери на трение

l` - расчетная длина участка

Для рассматриваемого участка:

∆Р_л = 30 · 656 = 19680 Па = 19,68 кПа

Потери напора на участке теплосети определяют как:

где  - плотность воды- ускорение свободного падения

На первом участке:

Аналогичный расчет производится для остальных участков, полученные данные записываются в таблицу №6

Таблица №6

5.       Годовой график расхода теплоты по продолжительности стояния температур наружного воздуха

магистральный отопление трубопровод теплота

Годовой график продолжительности расхода теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение строится по часовым графикам расходов теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение и по длительности стояния различных температур наружного воздуха в течение отопительного сезона. Число часов стояния среднесуточных температур наружного воздуха за отопительный период приведено в таблице 7.

Часовой график расхода теплоты на отопление в зависимости от температуры наружного воздуха строится по двум точкам. Первая точка - это расход теплоты при расчетной температуре наружного воздуха; вторая - равная нулю при температуре наружного воздуха, сходной с температурой внутреннего воздуха отапливаемых зданий. Линия графика будет представлять собой прямую линию. Отопление прекращается при температуре +10⁰С. Расход теплоты при температурах более высоких, чем +10⁰С, на графике будет показан условно. Аналогично строится часовой график расхода теплоты на вентиляцию. Линия графика будет представлять собой тоже прямую линию.

Часовой график расхода теплоты на горячее водоснабжение для зимнего периода изображается двумя линиями, параллельными оси абсцисс (максимальный и средний расход теплоты). Для летнего периода при t ≥ +10⁰С строится только линия максимального летнего расхода теплоты, которая также параллельна оси абсцисс.

В летний период, который в теплоснабжении условно определяется периодом с наружными температурами выше +10⁰С, работает из трех основных нагрузок только горячее водоснабжение. Нагрузка горячего водоснабжения принимается равной среднему значению соответственно для зимнего и летнего периодов.

По центру листа размещается ось расчетных тепловых нагрузок (ось ординат). По оси абсцисс вправо от оси координат откладывают продолжительность отопительного периода, а влево - температуру наружного воздуха. Рекомендуется следующий порядок построения графика. Вначале строится график отопительной нагрузки справа от оси ординат: по оси ординат при t_н.в. откладывается Q. Построение вентиляционной нагрузки производится таким же методом. Линию нагрузки горячего водоснабжения для зимнего периода проводят параллельно оси абсцисс в диапазоне температур от t_н.в. до t = +8⁰С. После построения часовых графиков тепловых нагрузок приступают к построению годового графика. Годовой график продолжительности тепловой нагрузки строится справа от оси ординат. Перед построением графика необходимо заполнить таблицу 7.

Таблица №7 - Время стояния температуры наружного воздуха

Порядок построения графика следующий. При данной текущей температуре наружного воздуха подняться вертикально вверх до линии суммарного расхода теплоты. Из точки пересечения провести горизонтальную прямую вправо до вертикальной линии, соответствующей ∑n из таблицы.

.1       Построение графиков часовых и годовых расходов теплоты

На отопление:

где  = +20⁰С - температура внутренних помещений

 = +10⁰С

 = -40⁰С

На вентиляцию:

На горячее водоснабжение:

где b = 0,8 - коэффициент пользования горячей водой для жилья

Список используемой литературы

1.       "Теплоснабжение районов города" - методические указания/Р.Ш.Мансуров, Д.В.Гребнев, - Оренбург; ИПК ГОУ ОГУ, - 2007г. - 36 с.

.        СНиП 2.04.05-86* "Тепловые сети" /Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 2003, - 44с.

.        Справочник "Наладка и эксплуатация тепловых сетей" В.И.Манюк - 3-е изд., - М.: Стройиздат, 1988. - 430 с.

.        "Теплоснабжение" А.А.Ионин, М.: Стройиздат, 1982. - 336 с.