Теплоснабжение района города

  • Вид работы:
    Курсовая работа (т)
  • Предмет:
    Физика
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    100,52 Кб
  • Опубликовано:
    2016-05-02
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Теплоснабжение района города

МО РБ

УО «Полоцкий государственный университет»

Кафедра теплогазоснабжения и вентиляции










Пояснительная записка

к курсовому проекту

«Теплоснабжение района города»

по курсу «Теплоснабжение»

Разработал: Кулаковский Д.В.

студент группы 11 ТВ-2

Проверил: Широкова О.Н.





Новополоцк 2015 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩАЯ ЧАСТЬ

. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК РАЙОНА ГОРОДА

.1 Определение расчетных тепловых нагрузок.

.2 Построение графиков изменения тепловых нагрузок.

. РЕГУЛИРОВАНИЕ ОТПУСКА ТЕПЛОТЫ

.1 Определение схемы присоединения водоподогревателя к тепловой сети и метода регулирования.

.2 Построение отопительно-бытового температурного графика

.3 Построение графика регулирования по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения (повышенный график).

. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ТЕПЛОВЫХ СЕТЯХ.

. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОДЯНЫХ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

.1 Выбор трассы тепловых сетей.

.2 Гидравлический расчет тепловых сетей района города.

.3 Гидравлический расчет тепловых сетей микрорайона

. ПОСТРОЕНИЕ ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКОГО ГРАФИКА

. МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ

. ПОДБОР НАСОСОВ

. ПОСТРОЕНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ

Приложение А. График годового расхода теплоты

ЛИТЕРАТУРА

 

ОБЩАЯ ЧАСТЬ


В курсовом проекте необходимо разработать водяную систему централизованного теплоснабжения района города с 2-х трубной прокладкой тепловых сетей. Источником теплоты является ТЭЦ4.

Предусматривается двухтрубная бесканальная прокладка тепловых сетей. Тепловые сети конструируются из предварительно изолированных стальных труб. Рельеф местности задан в виде горизонталей с отметками на генплане.

Расчетная температура теплоносителя в подающей и обратной магистралях составляет 150-70 °С, после элеватора температура равна 90 °С. Расчетным является микрорайон №11, в котором находятся следующие объекты:

Наименование объекта

Этаж

Количество

Наружный объем, м3

1

Жилой дом 80 кв.

5

4

17200

2

Жилой дом 60 кв.

5

1

12900

3

Жилой дом 90 кв.

5

3

19440

4

Жилой дом 54 кв.

9

1

11600


 

. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК РАЙОНА ГОРОДА


.1 Определение расчетных тепловых нагрузок

Для определения расчетных расходов теплоты на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение необходимо вычислить количество жителей в каждом квартале, общую площадь жилых зданий.

Количество жителей в микрорайоне, чел, рассчитывается по формуле:

, (1.1)

где  - площадь микрорайона, га, по генплану;

 - плотность населения, чел/га, из табл. 2.1[4] чел/га (при средней этажности n=5).

Жилая площадь квартала, м2, определяется по формуле:

, (1.2)

где  - норма общей площади на человека, принимается равной 12 м2/чел.

Общую площадь жилых зданий А, м2, определяют с учетом  и безразмерного планировочного коэффициента квартиры K=0,6-0,72 (принимаем равным 0,6):

 (1.3)

Пример расчета для микрорайона № 1:

;

Аналогично рассчитывается общая площадь жилых зданий для всех микрорайонов, кроме расчетного микрорайона №11, о застройке которого имеется информация. Площадь микрорайона, количество жителей в нем, общая площадь жилых зданий записываются в таблицу 1.1.

Для расчетного микрорайона общая площадь жилых зданий определяется по формуле:

, (1.4)

где  - площади жилых зданий, соответственно №1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

, (1.5)

где  - наружный объем i-го здания, м3;

 - высота этажа, м, принимается равной 3 м;

 - количество этажей в i-том доме;

 - жилая площадь одного этажа.

м2;

м2;

м2;

м2;

м2.

Количество жителей в жилых домах определяется из формулы (1.2):

.

Для жилого дома №1 на 80 квартир:

чел.

Для жилого домов №2 на 60 квартир:

чел.

Для жилого домов №3 на 90 квартир:

чел.

Для жилого дома №4 на 54 квартир:

чел.

Общее число жителей в микрорайоне:

чел.

Согласно [1] расчетные расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение определяются для каждого микрорайона города по укрупненным показателям.

Максимальный расход теплоты, Вт, на отопление жилых и общественных зданий определяется по формуле:

, (1.6)

где q0 - укрупненный показатель максимального расхода теплоты на отопление жилых зданий на 1 м2 общей площади, принимаемый в соответствии с таблицей А.1 [1], Вт, в расчет принимаем q0=55 Вт/м2. Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления определяется по [2] и для города Витебск составляет -25°С. Принимается, что здания выполняются из многослойных панелей. Этажность застройки микрорайонов принимается средней по микрорайону № 11:

.

A - общая площадь жилых зданий, м2;- коэффициент, учитывающий расход теплоты на отопление общественных зданий; принимается равным 0,25;

Для микрорайона № 1:

кВт.

Значения максимального расхода теплоты на отопление для каждого микрорайона заносятся в таблицу 1.1.

Для микрорайона № 11 величины определяются для каждого из домов.

Для жилого дома №1 на 80 квартир:

 кВт.

Для жилых домов №2 на 60 квартир:

 кВт.

Для жилых домов №3 на 90 квартир:

 кВт.

Для жилого дома №4 на 54 квартир:

 кВт.

Максимальный расход теплоты на отопление в микрорайоне № 11:

 кВт.

Максимальный расход теплоты, Вт, на вентиляцию общественных зданий определяется по формуле:

, (1.7)

где k2 - коэффициент, учитывающий расход теплоты на вентиляцию общественных зданий; принимается равным 0,6.

Для микрорайона № 1:

 кВт.

Значения максимального расхода теплоты на вентиляцию для каждого микрорайона заносятся в таблицу 1.1.

Для расчетного микрорайона № 11 величины  не определяются .

Средний расход теплоты, Вт, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий определяется по формуле:

, (1.8)

где qhт - укрупненный показатель среднего расхода теплоты на горячее водоснабжение на одного человека, Вт/чел, принимаем согласно [8] qhт = 376 Вт/чел.

Для микрорайона № 1:

кВт.

Значения среднего расхода теплоты на горячее водоснабжение для каждого микрорайона заносятся в таблицу 1.1.

Для микрорайона № 11 величины определяются для каждого из домов.

Для жилого дома №1 на 80 квартир:

 кВт.

Для жилых домов №2 на 60 квартир:

 кВт.

Для жилых домов №3 на 90 квартир:

 кВт.

Для жилого дома №4 на 54 квартир:

 кВт.

Суммарный расход теплоты на горячее водоснабжение в микрорайоне №11:

 кВт.

Таблица 1.1 - Расчет теплопотребления в микрорайонах.

№ квартала

Этажность

Площадь квартала Fкв, га

плотность населения Рн, чел/га

Количество жителей m, чел.

Общая площадь жилых зданий А, м²

Qo.max

Qv.max

Qhm

ΣQ

1

5

11,4

356

4058

67633,33

4649,792

743,9667

1525,808

6919,566

2

5

4,86

356

1730

28833,33

1982,292

317,1667

650,48

2949,938

3

5

6,56

356

2335

38916,67

2675,521

428,0833

877,96

3981,564

4

5

2,2

356

783

13050

897,1875

143,55

294,408

1335,146

5

5

4,2

356

1495

24916,67

1713,021

274,0833

562,12

2549,224

6

5

5,76

356

2051

34183,33

2350,104

376,0167

771,176

3497,297

7

5

6,4

356

2278

37966,67

2610,208

417,6333

856,528

3884,37

8

5

10,24

356

3645

60750

4176,563

668,25

1370,52

6215,333

9

5

10,24

356

3645

60750

4176,563

668,25

1370,52

6215,333

10

5

11,2

356

3987

66450

4568,438

730,95

1499,112

6798,5

11

5

4,48

356

1595

26583,33

1827,604

292,4167

599,72

2719,741

12

5

4,2

356

1495

24916,67

1713,021

274,0833

562,12

2549,224

13

5

7,2

356

2563

42716,67

2936,771

469,8833

963,688

4370,342

14

5

4,48

356

1595

26583,33

1827,604

292,4167

599,72

2719,741

15

5

3,42

356

1218

20300

1395,625

223,3

457,968

2076,893

16

5

7,6

356

2706

45100

3100,625

496,1

1017,456

4614,181

17

5

7,6

356

2706

45100

3100,625

496,1

1017,456

4614,181

18

5

6

356

2136

35600

2447,5

391,6

803,136

3642,236

19

5

6,08

356

2164

36066,67

2479,583

396,7333

813,664

3689,981






Σ=

50628,65

8100,583

16613,56

75342,79

тепловой регулирование сеть отопление

После определения расчетного теплопотребления приступают к построению графиков изменения тепловых нагрузок: графика изменения мощности теплоснабжения в зависимости от температуры наружного воздуха и графика теплового потребления по продолжительности поддержания нагрузок.

Графики строятся на основании суммарных часовых расходов теплоты и объединяются в один, состоящий из двух частей: правой - графика зависимости суммарных расходов теплоты от температуры наружного воздуха и левой - годового графика расхода теплоты. На последнем по оси ординат откладывается расход теплоты, по оси абсцисс - число часов стояния температур наружного воздуха.

Для построения графика зависимости расходов теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, а также суммарного расхода теплоты от температуры наружного воздуха по оси абсцисс откладывается температура наружного воздуха от +8 оС до °С, по оси ординат - расходы теплоты, МВт.

Графики расходов теплоты на отопление и вентиляцию представляют собой линейные зависимости от температуры наружного воздуха, их строят по двум точкам. Одной точкой каждого графика является расчетное потребление теплоты районом города и  при температуре наружного воздуха . Второй точкой каждого графика являются расходы теплоты на отопление и вентиляцию при оС, которые определяются по формулам:

; (1.9)

, (1.10)

где    - средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий, принимается для жилых и общественных зданий равной 18°С [1].

МВт;

МВт.

Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение - круглогодовая, в течение отопительного периода условно принимается постоянной, независящей от температуры наружного воздуха. Поэтому график часового расхода теплоты на горячее водоснабжение представляет собой прямую, параллельную оси абсцисс. В летний период тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию отсутствуют, нагрузка на горячее водоснабжение , Вт, рассчитывается по формуле [1]:

, (1.11)

где    55 - температура горячей воды в системе горячего водоснабжения, °С;

= 5 °С - температура холодной воды в отопительный период;

= 15 °С - температура холодной воды в неотопительный период;

 - коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному периоду.

Вт.

График суммарного часового расхода теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение (линия ) строится путем сложения соответствующих ординат при °С и при .

Для построения графика годовой тепловой нагрузки определяется средняя продолжительность стояния температуры различной градации по табл. 3.19 [2]. Общее время работы системы теплоснабжения составляет 8400 ч.

Из точек на оси абсцисс графика часового расхода теплоты, соответствующих температурам наружного воздуха, восстанавливаются перпендикуляры до пересечения с линией суммарного расхода теплоты . Из полученных точек проводятся горизонтальные прямые до пересечения с перпендикулярами, восстановленными из точек на оси абсцисс, соответствующих продолжительности стояния температур наружного воздуха. Искомый график расхода теплоты за отопительный период получается в результате соединения найденных точек ( рис. 1.1)

Продолжительность отопительного периода для г. Витебск составляет:

График годового расхода теплоты представлен в приложении А.

 

. РЕГУЛИРОВАНИЕ ОТПУСКА ТЕПЛОТЫ


2.1 Определение схемы присоединения водоподогревателя к тепловой сети и метода регулирования

Согласно п. 6.8 [3], схема присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения к закрытым двухтрубным системам теплоснабжения выбирается на основании отношения .

Максимальный расход теплоты на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий, Вт, определяется по формуле:

, (2.1)

где  - сумма средних расходов теплоты на горячее водоснабжение для каждого микрорайона, Вт.

МВт.

.

Т.к. отношение суммарной максимальной тепловой нагрузки на горячее водоснабжение к суммарной максимальной тепловой нагрузке на отопление находится в интервале от 0,2 до 1, то, руководствуясь рекомендациями [3], выбирается двухступенчатая схема присоединения.

Для определения метода регулирования отпуска теплоты используются рекомендации изложенные в п. 4 [4]. Для этого необходимо вычислить долю средней нагрузки горячего водоснабжения от расчетной нагрузки отопления.

.

Т. к. данная величина превышает 0,15, то наиболее оптимальным режимом регулирования является регулирование по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения.

Для закрытых систем теплоснабжения при регулировке по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения с установкой регулятора расхода водоподогреватель горячего водоснабжения присоединяется по двухступенчатой последовательной схеме.

2.2 Построение отопительно-бытового температурного графика

График регулирования по нагрузке отопления для зависимых схем присоединения местных отопительных систем строится по температурам воды в подающей  и обратной  магистралях в зависимости от температуры наружного воздуха .

Температуры воды в подающей  и обратной  магистралях, ºС, определяются по формулам:

, (2.2)

, (2.3)

где    - расчетный температурный напор, ºС;

 - расчетная температура воды в подающем трубопроводе системы отопления после элеватора, ºС (из задания);

 - текущая температура наружного воздуха, которая изменяется в пределах , ºС;

 - расчетная разность температур сетевой воды, ºС, при температуре наружного воздуха ;

 - расчетный перепад температур в отопительной системе, ºС.

В качестве примера произведем расчет при температуре наружного воздуха :

Аналогично рассчитываются температуры при других значениях .

Результаты вычислений заносим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 - Температуры воды в подающей  и обратной  магистралях.

850-5-10-15-20-25









53,58262,97378,19493,026107,570121,889136,023150,000









34,97738,78744,70550,23555,47760,49465,32570,000










В закрытых системах минимальная температура сетевой воды в подающей магистрали принимается равной 70 °С. После построения графика на нем определяется точка излома, в которой температура воды в подающей магистрали равна минимальному значению. Соответствующая точке излома температура наружного воздуха обозначается (рис. 2.1). В первом диапазоне от +8 °С до +2,9 °С осуществляется местное регулирование отпуска теплоты, во втором диапазоне от +2,9 °С до -25 °С - центральное качественное регулирование.

Рисунок 2.1 - Отопительно-бытовой график

2.3 Построение графика регулирования по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения (повышенный график)

Построение повышенного графика регулирования для закрытых систем теплоснабжения осуществляется на основании отопительно-бытового графика регулирования отпуска теплоты. Для построения повышенного графика необходимо определить перепады температур в подогревателях верхней  и нижней ступени  при различных температурах наружного воздуха.

Суммарный перепад температур в подогревателях верхней и нижней ступени , ºС, является постоянной величиной и определяется по формуле

, (2.4)

где    - балансовая нагрузка горячего водоснабжения, МВт;

 - балансовый коэффициент, учитывающий неравномерность суточного графика горячего водоснабжения, для закрытых систем =1,2.

Перепады температур, ºС:

-при : , ; (2.5)

при : , , (2.6)

где    - температура нагреваемой водопроводной воды, ºС, после первой ступени подогревателя при наружной температуре ;

= 5-10 ºС - величина недогрева водопроводной воды до температуры греющей воды в нижней ступени подогревателя (принимаем =5ºС);

- температура воды, поступающей в систему горячего водоснабжения, в соответствии с [8, п. 11.10] принимается равной 60 ºС.

tc - 5°C, температура холодной воды.

Температура сетевой воды, ºС, в подающей магистрали тепловой сети для повышенного температурного графика определяется по уравнениям (2.7), в обратной магистрали - по уравнениям (2.8) (рис. 2.2):

; ; (2.7)

; . (2.8)

Произведем расчет:



Перепады температур, ºС:

при : ;

;

при : ;

.

Температура сетевой воды, ºС, в подающей и обратной магистралях тепловой сети:

;

;

;

.

Повышенный график представлен на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 - Повышенный график

 

. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ТЕПЛОВЫХ СЕТЯХ


Расчетные расходы воды, кг/ч, определяются в соответствии с [1] по формулам:

на отопление

; (3.1)

- на вентиляцию

; (3.2)

- на горячее водоснабжение в закрытых системах теплоснабжения:

. (3.3)

Расчетный расход теплоносителя в двухтрубных водяных тепловых сетях в неотопительный период:


где t1 - температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха tн, принимается по заданию равной 140 °C;

t2 - температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети, принимается по заданию равной 70 °С;

 - температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети в точке излома графика температур воды, °С;

t’2 - температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети после системы отопления зданий, °С;

с - удельная теплоемкость воды, принимается 4,187 кДж/(кг×°С).

 - коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в неотапливаемый период по отношению к отопительному периоду, принимаемый при отсутствии данных для жилищно-коммунального сектора равным 0,8 (для курортных
и южных городов - 1,5), для предприятий - 1,0. В расчет принимаем =0,8.

Расчетные расходы теплоносителя определяются для каждого микрорайона и записываются в таблицу 3.1.

Согласно [1], суммарные расчетные расходы сетевой воды, кг/с, в двухтрубных тепловых сетях в закрытых системах теплоснабжения при качественном регулировании отпуска теплоты определяются по формуле:

 (3.5)

где k3 - коэффициент, учитывающий долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение; согласно п.9.5 [1] при регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения коэффициент k3=0.

Определим расчетные расходы теплоносителя на примере квартала №1:

на отопление

- на вентиляцию

- на горячее водоснабжение в закрытых системах теплоснабжения:

- суммарный расчетный расход воды:

Расчетный расход теплоносителя в двухтрубных водяных тепловых сетях в неотопительный период:

Для оставшихся кварталов расчетные расходы определяются аналогично. Результаты заносятся в таблицу 3.1.

Для расчетного квартала №11 необходимо определять расчетные расходы теплоносителя для каждого здания. Произведем расчет на примере жилого дома №1 на 60 кв:

на отопление

- на горячее водоснабжение в закрытых системах теплоснабжения:

- суммарный расчетный расход воды:

Расчетный расход теплоносителя в двухтрубных водяных тепловых сетях в неотопительный период:

Для оставшихся зданий расчетные расходы определяются аналогично. Результаты заносятся в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Расчетные расходы теплоносителя

№ квартала

Расчетные расходы теплоносителя кг/ч




Gomax

Gvmax

Ghmax

Gd

Gds

1

2

3

4

5

6

1

49973,877

7995,82

21646,285

57969,7

17317,03

2

21304,783

3408,765

9228,2092

24713,55

7382,567

3

28755,299

4600,848

12455,415

33356,15

9964,332

4

9642,5693

1542,811

4176,6982

11185,38

3341,359

5

18410,78

2945,725

7974,6663

21356,51

6379,733

6

25257,867

4041,259

10940,495

29299,13

8752,396

7

28053,35

4488,536

12151,365

32541,89

9721,092

8

44887,822

7182,052

19443,25

52069,87

15554,6

9

44887,822

7182,052

19443,25

52069,87

15554,6

10

49099,519

7855,923

21267,555

56955,44

17014,04

11

19642,271

3142,763

8508,0888

22785,03

6806,471

12

18410,78

2945,725

7974,6663

21356,51

6379,733

13

31563,097

5050,096

13671,619

36613,19

10937,29

14

19642,271

3142,763

8508,0888

22785,03

6806,471

15

14999,552

2399,928

6497,086

17399,48

5197,669

16

33324,128

5331,861

14434,413

38655,99

11547,53

17

33324,128

5331,861

14434,413

38655,99

11547,53

18

26304,633

4208,741

11393,905

30513,37

9115,124

19

26649,451

4263,912

11543,263

30913,36

9234,61




ΣGd=

631195,4



Таблица 3.2 - Расчетные расходы теплоносителя расчетного квартала

Расчетный квартал №11


Gomax

Gvmax

Ghmax

Gd

Gds

13,1

4236,327

0

1529,144

4236,327

1223,316

13,2

3192,023

0

1152,193

3192,023

921,7541

13,3

4788,034

0

1728,289

4788,034

1382,631

13,4

2857,058

0

1031,283

2857,058

825,0268





ΣGd=

15073,44


 

. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОДЯНЫХ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ


4.1 Выбор трассы тепловых сетей

Теплоснабжение города осуществляется от одного источника (ТЭЦ-4).

При выборе трассы предусматривается один ввод тепловых сетей в каждый микрорайон.

С целью повышения надежности работы теплосетей предусматривается резервирование подачи теплоты потребителям за счет устройства перемычки между тепловыми сетями.

Для ориентировочной оценки диаметров участков тепловых сетей, исходящих от источника используют номограммы [5]. При расходе теплоносителя на город кг/с и R=50 Па/м диаметр трубопроводов на первом участке равен 426х9 мм. Т. к. условный проход трубопроводов не превышает 500 мм, а длина тепловой сети не превышает 7 км, то резервирование не предусматривается.

В курсовом проекте предусматривается прокладка предварительно изолированных стальных труб с полиэтиленовой оболочкой.

Согласно [1], запорную арматуру в тепловых сетях предусматривают на трубопроводах выводов тепловых сетей от источников теплоты, на трубопроводах тепловых сетей с условным диаметром более 100 мм на расстоянии не более 1000 м друг от друга (секционирующие задвижки) с устройством перемычки между подающим и обратным трубопроводами диаметром, равным 0,3 диаметра трубопровода, а также в узлах ответвлений на трубопроводах к микрорайонам.

.2 Гидравлический расчет тепловых сетей района города

Гидравлический расчет производится после выбора трассы и определения расчетных расходов сетевой воды. Расчетный расход на участке тепловой сети определяется как сумма расходов воды всеми ЦТП, которые обслуживает данный участок. Задачей гидравлического расчета является определение диаметров участков трубопроводов и потерь давления на этих участках, при которых потребители получают расчетное количество теплоты. Гидравлический расчет производится для отопительного периода.

Диаметры подающего и обратного трубопроводов двухтрубных водяных тепловых сетей при совместной подаче теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение принимаются одинаковыми.

Для гидравлического расчета необходимо выбрать главное направление. В нашем случае за основное направление принимается направление до расчетного микрорайона. Данная ветка разбивается на участки, нумеруется, начиная от источника. Для каждого участка определяется его длина и расчетный расход теплоносителя. Расчетные расходы теплоносителя представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Расчетные расходы теплоносителя.

Номер участка

G, кг/ч

G, кг/с

1

22785,03

6,3

2

79740,48

22,1

3

116353,7

32,3

4

211065,1

58,6

5

241578,5

67,1

6

272491,9

75,6


Далее задаемся допустимой величиной удельных потерь давления R, Па/м. Для тепловой сети района города это значение принимаем в пределах R = 30-80 Па/м.

По номограммам [прилож.6, 9] в заданных пределах величины R, Па/м и известном расходе теплоносителя G, кг/с, определяем диаметр трубопроводов, скорость движения теплоносителя w м/с, и уточняем удельные потери давления при выбранном диаметре трубопровода. Затем по [табл.6.4, 9] принимаем ближайший стандартный диметр и определяем эквивалентную длину местных сопротивлений на данном расчетном участке при стандартном диаметре трубопровода, в зависимости от величины kэ (принимаем kэ = 0,0005).

Далее находим потери давления , Па, на участках тепловой сети по формуле:

, (4.1)

где  - соответственно длина участка сети и сумма эквивалентных длин местных сопротивлений на участке, м.

Произведем расчет на примере участка № 1.

1.      Расход теплоносителя на шестом участке равен:


2.      По номограмме [прилож.6, 9] при , и определяем диаметр трубопровода, скорость движения теплоносителя w, м/с, удельные потери давления R, Па/м:

, , .

Где  - условный диаметр трубопровода, определенный по номограмме, м.

Далее по таблице [табл.6.4, 9] принимаем стандартный диаметр трубопровода

По этой же таблицы определяем эквивалентную длину местных сопротивлений:

1.      Определяем потери давления , Па:

Оставшиеся участки рассчитываем аналогичным образом. Результаты расчета заносим в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 - Гидравлический расчет тепловой сети района города.

№ участка

Расчетный расход Gd, кг/с

Внутренний расчетный диаметр трубопровода Di,м

Удельные потери давления R, Па/м

Скорость движения воды ν, м/с

Длина участка l,м

Эквивалентная длина le,м

приведенная длина l',м

Потери давления ΔP, Па

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

6,329

0,182

0,2

43,38

0,206

69,6

8,5

78,10

3388,20

2

22,150

0,300

0,3

31,10

0,321

154,512

14

168,51

5240,45

3

32,320

0,349

0,35

22,51

0,344

797,268

16,9

814,17

18324,2

4

58,629

0,443

0,5

6,10

0,305

344,52

26,5

371,02

2262,92

5

67,105

0,468

0,5

7,99

0,350

599,604

26,5

626,10

5002,67

6

75,692

0,491

0,5

10,17

0,394

1018,94

26,5

1045,44

10627,8









ΣΔР=

44846,4


4.3 Гидравлический расчет тепловых сетей микрорайона

Гидравлический расчет водяных тепловых сетей производят для отопительного и неотопительного периодов, а также для аварийных режимов. Гидравлический расчет для неотопительного периода проводят с целью определения потерь давления на участках с известными диаметрами по расчетным расходам теплоносителя .

Диаметры подающего и обратного трубопроводов двухтрубных водяных тепловых сетей при совместной подаче теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение должны приниматься, как правило, одинаковыми. Гидравлический расчет закрытых систем на горячее водоснабжение выполняется для подающего трубопровода, а диаметры обратного трубопровода и падение давления в нем принимаются такими же, как и в подающем.

Диаметр участка тепловой сети, м, определяется по формуле:

, (4.2)

где  - расход теплоносителя на участке, кг/с;

- плотность теплоносителя, кг/м3 (при 70°С ).

 - удельные потери давления, Па/м. при определении диаметров задаются не более 300 Па. Принимаем в расчет Па/м.

По полученному диаметру подбирается стандартный диаметр ПИ-труб по сортаменту [7]. После этого уточняется величина удельных потерь давления по формуле:

, (4.3)

где  - стандартный внутренний диаметр трубопровода, м.

Потери давления на участке , Па, определяются по формуле:

, (4.4)

где  - приведенная длина трубопровода, м;  - эквивалентная длина местных сопротивлений, м:

 (4.5)

Где  - поправочный коэффициент [табл. В.1, 1] ().

За основное (магистральное) направление принимаем направление 1-2-3-4.

Скорость движения теплоносителя , м/с определяется по формуле:

 (4.6)

Произведем расчет участка №1 для отопительного периода.

1.      Диаметр участка тепловой сети:

2.      Выбираем стандартный диаметр .

3.      Уточняем величину удельных потерь давления:

4.      Определяем эквивалентную длину местных сопротивлений:

5.      Потери давления на участке , Па :

Оставшиеся участки рассчитываются аналогичным образом.Результаты расчета приведены в таблице 4.3.

Таблица 4.3 - Гидравлический расчет тепловых сетей микрорайона города.

№ участка

Расчетный расход Gd, кг/с

Внутренний расчетный диаметр трубопровода Di,мм

Внутренний диаметр трубопровода Di,мм

Удельные потери давления R, Па/м

Скорость движения воды ν, м/с

Длина участка l,м

Эквивалентная длина le,м

приведенная длина l',м

Потери давления ΔP, Па

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

1,177

84,526

125

40,257

0,098

35,4

21,24

56,64

2280,14

2

1,970

103,881

125

112,867

0,164

52

31,2

83,2

9390,51

3

3,147

125,280

150

80,358

0,182

78,8

47,28

126,08

10131,51

4

4,324

142,254

175

51,561

0,184

8,4

5,04

13,44

692,98

5

5,654

158,363

175

88,159

0,240

82,8

49,68

132,48

11679,27

6

6,541

167,865

200

46,329

0,213

84,6

50,76

135,36

6271,15

7

7,717

179,350

200

64,500

0,251

26,4

15,84

42,24

2724,48

8

1,330

88,768

100

245,213

0,173

184,6

110,76

295,36

72426,14

9

1,177

84,526

125

40,257

0,098

135

81

216

8695,44

10

0,887

75,478

100

108,984

0,115

47

28,2

75,2

8195,57

11

1,177

84,526

125

40,257

0,098

10

6

16

644,11

12

1,177

84,526

125

40,257

0,098

22

13,2

35,2

1417,04

13

0,794

72,204

100

87,311

0,103

34,5

20,7

55,2

4819,55









ΣΔР=

139367,88

Окончание таблицы 4.3

Неотопительный период

№ участка

Расчетный расход Gd, кг/с

Внутренний расчетный диаметр трубопровода Di,мм

Внутренний диаметр трубопровода Di,мм

Удельные потери давления R, Па/м

Скорость движения воды ν, м/с

Длина участка l,м

Эквивалентная длина le,м

приведенная длина l',м

Потери давления ΔP, Па

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

0,340

51,429

125

3,357

0,028

35,4

21,24

56,64

190,13

2

0,569

63,205

125

9,412

0,047

52

31,2

83,2

783,05

3

0,909

76,225

150

6,701

0,053

78,8

47,28

126,08

844,84

4

1,249

86,553

175

4,299

0,053

8,4

5,04

13,44

57,79

5

1,633

96,355

175

7,351

0,069

82,8

49,68

132,48

973,90

6

1,889

102,136

200

3,863

0,062

84,6

50,76

135,36

522,93

7

2,229

109,124

200

5,378

0,073

26,4

15,84

227,19

8

0,384

54,010

100

20,448

0,050

184,6

110,76

295,36

6039,40

9

0,340

51,429

125

3,357

0,028

135

81

216

725,09

10

0,256

45,924

100

9,088

0,033

47

28,2

75,2

683,40

11

0,340

51,429

125

3,357

0,028

10

6

16

53,71

12

0,340

51,429

125

3,357

0,028

22

13,2

35,2

118,16

13

0,229

43,932

100

7,281

0,030

34,5

20,7

55,2

401,89









ΣΔР=

11621,46


При расчете тепловой сети в неотопительный период необходимо при неизменных диаметрах трубопроводов определить потери давления при расчетных расходах теплоносителя в неотопительный период

Расчет производится аналогичным образом как и в отопительный период , по формулам 4.2 - 4.6. Результаты расчета представлены в таблице 4.3.

Рассчитываем невязку между потерями давления в ответвлении и магистральном направлении, которая не должна превышать 10%, в случае не выполнения условия устанавливаем диафрагму.


Т. к. невязка меньше 10 %, то установка дроссельной диафрагмы не требуется.

 

. ПОСТРОЕНИЕ ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКОГО ГРАФИКА


После выполнения гидравлического расчета водяных тепловых сетей строится пьезометрический график, при помощи которого определяется напор в любой точке сети, производится выбор схемы присоединения потребителей, подбор сетевых и подпиточных насосов.

При построении пьезометрических графиков тепловых сетей за точку отсчета принимается ось сетевого насоса. Для закрытых систем потери давления в подающей и обратной магистралях одинаковы. Пьезометрический график строится путем откладывания потерь давления на каждом участке ∆Pi вдоль главного направления. На пьезометрический график необходимо нанести профиль местности, которую пересекает трасса. Высотные отметки определяются по горизонталям на плане. На график наносятся абоненты тепловой сети. Для всех микрорайонов принимаем среднюю этажность расчетного микрорайона. Высота зданий составит:

м.

Принимается, что статический режим в отопительном и неотопительном периодах совпадают. Построение графика начинается со статического режима.

Проектирование статического режима осуществляется при соблюдении следующих условий:

а)      Условие заполнения системы - в любой точке системы теплоснабжения должно быть избыточное пьезометрическое давление не менее 5 м. От наиболее высокой точки системы откладывается 5 м и параллельно профилю земли строится линия заполнения .

б)      Условия прочности нагревательных приборов - напор в сети не должен превышать предела прочности нагревательных приборов. Принимается, что в зданиях установлены чугунные радиаторы, тогда в самой низкой точке давление не должно превышать 60-10=50 м. Линия, повторяющая профиль местности и проходящая на высоте 50 м, будет линией прочности нагревательных приборов .

Статический режим характеризуется горизонтальной линией , проходящей между  и .

Проектирование динамического режима производится отдельно для отопительного и неотопительного периодов. При этом должны выполняться следующие условия:

1)      условие невскипания - давление в трубопроводе не должно быть ниже давления насыщения при температуре теплоносителя. При температуре 140°С линия невскипания откладывается от поверхности земли на 30 м.в.ст.

2)                условия прочности трубопроводов - давление не должно превышать 160 м. Линия откладывается от поверхности земли.

Также должны соблюдаться условия а) и б).

Потери давления в расчетном микрорайоне определяются по формуле:

, (4.1)

где  - потери давления в подающей магистрали, Па;

 - потери давления в обратной магистрали, Па;

 - потери давления в здании, Па. Складываются из потерь давления в водоподогревателях горячего водоснабжения и в системе отопления  м.в.ст

В отопительный период:

м.

6.      МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ


Целью механического расчета является определение места расположения компенсирующих устройств и проверка линейных участков на естественную компенсацию температурных удлинений.

При нагревании трубопроводы тепловых сетей находятся под давлением грунта, которое мешает их тепловому удлинению. При нагревании участка трубопровода бесканальной прокладки, концы которого заканчиваются компенсатором, возникает неподвижная точка, не имеющая перемещений. В этой точке не требуется установка неподвижной опоры, т. к. имеется условно неподвижная опора.

Тепловая сеть разбивается на расчетные участки, т.е. прямолинейные отрезки трубопроводов, границами которых являются естественные компенсаторы или неподвижные опоры. Определяются длины этих участков, которые не должны превышать двух максимальных длин (2Lm). В зависимости от диаметра трубопровода величина Lm, м, определяется по табл. 2.1 [7]. Если длина прямого участка больше 2Lm, на нем предусматривают компенсацию удлинений за счет естественных углов поворота.

В данном курсовом проекте все прямолинейные участки сети не требуют установки компенсаторов.

Пример поверочного расчета температурных удлинений для прямолинейного отрезка на участке 2 (рис. 6.1).

Рисунок 6.1 - Схема к определению температурных удлинений.

По таблице 2.1 [7] для трубы с наружным диаметром 130 мм максимальная длина Lm=52 м. Т. к. 2Lm=2∙52=104 м, а L=77 м, то установка компенсатора не требуется.

Температурное удлинение ∆l, м, определяется по формуле:

, (5.1)

где  - коэффициент линейного расширения стальной трубы, для сталей 17 в диапазоне температур до 150°С принимается равным 1,37∙10-5 1/°С;

 - расчетная температура теплоносителя, °С;

 - температура наружного воздуха при монтаже трубопровода, принимается минимально допустимая ;

 - длина прямого участка, м;

 - сила трения между грунтом и трубой-оболочкой; по табл. 2.1 [7] принимается равной 3323 Н/м;

 - модуль продольной упругости стальной трубы с учетом влияния температуры 0,204∙106 Н/мм2;

 - площадь поперечного сечения стенки трубы, по табл. 2.1 [7] мм2.

м.

По номограмме 2.1.1 [7] определяется длина плеча компенсации DS=5,6 м.

Аналогично проверяются все расчетные участки.

В местах компенсации температурных удлинений трубопроводов, засыпанных грунтом, за счет естественных углов поворота применяются амортизирующие прокладки. В качестве них используются маты теплозвукоизоляционные из вспененного полиэтилена. Толщина матов принимается 2∙∆l, а устанавливаются они на 2/3 длины плеча компенсации. Их высота должна превышать диаметр полиэтиленовой трубы-оболочки не менее чем на 100мм. Для обеспечения боковых перемещений все ответвления обкладываются амортизирующими прокладками.

Неподвижные опоры при бесканальной прокладке устанавливаются в случаях необходимости ограничить перемещение трубопроводов. Предусмотрена установка неподвижных опор на вводе в здание при длине ответвления более 12 м при отсутствии естественной компенсации температурных удлинений.

7.      ПОДБОР НАСОСОВ


В водяных тепловых сетях насосы используются для создания заданных давлений и подачи необходимого количества воды к потребителям тепла. Сетевые насосы создают циркуляцию воды в системе теплоснабжения, а подпиточные насосы компенсируют утечки воды и поддерживают необходимый уровень пьезометрических линий, как при статическом, так и при динамическом режимах.

Для подбора насоса необходимо знать его производительность и величину напора. Для сетевых насосов производительность определяют по расчетному расходу воды в головном участке тепловой сети:

В отопительный период:

Gd=175 кг/с = 631 м3/ч.

В неотопительный период:

кг/с=189 м3/ч.

Напор сетевых насосов определяется для отопительного и неотопительного периодов и принимается равным сумме потерь напора в установках на источнике теплоты , в подающем  и обратном  трубопроводах от источника теплоты до наиболее удаленного потребителя и в теплоиспользующих установках потребителя (включая потери в тепловых пунктах и насосных)  при суммарных расчетных расходах воды.

. (7.1)

Величина определяется по пьезометрическому графику для последнего абонента.

В отопительный период:

м.

Используя табл. 19.1 [9], устанавливаются два сетевых насоса СЭ-1250-70-11, один из которых резервный. Насос имеет следующие технические характеристики:

Подача, м3/ч

Напор, м

Частота вращения, 1/мин

Мощность, кВт

КПД не менее, %

Максимальная температура теплоносителя, °С

1250

70

1500

260

82

180


Напор подпиточных насосов определяется из условий поддержания в водяных тепловых сетях статического давления. то с учетом заглубления оси насоса на 3м ниже поверхности земли по графику определяется напор насосов м.

Согласно [1], подачу (производительность) рабочих подпиточных насосов на источнике теплоты в закрытых системах теплоснабжения принимают равной расходу воды на компенсацию потерь сетевой воды из тепловой сети и на теплоиспользующих установках потребителей, который составляет 0,75% от объема воды в системе теплоснабжения. Для закрытых систем теплоснабжения предусматривается дополнительно аварийная подпитка химически не обработанной и не деаэрированной водой, расход которой принимается в количестве 2 % объема воды в трубопроводах тепловых сетей и присоединенных к ним системах отопления, вентиляции.

Т. к. объем воды в сети существенно отличается в отопительный и неотопительный периоды, то насосы подбираются на два периода отдельно.

В соответствии с пунктом 7.2.8 [1], объем воды в системах теплоснабжения при отсутствии данных по фактическим объемам воды допускается принимать равным 66 м3 на 1 МВт расчетной тепловой нагрузки:

)        для отопительного периода

м3.

Производительность подпиточных насосов, м3/ч:

 м3/ч.

По рис. 2.72 [10] подбираются два центробежных подпиточных насоса типа К8/18, один из которых резервный.

Технические характеристики насоса:

Подача, м3/ч

Напор, м

Частота вращения, 1/мин

Мощность, кВт

КПД, %

8

16

2900

1,2

60


8.      ПОСТРОЕНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ


Продольный профиль участка внутриквартальной тепловой сети строится в вертикальном масштабе 1:100 и горизонтальном масштабе 1:1000.

На продольном профиле строится профиль поверхности земли, ось трубопровода.

Под профилями сетей помещают таблицу, в которой указывают:

-    проектную отметку земли;

-        натурную отметку земли;

         отметку верха изоляции трубопровода бесканальной прокладки;

         отметку оси трубопровода;

         уклон и длину участка трубопровода;

         развернутый план.

При построении продольного профиля необходимо соблюдать допустимые расстояния от конструкций тепловой сети до инженерных коммуникаций. Расстояния от строительных конструкций тепловых сетей или оболочки изоляции трубопроводов при бесканальной прокладке до зданий, сооружений и инженерных сетей принимается по прил. Г [1].

Заглубление тепловых сетей от поверхности земли или дорожного покрытия принимается не менее 0,7 м до верха оболочки бесканальной прокладки [7].

Количество сопряжения участков с обратными уклонами должно быть наименьшим. Уклон трубопроводов независимо от способа прокладки должен составлять не менее 0,002.

Согласно п. 11.21 [1], в высших точках трубопроводов тепловых сетей, в том числе на каждом секционируемом участке, должны предусматриваться штуцеры с запорной арматурой для выпуска воздуха (воздушники).

В соответствии с п. 11.17 [1], в нижних точках трубопроводов водяных тепловых сетей, а также секционируемых участков необходимо предусматривать штуцеры с запорной арматурой для спуска воды (дренажные устройства).

При прокладке тепловых сетей бесканальным способом трубы укладываются на песчаное основание толщиной не менее 100 мм с песчаной обсыпкой не менее 100 мм.

На расстоянии 30 см над трубопроводом тепловой сети прокладывается предупреждающая (сигнальная) лента.

ЛИТЕРАТУРА

1.      ТКП 45-4.02-182-2009 (02250)Тепловые сети. Строительные нормы проектирования.- Мн.: Минстройархитектуры, 2010. - 52 с.

.        СНБ 2.04.02-2000. Строительная климатология (с измен. №1). - Мн.: Минстройархитектуры, 2001. - 36 с.

.        ТКП 45-4.02-183-2009 (02250)Тепловые пункты. Правила проектирования.- Мн.: Минстройархитектуры, 2010. - 46 с.

.        Методические указания к курсовому проекту «Теплоснабжение района город» по курсу «Теплоснабжение» для студентов специальности 70 04 02, Новополоцк, 2010.

.        Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов.-7 изд.,/ Соколов Е.Я. стереот. М.: Издательство МЭИ, 2001-472с.

.        Проектпрование тепловых сетей: Справочник/ И.П. Александров, И.В. Белякина, А.М. Далин и др.- Москва 1965- 360с.

.        Пособие по проектированию, монтажу трубопроводов в пенополиуретановой изоляции и системы оперативного дистанционного контроля. - Могилев.: ЗАО «Завод полимерных труб», 2009. - 147 с.

.        Учебно-методический комплекс по дисциплине “Теплоснабжение” для студентов специальности 70 04 02 / Сост. и общ. ред. Ю. В. Разваляев. - Новополоцк: ПГУ, 2007. - с.

.        Теплоснабжение района города: учеб. пособие/А.К. Тихомиров.-Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2006. - 135 с.

.        Наладка и эксплуатации водяных тепловых сетей: Справочник / В. И. Манюк, Я. И. Каплинский, Э. Б. Хиж и др. - М.: Стройиздат, 1988. - 432 с.

Приложение А

 

График годового расхода теплоты


Не нашли материал для своей работы?
Поможем написать уникальную работу
Без плагиата!