Реферат: Теплоснабжение

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Саратовский государственный технический университет

Кафедра “Теплогазоснабжение и вентиляция ”

ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ МИКРОРАЙОНА

Расчётно-пояснительная записка к курсовой работе

Саратов-2006

Реферат

Пояснительная записка – 22 страниц, 4 рисунка, 4 таблицы, 7 источников.

РАСХОД, ТЕМПЕРАТУРА, РЕГУЛИРОВАНИЕ ОТПУСКА ТЕПЛОТЫ, ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ, ОТОПЛЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ, ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Объёктом разработки является жилой микрорайон.

Цель работы – проектирование и расчёт системы теплоснабжения микрорайона с разработкой чертежей и спецификаций.

В результате проектирования должны быть разработаны планы тепловых сетей и схемы трубопроводов, произведён гидравлический расчёт тепловых сетей, построены температурный, расходный и пьезометрический графики тепловых сетей, составлена спецификация оборудования и материалов.

Содержание

Введение

Теплоснабжение – подача тепловой энергии в виде горячей воды или пара к потребителям. Тепло подаётся по специальным трубопроводам – тепловым сетям. Тепловые сети делятся на магистральные, прокладываемые на главных направлениях населённого пункта, распределительные – внутри квартала, микрорайона и ответвления к зданиям.

Тепло может подаваться потребителям в систему отопления, вентиляции, горячего водоснабжения двумя путями:

· централизованно;

· децентрализованно.

Централизованно, когда тепло одного источника подаётся многочисленным потребителям. Источниками могут быть:

· ТЭЦ

· районные котельные (водогрейные, промышленно-отопительные)

Теплоснабжение является одной из основных систем энергетики любой высокоразвитой страны. Теплоснабжение народного хозяйства требует приблизительно 1/3 всех используемых в стране топливно-энергетических ресурсов.

Водяные системы теплоснабжения применяют двух типов:

- закрытые;

- открытые.

В закрытых системах вода, циркулирующая в тепловой сети, используется только как теплоноситель. В открытых системах циркулирующая вода частично или полностью разбирается у абонентов горячего водоснабжения.

Задание

Разработать систему теплоснабжения микрорайона с жилыми зданиями по соответствующему варианту:

1. г. Москва

2. Температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки, расчетная -25 ⁰ С

3. Расчетная температура для вентиляции -14 ⁰ С

4. Средняя скорость ветра в январе 4,9 м/с

5. Продолжительность отопительного периода 205 сут.

6. Число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха:

всего часов 4920.

1. Основная часть

1.1. Определение тепловых потоков.

В процессе проектирования тепловых сетей, согласно рекомендациям СНиП 2.04.07-86*, максимальные тепловые потоки на отопление , вентиляцию и горячее водоснабжение жилых, общественных и производственных зданий следует принимать по соответствующим типовым проектам.

При отсутствии типовых проектов отопления, вентиляции и горячего водоснабжения допускается определять тепловые потоки для жилых районов городов и других населённых пунктов по формулам:

а) максимальный тепловой поток, Вт, на отопление жилых и общественных зданий

(1.1.1)

средний тепловой поток на отопление, Вт, следует определять

(1.1.2)

б) максимальный тепловой поток, Вт, на вентиляцию общественных зданий

(1.1.3)

средний тепловой поток, Вт, на вентиляцию при t ₀

(1.1.4)

в) максимальный тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий

(1.1.5)

средний тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий

(1.1.6)

или

, (1.1.7)

где q ₀ – укрупнённый показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м² общей площади [2];

k ₁ – коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий, при отсутствии данных принять k ₁ =0.25 [2];

k ₂ – коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий, при отсутствии данных следует принимать равным: для общественных зданий, построенных до 1985 г. k ₂ =0.4 , после 1985 г. k ₂ =0.6 [2];

A – общая площадь жилых зданий, м² ;

q_h – укрупнённый показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение на одного человека.

норма расхода воды в жилых зданиях, 85….115 л/сут на одного

человека;

норма расхода воды в общественных зданиях, 25л/сут на

одного человека;

Считаем все административно-общественные здания равномерно распределёнными по микрорайонам, а расчёты проводим, исходя из величины предусматриваемой площади и числа жителей.

Определим тепловые потоки на отопление и горячее водоснабжение для зданий № 194, 196, 217, 218, 228, 208, 200, 214 (жилые дома.):

1. Жилые дома на 50 квартир - № 194:

, ,

Вт.

Вт.

Вт.

2. Жилые дома на 80 квартир - № 208,209,210:

, ,

Вт.

Вт.

Вт.

3. Жилой дом на 100 квартир - № 200:

, ,

Вт.

Вт.

Вт.

Определим тепловые потоки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для зданий № 215, 214:

Кафе на 60 мест - №214:

, ,

Вт,

Вт,

Вт.

Вт.

Кинотеатр на 800 мест - №215:

, ,

Вт

Вт,

Вт.

Вт,

Находим суммарные тепловые потоки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение:

82158+96534+185348=584351 Вт.

Вт.

Вт.

;

МВт;

;

МВт.

1.2. Расчёт и построение графика регулирования отпуска теплоты.

Регулирование отпуска теплоты на разнородное теплопотребление может быть по отопительной тепловой нагрузке или по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснабжения. Регулирование отпуска теплоты по отопительно-бытовому графику температур производится при центрально-вентиляционной нагрузки в основном диапазоне от точки излома температурного графика , которая делит его на две части от до расчётной температуры для проектирования отопления и при местном регулировании от начала отопительного сезона при +8⁰ С до .

Построение графика центрального качественного регулирования отпуска теплоты по отопительной нагрузке основано на определении зависимости температуры сетевой воды в подающей и обратной магистралях от температуры наружного воздуха t .

Регулирование отпуска теплоты на отопление

Центральное качественное регулирование отопительной нагрузки в диапазонах от до ведётся по температуре горячей поды и обратной воды в тепловой сети.

(1.2.1)

(1.2.2)

где D t₀ – температурный перепад в нагревательном приборе местной системы

- средняя температура нагревательного прибора в местной системе ;

- относительная тепловая нагрузка ;

- температура внутри помещения (принять 18⁰ С);

- перепад температур в тепловой сети, ⁰ С; при

- перепад температур в местной системе; при

Температура воды после элеватора будет

(1.2.3)

Местное количественное регулирование отопительной нагрузки в диапазоне от +8⁰ С до t’ производится путём местных пропусков или изменением количества воды, поступающей в местную систему из тепловой сети путём перекрытия задвижек. В этом диапазоне t₁ и t₂ являются постоянными и соответствуют температуре горячей и обратной воды в тепловой сети для летнего периода.

Температура обратной воды при количественном регулировании нагрузки в диапазоне +8⁰ С до t’ определяется по формуле

(1.2.4)

где U - коэффициент инжекции при температуре в точке излома

Регулирование отпуска теплоты на вентиляцию

Местное количественное регулирование вентиляционной нагрузки в диапазоне +8⁰ С до t’ ведётся изменением количества сетевой воды при постоянном расходе через калорифер. В этом случае температура воды после калорифера для различных значений в указанном диапазоне определяется методом подбора по уравнению

(1.2.5)

где при t’

Методом подбора определена температура

Регулирование отпуска теплоты на горячее водоснабжение

Так как по тепловым сетям одновременно подаётся теплота на отопление, приточную вентиляцию и горячее водоснабжение, для удовлетворения тепловой нагрузки горячего водоснабжения необходимо внести коррективы в отопительный график. Температура нагреваемой воды на выходе из водонагревателя горячего водоснабжения должна быть 60…65⁰ С. Поэтому минимальная температура сетевой воды в подающей магистрали принимается равной 70⁰ С. Для этого отопительный график срезается на уровне 70⁰ С.

Местное количественное регулирование нагрузки на горячее водоснабжение в диапазоне t’ до t_o ведётся авторегулятором путём изменения количества сетевой воды, поступающей в водоподогреватель в зависимости от температуры обратной воды после водоподогревателя. В этом случае температура воды после водоподогревателя для различных значений t в указанном диапазоне определяется методом подбора.

, (1.2.6)

где - средняя разность температур греющей и нагревающей среды

Принимаем

4. Гидравлический расчёт

Расчётный 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.

Используя данные температурных графиков, можно определить расчётные часовые расходы теплоносителя по формулам.

Расчётный расход сетевой воды на отопление в диапазоне будет

, т/ч (1.4.1)

Расчётный часовой расход сетевой воды на вентиляцию в диапазоне будет

, т/ч (1.4.2)

Расчётный часовой расход сетевой воды на горячее водоснабжение при закрытых тепловых сетях в диапазоне будет

, т/ч (1.4.3)

Суммарные расчётные расходы сетевой воды, т/ч, в закрытых системах теплоснабжения при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять по формуле:

(1.4.4)

Коэффициент k₃ , учитывающий долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления, следует принимать для закрытых систем с тепловым потоком, МВт: 1000 и более –1.0, и менее 1000 - 1.2.

Определим расход сетевой воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для зданий № 141, 142,145,146 (жилые дома):

Определим расход сетевой воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для зданий № 147, 148, 151 (жилые дома):

Определим расход сетевой воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для здания № 165 (жилой дом):

Определим расход сетевой воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для здания № 185:

Определим расход сетевой воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для здания № 105 (школа):

Определим расход сетевой воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для здания № 122 (комбинат бытового обслуживания):

При гидравлическом расчёте определяется падение давления в подающей и обратной трубах.

Линейное падение давления на участке определяется;

(1.4.5)

где - удельное падение давления на 1 м длины трубы, Па/м;

- длина расчётного участка, м.

Падение давление на местные сопротивления:

(1.4.6)

- эквивалентная длина теплопровода, м.

Общая потеря давления на участке:

. (1.4.7)

Таблица №2 Гидравлический расчёт тепловых сетей

5. Пьезометрический график тепловых сетей

Пьезометрический график составляется на основании данных гидравлического расчёта. При построении графика пользуются единицей измерения гидравлического потенциала – напором. Напор и давление связаны следующей зависимостью:

(1.5.1)

где H и D H – напор и потеря напора, м;

P и D P – давление и потеря давления, Па;

r - удельный вес теплоносителя, кг/м³ .

h, R – удельная потеря напора и удельное падение давления, Па/м.

Величина напора, отсчитанная от уровня прокладки оси трубопровода в данной точке, называется пьезометрическим напором. Разность пьезометрических напоров подающего и обратного трубопроводов тепловой сети даёт величину располагаемого напора в данной точке. Пьезометрический график определяет полный напор и располагаемый напор в отдельных точках тепловой сети на абонентских вводах. На основании пьезометрического графика выбирают подпиточные и сетевые насосы, автоматические устройства.

При построении пьезометрического графика должны быть соблюдены условия:

1. непревышение допускаемых давлений в абонентских системах, присоединенных к сети. В чугунных радиаторах не должно превышать 0,6 МПа, поэтому давление в обратной линии тепловой сети не должно быть более 0,6 МПа и превышать 60м.

2. обеспечении избыточного (выше атмосферного) давления в тепловой сети и абонентских системах для предупреждения подсоса воздуха и связанного с этим нарушения циркуляции воды в системах.

3. обеспечение невскипания воды в тепловой сети и местных системах, где температура воды превосходит 100 ºС .

4. обеспечение требуемого давления во всасывающем патрубке сетевых насосов из условия предупреждения кавитации не менее 50 Па, пьезометрический напор в обратной линии должен быть не ниже 5м.

6. Тепловой расчёт

Назначением теплового расчёта является определение количество тепла, теряемого при его транспортировке, способов уменьшения этих потерь, действительной температуры теплоносителя, вида изоляции и расчёта её толщины.

Задачи теплового расчёта:

1. определение количества теплоты, теряемого при транспортировке;

2. поиск способов уменьшения этих потерь;

3. определение действительной температуры теплоносителя;

4. определение вида и толщины изоляции;

В теплоотдаче участвуют только термические сопротивления слоя и поверхности.

Для цилиндрических объектов диаметром менее 2 метров толщина теплоизоляционного слоя определяется:

где В=d_из /d_н – отношение наружного диаметра изоляционного слоя к наружному диаметру;

.

α – коэффициент теплоотдачи от наружной изоляции, принимаемый по справочнику 9[6], для трубопроводов прокладываемых в каналах принимается равным 8,2 Вт/(м^{3 о} С);

λ_из – теплопроводность теплоизоляционного слоя, определяемая по пп 2,7 3,11[6] для пенополиуритана 0,036 Вт/(м ^о С);

r_m — термическое сопротивление стенки трубопровод.

— наружный диаметр изолируемого объекта, м.

– сопротивление теплопередаче на 1 м длины изоляционного слоя;

^о С∙м/Вт

– температура вещества;

– температура окружающей среды;

– коэффициент, равный 1.

– норма плотности теплового потока, в нашем случае равный 42Вт/м;

Теперь рассчитаем термические сопротивления.

1. тепловое сопротивление наружной поверхности R_пиз :

^о С∙м/Вт

2. тепловое сопротивление изоляции

^о С∙м/Вт

3. Тепловое сопротивление грунта определяется по формуле:

(25)

где - коэффициент теплопроводности грунта, Вт/м^{2 0} С

d – диаметр теплопровода цилиндрической формы с учетом всех слоев изоляции, м

Тепловое сопротивление канала:

(26)

Должно выполняться условие:

что свидетельствует о правильности выбора изоляции

Фактический тепловой поток:

Определим тепловые потери.

Тепловые потери в сети слагаются из линейных и местных потерь. Линейными теплопотерями являются теплопотери трубопроводов, не имеющих арматуры и фасонных частей. Местными теплопотерями являются фасонных частей, арматуры, опорных конструкций, фланцев и т.д.

Линейные потери определяются по формуле:

А падение температуры теплоносителя:

Следовательно, температура в конце расчетного участка:

7. Подбор сетевых и подпиточных насосов

Для теплоснабжения микрорайона города в котельной устанавливаются одинаковых попеременно работающих центробежных насоса – рабочий и резервный. Циркуляционные насосы имеют обводную линию, которая позволяет регулировать работу насосов ив случае их остановки (при авариях) поддерживать небольшою естественную циркуляцию.

По построенному пьезометрическому графику определяем напоры для сетевого и подпиточного насосов.

м

м

Подбираем насосы:

Таблица 3. Характеристики подпиточного насоса.

Таблица 4. Характеристики сетевого насоса.

8. Подбор компенсаторной ниши и лоткового канала .

Сначала рассчитаем температурные деформации. При изменении температуры теплоносителя в трубопроводах происходит изменение их длины, которая вызывает в них соответствующие напряжение на сжатие или растяжение. Компенсацию температурных деформаций выполняют компенсаторы, устанавливаемые на участках тепловых сетей, ограниченных неподвижными опорами. По конструкции компенсаторы различаются на гнутые, сальниковые и линзовые. В местах поворота трассы происходит угловая (естественная) компенсация.

Величина температурного удлинения на участке определяется по формуле:

где l - длина участка, м;

t_г – температура теплоносителя (принять τ₁₀ );

t_м – температура наружного воздуха (принять t_о ).

Полученные данные сведём в таблицу:

Размер и ширину канала подбираем исходя из диаметров, найденных в гидравлическом расчёте, по приложению из ГОСТа 21,605-82.

Возьмём марку компенсатора НК 120×45, тип компенсатора x, № компенсатора К3, при диаметре 108´4 мм.

Для лотка:

ширина лотка 1600 мм;

вес одного лотка 1800кг;

марка канала лотка КЛ 120-45 (при диаметре труб 108´4мм).

Заключение

В результате проведённых работ по расчёту и проектированию тепловых сетей микрорайона:

1. Разработаны план тепловых сетей и схема прокладки труб тепловых сетей

2. Распределена потеря давления в системе теплоснабжения

3. Разработана спецификация потребных материалов и оборудования

4. Построены температурный, пьезометрический и график расходов

5 Подобрано оборудование для котельной

Список используемых источников.

1. СНиП 2.04.07-86. Тепловые сети. Нормы проектирования. М. , 1986.

2. СНиП 2.04.01-85. Внутренний водопровод и канализация зданий. Нормы проектирования. М., 1985.

3. СНиП 2.04.14-88. Тепловая изоляция. Нормы проектирования. М., 1988.

4. Теплоснабжение: Методические указания по курсу «Теплоснабжение». /Сост.: Э.М. Малая. Саратовский политехнический институт. Саратов, 1997.

5. Горячее водоснабжение: Методические указания по курсу «Теплоснабжение». /Сост.: Э.М. Малая. Саратовский политехнический институт. Саратов, 1997.

6. Справочник по теплоснабжению и вентиляции (издание 4-е, переработанное и дополненное) Книга 1-я. Р.В. Щекин, С.М. Кореневский, Г.Е. Беем, Ф.И. Скороходько, В.А. Мельник и др. Киев «Будiвельник», 1976, стр.416.

7. ГОСТ 21.605-82. Тепловые сети. Тепломеханическая часть.