Проектирование централизованной системы теплоснабжения

  • Вид работы:
    Курсовая работа (т)
  • Предмет:
    Физика
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    311,2 Кб
  • Опубликовано:
    2013-08-26
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Проектирование централизованной системы теплоснабжения














КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Проектирование централизованной системы теплоснабжения

Введение

Задачей данного курсового проекта является полный расчет тепловой сети, обеспечивающей теплом промышленный район и небольшой поселок, а также разработка схемы котельной и выбор вспомогательного оборудования.

При выполнении данного курсового проекта формируются навыки проекти-

рования и расчета систем теплоснабжения, включающих в себя расчеты тепловых нагрузок, расходов теплоносителей, тепловых сетей и паропроводов.

Исходными данными для расчета являются:

) схема промышленного района;

) внешний объем цехов и зданий, мі;

) место расположения промплощадки;

) население рабочего поселка, чел;

) расход пара на технологические цели, кг/с;

) давление пара у потребителя, МПА.


1. Расчёт теплопотребления

.1 Расчёт отопительной нагрузки

По заданию место расположения промплощадки - г. Москва

Количество жителей в посёлке n=4400

Внешний объём цехов и зданий чугунолитейный цех 70000 , сталелитейный цех 80000, кузнечный цех 60000 , механический цех 110000 , заводоуправление 1300 .

Из приложения 1 Таблица 1 /1/ определяем

Расчётную температуру наружного воздуха для систем отопления =-25

Расчётную температуру воздуха внутри отапливаемых помещений =18

Коэффициент, учитывающий расход теплоты на отопление общественных зданий k=0,25.

Коэффициент инфильтрации для промышленных зданий м=0,26.

Расчётную тепловую нагрузку на отопление для промышленных потребителей рассчитывают по укрупненным показателям:

,Вт

Чугунолитейный цех:

=(1+0,26)∙0,274∙70000∙(18-(-25))=1039,172 кВт;

Сталелитейный цех:

=(1+0,26)∙0,266∙80000∙(18-(-25))=1152,950 кВт;

Кузнечный цех:

=(1+0,26)∙0,268∙60000∙(18-(-25))=871,214 кВт;

Механический цех:

=(1+0,26)∙0,438∙110000∙(18-(-25))=2610,392 кВт;

Заводоуправление:

=(1+0,26)∙0,332∙13000∙(18-(-25))=233,841 кВт

Расчетный расход теплоты на отопление жилых и общественных зданий ,Вт определяют по формуле:

;

где =85,8 - укрупнённый показатель максимального расхода теплоты на отопление 1  жилой площади принимается из /1/;

k - коэффициент, учитывающий расход теплоты на отопление общественных зданий.

=82∙12∙4400∙(1+0,25)=5412 кВт;

Суммарная отопительная нагрузка для промышленных предприятий:

=1039,172 +1152,950 +871,214 +2610,392 +233,841 =5907,57 кВт;

Суммарная отопительная нагрузка для всех потребителей:

=1039,172 +1152, 950 +871, 214 +2610, 392 +233, 841 + 5412 = 11319,57 кВт

1.2 Определение расхода тепла на вентиляцию с рециркуляцией для промышленных предприятий г. Москва

Расчётная температура наружного воздуха для вентиляции = -14 ;

Расчётная температура воздуха внутри отапливаемых помещений =18 ;

Удельная вентиляционная характеристика здания определяется по [1]

=1,122 ;

=0,904 ;

=0,534 ;

=0,136 ;

=0,124 ;

,Вт;

Чугунолитейный цех:

=1,122∙70000∙(18-(-14))=2513,28 кВт;

Сталелитейный цех:

=0,904∙80000∙(18-(-14))=2314,24 кВт;

Кузнечный цех:

=0,534∙60000∙(18-(-14))=1025,28 кВт;

Механический цех:

=0,136∙110000∙(18-(-14))=478,72 кВт;

Заводоуправление:

=0,124∙13000∙(18-(-14))=51,584 кВт;

Суммарный расход тепла на вентиляцию промышленных предприятий:

=2513,28+2314, 24 +1025, 28 +478, 72 +51, 584=6383,       104 кВт.

теплоноситель гидравлический двухтрубный отопительный

1.3 Расчет тепловой нагрузки на горячее водоснабжение посёлка

Количество жителей в посёлке n=4400 человек

Температура горячей воды для закрытых систем теплоснабжения =60 .

Норма потребления горячей воды принимается a=110 л/сут для жилых зданий повышенного благоустройства, b=25 кг/сут для общественных зданий района,

Температура холодной воды принимается летом, а также зимой

=15

=5

Средне недельная нагрузка горячего водоснабжения в отопительный период:

, Вт

где =4190 кДж/кг∙К

=1584,343 кВт;

Средне недельная нагрузка горячего водоснабжения в летний период:

, Вт

где в - коэффициент, учитывающий снижение расхода воды на горячее водоснабжение в летний период по отношению к расходу в отопительный период

в=0,8;

=1037,025 кВт;

Расчёт максимальной часовой тепловой нагрузки горячего водоснабжения:

;

;

 =3485,556 кВт;

 =2281,455 кВт;

Расчёт балансовой часовой тепловой нагрузки горячего водоснабжения:


 =1901,212 кВт;

 =1244,430 кВт;

1.4 Расчёт отпуска тепла насыщенного пара на технологические нужды

Расход насыщенного пара на технологические нужды D=14,7 кг/с

Давление насыщенного пара у потребителя Pк=Па

Расчётная длина паропровода =1950 м.

Расход тепла отпускаемого производственным потребителям с насыщенным паром определяется следующим образом:

, Вт

где D расход пара, кг/с;  - энтальпия пара, отпускаемого производственным потребителям, на выходе из котельной, Дж/кг.  - энтальпия конденсата возвращаемого с производства соответствующей температуре =80; м - процент возврата конденсата с производства, м=0,8.

;

=4190∙80=335200 Дж/кг;

=2777000 Дж/кг;

Давление насыщенного пара на выходе из котельной определяем по следующей формуле:

, Па

где Pк - давление насыщенного пара у потребителя, Па; Дh - линейное удельное падение давление на 1 м трубопровода Па/м

Дh=100 Па/м

Lгеом =1950 - геометрическая длина трубопровода неизменного диаметра; б=0,5 - поправочный коэффициент на длину трубопровода для учёта местных сопротивлений принимается по [1].

=990,5 кПа;

Расход пара отпускаемого производственным потребителям с насыщенным паром:

=36879948Вт.


2. Регулирование тепловой нагрузки. Определение расхода и температуры теплоносителя по видам теплопотребления в зависимости от температуры наружного воздуха

.1 Расчёт относительного отпуска теплоты, расхода и температуры теплоносителя для системы отопления

Место расположения город Москва. Система отопления закрытая двухтрубная. Отопительный график 150-70

Расчётная температура наружного воздуха для систем отопления =-25.

Расчётная температура воздуха внутри помещений =18.

Максимальная температура воды в местной системе отопления для бытовых потребителей =95

Температура наружного воздуха в точке излома температурного графика определяется по формуле:

;

=2,778.

Изменение относительной отопительной нагрузки в зависимости от температуры наружного воздуха рассчитывается с интервалом в 5 по формуле:

при =-25 =1;

при =-20 =0,884;

при =-15 =0,767;

при =-10  =0,651;

при =-5 =0,535;

при =0 =0,419;

при =2,778 =0,354;

Температура воды в подающем трубопроводе для отопительных приборов со свободной конвекцией определяется:

,

где =25 - расчётный температурный перепад в местной системе, ;

=80 - расчётный температурный перепад в тепловых сетях =64,5 - расчётный температурный напор в отопительной системе,;

при =-25=150;

при =-20=136,078;

при =-15 =121,993;

при =-10 =107,716;

при =-5 =93,204;

при =0 =78,393;

при =2,778=70.

Температура воды в обратном трубопроводе определяется

при =-25 =70;

при =-20=65,38;

при =-15 =60,598;

при =-10  =55,623;

при =-5 =50,413;

при =0  =44,904;

при =2,778=41,679.

Температура воды поступающей в местную систему отопления после смесительного устройства для отопительных приборов со свободной конвекцией

при =-25 =95;

при =-20=87,473;

при =-15 =79,784;

при =-10=71,902;

при =-5 =63,785;

при =0 =55,369;

при =2,778=50,529.

Расход сетевой воды при качественном регулировании отопительной нагрузки

, кг/с

=33,77 кг/с;

При температуре наружного воздуха +8 расход сетевой воды на отопление составит

, кг/с

=22,255 кг/с.

На основании расчётов строятся графики тепловой нагрузки, температур и расхода сетевой воды.


2.2 Регулирование отпуска теплоты и расчёт расхода теплоносителя для систем вентиляции

Расчётная тепловая нагрузка =6383,104 кВт. Температура воды в подающей магистрали принимается из расчёта системы отопления =119,154. Температура воды в обратной магистрали =59,62.

. Определяем эквивалент расхода через калорифер первичной (воды), вторичной (воздуха) и меньшего из них при расчетном режиме =-14

, Вт/

=107216,2 Вт /

, Вт/

=199472 Вт/

. Определяем среднеарифметическую разность температур в калорифере при расчётном режиме

,

=87,387 ;

. Определяем основной режимный коэффициент калорифера

,

;

. Определяем эквивалент расхода вторичного теплоносителя

, Вт/

=148444,279 Вт/       

.Определяем эквивалент расхода первичного теплоносителя -25 °С


После упрощения получаем

 


После решения уравнения получаем Вт/°С.

При +8 °С (учитываем, что в диапазоне температур наружного воздуха  эквивалент вторичного теплоносителя остается постоянным 199472 Вт/°С


После упрощения получаем

;

После решения уравнения получаем 38481,9, Вт/°С.

. Определяем расход сетевой воды при

=-25: ; кг/с

=16,818 кг/с;

=-14: ; кг/с

=25,589 кг/с;

=8: ; кг/с

=9,184 кг/с;

. Определяем температуру сетевой воды после вентиляционных калориферов при =-25:

,

=59,42

при =-14:

,

=59,62

при =8:

;

;


=18,165

На основании полученных данных строятся графики количества тепла, температур сетевой воды и расхода в зависимости от температуры наружного воздуха.

2.3 Расчёт системы горячего водоснабжения при последовательной схеме включения подогревателей и повышенном температурном графике

Температура холодной воды в зимний период =5. Температура горячей воды =60.

Тепловой режим подогревателей при любой наружной температуре и заданном расходе теплоты на горячее водоснабжение определяется следующим образом:

Расход сетевой воды при tН=tН.И


Расход сетевой воды при tН>8


Расчет расхода и температуры выполняется для нескольких значений.

Расчет при tн=-5

1.      Расход водопроводной воды рассчитывается по формуле



2.      Задаемся расходом сетевой воды на горячее водоснабжение:

3.      Вычисляем среднелогарифмический температурный напор для режима точки излома, .

 

4.      Параметр Ц для теплообменников ГВС определяется по формуле


.        Вычисляем безразмерный комплекс Z


6.      Вычисляем тепловую нагрузку теплообменника

 

7.      Определяем относительную погрешность

%

Погрешность составила менее 2% поэтому перерасчет не производим.

.        Температура сетевой воды после теплообменника горячего водоснабжения равна:


Расчет при tн=-15

1.      Расход водопроводной воды рассчитывается по формуле


.        Задаемся расходом сетевой воды на горячее водоснабжение:

3.      Вычисляем среднелогарифмический температурный напор для режима точки излома, .

 

4.      Параметр Ц для теплообменников ГВС определяется по формуле


.        Вычисляем безразмерный комплекс Z


6.      Вычисляем тепловую нагрузку теплообменника

 

7.      Определяем относительную погрешность

%

Погрешность составила менее 2% поэтому перерасчет не производим.

8.      Температура сетевой воды после теплообменника горячего водоснабжения равна:


Расчет при tн=-25

1.      Расход водопроводной воды рассчитывается по формуле


.        Задаемся расходом сетевой воды на горячее водоснабжение:

3.      Вычисляем среднелогарифмический температурный напор для режима точки излома, .

 

4.      Параметр Ц для теплообменников ГВС определяется по формуле


.        Вычисляем безразмерный комплекс Z


6.      Вычисляем тепловую нагрузку теплообменника

 

7.      Определяем относительную погрешность

%

Погрешность составила менее 2% поэтому перерасчет не производим.

.        Температура сетевой воды после теплообменника горячего водоснабжения равна:




3. Гидравлический расчет трубопроводов

.1 Гидравлический расчёт двухтрубных тепловых сетей закрытой системы теплоснабжения

.Определяем расход теплоносителя для каждого потребителя:

; кг/с

кг/с

=14,881 кг/с;

=14,524 кг/с;

=7,944 кг/с;

=12,94 кг/с;

=1,196 кг/с;

=37,271 кг/с;

. Задаемся перепадом давления  Па

. Определяем коэффициент местных потерь


=0,116;

=0,021;

=0,118;

=0,054;

=0,129;

=0,068;

=0,146;

=0,073;

=0,072;

.Определяем удельные линейные потери на главной магистрали

; Па/м

где ДP - перепад давления на главной магистрали Па;  - приведенная длина главной магистрали м;

; м

=4886,57 м;

=61,393 Па/м

Рассчитываем участки главной магистрали. Участок C-6

.Вычисляем внутренний диаметр

; мм


где =0,117 коэффициент, выбираемый по [1]; G - расход на рассчитываемом участке кг/с; Дh - удельные линейные потери на главной магистрали;

=0,212 м

Выбираем по [1] стандартный диаметр, округляя до большего: нам подходит труба 259x7.

.Определяем действительные линейные потери

; Па/м

где  - коэффициент, принимаемый по [1]; G - расход на рассчитываемом участке кг/с;  - внутренний стандартный диаметр.

=22,79 Па/м;

.Определяем действительное падение давления на участке

;Па

где Дh - действительные линейные потери на участке Па/м; б - коэффициент местных потерь; L - длина участка;

 =68669,564 Па;

Остальные участки магистрали рассчитываются аналогично, результаты сводим в таблицу.

Расчёт простых ответвлений:

Участок C-5

.Принимаем, что падение давления на участке C-5 равно разности падений давления на участке C-6:

Следовательно, =68669,564 Па;

.Находим удельные линейные потери на данном участке

; Па/м

где ДP - перепад давления на ответвлении Па; - приведенная длина ответвления м;

; м

где б - коэффициент потерь на данном участке; L - геометрическая длина участка;

=255,194м;

=274,678 Па/м;

.Вычисляем внутренний диаметр

; мм

где =0,117 коэффициент выбираемый по [1]; G - расход на рассчитываемом участке кг/с; Дh - удельные линейные потери на участке;

=0,043 м

Выбираем по [1] стандартный диаметр, округляя до большего: нам подходит труба 50x3,5.

.Определяем действительные линейные потери

; Па/м

где  - коэффициент принимаемый по [1]; G - расход на расчитываемом участке кг/с;  - внутренний стандартный диаметр.

=131,951 Па/м;

.Определяем действительное падение давления на участке

;Па

где Дh - действительные линейные потери на участке Па/м; б - коэффициент местных потерь; L - длина участка;

 =33672,9988 Па;

.Определяем невязку на рассчитываемом участке

;%

=51%

Следовательно, нужна дроссельная шайба:


; мм вод ст.


где  - плотность воды, g - ускорение свободного падения;

=3,659 мм вод ст;

. Рассчитываем диаметр шайбы


где G - расход воды на участке; Н - напор;

=16,951 мм.

Остальные простые ответвления рассчитываются аналогично, результаты сводим в таблицу.

Таблица 1. - расчет водяных тепловых сетей

участок

Расход воды G

Характер трубы

Длина трубопровода участка

Потеря давления

Примечания



У. проход

Нар. диаметр

План

Эквивалентная.

Приведенная.

Удел. на трен

На уч-ке


И-1

14,881

125

133x4

330

24,187

354,187

166,456

58956,554

Ш

И-2

14,524

125

133x4

500

36,205

536,205

158,562

85021,505

Ш

И-А

59,351

250

273x7

750

109,782

859,782

57,79

49686,45


А-B

46,411

250

273x7

650

84,14

734,135

35,337

25942,46


B-C

38,467

250

273x7

850

100,165

950,165

24,275

23065,51


C-6

37,271

250

273x7

2700

313,187

3013,187

22,79

68669,564


C-5

1,196

50

57x3,5

250

5,194

255,194

131,95

33672,9988

Ш

B-3

7,944

100

108x4

550

29,45

579,454

153,082

88703,853


A-4

12,94

125

133x4

420

28,71

448,706

125,867

56477,058

Ш




4. Расчёт трубопровода насыщенного пара

Исходя из условий проектируемой системы теплоснабжения и возможностей оборудования будущей котельной принимаем, что пар на выходе от источника является насыщенным. Поэтому при расчете паропровода необходимо принять во внимание это условие.

В качестве исходных данных примем следующие значения:

Прокладка паропровода - подземная канальная.

Компенсаторы - П - образные со сварными отводами.

Расчетная температура воздуха в непроходных каналах принимается  = 0 °С.

На выходе из котельной задаемся начальными параметрами пара:

давление Ртэц = 0,9905 МПа,

температура tи = 179,5 °С,

удельный вес пара gтэц = 4,525 кг/м3.

Конечное давление пара у потребителя Рп = 0,62 МПа.

Разобъём участок трубопровода насыщенного пара И-3 на десять равных участков по 195 м.

Участок 1.

.        Определяем приведенную длину участков и расчетные удельные потери

м;

м.

Па/м.

2.      Определяем суммарные потери давления на трение и местные сопротивления.

Па

3.      Определяем конечное давление пара на участках

Па.

4.      Определяем удельный вес пара

кг/м3.

5.      Определяем средний удельный вес на участке

кг/м3.

6.      Вычисляем диаметр паропровода и округляем его до ближайщего стандартного

м;

м.

7.      Для стандартного диаметра по формуле определяем действительные линейные потери давления

Па/м.

8.      Определяем суммарные потери давления на трение и местные сопротивления

Па.

9.      Определяем конечное давление пара на участке

Па.

10.    Определяем удельный вес в конце участка

кг/м3.

11.    Определяем средний удельный все на участке

кг/м3.

12.    Рассчитываем колличество сконденсировавшегося пара за счет потерь тепла в окружающую среду

кг/с.

13.    Определяем расчетный расход пара

кг/с.

Остальные участки рассчитываются аналогично, результаты сводим в таблицу.

Все результаты расчетов представлены в таблице 2.

Таблица 2. - Расчёт трубопровода насыщенного пара

№ участков           Расход пара G кг/с           Характеристика трубы   Длина участка трубопровода м  Начало участка                Предполагаемый ср. удельный вес пара  При

Конец участкаСредний удельный вес



 



Условный проход

Наружный диаметр

По плану м

Эквиваленая местным сопротивл

Приведённая длина участка

Давление Па

Удельный вес


Потеря давления

Давление Па

Удельный вес












Удельная Па/м

На участке ДР




1

14,926

406

426

195

175,5

370,5

990500

4,525

4,463

56,806

21046,732

969453,268

4,418

4,472

2

14,902

406

426

195

175,5

370,5

968946,697

4,309

4,364

59,607

22084,233

946862,464

4,31

4,3645

3

14,878

406

426

195

175,5

370,5

946862,464

4,197

4,253

61,155

22657,951

924204,512

4,198

4,254

4

14,854

406

426

195

175,5

370,5

924204,512

4,083

4,141

62,824

23276,318

900928,194

4,083

4,141

5

14,831

406

426

195

175,5

370,5

900928,194

3,964

4,024

64,651

23953,174

876975,021

3,965

4,024

6

14,807

406

426

195

175,5

370,5

876975,021

3,843

3,904

66,63

24686,372

852288,649

3,842

3,904

7

14,783

406

426

195

175,5

370,5

852288,649

3,717

3,78

68,825

25499,562

826789,087

3,716

3,779

8

14,759

406

426

195

175,5

370,5

826789,087

3,586

3,651

71,247

26397,04

800392,047

3,585

3,651

9

14,736

406

426

195

175,5

370,5

800392,047

3,45

3,518

73,951

27398,89

772993,157

3,449

3,517

10

14,712

406

426

195

175,5

370,5

772993,157

3,309

3,379

76,982

28521,928

744471,229

3,307

3,379



5.Тепловой расчёт изоляции

Выбираем подземную прокладку в непроходных каналах.

Место положения г. Москва.

Средняя температура отопительного периода =-3,2 .

Расчётная температура наружного воздуха =-25 .

Температура воды в подающей магистрали =87,91.

Температура воды в обратной магистрали =48,469.

Диаметр трубопровода =237x7 мм.

Глубина заложения оси трубопровода h=1,5.

Продолжительность отопительного периода 4920 часов.

Определение толщины изоляции по нормированным теплопотерям при подземной прокладке в непроходных каналах трубопроводов водяных тепловых сетей проводим в следующей последовательности:

По [1] определяют нормированный теплопотери для прямого и обратного трубопроводов:

для подающего =74,1608 Вт/м.

для обратного =29 Вт.

Определяем термическое сопротивление на участке «канал-грунт»

По диаметру трубопровода выбираем из [1] тип канала и его геометрические размеры:

тип КЛ 120-60-8

габариты 1280x610x100

Определяем наружный и внутренний эквивалентный диаметр канала по формуле:


м;

м;

где F - площадь поперечного сечения, P - периметр.

м;

м;

Рассчитываем термическое сопротивление внутренней поверхности канала

; (м∙)/Вт

где б - термическое сопротивление внутренней поверхности

=0,048 (м∙)/Вт.

Термическое сопротивление стенок канала

;(м∙)/Вт

где =1,55 - теплопроводность железобетона.

=0,024

Термическое сопротивление грунта определяем по формуле:


;(м∙)/Вт

Термическое сопротивление на участке «канал-грунт» по формуле:

(м∙)/Вт

=0,229 (м∙)/Вт

Определяем температуру воздуха в канале по формуле:

;

Определяем полное термическое сопротивление для подающего и обратного трубопровода:

подающий  (м∙)/Вт

обратный  (м∙)/Вт

=0,799 (м∙)/Вт;

=0,683 (м∙)/Вт;

Прямой трубопровод

Задаемся толщиной изоляции =0,1 м по [1] и определяем наружный диаметр изоляции

;мм

где  наружный диаметр трубопровода, толщина изоляции

d=273+2∙0,1=0,473 мм;

Определяем термическое сопротивление от поверхности изоляции к воздуху

; (м∙)/Вт

=0,084;

где d - наружный диаметр изоляции; б - термическое сопротивление внутренней поверхности.

; (м∙)/Вт

=0,8357 (м∙)/Вт;

принимаем к установке минераловатные прошивные изделия с теплопроводностью

Вт/(м∙);

для подающего трубопровода по [1] при =28,648 , =65,1632

Определяем толщину изоляции

;мм

=0,047 м;

Определяем температуру поверхности изоляции

;

=34,887 ;

Уточняем среднюю температуру изоляционного материала

;

=61,399 ;

Уточняем коэффициент теплопроводности изоляции:

=0,065 Вт/(м∙);

Уточняем следующие значения

=0,047 м

;мм

где  наружный диаметр трубопровода, толщина изоляции

d=273+2∙47=366 мм;

Определяем термическое сопротивление от поверхности изоляции к воздуху

; (м∙)/Вт

где d - наружный диаметр изоляции; б - термическое сопротивление внутренней поверхности.

=0,109;

; (м∙)/Вт

=0,69 (м∙)/Вт;

Определяем толщину изоляции

 мм;

=0,044 м;

Определяем температуру поверхности изоляции

;

=36,703 ;

Уточняем среднюю температуру изоляционного материала

;

=62,307 ;

Уточняем коэффициент теплопроводности изоляции:

=0,065 Вт/(м∙);

Уточняем следующие значения

=0,044 м

;мм

где  наружный диаметр трубопровода, толщина изоляции

d=273+2∙44=362 мм;

Определяем термическое сопротивление от поверхности изоляции к воздуху

; (м∙)/Вт

где d - наружный диаметр изоляции; б - термическое сопротивление внутренней поверхности.

=0,11;

; (м∙)/Вт

=0,689 (м∙)/Вт;

Определяем толщину изоляции

 мм

=0,044 м;

Определяем температуру поверхности изоляции

;

=36,81 ;

Полученные значения температуры поверхности изоляции достаточно близки, поэтому пересчёт толщины изоляции не производим. К установке принимаем изоляцию толщиной д=40.

Обратный трубопровод

Задаемся толщиной изоляции =0,1 м из предыдущего расчёта

;мм

где  наружный диаметр трубопровода, толщина изоляции

d=273+2∙100=473 мм;

Определяем термическое сопротивление от поверхности изоляции к воздуху

 (м∙)/Вт

=0,084;

где d - наружный диаметр изоляции; б - термическое сопротивление внутренней поверхности.

 (м∙)/Вт

=0,599 (м∙)/Вт;

принимаем к установке минераловатные прошивные изделия с теплопроводностью  Вт/(м∙);

для подающего трубопровода по [1] при =28,648 , =26,2

Определяем толщину изоляции

мм

=0,035 мм;

Определяем температуру поверхности изоляции

;

=31,088 ;

Уточняем среднюю температуру изоляционного материала

;

=39,778 ;

Уточняем коэффициент теплопроводности изоляции:

=0,061 Вт/(м∙);

Уточняем следующие значения

=0,035 м

 мм

где  наружный диаметр трубопровода, толщина изоляции

d=273+2∙35=223,2 мм;

Определяем термическое сопротивление от поверхности изоляции к воздуху

 (м∙)/Вт

где d - наружный диаметр изоляции; б - термическое сопротивление внутренней поверхности.

=0,116;

 (м∙)/Вт

=0,567 (м∙)/Вт;

Определяем толщину изоляции

 мм

=0,033 м;

Определяем температуру поверхности изоляции


=32,016 ;

Полученные значения температуры поверхности изоляции достаточно близки, поэтому пересчёт толщины изоляции не производим. К установке принимаем изоляцию толщиной д=40 мм.

Таблица 3. - результатов расчёта изоляции

Главная магистраль

У-к

q

 RвкRкRгрRкгрtkRD













И-6п

74,161

1,047

0,826

0,048

0,024

0,157

0,229

28,648

0,799

0,366

0,109

0,69

62,307

0,065

0,044

36,81

И-6о

29

1,047

0,826

0,048

0,024

0,157

0,229

31,7

0,683

0,343

0,116

0,567

39,778

0,061

0,035

32,016

Ответвления

C-5п

32,08

0,671

0,528

0,075

0,025

0,199

0,229

18,784

2,155

0,119

0,333

1,822

58,324

0,064

0,031

29,474

C-5о

14

0,671

0,528

0,075

0,025

0,199

0,229

18,784

2,12

0,112

0,357

1,764

35,972

0,06

0,027

23,779

В-3п

44,851

0,852

0,63

0,0631

0,031

0,177

0,271

22,288

1,463

0,224

0,178

1,285

58,986

0,064

0,045

30,265

В-3о

19

0,852

0,63

0,0631

0,031

0,177

0,271

22,288

1,378

0,213

0,187

1,191

36,668

0,06

0,038

25,838

А-4п

47,778

0,852

0,63

0,0631

0,031

0,177

0,271

23,351

1,351

0,213

0,187

1,165

59,966

0,064

0,04

32,262

А-4о

20

0,852

0,63

0,0631

0,031

0,177

0,271

23,351

1,256

0,203

0,196

1,06

37,268

0,06

0,033

27,265

И-1п

47,778

0,852

0,63

0,0631

0,031

0,177

0,271

23,351

1,351

0,213

0,187

1,165

59,966

0,064

0,04

32,262

И-1о

20

0,852

0,63

0,0631

0,031

0,177

0,271

23,351

1,256

0,203

0,196

1,06

37,268

0,06

0,033

27,265

И-2п

47,778

0,852

0,63

0,0631

0,031

0,177

0,271

23,351

1,351

0,213

0,187

1,165

59,966

0,064

0,04

32,262

И-2о

20

0,852

0,63

0,0631

0,031

0,177

0,271

23,351

1,256

0,203

0,196

1,06

37,268

0,06

0,033

27,265


Таблица 4. - геометрических размеров односекционных каналов

Участок

Тип канала

Внутренние габаритные размеры канала ширинаЧвысота, мм

Толщина стенки канала d, мм

Горизонтальное расстояние между осями труб b, мм

Используются для труб с наружным диаметром dн, мм

Главная магистраль

И-6

КЛ 120-60-8

1280x610

100

540

219-273

Ответвления от главной магистрали

В-3

КЛ 90-45-8

1000x460

100

400

А-4

КЛ 90-45-8

1000x460

100

400

108-194

И-1

КЛ 90-45-8

1000х460

100

400

108-194

И-2

КЛ 90-45-8

1000х460

100

400

108-194

С-5

КЛ 60-45-8

620х460

70

280

32-89



В результате расчета определили, что в качестве изоляционного материала для всей сети используем минераловатные прошивные изделия. Согласно [1], для подающего и обратного трубопроводов главной магистрали толщину изоляции принимаем на участках диз = 40 мм для подающего и диз = 40 мм для обратного.



6.Тепловой расчёт котельной

Таблица 5. - Исходные данные для расчета тепловой схемы котельной с водогрейными и паровыми котлами для закрытой системы теплоснабжения

№ п/п

Наименование

Обозначение

Единица измерения

Расчетные режимы

примечание





максимальный зимний

Летний


И01

Максимальный отпуск тепла из котельной на отопление и вентиляцию городов и жилых районов

МВт5,4120По данным заказчика





И02

Максимальный отпуск тепла из котельной на отопление и вентиляцию промышленных предприятий

МВт12,290





И03

Балансовый отпуск тепла на горячее водоснабжение (за сутки наибольшего водопотребления) городов и жилых районов

МВт1,9011,244





И04     Балансовый отпуск тепла на горячее водоснабжение предприятий             

Вт





И05     Максимальный часовой отпуск тепла на горячее водоснабжение промпредприятий            

Вт





И06     Отпуск пара производственным потребителям, в том числе расход пара на производственное горячее водоснабжение         

кг/с

14,7По данным заказчика





 

И07

Возврат конденсата от производственных потребителей

кг/с11,76






6.1 Водогрейная часть котельной

Температура наружного воздуха в точке излома температурного графика сетевой воды , °C определяем из уравнения

;  (6.1)

=2,778 °С;

Коэффициент снижения расходы тепла на отопление и вентиляцию в зависимости от температуры наружного воздуха , °C определяем по формуле

;    (6.2)

=0,354 °С;

Расчетный отпуск тепла на отопление и вентиляцию,  определяем из уравнения

;  (6.3)

= 4,082 кВт;

Температура прямой сетевой воды на выходе из котельной , °C определяем из уравнения

; (6.4)

=70 °С;

Температура обратной сетевой воды на входе в котельную , °C определяем по формуле

;  (6.5)


=41,7 °С;

Суммарный отпуск тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение,  определяем для

−       зимнего режима

;   (6.6)

=8167,959кВт;

−       летнего режима

;       (6.6а)

=1617,759 кВт;

Расчетный часовой расход сетевой воды ,  определяем для

−       зимнего режима

;         (6.7)

=68,835 кг/с;

−       летнего режима

;   (6.7а)


=13,633 кг/с;

Расход подпиточной воды на восполнение утечек в теплосети , определяем из уравнения

; (6.8)

=0,953 кг/с;

=0,03724 кг/с.

Количество обратной сетевой воды ,  определяем из выражения

;       (6.9)

=67,882 кг/с;

=13,596 кг/с.

Количество работающих водогрейных котлов,  (с округлением до ближайшего большего целого)

;         (6.10)


=1,08≈2;

Процент загрузки работающих водогрейных котлов,% определяем по формуле

;    (6.11)

=54,021%;

Количество отключенных водогрейных котлов,  определяем из выражения

;  (6.12)

=1;

Количество воды, пропускаемое через один водогрейный котел,  определяем из уравнения

; (6.13)

 

=19,495 кг/с;

Количество воды, пропускаемое через работающие водогрейные котлы,  

; (6.14)

=58,484 кг/с;

Дополнительное количество сетевой воды на горячее водоснабжение,  (по отношению к расходу сетевой воды в максимальном зимнем режиме)

;   (6.15)

=0 кг/с;

.1.16 Количество воды, пропускаемое через нерегулируемый перепуск,  определяем из уравнения

;         (6.16)

=49,34 кг/с;

Температура сетевой воды на выходе из водогрейных котлов , °C

;     (6.17)

=119,998 кг/с;

Температура обратной сетевой воды перед сетевыми насосами , °C определяем из уравнения

; (6.18)

=42,071 °С;

Количество воды на рециркуляцию ,  определяем из выражения

      (6.19)

=13,974 кг/с

Все значения, полученные в ходе расчета водогрейной части по формулам с (6.1) по (6.19) включительно, для различных значений температуры наружного воздуха приведены в таблице 6.

В итоге из полученных результатов определили, что для покрытия тепловых нагрузок необходимо использовать четыре котла марки КВ-ГМ-6,5-150.

Таблица 6 - расчет водогрейной части котельной

Обозна- чение

Раз-мерност.

Расчетные режимы



Лето

Зима

tн

˚С


точка излома 2,778

0

-5

-10

-15

-20

расчетная на отопление -25

−-0,3540,4190,5350,6510,7670,8841










МВт-6,2677,419,46911,52713,58615,64417,703










ф1

˚С

70

70

78,393

93,204

107,716

121,993

136,078

150

ф2

˚С

41,7

41,7

44,904

50,413

55,623

60,598

65,38

70

МВт1,6188,1689,31211,3713,42915,48717,54519,604










кг/с13,63368,83566,36263,41661,52360,20359,2358,484










кг/с0,037240, 95274




кг/с13,59667,88265,40962,46360,5759,2558,27857,531










шт-2222333










%-54,02161,58575,19988,81368,28577,36186,437










шт-1111000










кг/с10,693



кг/с-38,98958,484





кг/с−29,84527,37224,42722,5331,7190,7460










кг/с−49,3446,86743,92142,02821,21320,2410










˚С79,903119,998126,999139,599152,199133,2141,6150










˚С41,75642,07145,26550,70755,84660,74765,45570










кг/с−13,97411,7998,4625,7287,4693,4910











6.2 Паровая часть котельной

Часовой отпуск пара производственным потребителям ,  определяем из выражения

         (6.20)

 

Расход пара на деаэратор подпиточной воды ,  определяем из уравнения


 (6.21)

Для зимнего режима:

=0,072 кг/с;

Для летнего режима:

=0,002808 кг/с;

Расход пара на подогреватели горячего водоснабжения (летний режим),  определяем по формуле

;         (6.22)

=0,682 кг/с;

где    - из расчета водогрейной части котельной (6.4, 6.7а, 6.18).         Количество конденсата от подогревателей горячего водоснабжения ,  принимаем

;                            (6.23)

 кг/с;

Выпар из деаэратора подпиточной воды,  определяем из выражения

;  (6.24)

Зимний режим:

=0,0019 кг/с;

Летний режим:

=0,000074 кг/с;

Количество умягченной воды, поступающее в деаэратор подпиточной воды,  определяем из уравнения

   (6.25)

Для зимнего режима

=0,883 кг/с;

Для летнего режима

=0,035 кг/с;

Температура умягченной воды за охладителем деаэрированной воды,°C определяем по формуле

; (6.26)

Для зимнего режима

=61,171 °С;

Для летнего режима

=61,171 °С;

Температура умягченной воды, поступающей в деаэратор подпиточной воды ,°C определяется из выражения

;    (6.27)

Для зимнего режима

=62,304 °С;

Для летнего режима

=62,304 °С;

Количество сырой воды, соответствующее количеству умягченной воды,  определяется из уравнения

;      (6.28)

Для зимнего режима

=1,059 кг/c;

Для летнего режима

=0,041 кг/c;

Расход пара для подогрева сырой воды ,  определяется по формуле

;      (6.29)


Для зимнего режима

=0,041 кг/с;

Для летнего режима

=0,000804 кг/с;

Паровая нагрузка на котельную за вычетом расхода пара на деаэрацию питательной воды и на подогрев сырой воды, умягчаемой для питания котлов, а также без учета внутрикотельных потерь,  определяется как сумма

; (6.30)

Для зимнего режима

=0,113 кг/с;

Для летнего режима

=0,686 кг/с;

Расход пара на выходе из котлов кг/с определяется по формуле

; (6.33)

Для зимнего режима

=0,109 кг/с;

Для летнего режима

=0,662 кг/с;

Расход деаэрированной воды на РОУ для собственных нужд определяется по формуле

; кг/с (6.32)

Для зимнего режима

=0,004 кг/с;

Для летнего режима

=0,024 кг/с;

Паровая загрузка на котельную за вычетом расхода пара на деаэрацию питательной воды и подогрев сырой воды, умягчаемой для питания котлов, а также без учёта внутри котельных потерь определяется по формуле

; кг/с (6.35)

Для зимнего режима

=14,74 кг/с;

Для летнего режима

=15,293 кг/с;

Внутрикотельные потери пара, кг/с определяется как

− предварительное значение

;      (6.36)

Для зимнего режима

=0,737 кг/с;

Для летнего режима

=0,765 кг/с;

Количество продувочной воды, поступающее в сепаратор непрерывной продувки,  определяется как

− предварительное значение

;       (6.37)

Для зимнего режима

=0,59 кг/с;

Для летнего режима

=0,918 кг/с;

Количество пара на выходе из сепаратора непрерывной продувки , определяется как

− предварительное значение

;  (6.38)

Для зимнего режима

=0,087 кг/с;

Для летнего режима

=0,136 кг/с;

Количество продувочной воды на выходе из сепаратора непрерывной продувки ,  определяется по формуле


;   (6.39)

=0,502 кг/с;

=0,782 кг/с;

Количество воды на питание котлов (на выходе из деаэраторов питательной воды),

− предварительное значение:

;     (6.40)

=15,33 кг/с;

=16,211 кг/с;

Выпар из деаэратора питательной воды,

;  (6.41)

Для зимнего режима

=0,031 кг/с;

Для летнего режима

=0,032 кг/с;

Количество умягченной воды, поступающее в деаэратор питательной воды,  определяется из выражения

; (6.42)


Для зимнего режима

=4,286 кг/с;

Для летнего режима

=4,546 кг/с;

Количество сырой воды, соответствующее количеству умягченной воды,  определяется по формуле

;   (6.43)

Для зимнего режима

=5,143 кг/с;

Для летнего режима

=5,455 кг/с;

Общее количество сырой воды, поступающее на химводоочистку , определяется из выражения

;          (6.44)

Для зимнего режима

=6,202 кг/с;

Для летнего режима

=5,496 кг/с;

Расход пара для подогрева сырой воды,  определяется по формуле


;       (6.45)

Для зимнего режима

=0,2 кг/с;

Для летнего режима

=0,106 кг/с;

Общий расход пара для подогрева сырой воды,

;     (6.46)

Для зимнего режима

=0,241 кг/с;

Для летнего режима

=0,107 кг/с;

Количество конденсата от подогревателей сырой воды, поступающее в деаэратор питательной воды,  принимаем

;          (6.47)

Для зимнего режима

 кг/с;

Для летнего режима

 кг/с;

Количество конденсата от подогревателей сетевой воды (летний режим) и с производства,

;    (6.48)

=12,442 кг/с;

Суммарный вес потоков, поступающих в деаэратор питательной воды (кроме греющего пара),  определяется из выражения

;    (6.49)

Для зимнего режима

=16,343 кг/с;

Для летнего режима

=17,198 кг/с;

Температура умягченной воды на выходе из охладителя продувочной воды , °C определяется по формуле

; (6.50)

=35,006 °C;

=39,682 °C;

Температура умягченной воды на выходе из охладителя выпара, °C определяется из уравнения

;    (6.51)

=38,76°C;

=43,425 °C;

Средневзвешенная температура потоков, поступающих в деаэратор питательной воды (кроме греющего пара),°C

 ; (6.52)

Для зимнего режима

= 71,742 °C;

Для зимнего режима = 0

Для летнего режима

=73,588 °C;

Расход пара на деаэрацию питательной воды ,  определяется по формуле

;  (6.53)

Для зимнего режима

=1,069 кг/с;

Для летнего режима

Расход пара на деаэрацию питательной воды и на подогрев сырой воды, умягчаемой для питания котлов,  определяется их суммой

;     (6.54)

 

Паровая нагрузка на котельную без учета внутрикотельных потерь, определяется из выражения

;        (6.55)

Для зимнего режима

=16,009 кг/с;

Для летнего режима

=16,465 кг/с;

Внутрикотельные потери пара ,  определяются по формуле

;          (6.56)

Для зимнего режима

=0,843 кг/с;

Для летнего режима

=0,867 кг/с;

Суммарная паровая нагрузка на котельную ,  определяется из уравнения

    (6.57)

Для зимнего режима

=16,851 кг/с;

Для летнего режима

=17,332 кг/с;

Количество работающих паровых котлов, шт

;     (6.58)

Для зимнего режима

=3,795≈4 шт;

Процент загрузки работающих паровых котлов ,%

;        (6.59)

Для зимнего режима

=94,887%;

Все значения, полученные в ходе расчета паровой части котельной по формулам с (6.20) по (6.54) включительно, для основных рабочих режимов приведены в таблице 7.

По полученным результатам определили, что для покрытия режимных нагрузок на потребление пара необходимо использовать три котла марки Е-16-14ГМ.

Таблица 7. - расчёт паровой части котельной

Обозначение

Размерность

Расчетные режимы



зима

лето

кг/с14,714,7




кг/с0,0720,002808




кг/с−0,682




кг/с−0,682




кг/с0,00190,000074




кг/с0,8830,035




°C61,17161,171




°C62,30462,304




кг/с1,0590,041




кг/с0,0410,000804




кг/с14,7415,293




Значения

предв

уточ

предв

уточ

кг/с0,7370,8430,7650,867






кг/с0,590,6740,9180,693






кг/с0,0870,09710,1360,09986






кг/с0,5020,5770,7820,593






кг/с15,3317,52616,21118,025






кг/с0,0310,0350,0320,036






кг/с 4,2864,474,5464,463






кг/с5,1435,3645,4555,355






кг/с6,2026,4245,4965,397






кг/с0,20,2080,1060,104






кг/с0,2410,250,1070,105






кг/с0,2410,250,1070,105






кг/с--12,44212,442






кг/с16,34316,54217,19817,074






°C35,00636,01839,68236,351






°C38,7640,13343,42540,59






°C71,74271,9673,588 71,666






кг/с1,0691,0751,0661,119






кг/с16,00916,02416,46516,516






кг/с0,8430,8430,8670,869






кг/с16,85116,86717,33217,186






шт -4 -4






%-94,887-97,804









Заключение

В итоге, после выполнения данной курсовой работы можно сделать вывод, что проектирование системы теплоснабжения промышленного района является одной из основных задач, которую необходимо решить каждому будущему инженеру промтеплоэнергетику, так как этот проект охватывает большую область специализированного теоретического материала, необходимого для успешного освоения и понимания сущности, заключающейся в специфике получаемой специальности.

После окончания расчета, можно подвести некоторые итоги для каждой главы рассмотренного проекта.

Расчет отопительных нагрузок выполняется чтобы учесть повторяемость тепловых нагрузок в течении года, что в свою очередь, необходимо для установления экономичного режима работы теплофикационного оборудования, выбора наивыгоднейших параметров теплоносителя и для других плановых и технико-экономических изысканий.

При определении расходов теплоносителей для расчетных режимов в зависимости от температуры наружного воздуха, можно сделать вывод, что режим, соответствующий точке излома, является наиболее напряженным для работы тепловых сетей.

Гидравлически расчет заключается в необходимости обеспечения каждого потребителя расчетным расходом теплоносителя, при выполнении условия поддержания минимального располагаемого напора.

Тепловой расчет сводится к выбору вида прокладки трубопровода для каждого из участков сети, и определению толщины изоляции на подающем и обратном трубопроводе.

Расчет тепловой схемы котельной производится с целью определения расхода пара и воды. В ходе расчета определили, что для покрытия тепловых нагрузок необходимо использовать четыре котла марки, КВ−ГМ−10-150, а для покрытия режимных нагрузок на потребление пара необходимо установить четыре котла марки Е-16-14ГМ.


Список литературы

теплоноситель гидравлический двухтрубный отопительный

1. Учебное пособие по курсовому проектированию централизованной системы теплоснабжения по дисциплине «Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий» ВГТУ; сост. А.М. Наумов. Воронеж 2007.

. Учебное пособие по расчёту элементов систем централизованного теплоснабжения по дисциплине «Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий» ВГТУ; сост. А.М. Наумов. Воронеж 2007.

. Ривкин С.А. Александров А.А, «Термодинамические свойства воды и водяного пара».

. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети / Е.Я. Соколов. 7-е изд., перераб. - М.: МЭИ, 2001. - 472 с.

Похожие работы на - Проектирование централизованной системы теплоснабжения

 

Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!