Разработка системы теплоснабжения жилого микрорайона города Катанда
Введение
отопление микрорайон сеть
Под теплоснабжением понимают систему обеспечения теплом зданий и
сооружений. Надёжная работа систем теплоснабжения имеет большое
народно-хозяйственное значение, поскольку от неё в значительной степени зависит
создание комфортных условий для труда и проживания людей и оптимальных условий
для различных технологических процессов.
Системы теплоснабжения разделяют на централизованные, децентрализованные
и местные системы.
В централизованных системах выработка теплоты осуществляется в отдельных
источниках (ТЭЦ или котельных), а подача теплоносителя в системы
теплопотребления происходит по специальным трубопроводам, называемым тепловыми
сетями. Тепловые сети при этом имеют значительные протяжённость и диаметры,
оборудованы тепловыми пунктами, насосными станциями, автоматикой и системой
управления.
Система теплоснабжения, не имеющая развитых тепловых сетей, в которой
источник теплоты расположен непосредственно вблизи объектов, потребляющих
теплоту, называется децентрализованной.
Цель данного курсового проекта - разработать систему теплоснабжения
жилого микрорайона города Катанда.
Построить часовой, годовой по продолжительности тепловой нагрузки,
годовой по месяцам графики, графики теплового потребления. Произвести
гидравлический расчет магистральных и квартальных трубопроводов тепловых сетей,
расчет тепловой изоляции трубопроводов, расчет компенсаторов.
Подобрать сетевые и подпиточные насосы, элеваторы местных систем
теплопотребления. Выполнить гидравлические расчеты сетей высокого и низкого
давления.
1. Исходные данные для проектирования
В курсовом проекте разрабатывается двухтрубная водяная система
теплоснабжения города Катанда с источником теплоты - ТЭЦ-1.
Район строительства: г. Катанда
Температура наружного воздуха для проектирования:
отопленияtо = -40 оС
вентиляцииtv =
-28 оС
средняя температура наружного воздуха за отоп. периодtот = -9,2 оС
Продолжительность отопительного периодаn= 237 сут.
Располагаемый напор в квартальной камере35 м
Плотность населения:350 чел/Га
Норма общей площади:f=12 м2/чел
Расчетные температуры сетевой воды в подающемt1=125 оС
и обратном трубопроводеt2=70 оС
Система теплоснабженияоткрытая
Тип прокладки канальная
Вариант плана6
Номер ТЭЦ3
Номер камеры (ТК)4
План квартала М 1:2000, генплан района города М 1:30000.
2. Определение тепловых потоков на отопление, вентиляцию и
горячее водоснабжение
Максимальные тепловые потоки на отопление Qomax, вентиляцию Qvmax и горячее водоснабжение Qhmax жилых, общественных и
производственных зданий при отсутствии проектов отопления, вентиляции и
горячего водоснабжения определяются для жилых районов городов и других
населенных пунктов - по формулам:
Максимальный тепловой поток, Вт, на отопление жилых и общественных зданий
определяется формуле:
(2.1)
где qo - укрупненный показатель
максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м2
общей площади: принимаю q0
= 92,6 Вт/м2 (по
прил. 3[13]);
А - общая площадь жилых зданий, м2;
k1
- коэффициент,
учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий: при отсутствии
данных k1 следует принимать равным 0,25.
Общая площадь жилых зданий А, м2, определяется
формуле:
(2.2)
где fобщ - норма общей площади на одного
человека: fобщ=12 м2/чел;
m -
число человек, определяемое из выражения:
(2.3)
где P - плотность населения в квартале:
Р=350 чел/га;
Fкв
- площадь
квартала, га;
Максимальный тепловой поток Qv max, Вт, на вентиляцию общественных
зданий определяется формуле:
(2.4)
где k2 - коэффициент, учитывающий тепловой
поток на вентиляцию общественных зданий, при отсутствии данных k2 следует принимать равным: для общественных зданий,
построенных после 1985 г. - 0,6.
Средний тепловой поток Qhm, Вт, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий
определяется формуле:
(2.5)
где qhm - укрупненный показатель среднего
теплового потока на горячее водоснабжение на одного человека: qhm=376 Вт[3].
Расчёт площадей кварталов и количества жителей сведён в таблицу 2.1.
Расчет тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение
района города сведен в таблицу 2.2.
Расчёт количества жителей и общей площади кварталов города
|
Таблица 2.1
|
|
№ квартала
|
Fкв,
|
P,
|
m,
|
f,
|
A,
|
|
га
|
чел/га
|
чел
|
м2/чел
|
м2
|
|
1
|
8,4
|
350
|
2 940
|
12
|
35 280
|
|
2
|
8,4
|
350
|
2 940
|
12
|
35 280
|
|
3
|
3,3
|
350
|
1 155
|
12
|
13 860
|
|
4
|
5,2
|
350
|
1 820
|
12
|
21 840
|
|
5
|
8,8
|
350
|
3 080
|
12
|
36 960
|
|
6
|
10,5
|
350
|
3 675
|
12
|
44 100
|
|
7
|
9,2
|
350
|
3 220
|
12
|
38 640
|
|
8
|
11,3
|
350
|
3 955
|
12
|
47 460
|
|
9
|
8,2
|
350
|
2 870
|
12
|
34 440
|
|
10
|
10,5
|
350
|
3 675
|
12
|
44 100
|
|
11
|
7,9
|
350
|
2 765
|
12
|
33 180
|
|
12
|
7,4
|
350
|
2 590
|
12
|
31 080
|
|
13
|
5,4
|
350
|
1 890
|
12
|
22 680
|
|
14
|
3,9
|
350
|
1 365
|
12
|
16 380
|
|
15
|
4,7
|
350
|
1 645
|
12
|
19 740
|
|
16
|
12,4
|
350
|
4 340
|
12
|
52 080
|
|
17
|
10,2
|
350
|
3 570
|
12
|
42 840
|
|
18
|
13,8
|
350
|
4 830
|
12
|
57 960
|
|
19
|
12,7
|
350
|
4 445
|
12
|
53 340
|
|
Сумма
|
162,2
|
|
56 770
|
|
681 240
|
Расчёт тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение
районов и кварталов города
Таблица 2.2
|
№ квартала
|
А,
|
Отопление
|
Вентиляция
|
Горячее водоснабжение
|
|
м2
|
q0, Вт/м2
|
k1
|
Q0, МВт
|
k2
|
Qv, МВт
|
qh, Вт/чел
|
m,
|
Qhm, МВт
|
Qh max, МВт
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чел
|
|
|
|
1
|
35 280
|
92,6
|
0,25
|
4,08
|
0,6
|
0,49
|
376
|
2 940
|
1,11
|
2,65
|
|
2
|
35 280
|
92,6
|
0,25
|
4,08
|
0,6
|
0,49
|
376
|
2 940
|
1,11
|
2,65
|
|
3
|
13 860
|
92,6
|
0,25
|
1,60
|
0,6
|
0,19
|
376
|
1 155
|
0,43
|
1,04
|
|
4
|
21 840
|
92,6
|
0,25
|
2,53
|
0,6
|
0,30
|
376
|
1 820
|
0,68
|
1,64
|
|
5
|
36 960
|
92,6
|
0,25
|
4,28
|
0,6
|
0,51
|
376
|
3 080
|
1,16
|
2,78
|
|
6
|
44 100
|
92,6
|
0,25
|
5,10
|
0,6
|
0,61
|
376
|
3 675
|
1,38
|
3,32
|
|
7
|
38 640
|
92,6
|
0,25
|
4,47
|
0,6
|
0,54
|
376
|
3 220
|
1,21
|
2,91
|
|
8
|
47 460
|
92,6
|
0,25
|
5,49
|
0,6
|
0,66
|
376
|
3 955
|
1,49
|
3,57
|
|
9
|
34 440
|
92,6
|
0,25
|
3,99
|
0,6
|
0,48
|
376
|
2 870
|
1,08
|
2,59
|
|
10
|
44 100
|
92,6
|
0,25
|
5,10
|
0,6
|
0,61
|
376
|
3 675
|
1,38
|
3,32
|
|
11
|
33 180
|
92,6
|
0,25
|
3,84
|
0,6
|
0,46
|
376
|
2 765
|
1,04
|
2,50
|
|
12
|
31 080
|
92,6
|
0,25
|
3,60
|
0,6
|
0,43
|
376
|
2 590
|
0,97
|
2,34
|
|
13
|
22 680
|
92,6
|
0,25
|
2,63
|
0,6
|
0,32
|
376
|
1 890
|
0,71
|
1,71
|
|
14
|
16 380
|
92,6
|
0,25
|
1,90
|
0,6
|
0,23
|
376
|
1 365
|
1,23
|
|
15
|
19 740
|
92,6
|
0,25
|
2,28
|
0,6
|
0,27
|
376
|
1 645
|
0,62
|
1,48
|
|
16
|
52 080
|
92,6
|
0,25
|
6,03
|
0,6
|
0,72
|
376
|
4 340
|
1,63
|
3,92
|
|
17
|
42 840
|
92,6
|
0,25
|
4,96
|
0,6
|
0,60
|
376
|
3 570
|
1,34
|
3,22
|
|
18
|
57 960
|
92,6
|
0,25
|
6,71
|
0,6
|
0,81
|
376
|
4 830
|
1,82
|
4,36
|
|
19
|
53 340
|
92,6
|
0,25
|
6,17
|
0,6
|
0,74
|
376
|
4 445
|
1,67
|
4,01
|
|
Сумма
|
|
|
78,85
|
|
9,46
|
|
56 770
|
21,35
|
51,23
|
3. Расчёт и построение графиков теплового потребления
отопление микрорайон сеть
Графики теплового потребления часовые, годовые по продолжительности
тепловой нагрузки, годовые по месяцам необходимы для решения ряда вопросов
централизованного теплоснабжения: определения расходов топлива, выбора
оборудования источников теплоты, выбора режима загрузки и графика ремонта этого
оборудования, выбора параметров теплоносителя, а так же для
технико-экономических расчетов при проектировании и эксплуатации системы
теплоснабжения.
3.1 Расчёт и построение графиков часовых расходов теплоты на
отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение
Для построения часовых графиков расходов теплоты на отопление и
вентиляцию достаточно использовать два значения тепловых потоков: максимальные Qomax и Qvmax определенные при температуре
наружного воздуха в конце и начале отопительного сезона tн = +10 оС.
Тепловой поток, Вт, на отопление жилых и общественных зданий для любых
температур наружного воздуха tн определяется формуле:
(3.1.1)
где ti - средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых
зданий, принимаемая для жилых и общественных зданий равной 20 °С;
to - расчетная температура наружного воздуха для
проектирования отопления,°С.
Тепловой поток, Вт, на вентиляцию общественных зданий для любых
температур наружного воздуха tн определяется формуле:
(3.1.2)
Средний тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилого района в
неотопительный период определяют по формуле:
(3.1.3)
где b -
коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее
водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному периоду,
принимаемый при отсутствии данных для жилищно-коммунального сектора равным 0,8;
tc - температура холодной (водопроводной) воды в отопительный
период (при отсутствии данных принимается равной 5оС);
- температура холодной (водопроводной) воды в неотопительный
период (при отсутствии данных принимается равной 15оС).
Суммируя ординаты часовых графиков по отдельным видам теплопотребления,
строится суммарный часовой график расходов теплоты.
(3.1.4)
Для построения годового графика по продолжительности тепловой нагрузки
находим продолжительность стояния температур наружного воздуха в часах с
интервалом 5°С и продолжительность отопительного периода n0 для города Катанда.
Данные сведены в таблицу 3.1.
Продолжительность стояния температур наружного воздуха
Таблица 3.1
|
Продолжительность, n
|
Температура наружного воздуха
|
|
-39,9
|
-34,9
|
-29,9
|
-24,9
|
-19,9
|
-14,9
|
-9,9
|
-4,9
|
0,1
|
5,1
|
|
-35
|
-30
|
-25
|
-20
|
-15
|
-10
|
-5
|
0
|
5
|
10
|
|
123
|
327
|
567
|
736
|
729
|
621
|
666
|
661
|
597
|
711
|
|
Σn
|
123
|
450
|
1017
|
1753
|
2482
|
3103
|
3769
|
4430
|
5027
|
5738
|
Рис. 1 Часовой график теплового потребления и годовой график по
продолжительности тепловой нагрузки
3.2 Расчёт и построение годового графика потребления тепла по
месяцам
Для построения годового графика по месяцам, используя среднемесячные
температуры наружного воздуха по СНиП 23-01 «Строительная климатология»,
определяют тепловые потоки на отопление и вентиляцию для каждого месяца
отопительного периода по формулам:
Суммарный тепловой поток для каждого месяца отопительного периода
определяется как сумма тепловых потоков на отопление, вентиляцию и
среднечасового теплового потока для данного периода на горячее водоснабжение Qhm.
Для неотопительного периода (при tн> +10oC),
суммарный тепловой поток будет равен среднечасовому тепловому потоку на горячее
водоснабжение в данный период, Qshm.
Выполним расчеты для января:
Аналогично выполняются расчеты для остальных месяцев. Расчеты сведены в
таблицу 3.2.
Таблица 3.2 Среднечасовые расходы теплоты по месяцам года
|
Среднечасрасходы теплоты по месяцам
|
Среднемесячные температуры наружного воздуха
|
|
Янв
|
Февр
|
Март
|
Апр
|
Май
|
Июнь
|
Июль
|
Авг
|
Сент
|
Окт
|
Нояб
|
Дек
|
|
-27,6
|
-22,0
|
-13
|
-1.2
|
7,5
|
15,0
|
18,3
|
15,0
|
7,9
|
-3,4
|
-17,6
|
-26,3
|
|
Qо, МВт
|
62,56
|
55,20
|
43,37
|
27,86
|
16,43
|
|
|
|
15,90
|
30,75
|
49,41
|
60,85
|
|
Qv, МВт
|
7,51
|
6,62
|
5,20
|
3,34
|
1,97
|
|
|
|
1,91
|
3,69
|
5,93
|
7,30
|
|
Qhm, МВт
|
21,35
|
21,35
|
21,35
|
21,35
|
21,35
|
13,66
|
13,66
|
13,66
|
21,35
|
21,35
|
21,35
|
21,35
|
|
ΣQ, МВт
|
91,41
|
83,17
|
69,92
|
52,55
|
39,74
|
13,66
|
13,66
|
13,66
|
39,16
|
55,79
|
76,69
|
89,50
|
Рис.2 Годовой график теплопотребления
4. Выбор и обоснование способа регулирования, график
температур сетевой воды. Построение температурного графика регулирования
Центральное качественное регулирование по нагрузке отопления принимают в
том случае, если тепловая нагрузка на жилищно-коммунальные нужды составляет
менее 65 % от суммарной нагрузки района, а так же при отношении:
0,15 < μ = Qhm/ Qоmax < 0,3
μ = Qhm/ Qоmax = 21,35/78,85 = 0,27
При преобладающей жилищно-коммунальной нагрузке может быть применён
повышенный график центрального качественного регулирования, регулирование по
совмещённой нагрузке отопления и горячего водоснабжения. Центральное
качественное регулирование должно дополняться местным от +10 до точки излома
температурного графика.
Применение данного метода регулирования позволяет определять диаметры
трубопроводов тепловых сетей по суммарному расходу сетевой воды на отопление и
вентиляцию без учета расхода воды на горячее водоснабжение. Однако для
удовлетворения нагрузки горячего водоснабжения температура воды в подающем
трубопроводе должна быть выше, чем по отопительному графику. Некоторая
недоподача теплоты в системы отопления в часы максимального водоразбора,
компенсируется в ночное время при отсутствии водоразбора на горячее
водоснабжение.
При этом строительные конструкции зданий служат аккумуляторами теплоты,
выравнивающими неравномерность подачи теплоты на отопление. Для построения
повышенного графика отпуска теплоты по совместной нагрузке на отопление и
горячее водоснабжение для открытых систем теплоснабжения необходимо вначале
построить графики температур:
,(4.1)
,(4.2)
.(4.3)
где t10 - температура воды в подающей
магистрали;
t20 -
температура воды в обратной магистрали;
t30 -
температура воды после элеватора;
ti - расчетная температура внутреннего воздуха, принимаемая для жилых
районов 20°С;
tн - температура наружного воздуха;
∆t - расчетный температурный напор
нагревательного прибора:
(4.4)
t3, t2 - расчетные температуры воды соответственно после
элеватора и в обратной магистрали тепловой сети определенные при t0 (для жилых районов как правило, t3=95°С; t2=70°С);
∆t - расчетный
перепад температур сетевой воды в тепловой сети:
(4.5)
- расчетный перепад температур сетевой воды в местной
системе отопления:
(4.6)
Используя расчетные данные и приняв минимальную температуру сетевой воды
в подающем трубопроводе t3’=70°С,
строится отопительно-бытовой график температур.
t1 = 125°С;t2 = 70°С
Примем расчетную температуру сетевой воды после элеватора: t3=95°С. Температура горячей воды в системах ГВС: th=60°С, температура холодной воды: tс=5°С.
Для удовлетворения нагрузки горячего водоснабжения температура сетевой
воды в подающей магистрали не может быть ниже 70 ºС в закрытых системах теплоснабжения.
Для этого отопительный график спрямляется на уровне указанной температуры и
становится отопительно-бытовым
Значения температур сетевой воды для систем отопления t10, t20, t30 определим, используя расчетные
зависимости, для температур наружного воздуха:
tн
= +10, 0, -10,
-19, -38°С.
Определим значения величин 
:
t = 125-70 = 55°С
Для tн=+10°С значения t10, t20, t30 соответственно составят:
Аналогично выполним расчеты температур сетевой воды и для других значений
tн.
tн= 0°С:
tн= -10°С:
tн= -19°С:
tн= -40°С:
Используя расчетные данные и приняв минимальную температуру сетевой воды
в подающем трубопроводе 
= 70 0С, строится отопительно-бытовой график
температур (рисунок 3). Точке излома температурного графика будут
соответствовать температуры сетевой воды = 700С, 
= 44,25 0С, 
= 55,20 0С, температура
наружного воздуха 
=-1,9 0С.
Полученные значения температур сетевой воды для отопительно-бытового
графика сведем в табл. 4.1. Далее приступаем к расчету повышенного
температурного графика. Задавшись велиной недогрева Δtн = 7 °С, определим температуру нагреваемой
водопроводной воды thI после водоподогревателя первой ступени:
= - Δtн
= 47,25 - 7 = 40,250С.
Определим балансовую нагрузку горячего водоснабжения 
(4.7)
Определим коэффициент отношения балансовой нагрузки на горячее
водоснабжение к расчетной нагрузке на отопление 
Определим перепад температур сетевой воды в водоподогревателе первой
ступени для диапазона температур наружного воздуха от tн = +10 °С
до = - 1,9 °С
= б (4.8)
= = 15,6 °С
Определим для указанного диапазона температур наружного воздуха перепад
температур сетевой воды во второй ступени водоподогревателя
= б - (4.8)
= 24,4 - = 8,8 °С
Определим значения величин δ2 и δ1 для диапазона температур наружного
воздуха tн от = - 1,9 °С до
tо = -40 °С,
по формуле:
б2 = (4.9)
б1 = б - б2
Температуры сетевой воды τ1п и τ2п в подающем и обратном трубопроводах
для повышенного температурного графика определим по формулам:
τ1п = τ10 + б1 (4.10)
τ2п = τ20 + б2
Для построения графика температуры сетевой воды в обратном трубопроводе
после калориферов систем вентиляции τ2v
= ƒ (tн ) в диапазоне температур наружного
воздуха tн = +10 ... -1,9 °С используем формулу:
(0,15 = (0,85 (4.11)
Определим значение τ2v для tн = +10 °С.
Предварительно зададимся значением τ 2v = 18 °С. Определим температурные
напоры в калорифере Δ tк и Δt'к соответственно для tн =
+10 °С и tн = -1,93 °С:
Δtk
= 0,5(τ1
+ τ2v) - 0,5(tн + ti) = 0,5(70+18) - 0,5(10+20) = 29 °С (4.12)
= 0,5(+) - 0,5(+ ti) = 0,5(70+47,25) - 0,5(20-1,9) = 49,58 °С
Вычислим левые и правые части уравнения (4.11).
Левая часть:
(0,15 = 0,517;
Правая часть:
(0,85 = 0,514;
Поскольку численные значения правой и левой частей уравнения близки по
значению (в пределах 3 %), примем значение τ2v =18 °С как окончательное.
Для систем вентиляции с рециркуляцией воздуха определим температуру
сетевой воды после калориферов τ2v для tн = tо =
-38 °С, по формуле:
(4.13)
Здесь значения Δ , , соответствуют tн = tv = -19 °С.
Поскольку данное выражение решается методом подбора, предварительно
зададимся значением τ2v = 30 °С. Определим значения Δtк и Δ:
Δtk
= 0,5(τ1
+ τ2v) - 0,5(tн + ti) = 0,5(145+30) - 0,5(20-38) = 96,5 °С (4.14)
= 0,5(+) - 0,5(tv+ ti) = 0,5(107,52 + 57,09) - 0,5(20-19)
= 81,80 °С
Далее вычисляем:
Поскольку левая часть выражения близка по значению правой (1,023 ≈
1), принятое предварительно значение τ2v = 30 °С будем считать окончательным. Используя данные
табл. 4.1, построим отопительно-бытовой и повышенный температурные графики
регулирования (рис. 3).
Таблица 4.1 Расчет температурного графика сетевой воды
|
tн
|
τ10
|
τ20
|
τ30
|
б1
|
б2
|
τ1п
|
τ2п
|
τ2v
|
|
10
|
70,00
|
47,25
|
55,20
|
8,75
|
15,61
|
78,75
|
31,64
|
18,00
|
|
-1,9
|
70,00
|
47,25
|
55,20
|
8,75
|
15,61
|
78,75
|
31,64
|
47,25
|
|
-10
|
87,15
|
62,15
|
7,86
|
16,50
|
95,01
|
33,15
|
49,65
|
|
-19
|
104,91
|
56,16
|
72,41
|
5,46
|
18,91
|
110,36
|
37,25
|
56,16
|
|
-40
|
125,00
|
70,00
|
95,00
|
0,34
|
24,02
|
125,34
|
45,98
|
30,00
|
5. Определение расчётных расходов теплоносителя для кварталов
района города, график расхода теплоносителя
Расчетный расход сетевой воды для определения диаметров труб в водяных
тепловых сетях при качественном регулировании отпуска теплоты следует
определять отдельно для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.
Расчетный расход сетевой воды на отопление Gomax, т/ч определяется по формуле:
(5.1)
где t1 -
температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчетной
температуре наружного воздуха to, oC;
t2 - то же, в обратном трубопроводе тепловой сети, оС;
с - удельная теплоемкость воды, принимаемая в расчетах равной 4,198
кДж/кг×°С.
Расчетный расход сетевой воды на вентиляцию Gvmax, т/ч определяется по формуле:
(5.2)
На горячее водоснабжение в закрытых системах теплоснабжения:
среднечасовой, при параллельной схеме присоединения водоподогревателей
(5.3)
Максимальный, при параллельной схеме присоединения водоподогревателей:
(5.4)
Среднечасовой, при двухступенчатых схемах присоединения
водоподогревателей:
(5.5)
максимальный, при двухступенчатых схемах присоединения
водоподогревателей:
(5.6)
где tс - температура холодной (водопроводной) воды в
отопительный период (при отсутствии данных принимается 5°С);
tcs - температура холодной (водопроводной) воды в неотопительный
период (при отсутствии данных принимается 15°С).
Суммарные расчетные расходы сетевой воды, кг/ч, в двухтрубных тепловых
сетях в открытых и закрытых системах теплоснабжения, при качественном
регулировании отпуска теплоты:
ΣG=G0max+Gvmax+k3Ghm(5.7)
где k3 - коэффициент, учитывающий долю среднечасового
расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления.
При регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего
водоснабжения коэффициент k3 принимается равным нулю:
ΣG = G0max+Gvmax (5.8)
Расчет расходов сетевой воды на отопление, вентиляцию и горячее
водоснабжение района города сведен в таблицу 5.1.
Таблица 5.1 Определение расчётных расходов теплоносителя
|
№ квартала
|
отопление
|
вентиляция
|
ΣG , т/ч
|
ГВС
|
|
Qо, МВт
|
Gо , т/ч
|
Qv, МВт
|
Gv , т/ч
|
|
G2hm , т/ч
|
G2h max , т/ч
|
G3hm , т/ч
|
G3h max , т/ч
|
Ghˢ max , т/ч
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т/ч
|
|
1
|
4,08
|
63,67
|
0,49
|
7,64
|
71,31
|
11,94
|
28,67
|
5,91
|
15,77
|
48,29
|
|
2
|
4,08
|
63,67
|
0,49
|
7,64
|
71,31
|
11,94
|
28,67
|
5,91
|
15,77
|
48,29
|
|
3
|
1,60
|
25,01
|
0,19
|
3,00
|
28,02
|
4,69
|
11,26
|
2,32
|
6,19
|
18,97
|
|
4
|
2,53
|
39,42
|
0,30
|
4,73
|
44,15
|
7,39
|
17,75
|
3,66
|
9,76
|
29,89
|
|
5
|
4,28
|
66,70
|
0,51
|
8,00
|
74,71
|
12,51
|
30,03
|
6,19
|
16,52
|
50,59
|
|
6
|
5,10
|
79,59
|
0,61
|
9,55
|
89,14
|
14,93
|
35,83
|
7,39
|
19,71
|
60,36
|
|
7
|
4,47
|
69,74
|
0,54
|
8,37
|
78,10
|
13,08
|
31,40
|
6,48
|
17,27
|
52,89
|
|
8
|
5,49
|
85,65
|
0,66
|
10,28
|
95,93
|
16,07
|
38,56
|
7,95
|
21,21
|
64,96
|
|
9
|
3,99
|
62,16
|
0,48
|
7,46
|
69,61
|
11,66
|
27,98
|
5,77
|
15,39
|
47,14
|
|
10
|
5,10
|
79,59
|
0,61
|
9,55
|
89,14
|
14,93
|
35,83
|
7,39
|
19,71
|
60,36
|
|
11
|
3,84
|
59,88
|
0,46
|
7,19
|
67,07
|
11,23
|
26,96
|
5,56
|
14,83
|
45,42
|
|
12
|
3,60
|
56,09
|
0,43
|
6,73
|
62,82
|
10,52
|
25,25
|
5,21
|
13,89
|
42,54
|
|
13
|
2,63
|
40,93
|
0,32
|
4,91
|
45,84
|
7,68
|
18,43
|
3,80
|
10,14
|
31,04
|
|
14
|
1,90
|
29,56
|
0,23
|
3,55
|
33,11
|
5,55
|
13,31
|
2,75
|
7,32
|
22,42
|
|
15
|
2,28
|
35,63
|
0,27
|
4,28
|
39,90
|
6,68
|
16,04
|
3,31
|
8,82
|
27,02
|
|
16
|
6,03
|
93,99
|
0,72
|
11,28
|
105,27
|
17,63
|
42,32
|
8,73
|
23,28
|
71,29
|
|
17
|
4,96
|
77,32
|
0,60
|
9,28
|
86,59
|
14,50
|
34,81
|
7,18
|
19,15
|
58,64
|
|
18
|
6,71
|
104,60
|
0,81
|
12,55
|
117,16
|
19,62
|
47,10
|
9,71
|
25,90
|
79,34
|
|
19
|
6,17
|
96,27
|
0,74
|
11,55
|
107,82
|
18,06
|
43,34
|
8,94
|
23,84
|
73,01
|
|
Всего
|
1229,47
|
|
147,54
|
1377,01
|
230,65
|
553,56
|
114,17
|
304,46
|
932,48
|
Построение графиков расходов
Построение графика расходов на системы отопления и вентиляции
осуществляется в зависимости от температуры наружного воздуха.
Расход сетевой воды определяется по формуле:
(5.9)
(5.10)
где t1, t2 - температура воды в подающей и
обратной магистрали, оС, определяемые в соответствии с
отопительно-бытовым графиком, представленном в проекте
Q - тепловая нагрузка на систему при данном перепаде температур, МВт,
определяется по часовому графику потребления теплоты.
Расчет расходов теплоносителя представлен в таблице 5.2.
Таблица 5.2
|
tН, ºС
|
t10,
ºС
|
t20, ºС
|
Q, МВт
|
G, т/ч
|
|
Отопление
|
|
-40
|
125
|
70
|
78,85
|
1229,47
|
|
10
|
70
|
47,25
|
13,14
|
495,39
|
|
Вентиляция
|
|
-40
|
125
|
30
|
9,46
|
85,42
|
|
-1,9
|
70
|
47,25
|
3,45
|
130,19
|
|
10
|
70
|
18
|
1,58
|
26,01
|
По результатам расчета строится график расходов воды, который представлен
на рисунке 4.
Суммарный расход теплоносителя определяется по формуле:
(5.11)
Рис. 4. График расхода теплоносителя
6. Разработка расчётной схемы магистральных тепловых сетей
района
Перед выполнением гидравлического расчета разрабатывается расчетная схема
тепловых сетей. На расчетной схеме проставляются номера участков (сначала по
главной магистрали, а потом по ответвлениям), расходы теплоносителя в т/ч,
длины участков в метрах. Главной магистралью является наиболее протяженная и
нагруженная ветвь сети от источника теплоты (точки подключения) до наиболее
удаленного потребителя.
7. Гидравлический расчёт магистральных тепловых сетей
Основной задачей гидравлического расчета является определение диаметров
трубопроводов, а также потерь давления на участках тепловых сетей.
По результатам гидравлических расчетов разрабатываются гидравлические
режимы систем теплоснабжения, подбираются сетевые и подпиточные насосы,
авторегуляторы, дроссельные устройства, оборудование тепловых пунктов.
При движении теплоносителя по трубам полные потери давления DР складываются из потерь давления на
трение 
и потерь давления в местных
сопротивлениях DРм:
(7.1)
Потери давления на трение определяют по формуле Вейсбаха-Дарси:
(7.2)
где λ - коэффициент гидравлического трения;
l -
длина трубопровода, м;
d -
внутренний диаметр трубопровода, м;
ρ - плотность теплоносителя, кг/м3;
ω - скорость движения теплоносителя, м/с.
При любых значениях Re
значение λ достаточно точно определяются по формуле профессора Альтшуля:
(7.3)
где kэ - эквивалентная шероховатость трубопровода (для
водяных тепловых сетей принимается - 0,5 мм).
Местные гидравлические сопротивления DРм определяют по формуле Вейсбаха:
DРм = 
(7.4)
где Σξ - суммарный коэффициент местных сопротивлений на участке
трубопровода.
Удельные потери давления по главной магистрали принимаем в размере 20-80
Па/м.
Выполним расчет для подающего трубопровода. Примем за главную магистраль
наиболее протяженную и загруженную ветвь теплосети от ТЭЦ 2 до КВ10.
По таблицам гидравлического расчета на основании известных расходов
теплоносителя, ориентируясь на удельные потери давления R в пределах от 20 до 80 Па/м,
определим для участков главной магистрали диаметры трубопроводов dн×S, мм, фактические удельные потери
давления R, Па/м, скорости воды v, м/с.
Условный проход труб, независимо от расчетного расхода теплоносителя,
должен приниматься в тепловых сетях не менее 32 мм.
Скорость движения воды не должна быть более 3,5 м/с.
Определив диаметры трубопроводов, находят количество компенсаторов на
участках и другие виды местных сопротивлений. Затем определяют полные потери
давления на участках главной магистрали и суммарные по всей ее длине.
Далее выполняют гидравлический расчет ответвлений, увязывая потери
давления в них с соответствующими частями главной магистрали (от точки деления
потоков до концевых потребителей).
Увязку потерь давления следует выполнять подбором диаметров трубопроводов
ответвлений.
Невязка должна составлять не более 10%.
При невозможности полностью увязать диаметрами, излишний напор на ответвлениях
должен быть погашен соплами элеваторов, дроссельными диафрагмами и
авторегуляторами потребителей.
Так как располагаемый перепад давления в начале теплотрассы неизвестен,
то удельные потери давления R
принимаются:
а) на участках главной магистрали не более 80 Па/м;
б) на ответвлениях не более 300 Па/м.
Гидравлический расчёт магистральных тепловых сетей представлен в таблицах
7.1 и 7.2.
Таблица 7.1 Расчёт местных сопротивлений
|
№ уч.
|
dн х S, мм
|
L
|
Вид местного сопротивления
|
ζ
|
Кол-во
|
Σζ
|
lэ
|
Lэ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
630х10
|
640
|
задвижка
|
0,5
|
1
|
4,9
|
60,5
|
296,45
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
8
|
|
|
|
|
|
|
тройник на проход при разделении потока
|
1
|
2
|
|
|
|
|
2
|
630х10
|
630
|
задвижка
|
0,5
|
1
|
3,9
|
53,1
|
207,09
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
8
|
|
|
|
|
|
|
тройник на проход при разделении потока
|
1
|
1
|
|
|
|
|
3
|
630х8
|
620
|
внезапное сужение
|
0,5
|
1
|
4,9
|
32,9
|
161,21
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
8
|
|
|
|
|
|
|
тройник на проход при разделении потока
|
1
|
2
|
|
|
|
|
4
|
478х7
|
1080
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
10
|
4,9
|
32,9
|
161,21
|
|
|
|
тройник на проход при разделении потока
|
1
|
1
|
|
|
|
|
5
|
478х7
|
1080
|
задвижка
|
0,5
|
1
|
6,4
|
23,4
|
149,76
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
10
|
|
|
|
|
|
|
тройник на проход при разделении потока
|
1
|
2
|
|
|
|
|
6
|
478х7
|
600
|
внезапное сужение
|
0,5
|
1
|
4,1
|
20,2
|
82,82
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
7
|
|
|
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
1
|
|
|
|
|
|
|
тройник на проход при разделении потока
|
1
|
1
|
|
|
|
|
7
|
325х8
|
530
|
внезапное сужение
|
0,5
|
1
|
4,1
|
16,9
|
69,29
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
7
|
|
|
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
1
|
|
|
|
|
|
|
тройник на проход при разделении потока
|
1
|
1
|
|
|
|
|
8
|
219х7
|
460
|
внезапное сужение
|
0,5
|
1
|
2,5
|
14
|
35
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
5
|
|
|
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
1
|
|
|
|
|
9
|
219х7
|
480
|
задвижка
|
0,5
|
1
|
4
|
20,2
|
80,8
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
1
|
|
|
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
5
|
|
|
|
|
|
|
Тройник на ответвление
|
1,5
|
1
|
|
|
|
|
10
|
219х8
|
480
|
внезапное сужение
|
0,5
|
1
|
4,3
|
20,2
|
86,86
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
1
|
|
|
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
6
|
|
|
|
|
|
|
Тройник на ответвление
|
1,5
|
1
|
|
|
|
|
11
|
219х8
|
770
|
тройник на ответвление
|
1,5
|
1
|
4,7
|
11,2
|
52,64
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
1
|
|
|
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
9
|
|
|
|
|
12
|
219х7
|
580
|
внезапное сужение
|
0,5
|
1
|
4,6
|
23,4
|
107,64
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
1
|
|
|
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
7
|
|
|
|
|
|
|
Тройник на ответвление
|
1,5
|
1
|
|
|
|
|
13
|
194х7
|
260
|
внезапное сужение
|
0,5
|
1
|
2,4
|
14
|
33,6
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
3
|
|
|
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
2
|
|
|
|
|
14
|
219х7
|
520
|
внезапное сужение
|
0,5
|
1
|
4,3
|
14
|
60,2
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
1
|
|
|
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
6
|
|
|
|
|
|
|
Тройник на ответвление
|
1,5
|
1
|
|
|
|
|
15
|
219х7
|
1140
|
внезапное сужение
|
0,5
|
1
|
6,1
|
14
|
85,4
|
|
|
|
Тройник на ответвление
|
1,5
|
1
|
|
|
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
12
|
|
|
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
1
|
|
|
|
|
16
|
194х7
|
430
|
внезапное сужение
|
0,5
|
1
|
3,3
|
16,9
|
55,77
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
1
|
|
|
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
6
|
|
|
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
1
|
|
|
|
|
17
|
219х7
|
400
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
5
|
3,5
|
16,9
|
59,15
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
1
|
|
|
|
|
|
|
Тройник на ответвление
|
1,5
|
1
|
|
|
|
|
18
|
194х7
|
300
|
внезапное сужение
|
0,5
|
1
|
3
|
14
|
42
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
5
|
|
|
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
2
|
|
|
|
|
19
|
219х7
|
430
|
внезапное сужение
|
0,5
|
1
|
3,3
|
8,5
|
28,05
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
2
|
|
|
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
6
|
|
|
|
|
20
|
194х7
|
370
|
внезапное сужение
|
0,5
|
1
|
3
|
8,5
|
25,5
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
2
|
|
|
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
5
|
|
|
|
|
21
|
194х5
|
420
|
внезапное сужение
|
0,5
|
3,3
|
8,5
|
28,05
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
2
|
|
|
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
6
|
|
|
|
|
22
|
194х7
|
420
|
внезапное сужение
|
0,5
|
1
|
3,3
|
14
|
46,2
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
2
|
|
|
|
|
|
|
саьниковый компенсатор
|
0,3
|
6
|
|
|
|
|
23
|
194х7
|
400
|
внезапное сужение
|
0,5
|
1
|
3,3
|
14
|
46,2
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
2
|
|
|
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
6
|
|
|
|
|
24
|
194х7
|
1100
|
задвижка
|
0,5
|
3
|
5,9
|
14
|
82,6
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
13
|
|
|
|
|
|
|
отвод сварной трёхшовный
|
0,5
|
1
|
|
|
|
|
25
|
194х5
|
250
|
внезапное сужение
|
0,5
|
1
|
2,7
|
8,5
|
22,95
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
2
|
|
|
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
4
|
|
|
|
|
26
|
194х7
|
280
|
внезапное сужение
|
0,5
|
1
|
2,7
|
11,2
|
30,24
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
2
|
|
|
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
4
|
|
|
|
|
27
|
159х5
|
420
|
внезапное сужение
|
0,5
|
1
|
3
|
8,5
|
25,5
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
2
|
|
|
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
5
|
|
|
|
|
28
|
159х5
|
420
|
внезапное сужение
|
0,5
|
1
|
3,3
|
11,2
|
36,96
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
2
|
|
|
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
6
|
|
|
|
|
29
|
159х5
|
250
|
внезапное сужение
|
0,5
|
1
|
2,7
|
7,3
|
19,71
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
2
|
|
|
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
4
|
|
|
|
|
30
|
219х7
|
400
|
внезапное сужение
|
0,5
|
1
|
3,3
|
11,2
|
36,96
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
2
|
|
|
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
6
|
|
|
|
|
31
|
159х5
|
400
|
внезапное сужение
|
0,5
|
1
|
3,3
|
16,9
|
55,77
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
2
|
|
|
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
6
|
|
|
|
|
32
|
219х7
|
300
|
внезапное сужение
|
0,5
|
1
|
3,3
|
16,9
|
55,77
|
|
|
|
задвижка
|
0,5
|
2
|
|
|
|
|
|
|
сальниковый компенсатор
|
0,3
|
6
|
|
|
|
Таблица 7.2 Гидравлический расчёт магистральных трубопроводов
|
№ уч.
|
G, т/ч
|
Длина, м
|
dн х S, мм
|
v, м/с
|
R, Па/м
|
ΔР, Па
|
ΣΔР, Па
|
|
|
L
|
Lэ
|
Lп
|
|
|
|
|
|
|
1
|
1377,01
|
340
|
296,45
|
636,45
|
630х10
|
1,67
|
22,17
|
14110,5
|
159555,7
|
|
2
|
1230,99
|
282
|
207,09
|
489,09
|
630х10
|
1,84
|
30,41
|
14873,7
|
153445,3
|
|
3
|
1159,68
|
288
|
161,21
|
449,21
|
630х8
|
1,87
|
50,62
|
22738,8
|
147571,6
|
|
4
|
921,97
|
689
|
161,21
|
850,21
|
478х7
|
1,48
|
31,78
|
27023,4
|
137832,7
|
|
5
|
843,86
|
138
|
149,76
|
287,76
|
478х7
|
1,36
|
38,06
|
10953
|
129809,31
|
|
6
|
503,43
|
390
|
82,82
|
472,82
|
478х7
|
1,34
|
42,87
|
20269,7
|
124856,36
|
|
7
|
414,29
|
268
|
69,29
|
337,29
|
325х8
|
1,08
|
33,16
|
11183,8
|
114586,71
|
|
8
|
347,22
|
380
|
35
|
415,00
|
219х7
|
1,14
|
45,03
|
18686,6
|
108402,91
|
|
9
|
258,08
|
246
|
80,8
|
326,80
|
219х7
|
1,59
|
60,33
|
19716,3
|
19716,33
|
|
10
|
237,71
|
480
|
86,86
|
566,86
|
219х8
|
2,19
|
41,01
|
23244,5
|
185721,9
|
|
11
|
209,69
|
770
|
52,64
|
822,64
|
219х8
|
2,37
|
53,56
|
44062,7
|
162477,3
|
|
12
|
165,55
|
580
|
107,64
|
687,64
|
219х7
|
2,37
|
89,27
|
61386,3
|
118414,6
|
|
13
|
69,61
|
260
|
33,6
|
293,60
|
194х7
|
0,94
|
194,24
|
57028,3
|
57028,28
|
|
14
|
195,26
|
520
|
60,2
|
580,20
|
219х7
|
2,41
|
63,96
|
37110,3
|
91849,53
|
|
15
|
132,44
|
357
|
85,4
|
442,40
|
219х7
|
1,67
|
30,02
|
13280,2
|
54739,24
|
|
16
|
86,59
|
430
|
55,77
|
485,77
|
194х7
|
1,13
|
85,35
|
41459
|
41459,01
|
|
17
|
145,17
|
400
|
59,15
|
219х7
|
1,34
|
89,47
|
41078,9
|
82412,71
|
|
18
|
39,90
|
300
|
42
|
342,00
|
194х7
|
2,03
|
120,86
|
41333,8
|
41333,85
|
|
19
|
146,02
|
430
|
28,05
|
458,05
|
219х7
|
1,98
|
237,40
|
108742
|
198754,6
|
|
20
|
74,71
|
370
|
25,5
|
395,50
|
194х7
|
2,25
|
227,59
|
90012,6
|
90012,64
|
|
21
|
71,31
|
420
|
28,05
|
448,05
|
194х5
|
1,04
|
185,41
|
83072,5
|
83072,5
|
|
22
|
71,31
|
420
|
46,2
|
466,20
|
194х7
|
2,56
|
121,94
|
56847,6
|
56847,64
|
|
23
|
89,14
|
346
|
46,2
|
392,20
|
194х7
|
1,02
|
163,83
|
64252,9
|
64252,95
|
|
24
|
67,07
|
240
|
82,6
|
322,60
|
194х7
|
0,97
|
37,08
|
11962,6
|
11962,59
|
|
25
|
89,14
|
250
|
22,95
|
272,95
|
194х5
|
2,22
|
98,10
|
26776,4
|
26776,4
|
|
26
|
78,10
|
280
|
30,24
|
310,24
|
194х7
|
1,55
|
261,93
|
81260,2
|
81260,23
|
|
27
|
28,02
|
420
|
25,5
|
445,50
|
159х5
|
1,31
|
184,04
|
81987,9
|
81987,86
|
|
28
|
44,15
|
420
|
36,96
|
456,96
|
159х5
|
0,89
|
219,25
|
100190
|
100190,1
|
|
29
|
95,93
|
250
|
19,71
|
269,71
|
159х5
|
1,35
|
196,20
|
52917,1
|
52917,1
|
|
30
|
62,82
|
400
|
36,96
|
436,96
|
219х7
|
0,96
|
150,09
|
65584,6
|
65584,64
|
|
31
|
45,84
|
400
|
55,77
|
455,77
|
159х5
|
1,36
|
85,35
|
38898,6
|
38898,6
|
|
32
|
105,27
|
300
|
55,77
|
355,77
|
219х7
|
1,12
|
92,51
|
32911,7
|
32911,68
|
8. Графики напоров для отопительного и летнего периодов
Гидравлический режим водяных тепловых сетей (пьезометрический график)
разрабатывается для отопительного и неотопительного периодов. Пьезометрический
график позволяет: определить напоры в подающем и обратном трубопроводах,
располагаемый напор в любой точке тепловой сети; с учетом рельефа местности и
располагаемого напора, подобрать сетевые и подпиточные насосы.
Приняты масштабы: горизонтальный Мг 1:15000; вертикальный Мв
1:1000.
Пьезометрические графики строятся для статического и динамического
режимов системы теплоснабжения. За начало координат в магистральных сетях
принимаются местоположение ТЭЦ. В принятых масштабах строится профиль трассы и
высоты присоединенных потребителей (принята 10-ти этажная застройка).
Пьезометрический график - спрямленная однолинейная схема теплотрассы с
ответвлениями, указываются номера и длины участков, диаметры трубопроводов,
расходы теплоносителя, располагаемые напоры в узловых точках.
На пьезометрическом графике главной магистрали строится график расчетного
ответвления.
Строят линию статического напора, величина которого должна быть выше
местных систем теплопотребления не менее чем на 5 метров, обеспечивая их защиту
от «оголения», и в то же время не должна превышать максимальный рабочий напор
для местных систем.
Величина максимального рабочего напора составляет: для систем отопления
со стальными нагревательными приборами и для калориферов - 80 м; для систем
отопления с чугунными радиаторами - 60 м.
Затем приступают к построению графиков напоров для динамического режима.
На оси ординат откладывают требуемый напор у всасывающих патрубков
сетевых насосов (30-35 м) в зависимости от марки насоса.
Затем, используя результаты гидравлического расчета, строят линию потерь
напора обратной магистрали. Величина напоров в обратной магистрали должна
соответствовать требованиям при построении линии статического напора.
Далее строится линия располагающего напора для системы теплоснабжения
расчетного квартала. Величина располагаемого напора в точке подключения
квартальных сетей принимается не менее 40 м.
Затем строится линия потерь напора подающего трубопровода, а также линия
потерь напора в коммуникациях источника теплоты (ТЭЦ). При отсутствии данных
потери напора в коммуникациях ТЭЦ могут быть приняты 25-30 м.
Напор во всех точках подающего трубопровода, исходя из условия его
механической прочности, не должен превышать 160 м.
Под пьезометрическим графиком располагают спрямленную однолинейную схему
теплотрассы с ответвлениями, указывают номера и длины участков, диаметры
трубопроводов, расходы теплоносителя, располагаемые напоры в узловых точках.
На пьезометрическом графике главной магистрали строится график расчетного
ответвления.
Для построения пьезометрических графиков для неотопительного периода
необходимо определить потери давления в главной магистрали при пропуске
максимального расхода сетевой воды на горячее водоснабжение Ghmax.
Потери напора в коммуникациях источника, а также располагаемый напор
перед расчетным кварталом принимают такими же, как и для отопительного периода.
Располагаемый напор в начале квартальных сетей (40 м) должен быть
использован на потери давления в подающей и обратной магистрали квартальных
сетей (»10 м), на потери напора в элеваторных
узлах системы отопления потребителей кварталов (20-30 м) и на потери напора в
системе отопления (1-3 м).
Рис.6 Пьезометрический график
9. Подбор сетевых и подпиточных насосов
Напор сетевых насосов Нсн, м, определяется для отопительного и
неотопительного периодов и принимать равным сумме потерь напора в установках на
источнике теплоты DНст,
в подающем DНпод
и обратном DНобр
трубопроводах, а также в местной системе теплопотребления DНаб
Нсн=DНст+DНпод+DНобр+DНаб,(9.1)
где DНст
- потери напора в коммуникациях источника (при отсутствии более точных
данных, могут быть приняты равными 30 м);
DНаб - потери напора в местной системе
теплопотребления (в данном случае располагаемый напор перед квартальной
системой теплоснабжения равен 35 м);
DНпод - потери напора в подающем трубопроводе, м;
DНобр - потери напора в обратном трубопроводе, м;
Потери напора в подающем и обратном трубопроводах для отопительного
периода принимают по результатам гидравлического расчета при пропуске суммарных
расчетных расходов воды.
(9.2)
Нсн= 30 + 35 + 18,6 + 18,6 = 102,2 м
Подача сетевого насоса Gс.н
должна
обеспечивать расчётный расход теплоносителя Gd
Gсн= Gd= 1377 т/ч (9.3)
По [6. Рис. 2.17] принимаем к установке по параллельной схеме три рабочих
насоса СЭ 800-140 и один резервный, обеспечивающие требуемые параметры при
некотором избытке напора, который может быть сдросселирован на источнике
теплоты. КПД насоса составляет 82 %.
Напор подпиточных насосов Нпн должен определяться из условий
поддержания в водяных тепловых сетях статического напора Нст и
преодоления потерь напора в подпиточной линии DНпл, величины которых, при отсутствии более
точных данных, принимаются равной 10-20 м.
Нпн = Нст + DНпл - z(9.4)
где z - разность отметок уровня воды в
подпиточном баке и оси подпиточных насосов (5 м).
Нпн = 40 + 15 - 5 = 50 м
Подача подпиточного насоса Gп.н должна компенсировать
утечку теплоносителя Gут. Согласно [1] величина утечки
принимается в размере 0,75 % от объема системы теплоснабжения Vсист.
При удельном объеме системы 65 м3/МВт и суммарном тепловом потоке Q =
109,7 МВт объем системы Vсист составит:
Vсист=65∙Q = 65∙109,7 = 7130 м3 (9.5)
Величина утечки составит:
Gут=0,0075∙Vсист = 0,0075∙7130 = 53,5 м3/ч
(9.6)
По [6. Рис. 2.69] принимаем к установке по параллельной схеме два рабочих
насоса К 90/55 и один резервный, обеспечивающие требуемые параметры с небольшим
избытком напора при КПД 70 %.
10. Определение тепловых нагрузок для зданий расчётного
квартала
Тепловые потоки на отопление и вентиляцию зданий при известных наружных
строительных объемах, Vзд, м3, удельных
отопительных нагрузках qот, Вт/(м3оС), и
вентиляционных qвент, Вт/(м3оС),
характеристиках определяются по формулам:
Qomax=qот ·Vзд·( ti-to
)·a(10.1)vmax=qвент·Vзд ·( t
i-to)(10.2)
где a -
поправочный коэффициент к величине qот: a=0,92;
to - расчетная температура наружного воздуха для проектирования
отопления: t=-40 °С;
ti - средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых
зданий.
Среднечасовой расход тепла на ГВС вычисляется по формуле:
(10.3)
Максимальный расход тепла на ГВС вычисляется по формуле:
(10.4)
где qhт - норма расхода воды, л/час (среднечасовая или в час
наибольшего водопотребления).
К - коэффициент, учитывающий потери тепла на гвс, принимается равным 1,2
для расчета среднечасового расхода теплоты и 1,1 для максимального
tс - температура сетевой воды,
принимается для зимнего периода +50С
Среднечасовая норма водопотребления рассчитывается по формуле:
(10.5)
где qhui - норма водопотребления на человека,
л/сутки
Ui - количество потребителей
Т - период работы (час.)
Для подбора схемы подключения, определяем соотношение тепловых потоков:
ρ=. (10.6)
Расчеты тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение
жилых и общественных зданий расчетного квартала приведены в таблице 10.1.
Таблица 10.1 Определение тепловых потоков для зданий расчетного квартала
|
№ зд.
|
Наименование потребителя
|
Vзд
|
Кол-во зданий
|
а
|
to, оС
|
ti, оС
|
Отопление
|
Вентиляция
|
ГВС
|
|
|
|
|
|
|
|
q0
|
Qo max кВт
|
qv
|
Qv кВт
|
m
|
qh u
|
qh t
|
Qhm
|
qh,hr
|
Qhmax кВт
|
ρ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кВт
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
17
|
18
|
|
1
|
Жилой дом 60 кв.
|
12960
|
4
|
0,92
|
-40
|
20
|
0,43
|
307,62
|
-
|
-
|
254
|
120
|
1270,59
|
88,43
|
10
|
162,13
|
0,53
|
|
2
|
Жилой дом 80 кв.
|
12200
|
4
|
0,92
|
-40
|
20
|
0,44
|
296,31
|
-
|
-
|
239
|
120
|
1196,08
|
83,25
|
10
|
152,62
|
0,52
|
|
3
|
Жилой дом 90 кв.
|
17300
|
3
|
0,92
|
-40
|
20
|
0,44
|
420,18
|
-
|
-
|
339
|
120
|
1696,08
|
118,05
|
10
|
216,42
|
0,52
|
|
4
|
Жилой дом 90 кв.
|
19440
|
1
|
0,92
|
-40
|
20
|
0,43
|
461,43
|
-
|
-
|
381
|
120
|
1905,88
|
132,65
|
10
|
243,19
|
0,53
|
|
5
|
Детский сад 270 мест
|
7500
|
1
|
0,92
|
-40
|
20
|
0,43
|
178,02
|
-
|
-
|
147
|
120
|
735,29
|
51,18
|
10
|
93,82
|
0,53
|
|
6
|
1500
|
1
|
0,92
|
-40
|
16
|
0,6
|
46,37
|
0,7
|
58,80
|
29
|
65
|
159,31
|
11,09
|
9,6
|
18,01
|
0,39
|
|
7
|
Сауна на 80 мест
|
7800
|
1
|
0,92
|
-40
|
20
|
0,44
|
189,45
|
0,93
|
435,24
|
-
|
25
|
3437,50
|
239,25
|
11
|
771,98
|
4,07
|
|
8
|
Жилой дом 54 кв
|
11000
|
1
|
0,92
|
-40
|
20
|
0,32
|
194,30
|
0,7
|
462,00
|
216
|
120
|
950,00
|
66,12
|
120
|
727,32
|
3,74
|
|
9
|
Магазин прод. 440 кв. м.
|
1780
|
1
|
0,92
|
-40
|
16
|
0,38
|
34,85
|
0,08
|
7,97
|
-
|
3,5
|
437,50
|
30,45
|
1
|
79,75
|
2,29
|
|
|
2128,53
|
|
964,01
|
|
|
|
820,46
|
|
2465,2
|
|
11. Определение расчётных расходов теплоносителя для зданий
расчетного квартала
Расходы теплоносителя на отопление и вентиляцию здания, кг/ч определяются
по формулам:
(11.1)
(11.2)
Средний расход воды на ГВС, кг/ч определяется по формуле:
(11.3)
Максимальный расход на горячее водоснабжение при двухступенчатой схеме.
(11.4)
Суммарный расход сетевой воды определяется в зависимости от способа
регулирования. При регулировании по совмещенной нагрузке отопления и ГВС 
, суммарный расход вычисляется по
формуле:
(11.5)
а при 
(11.6)
Так как для прачечной и бани ρ>1 то в этом случае предусматривается
параллельная схема включения подогревателей
Средний расход воды на горячее водоснабжение, кг/ч
(11.7)
Максимальный расход воды на горячее водоснабжение, кг/ч
(11.8)
Результаты расчета сведены в таблицу 11.1
Таблица 11.1 Расчетные расходы сетевой воды для квартальной тепловой сети
|
Наименование
|
Отопление
|
Вентиляция
|
ГВС
|
Кол-во зданий
|
Gd т/ч
|
∑G т/ч
|
|
Qоmax кВт
|
G0 т/ч
|
Qvmax, кВт
|
Gv т/ч
|
Qhmax кВт
|
Ghmax т/ч
|
|
|
|
|
Жилой дом 60 кв.
|
307,62
|
4,80
|
-
|
-
|
162,13
|
1,38
|
4,00
|
4,80
|
19,19
|
|
Жилой дом 80 кв.
|
296,31
|
4,62
|
-
|
-
|
152,62
|
1,30
|
4,00
|
4,62
|
18,48
|
|
Жилой дом 90 кв.
|
420,18
|
6,55
|
-
|
-
|
216,42
|
1,84
|
3,00
|
6,55
|
19,65
|
|
Жилой дом 90 кв.
|
461,43
|
7,19
|
-
|
-
|
243,19
|
2,07
|
1,00
|
7,19
|
7,19
|
|
Детский сад 270 мест
|
178,02
|
2,78
|
-
|
-
|
93,82
|
0,80
|
1,00
|
2,78
|
2,78
|
|
Магазин прод. 440 кв. м.
|
46,37
|
0,72
|
58,80
|
0,92
|
18,01
|
0,15
|
1,00
|
1,64
|
1,64
|
|
Сауна на 80 мест
|
189,45
|
2,95
|
435,24
|
6,79
|
771,98
|
21,82
|
1,00
|
31,56
|
31,56
|
|
Жилой дом 54 кв
|
194,30
|
3,03
|
462,00
|
7,20
|
727,32
|
20,56
|
1,00
|
30,79
|
30,79
|
|
Магазин прод. 440 кв. м.
|
34,85
|
0,54
|
7,97
|
0,12
|
79,75
|
0,68
|
1,00
|
0,67
|
0,67
|
|
|
|
|
|
|
Всего
|
132,0
|
12. Разработка расчётной схемы квартальных тепловых сетей
При проектировании квартальных тепловых сетей учитывается протяжённость,
она должна быть наименьшей. Трасса сетей может пересекать жилые здания, что
допускается, так как прокладка сетей осуществляется в технических подпольях
высотой более 1,8 м с устройством дренирующего колодца в нижней точке на выходе
из здания. Пересечение дорог, проездов, других коммуникаций, а также зданий и
сооружений предусматривается под прямым углом. Уклон тепловых сетей составляет
0,002.
Схема квартальных тепловых сетей принимается тупиковой, без
резервирования.
Рис.7 Расчетная схема квартальной тепловой сети
13. Гидравлический расчёт квартальных тепловых сетей
Принцип расчета внутриквартальной теплосети аналогичен гидравлическому
расчету теплосети района города.
При известном располагаемом давлении DРр для всей сети, а также для ответвлений,
предварительно определяют ориентировочные средние удельные потери давления Rm,
Па/м.
, (13.1)
где åL -
суммарная протяженность расчетной ветви (ответвления) на потери давления в
которой используется величина DРр;
a - коэффициент, учитывающий долю потерь давления в местных
сопротивлениях, принимаемый равным 0,2.
Располагаемое давление DРр определяется по формуле:
DРр = (Нкв - Нэл) / 2 (13.2)
где Нэл требуемый напор для работы элеватора теплового пункта;
Требуемый располагаемый напор для работы элеватора Нэл , м:
Нэл = 1,4·h·(Uр +1)2 (13.3)
гдеh - потери напора в системе отопления, принимаемые равными 1-1,5 м;p
- расчетный коэффициент смешения.
Up = = = 1,2 (13.4)
Нэл = 1,4·1,5·(1,2 + 1)2 = 10,2 м
DРр = (35 - 10,2) / 2 = 12,4 м = 124000 Па
Тогда по формуле (3.11) ориентировочные удельные потери в квартальной
теплосети будут равны:
Па/м
Результаты гидравлического расчёта квартальных тепловых сетей приведены в
таблице 13.1.
Таблица 13.2 Гидравлический расчет квартальных трубопроводов
|
№ уч
|
G, т/ч
|
Длина
|
Dн×S, мм
|
V, м/с
|
R, Па/м
|
∆P, Па
|
Σ∆P, Па
|
|
|
L, м
|
Lэ, м
|
Lп, м
|
|
|
|
|
|
|
1
|
131,95
|
84
|
27,72
|
111,72
|
273х7
|
0,83
|
25,90
|
2893,37
|
33958,65
|
|
2
|
94,61
|
86
|
28,38
|
114,38
|
219х6
|
0,84
|
34,73
|
3972,12
|
31065,28
|
|
3
|
58,25
|
98
|
32,34
|
130,34
|
219х6
|
0,65
|
21,39
|
2787,43
|
27093,16
|
|
4
|
56,61
|
62
|
20,46
|
82,46
|
219х6
|
0,54
|
23,84
|
1965,71
|
24305,73
|
|
5
|
42,57
|
68
|
22,44
|
90,44
|
219х6
|
0,63
|
50,10
|
4531,01
|
22340,03
|
|
6
|
22,28
|
182
|
60,06
|
242,06
|
159х4.5
|
0,88
|
20,07
|
4858,45
|
17809,01
|
|
7
|
9,24
|
92
|
30,36
|
122,36
|
159х4.5
|
0,88
|
59,29
|
7254,93
|
12950,56
|
|
8
|
4,62
|
42
|
13,86
|
55,86
|
159х4.5
|
0,56
|
31,20
|
1743,09
|
5695,64
|
|
9
|
37,98
|
102
|
33,66
|
135,66
|
133х4
|
0,55
|
29,14
|
3952,55
|
3952,55
|
|
10
|
37,98
|
38
|
12,54
|
50,54
|
159х4.5
|
0,49
|
28,45
|
1437,81
|
5195,43
|
|
11
|
30,79
|
72
|
23,76
|
95,76
|
108х4
|
0,46
|
24,53
|
2348,51
|
3757,62
|
|
12
|
4,80
|
38
|
12,54
|
89,67
|
108х4
|
0,70
|
41,69
|
3738,50
|
9079,22
|
1,64
|
37
|
12,21
|
180,27
|
89х3.5
|
0,55
|
29,63
|
5340,72
|
5340,72
|
|
14
|
14,04
|
50
|
16,50
|
60,42
|
133х4
|
0,60
|
45,13
|
2726,56
|
9332,56
|
|
15
|
9,42
|
48
|
15,84
|
88,94
|
108х4
|
0,57
|
34,34
|
3053,72
|
6606,00
|
|
16
|
4,62
|
56
|
18,48
|
109,73
|
89х3.5
|
0,31
|
32,37
|
3552,28
|
3552,28
|
|
17
|
4,80
|
47
|
15,51
|
260,81
|
57х3.5
|
0,93
|
21,39
|
5577,63
|
5577,63
|
|
18
|
20,30
|
138
|
45,54
|
78,92
|
76х3.5
|
0,31
|
31,78
|
7153,56
|
7153,56
|
|
19
|
7,19
|
102
|
33,66
|
59,39
|
40х3
|
0,93
|
40,42
|
4217,93
|
4217,93
|
|
20
|
6,55
|
24
|
7,92
|
31,92
|
108х4
|
0,70
|
23,54
|
751,52
|
1409,11
|
|
21
|
6,55
|
18
|
5,94
|
23,94
|
89х3.5
|
0,55
|
27,47
|
657,58
|
657,58
|
|
22
|
10,26
|
62
|
20,46
|
82,46
|
133х4
|
0,60
|
21,58
|
1779,65
|
4329,09
|
|
23
|
4,80
|
25
|
8,25
|
33,25
|
108х4
|
0,57
|
46,11
|
1533,06
|
2549,44
|
|
24
|
5,46
|
19
|
6,27
|
25,27
|
89х3.5
|
0,31
|
40,22
|
1016,38
|
1016,38
|
|
25
|
2,78
|
39
|
12,87
|
51,87
|
57х3.5
|
0,93
|
27,47
|
1424,77
|
1424,77
|
|
26
|
4,62
|
17
|
5,61
|
22,61
|
76х3.5
|
0,31
|
35,32
|
798,49
|
798,49
|
|
27
|
4,62
|
22
|
7,26
|
29,26
|
40х3
|
0,93
|
51,01
|
1492,61
|
1492,61
|
14. График напоров квартальной сети для отопительного и
летнего периодов
Приняты масштабы: горизонтальный Мг 1: 1000; вертикальный Мв
1: 1000.
Пьезометрические графики строятся для статического и динамического
режимов системы теплоснабжения. За начало координат принимается величина
располагаемого напора в точке подключения квартальных сетей равная 43 м.
Пьезометрический график магистральной сети представлен на рисунке 8.
Согласно рекомендациям (с.28[13]), при наличии, кроме элеваторной системы
отопления, также и закрытой системы горячего водоснабжения - минимальный
располагаемый напор на вводе в здание принимается не менее 25 метров.
Для построения пьезометрического графика неотопительного периода,
используем формулу пересчёта:
(14.1)
Вывод по пьезометрическому графику: Располагаемый напор достаточен для
работы элеватора. Линии пьезометрического напора обратной магистрали при
статическом и динамическом режимах выше здания ( ≥ 5 м) , но не превышают
рабочего напора (60метров). Системе отопления при всех режимах не грозит ни
«оголение» ни «раздавливание». Потребитель может быть присоединен к тепловым
сетям по обычной элеваторной схеме.
15. Расчёт толщины тепловой изоляции
В конструкциях теплоизоляции оборудования и трубопроводов с температурой
содержащихся в них веществ в диапазоне от 20 до 300 °С для всех способов
прокладки, кроме бесканальной, следует применять теплоизоляционные материалы и
изделия с плотностью не более 200 кг/м3 и коэффициентом теплопроводности в
сухом состоянии не более 0,06 Вт/(м · К).
Расчёт толщины тепловой изоляции производится для одного расчетного
участка:
Исходные данные:
- dн = 273 мм
- тип грунта: влажный
- ql1 = 48,3 Вт/м, ql2 = 22,2 Вт/м
- канальная прокладка (КЛ 120х60, глубина заложения 0,5 м)
- tо = -1оС; теплопроводность грунта lгр= 2,0 Вт/м °С
- τ1 = 85,1оС, τ2 = 52,4оС.
Таблица №15.1 - Среднемесячные температуры
|
Месяц
|
январь
|
февраль
|
март
|
апрель
|
май
|
июнь
|
июль
|
август
|
сентябрь
|
октябрь
|
ноябрь
|
декабрь
|
|
t ср.мес.
|
-27,60
|
-22
|
-13
|
-1,2
|
7,5
|
15
|
18,3
|
15
|
7,9
|
-3,4
|
-17,6
|
-26,3
|
|
τ1
|
118,2
|
109,8
|
89,4
|
70
|
70
|
70
|
70
|
70
|
70
|
70
|
97,8
|
115,6
|
|
τ2
|
63,4
|
60,3
|
52,8
|
47,25
|
47,25
|
47,25
|
47,25
|
47,25
|
47,25
|
47,25
|
60,7
|
61,2
|
Конструкция изоляции:
теплоизоляционный слой: : полуцилиндры минераловатные ρ
= 50 кг/м3 lк = 0,4 + 0,00003 tm Вт / (м2 оС);
антикоррозийная слой: эпоксидная эмаль ЭП-56 в три слоя по шпатлёвке;
защитный слой покрытия: стеклоткань.
Определим внутренний dвэ и наружный dнэ
эквивалентные диаметры канала по внутренним (1,2´0,6м) и наружным (1,45´0,78м) размерам его поперечного
сечения
(15.1)
Определим термическое сопротивление внутренней поверхности канала
(15.2)
м ×°С/Вт
Определим термическое сопротивление стенки канала Rк, приняв
коэффициент теплопроводности железобетона lст = 2,04 Вт/м·°С
(15.3)
м ×°С/Вт
Определим при глубине заложения оси труб h = 0,89 м и теплопроводности
грунта lгр= 2,0 Вт/м·°С термическое сопротивление
грунта Rгр
(15.4)
м ×°С/Вт
Приняв температуру поверхности теплоизоляции 40 0С, определим
средние температуры теплоизоляционных слоев подающего tтп и
обратного tто трубопроводов:
(15.5)
(15.6)
Определим коэффициенты теплопроводности тепловой изоляции для подающего 
., и обратного 
, трубопроводов
(15.7)
Определим термическое сопротивление поверхности изоляционного слоя 
для теплопроводов при коэффициенте
теплоотдачи al = 8 Вт/(м2× 0С), который принимается при прокладке в каналах по /13/;
(15.8)
м ×°С/Вт
Определим суммарные термические сопротивления для подающего Rtot,1
и обратного Rtot,2 трубопроводов при К1 = 0,95 (см.
приложение 11 /13/).
м × 0С/Вт (15.9)
м × 0С/Вт (15.10)
Определим коэффициенты взаимного влияния температурных полей подающего 
и обратного 
трубопроводов
(15.11)
(15.12)
Определим требуемые термические сопротивления слоёв для подающего Rкп
и обратного Rко трубопроводов, м×°С/Вт
(15.13)
м ×0С/Вт
(15.14)
м ×0С/Вт
Определим значения В для подающего и обратного трубопроводов
(15.15)
Определим требуемые толщины слоев тепловой изоляции для подающего dк1 и обратного dк2
(15.16)
м
м
Принимаем толщину основного слоя изоляции одинаковой для подающего и
обратного трубопроводов, и равной 80 мм.
16. Расчёт и подбор сильфонного и сальникового компенсаторов
Компенсатор должен иметь достаточную компенсирующую способность Dl для восприятия температурного
удлинения участка трубопровода между неподвижными опорами. Также определяется
реакция компенсатора, используемая при расчетах нагрузок на неподвижные опоры.
Сильфонный компенсатор:
Произведём расчёт для участка квартальной сети, диаметром 108 мм и длиной
62 м.
Приняв коэффициент температурного удлинения 
, используя данные табл. 14.2 прил.
14 /13/, определим максимальную длину участка, на которой может обеспечить
компенсацию один сильфонный компенсатор:
(16.1)
где: l - амплитуда
осевого хода, мм, l =
60 мм (табл. 14.2 прил. 14 /13/)
47,2 м
Необходимое количество компенсаторов n на расчетном участке составит:
(16.2)
шт
Примем пролет между неподвижными опорами:ф = 30,5 м.
Определим фактическую амплитуду компенсатора lф при длине пролета между неподвижными
опорами:
(16.3)
мм
Определим реакцию компенсатора Rс.к,:
Rc.к = Rж + Rр, (16.4)
где: Rж - осевая реакция, возникающая
вследствие жесткости осевого хода, определяется по формуле:
Rж = Сl lф = 305 ∙ 38,8 = 11822 Н, (16.5)
где: Сl - жесткость волны, Н/мм, (по табл. 14,2 прил. 14 /13/
Сl = 305 Н/мм );
Rр - осевая реакция от внутреннего давления, Н, определяемая по
формуле:
(16.6)
= 8551 Н
Rc.к = 11822 + 8551 = 20373 Н
Сальниковый компенсатор:
Произведём расчёт для участка № 4, районной сети, диаметром 630 мм и
длиной 340 м.
Тепловое удлинение расчетного участка трубопровода Dl, мм, определяется по формуле:
D l = a·L(t1 - to) (16.7)
D l = 1,25·10-5·340·(145 + 40) =726 мм
Определяется компенсирующая способность одностороннего сальникового
компенсатора ∆к=300 мм и длиной сальниковой набивки lс=130мм.
Расчетная компенсирующая способность сальникового компенсатора определяется по
формуле:
∆р = Dк -50(16.8)
∆р = 300-50=250 мм
Количество односторонних сальниковых компенсаторов для головного участка
тепловой сети составит:
= Dl / Dр = 726 / 250 = 2,8 ~ 3 шт.
Реакция компенсатора Рк, Н определяется по формуле:
Рк = 2·Pр·lс· dн.с·μс·π (16.9)
где μс
- коэффициент трения сальниковой набивки, равный 0,15
Рк = 2·1,6·106·0,130·0,63·0,15·3,14 = 123440 Н =
123,44 кН
17. Расчёт угла поворота трассы на самокомпенсацию
Рис. 9. Расчётная схема участка квартальной тепловой сети.
Определим изгибающее напряжение от термических деформаций на участке 11 ,
dу =108х4 мм у неподвижной опоры, при расчетной температуре
теплоносителя t = 135 0С
и температуре окружающей среды tо= -38 оС. Модуль
продольной упругости стали Е = 2∙105 МПа, коэффициент
линейного расширения a =
1,25∙10-5 1/оC.
Сравним с допускаемым напряжением dдоп= 80 МПа
Определим линейное удлинение DL1 короткого плеча L1
DL =
a ×L× (t - to) = 1,25∙10-5× 25,4 × (135 + 38) =0,055 м (17.1)
Для угла поворота 900 и n = l1/ l2 = 25,4/9,3=2,73, находим изгибающее
напряжение у опоры Н21 по формуле :
(17.2)
Полученное изгибающее напряжение не превышает допустимое sдоп= 80 МПа. Следовательно, данный угол
поворота может быть использован для самокомпенсации.
Определим силу упругой деформации угла поворота Pх по формуле:
(17.3)
где: B - коэффициент, принимаемый по
номограмме 10.26 /7/, A=12.
= 0,425 кгс*м2/град для диаметра dн = 108 мм согласно /4/ таб.10.21.
Δt - расчётная разность температур между максимальной
температурой теплоносителя t и расчётной для проектирования отопления температурой наружного воздуха tо. , оС;
lм - длины прямых отрезков
трубопроводов, м;
10,2 кгс= 102 Н
18. Расчёт усилий на подвижную и неподвижную опоры
Исходные данные:
dнxS = 108x4 мм
l=4 м
Py = 102 Н
Pк
= 34138 Н
Рис.10 Расчётная схема участка с неподвижными опорами.
Подвижная опора:
Вертикальную нормативную нагрузку на подвижную опору Fv, Н, следует
определять по формуле:
FV=Gh·L, (18.1)
где Gh - вес
одного метра трубопровода в рабочем состоянии, включающий вес трубы,
теплоизоляционной конструкции и воды, Н/м;- пролет между подвижными опорами,
равный 4 м.
Величина Gh
для труб с наружным диаметром 108 мм равна 283 Н/м.V = 283·4 = 1132
Н
Горизонтальные нормативные осевые нагрузки на подвижные опоры от трения Fhx,
Н, определяются по формуле:
hx = μx·Gh·L (18.2)
где μx
- коэффициент трения в опорах, который для скользящих опор при трении стали о
сталь принимают равным 0,3hx = 0,3·283·4 = 339,6 Н/м
Принята опора скользящая 108 Т13.07 согласно серии 4-903-10 выпуск 5.
Неподвижная опора:
На неподвижные опоры в общем случае действуют вертикальные и
горизонтальные усилия. Вертикальная нагрузка равна весу одного пролета для
подвижных.
Горизонтальные усилия складываются из неуравновешенных сил внутреннего
давления, горизонтальных реакций свободных опор, реакций компенсаторов. Эти
усилия, как правило, действуют с обеих сторон от опоры.
Неподвижные опоры рассчитываются на наибольшую горизонтальную нагрузку
при различных режимах работы трубопроводов начало и конец охлаждения и
нагревания при открытых задвижках.
Расчёт ведётся для опоры B.
Усилия на неподвижную опору определяются по формулам приведенным для схемы №V/13/.
При нагреве:
(18.3)
При охлаждении:
(18.4)
где Р - давление теплоносителя:
l1, l2 - длины большего и меньшего участков;
Принята неподвижная щитовая опора 108х4-І Т8.01 согласно серии 4.903-10
выпуск 4.
19. Определение диаметров спускных устройств
Диаметр штуцера и запорной арматуры d, м, для спуска воды из
секционируемого участка трубопровода определяется по формуле:
(19.1)
d red = ( d1 l1 + d2 l2
+ ... + dn ln ) / ål (19.2)
ål - общая длина, м;red - приведенный уклон
секционируемого участка трубопровода, определяется по формуле:
i red = (i1 l1 + i2
l2 + ... + in ln) / ål (19.3)
где: ln - длины отдельных участков трубопровода, м, с
диаметрами dn ,м, при уклонах ii;- коэффициент расхода
арматуры, принимаемый для вентилей m=0,0144;- коэффициент, зависящий от времени
спуска воды t, для диаметров до 300 мм принимается равным 0,72.
Диаметр спускного устройства для двустороннего дренажа, установленного в
нижней точке трубопровода определяют по формуле:
(19.4)
где: d1, d2 - диаметры спускных устройств.
Расчетный диаметр штуцера, округляют с увеличением до стандартного.
Расчёт диаметра спускного устройства для УТ:
Левая сторона:
м
м
Правая сторона:
м
м
м
Поскольку расчетный диаметр спускного устройства dу = 33 мм меньше рекомендованного табличного dу = 80 мм, (табл. 1.6 [13]) к установке
принимаем штуцер с наибольшим диаметром из сравниваемых dу=80мм.
Расчёт диаметра спускного устройства для УТ:
Левая сторона:
м
м
Правая сторона:
м
м
м
Поскольку расчетный диаметр спускного устройства dу = 18 мм меньше рекомендованного табличного dу = 50 мм, (табл. 1.6 [13]) к установке
принимаем штуцер с наибольшим диаметром из сравниваемых dу=50мм.
Расчёт диаметра спускного устройства для УТ5:
Левая сторона:
м
м
Правая сторона:
м
м
м
Поскольку расчетный диаметр спускного устройства dу = 11 мм меньше рекомендованного табличного dу = 40 мм, (табл. 1.6 [13]) к установке
принимаем штуцер с наибольшим диаметром из сравниваемых dу=40мм.
20. Подбор элеваторов
Диаметр горловины камеры смешения элеватора dг , мм, при
известном расходе сетевой воды на отопление, т/ч, определяется по формуле:
(20.1)
Диаметр сопла элеватора dс , мм, при известном расходе сетевой
воды на отопление, и располагаемом напоре для элеватора Нэл ,
определяется как:
(20.2)
Где из уравнений (13.3) и (13.4):
Up = 1,2; Нэл = 39,4 м; h =1,5
Расчёты сведены в таблицу №20.1:
Таблица №20.1 - Расчёт элеваторов
|
№
|
G, т/ч
|
dг , мм
|
dс , мм
|
|
дома
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|
ТП1
|
4,80
|
24,95
|
11,77
|
|
ТП2
|
31,56
|
64,00
|
30,20
|
|
ТП3
|
1,64
|
14,59
|
6,88
|
|
ТП4
|
4,80
|
24,95
|
11,77
|
|
ТП5
|
4,62
|
24,49
|
11,56
|
|
ТП6
|
4,62
|
24,49
|
11,56
|
|
ТП7
|
6,55
|
29,16
|
13,76
|
|
ТП8
|
6,55
|
29,16
|
13,76
|
|
ТП9
|
7,19
|
30,56
|
14,42
|
|
ТП10
|
4,80
|
24,95
|
11,77
|
|
ТП11
|
0,67
|
9,31
|
4,39
|
|
ТП12
|
4,80
|
24,95
|
11,77
|
|
ТП13
|
2,78
|
18,98
|
8,96
|
|
ТП14
|
4,62
|
24,49
|
11,56
|
|
ТП15
|
4,62
|
24,49
|
11,56
|
|
ТП16
|
7,19
|
30,56
|
14,42
|
|
ТП17
|
30,79
|
63,21
|
29,83
|
По полученным диаметрам, подбираем элеваторы, округляя диаметр горловины
в меньшую сторону.
Таблица № 20.1 - Подбор элеваторов
|
№
|
№ элев.
|
Общая длина, мм
|
dг , мм
|
Dвнутр патрубка,
мм
|
Вес, кг
|
|
дома
|
|
|
|
Вх.
|
Вых.
|
Подс
|
|
|
|
|
|
|
d1
|
d2
|
d3
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
10
|
|
ТП1
|
4
|
625
|
30
|
49
|
70
|
70
|
15
|
|
ТП2
|
7
|
720
|
59
|
80
|
100
|
100
|
34
|
|
ТП3
|
2
|
425
|
20
|
37
|
51
|
51
|
9,5
|
|
ТП4
|
4
|
625
|
30
|
49
|
70
|
70
|
15
|
|
ТП5
|
4
|
625
|
30
|
49
|
70
|
70
|
15
|
|
ТП6
|
4
|
625
|
30
|
49
|
70
|
70
|
15
|
|
ТП7
|
4
|
625
|
30
|
49
|
70
|
70
|
15
|
|
ТП8
|
4
|
625
|
30
|
49
|
70
|
70
|
15
|
|
ТП9
|
4
|
625
|
30
|
49
|
70
|
70
|
15
|
|
ТП10
|
4
|
625
|
30
|
49
|
70
|
70
|
15
|
|
ТП11
|
1
|
425
|
15
|
37
|
51
|
51
|
9,1
|
|
ТП12
|
4
|
625
|
30
|
49
|
70
|
70
|
15
|
|
ТП13
|
2
|
425
|
20
|
37
|
51
|
51
|
9,5
|
|
ТП14
|
4
|
625
|
30
|
49
|
70
|
70
|
15
|
|
ТП15
|
4
|
625
|
30
|
49
|
70
|
70
|
15
|
|
ТП16
|
4
|
625
|
30
|
49
|
70
|
70
|
15
|
|
ТП17
|
7
|
720
|
59
|
80
|
100
|
100
|
34
|
Заключение
В результате выполнения данного курсового проекта была достигнута цель
проекта - разработана система теплоснабжения района города Катанда.
Для достижения цели в ходе проектирования были решены следующие задачи:
- на плане района города и квартала выполнена трассировка трубопроводов с
установкой компенсаторов и неподвижных опор, разработана монтажная схема
тепловой сети, приведенная в графической части проекта;
для данного расчетного района был произведен расчет тепловых нагрузок,
гидравлический расчет системы.
осуществлен подбор сетевых и подпиточных насосов, построены графики
регулирования отпуска теплоты, расхода воды, пьезометрический график.
для данного расчетного квартала подобраны диаметры спускных устройств,
рассчитаны расходы теплоносителя на каждого потребителя в квартале.
произведен расчет и подбор тепловой изоляции трубопроводов для одного из
расчетных участков, рассчитаны и подобраны элеваторы для каждого абонента.
Список использованных источников
1. СНиП 23-01-99. Строительная климатология / Госстрой
России. - М., 2000.
2. СНиП 2.01.07-86*. Тепловые сети / Минстрой России. - М.: ЦПП, 1994.
. СНиП 2.04.01-85*. Внутренний водопровод и канализация зданий / Госстрой
России. - М.: ГУП ЦПП, 1999.
. СНиП 2.04.14-88*. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов / Госстрой
России. - М.: ГУП ЦПП, 1998.
. Водяные тепловые сети: Справочное пособие по
проектированию / И.В. Беляйкина, В.П. Витальев, Н.К. Громов и др.: Под ред.
Н.К. Громова, Е.П. Шубина. - М.: Энергоатомиздат, 2015.
. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей:
Справочник / В.И. Манюк, Я.И. Каплинский, Э.Б. Хиж и др. - изд., 3-е переработ.
и доп. - М.: Стройиздат, 1988.
. Справочник проектировщика под ред. А.А. Николаева. -
Проектирование тепловых сетей. - М.: 1965.
. Малышенко В.В., Михайлов А.К. Энергетические насосы.
Справочное пособие. М.: Энергоатомиздат, 1981.
. ГОСТ 21.605-82. Сети тепловые. Рабочие чертежи. М.,
1982.
. Лямин А.А., Скворцов А.А.. Проектирование и расчет
конструкций тепловых сетей. Изд. 2-е. - М.: Стройиздат, 1965.
. Зингер Н.М. Гидравлические и тепловые режимы
теплофикационных систем. Изд. 2-е. - М.: Энергоатомиздат, 1986.
. Справочник строителя тепловых сетей. / Под ред. С.Е.
Захаренко. Изд. 2-е.- М.: Энергоатомиздат, 1984.