Коммунально-строительный техникум
Якутского государственного инженерно технического института.
Курсовой проект
по отоплению жилого района г. Чокурдах.
Выполнили: студенты 3-го курса гр. ТиТО-2000
Сорокин Андрей.
Проверил: преподаватель по курсу
“Теплоснабжение” Колодезникова А.Н.
г. Якутск 2002 г.
Содержание.
Стр. | |
1. Исходные данные: | 2 |
2. Определение тепловых нагрузок района: | 3 |
3. График расхода тепла по продолжительности стояния температур наружного воздуха: | 6 |
4. График центрального качественного регулирования отпуска теплоты: | 8 |
5. Гидравлический расчёт тепловых сетей: | 12 |
6. Разработка монтажной схемы и выбора строительных конструкций тепловой сети: | 16 |
7. Теплоизоляционная конструкция: | 16 |
8. Расчёт опор: | 20 |
9. Водоподогреватели горячего водоснабжения: | 21 |
Библиографический список: | 28 |
Курсовой проект “Теплоснабжение”. | 1 |
1. Исходные данные.
1.1 Климатологические данные.
1. Населённый пункт: г. Чокурдах.
Расчётная температура самой холодной пятидневки: -48 °С.
Расчётная температура зимняя вентиляционная: -49 °С.
Средняя годовая температура: -14,2 °С.
Отопительный период:
начало: 08.08,
конец: 23.06,
продолжительность: 318 суток,
средняя температура наружного воздуха: -17,4 °С,
градусо-дней: 11909.
1.2 Повторяемость температур наружного воздуха.
tн
°С. |
Количество часов. |
–50 °С и ниже. | 756 |
–49,9 ÷ –45 °С. | 633 |
–44,9 ÷ –40 °С. | 628 |
–39,9 ÷ –35 °С. | 495 |
–34,9 ÷ –30 °С. | 456 |
–29,9 ÷ –25 °С. | 377 |
–24,9 ÷ –20 °С. | 329 |
–19,9÷ –15 °С. | 341 |
–14,9÷ –10 °С. | 377 |
–9,9 ÷ –5 °С. | 407 |
–4,9 ÷ 0 °С. | 514 |
+0,1 ÷ 5 °С. | 662 |
+5,1 ÷ 8 °С. | 553 |
Всего часов: 6528 ч. |
1.3. Средняя месячная и годовая температура наружного воздуха.
Январь | Февраль | Март | Апрель | Май | Июнь | Июль |
–35,5 | –33,9 | –28,3 | –18,9 | –6,1 | 5,8 | 9,7 |
Август | Сентябрь | Октябрь | Ноябрь | Декабрь | год |
6,9 | 0,9 | –12,4 | –25,8 | –33,3 | –14,2 |
Курсовой проект “Теплоснабжение”. | 2 |
1.4. Удельные потери тепла зданиями.
to
|
Этажность. | |
1 ÷ 2 | 3 ÷ 4 | |
–50 °С. | qo
=255В/м2 |
qo
=169 В/м2 |
1.5 Нормы расхода горячей воды.
Жилой дом: 120 л/сут.
Школы, лицеи: 8 л/сут.
Детский сад: 30 л/сут.
Столовая: 6 л/сут.
2. Определение тепловых нагрузок района.
2.1. Расход тепла на отопление жилых и общественных зданий <Вт>:
Qo max
=qo
A(1+K1
)
qo
–
укрупнённый показатель максимального теплового потока на отопление жилых и общественных зданий на 1м2
площади (прил. 2 СНиП “Тепловые сети”) <Вт> .
A
– общая площадь здания <м2
>.
К1
–
коэффициент учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий (К1
=0,25 – если данных нет).
2.2. Расход тепла на вентиляцию общественных зданий
<Вт>:
Qv max
=K1
K2
qo
A
К2
– коэффициент учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий (К2
=0,6).
2.3. Средний тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий <Bт>:
m
– число потребителей.
а –
нормы расхода воды на горячее водоснабжение на 1-го человека в сутки.
b –
нормы расхода воды на горячие водоснабжение в общественных зданиях при температуре наружного воздуха –55 °С (принимается равным 25л в сутки на одного человека).
tx
– температура холодной воды в отопительный период.
с
– теплоёмкость воды.
Курсовой проект “Теплоснабжение”. | 3 |
2.4. Максимальный тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий <Bт>:
Qh max
=2,4Qh m
2.5. Средний тепловой поток на отопление <Bт>:
ti
–
средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых помещений (при отсутствии данных в жилых принимается 18 °С, в производственных 16 °С).
tom
– средняя температура наружного воздуха за период со среднесуточной температурой 8 °С и ниже.
To
–
расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления.
2.6. Среднийтепловойпотокнавентиляцию
<
Bт>:
2.7. Средний тепловой поток на отопление <Bт>:
– температура холодной водопроводной воды в неотопительный период (+15°С).
tc
–температура холодной водопроводной воды в отопительный период (+5 °С).
–коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на ГВС в неотопительный период по отношению к отопительному периоду:
0,8
– для жилищно–коммунального сектора,
1
– для предприятий.
2.8. Годовой расход тепла на отопление жилых и общественных зданий < кДж >:
Qoy
=86,4
Qo
m
no
2.9. Годовой расход тепла на вентиляцию общественных зданий < кДж >:
2.10. Годовой расход тепла на ГВ жилых и общественных зданий < кДж >:
no
– продолжительность отопительного периода соответствующее периоду со среднесуточной температурой наружного воздуха +8 °С и ниже.
Z
– усреднённое за отопительный период число работы системы вентиляции общественных зданий в течении суток (16 часов).
nh
y
– расчётное число суток в году работы системы ГВ (350 суток).
Курсовой проект “Теплоснабжение”. | 4 |
Все расчёты сведены в таблицу №1.
Таблица №1 “Тепловые нагрузки района”:
|
||||||||||
Наименование
здания.
|
Тепловая нагрузка.
|
|||||||||
Qo
max , Вт. |
Qv max,
Вт. |
Qh
m , Вт. |
Qh max,
Вт. |
Qo
m , Вт. |
Qv
m , Вт. |
,
Вт. |
Qoy
, ГДж. |
Qvy
, ГДж. |
Qhy
, ГДж. |
|
1. Жилой дом.
|
63750 | 7650 | ––––– | ––––– | 34193 | 4103 | ––––– | 939,5 | 75,15 | ––––– |
2. Жилой дом.
|
122400 | ––––– | 12600 | 30340 | 65651 | ––––– | 8064 | 1803,7 | ––––– | 368,48 |
3. Лицей.
|
194350 | 23322 | 18667 | 44801 | 101426 | 12171 | 14934 | 2786,7 | 223 | 554,17 |
5. Жилой дом.
|
153000 | ––––– | 15750 | 37800 | 82064 | ––––– | 10080 | 2254,7 | ––––– | 460,6 |
6. Жилой дом.
|
76500 | ––––– | 8050 | 19320 | 41032 | ––––– | 12365 | 1127,4 | ––––– | 255,5 |
7. Гараж.
|
12750 | 7650 | ––––– | ––––– | 6023 | 3614 | ––––– | 165,5 | 66,2 | ––––– |
9. Школа.
|
190125 | 22815 | 16334 | 39202 | 99222 | 11942 | 13067 | 2726,2 | 218,8 | 485 |
11. Школа
|
395125 | 43095 | 35000 | 84000 | 187419 | 22490 | 28000 | 5149,4 | 411,95 | 1039 |
13. Жилой дом.
|
67600 | ––––– | 10500 | 25200 | 36258 | ––––– | 6720 | 996,2 | ––––– | 307,07 |
15. Жилой дом.
|
67600 | ––––– | 10500 | 25200 | 36258 | ––––– | 6720 | 996,2 | ––––– | 307,07 |
сумма:
|
1343200 | 104532 | 127401 | 305763 | 689546 | 54320 | 99950 | 18945,5 | 995,1 | 3776,9 |
Курсовой проект “Теплоснабжение”. |
5 |
3. График расхода тепла по продолжительности стояния температур наружного воздуха.
Для определения годового расхода тепла, планирования в течение года загрузки оборудования котельной и составления графика ремонта используют график расхода тепла по продолжительности стояния температур наружного воздуха.
; (3.1)
; (3.2)
tн
– температура наружного воздуха (от +8 и ниже).
Все расчёты для построения графика сведены в таблицу №2.
Таблица №2:
|
||||
Tн,
°С. |
Qo
m , Вт. |
Qv
m , Вт. |
Qh
m , Вт. |
Qo
бщ. m , Вт. |
+8
|
176852 | 12577 | 127401 | 316830 |
+5
|
237406 | 17504 | 382311 | |
0
|
338330 | 25713 | 491444 | |
–5
|
439254 | 33924 | 600579 | |
–10
|
540179 | 42135 | 709715 | |
–15
|
641102 | 50344 | 818847 | |
–20
|
742026 | 58555 | 927982 | |
–25
|
842950 | 66764 | 1037115 | |
–30
|
943874 | 74976 | 1146251 | |
–35
|
1043698 | 83185 | 1254284 | |
–40
|
1145721 | 91396 | 1364518 | |
–45
|
1246647 | 92634 | 1466682 | |
–48
|
1307200 | 104532 | 1539133 |
Курсовой проект “Теплоснабжение”. | 6 |
4. График центрального качественного регулирования отпуска теплоты.
Регулирование отпуска тепла в закрытых системах теплоснабжения.
В водяных тепловых станциях принимают центральное качественное регулирование отпуска теплоты по нагрузке отопления или по совмещённой нагрузке отопления и горячего водоснабжения.
Центральное качественное регулирование заключается в регулировании отпуска теплоты путём изменения температуры теплоносителя на входе в прибор, при сохранении постоянным количество теплоносителя подаваемого в регулирующую установку.
4.1.
Если тепловая нагрузка на жилищно-коммунальные нужды составляет менее 65% от суммарной тепловой нагрузки, а также при отношении:
–– регулирование отпуска теплоты принимают по нагрузке на отопление.
При этом в тепловой сети поддерживается отопительно-бытовой температурный график
.
Построение графика центрального качественного регулирования по отопительной нагрузке основано на определении зависимости температуры сетевой воды, подающей и обратной магистрали, от температуры наружного воздуха.
Для зависимых схем присоединения отопительных установок к отопительным сетям температуру в подающей () и обратной () магистралях в течение отопительного периода, т.е. в диапазоне температур наружного воздуха от +8 до to
по следующим формулам:
; (4.1.1.)
; (4.1.2.)
ti
–
средняя температура воздуха отапливаемых зданий.
∆
t
– температурный напор нагреваемого прибора:
; (4.1.3.)
– температура воды в подающем трубопроводе системы отопления после элеватора при to
.
to
–
расчётная температура наружного воздуха для проектирования отопления.
– температура воды в обратном трубопроводе после системы отопления при to
.
– расчётный перепад температур воды в тепловой сети:
; (4.1.4.)
– температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчётной температуре наружного воздуха (to
).
– расчётный перепад температуры воды в местной системе отопления.
; (4.1.5.)
Курсовой проект “Теплоснабжение”. | 8 |
При регулировании по отопительной нагрузке, водоподогреватели горячего водоснабжения присоединяются к тепловым сетям в зависимости от отношения максимальной тепловой нагрузки на горячее водоснабжение (Qh
max
) к максимальной тепловой нагрузки на отопление (Qо
max
) типа регулятора, по следующим схемам:
– с установкой регулятора расхода по двухступенчатой смешанной схеме.
При таком же отношении с электронным регулятором расхода по двухступенчатой смешанной схеме с ограничением максимального расхода воды на ввод.
При остальных отношениях по параллельной схеме.
4.2.
Если в системе теплоснабжения нагрузка на жилищно-коммунальные нужды составляет, более 65% от суммарной тепловой нагрузки принимают центральное качественное регулирование отпуска теплоты по совмещённой нагрузке горячего водоснабжения и отопления.
Применение данного метода регулирования позволяет рассчитать магистральные теплопроводы по суммарному расходу воды на отопление и на вентиляцию, не учитывая расхода на горячее водоснабжение. Для удовлетворения нагрузки на горячее водоснабжение температура воды в подающем трубопроводе принимается выше, чем по отопительному графику и большинство абонентов системы отопления и горячего водоснабжения должны присоединятся к тепловой сети по принципу связанной подачи теплоты:
1)
– с установкой регулятора расхода по последовательной двухступенчатой схеме.
2)
При том же отношении с электронным регулятором расхода по двухступенчатой смешанной схеме с ограничением максимального расхода воды на ввод.
При этом способе регулирования отпуска теплоты в тепловой сети поддерживается повышенный отопительно-бытовой температурный график
, который строится на основании отопительно-бытового температурного графика.
Расчёт повышенного температурного графика заключается в определении перепада температур сетевой воды в подогревателях верхней (δ1
) и нижней (δ2
) ступени при различных температурах наружного воздуха (tн
) и балансовой нагрузки горячего водоснабжения (): =
X·
Qh
m
; (4.2.1.)
X
– балансовый коэффициент учитывающий неравномерность расхода теплоты на горячие водоснабжение в течении суток (для закрытых систем теплоснабжения X=1,2).
Суммарный перепад температур сетевой воды в подогревателях верхней и нижней ступени в течение всего отопительного периода постоянен и определяется:
; (4.2.2.)
Задавая величину недогрева водопроводной воды до температуры греющей воды в нижней ступени подогревателя (∆t = 5 ÷ 10 °С) определяют температуру нагреваемой воды после первой ступени подогревателя (t') при температуре наружного воздуха, соответствующей точки излома графика (t'н
): t' = – ∆
t'н
; (4.2.3.)
Штрих обозначает, что значение взяты при температуре точки излома графика.
Курсовой проект “Теплоснабжение”. | 9 |
Перепад температур сетевой воды в нижней ступени подогревателя (δ2
) при различных температурах наружного воздуха определяется:
при t'н
: δ
'2
= δ·
(t' – tc
)/(th
– tc
)
; (4.2.4.)
при to
: δ
2
= δ
'·
(
τ
2
– tc
)/(
τ
'2
– tc
)
; (4.2.5.)
th
– температура воды поступающая в систему горячего водоснабжения.
tc
– температура холодной водопроводной воды в отопительный период.
Зная δ2
и δ'2
находим температуру сетевой воды от обратной магистрали по повышенному температурному графику:
τ2П
= τ2
– δ2
; (4.2.6.)
τ'2П
=
τ'2
– δ'2
; (4.2.7.)
Перепад температур сетевой воды в верхней ступени подогревателя при t'н
и tо
:
δ
'1
= δ
– δ
'2
; (4.2.8.)
δ
1
= δ
– δ
2
; (4.2.9.)
Температуры сетевой воды подающей магистрали тепловой сети для повышенного температурного графика определяются по следующим формулам:
τ1П
= τ1
– δ1
; (4.2.10.)
τ'1П
=
τ'1
– δ'1
; (4.2.11.)
Расчёт графика центрального качественного регулирования отпуска теплоты.
– регулирование отпуска теплоты принимают по нагрузке на отопление. При этом в тепловой сети поддерживается отопительно-бытовой температурный график (формулы 4.1.)
Данные для расчёта графика: τ1
= 130 °С
τ2
= 70 °С
ti
= 18 °С
to
= – 48 °С
τэ
= 95 °С
Минимальную температуру сетевой воды в подающем магистрали принимается равной 70 °С (на уровне 70 °С график срезается).
Курсовой проект “Теплоснабжение”. | 10 |
5. Гидравлический расчёт тепловых сетей.
5.1. Задачи гидравлического расчёта.
В задачу гидравлического расчёта входят:
1.
Определение диаметров,
2.
Определение величины давлений (напоров) в различных тачках сети,
3.
Определение падения давления (напора),
4.
Увязка всех тачек системы при статической и динамическом режимах с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и абонентских установок.
Результаты гидравлического расчёта дают исходный материал для решения следующих задач: 1.
Определение капиталовложений, расхода металла и основного объёма работ по сооружению тепловой сети,
2.
Установление характеристик циркуляционных и подпиточных насосов, и. их размещение,
3.
Выяснение условия работы тепловой сети и абонентских систем и выбора схем присоединения абонентских установок,
4.
Выбор авторегулятора для тепловой сети и абонентских вводов,
5.
Разработка режимов эксплуатации.
5.2. Основные расчётные зависимости.
При гидравлическом расчёте тепловых сетей определяют потери давления на участках трубопровода для последующей разработки гидравлических режимов и выявление располагаемых напоров на тепловых пунктах потребителей.
Гидравлический расчёт производится на суммарный расчётный расход сетевой воды, складывающийся из расчётных расходов на отопление, вентиляцию и на горячие водоснабжение.
Расчётные расходы воды определяют <кг/ч>:
a)
максимальный расход воды на отопление:
; (5.2.1.)
б) максимальный расход воды на вентиляцию:
; (5.2.2.)
в) на горячие водоснабжение в открытых системах теплоснабжения:
; (5.2.3.)
; (5.2.4.)
г) на горячие водоснабжение в закрытых системах теплоснабжения:
– при параллельной схеме присоединения водоподогревателей:
; (5.2.5.)
; (5.2.6.)
Курсовой проект “Теплоснабжение”. | 12 |
– при двухступенчатой схеме присоединения водоподогревателей:
; (5.2.7.)
; (5.2.8.)
τ1
– температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчётной температуре наружного воздуха,
τ2
–
температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети при расчётной температуре наружного воздуха,
th
–
температура воды поступающей в систему горячего водоснабжения потребителей,
τ'1
–
температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети в точке излома графика,
τ'2
– температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети после системы отопления здания в точке излома графика,
τ'3
–
температура воды после параллельно включённого водоподогревателя горячего водоснабжения в точке излома графика температур воды (рекомендуется 30 °С),
t|
–
температура воды после первой ступени подогревателя при двухступенчатой схеме водоподогревателя.
Суммарный расчётный расход сетевой воды в двухтрубных тепловых, сетях в закрытых и открытых системах теплоснабжения при качественном регулировании отпуска теплоты определяется:
Gd
= Go max
+ Gv max
+ k3
· Gi h m
; (5.2.9.)
k3
–
коэффициент учитывающий долю среднего расхода воды на горячие водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления (таблица 2 СНиП “Тепловые сети”).
Перед гидравлическим расчётом составляют расчётную схему тепловых сетей с нанесением на ней длин, местных сопротивлений и расчётных расходов теплоносителя по всем участкам сети.
5.3 Порядок гидравлического расчёта теплопроводов:
1.
Выбираем на трассе тепловых сетей расчётную магистраль наиболее протяжённую и загруженную соединяющую источник теплоты с дальними потребителями.
Разбивают тепловую сеть на расчётные участки, определяют расчётные расходы и измеряют по Ген. плану длину участка.
2.
Задавшись удельными потерями давления на трение (h) (на главной магистрали до наиболее удалённого потребителя, с учётом дополнительного подключения абонентов h принимают не более 8 мм. вод. ст./м, на ответвлениях 30 мм. вод. ст/м), исходя из расходов теплоносителя на участках по таблицам и номограммам находят диаметры теплопроводов, действительные потери давления на трение и скорость движения теплоносителя, которая должна быть не более 25 м/сек.
Следует отметить, что для районов вечно мерзлотных грунтов минимальный диаметр труб, не зависимо от расхода воды и параметров теплоносителя должен приниматься 50 мм.
Курсовой проект “Теплоснабжение”. | 13 |
3.
Определив диаметры расчётных участков, разрабатывают монтажную схему теплопроводов, размещают на трассе запорную арматуру, неподвижные опоры, компенсаторы. Монтажная схема вычерчивается в две линии, причём подающий теплопровод располагается с правой стороны по ходу движения теплоносителя от источника теплоты.
4.
Потери напора определяются: H =
h·(
L +
Lэкв
)
[мм. вод. ст.]
Эквивалентной длиной (Lэкв
) принято называть такую условную длину прямолинейного участка, на котором падения давления на трение равно падению вызываемого местными сопротивлениями.
При отсутствии данных о характере и количестве местных сопротивлений эквивалентная длина определяется: Lэкв
=
a1
·
L
a1
– коэффициентучитывающий долю потерь давления в местных сопротивлениях по отношению падений давления на трение (по СНиП “Тепловые сети” приложения): для Ду
до 150 мм. a1
= 0,3
для Ду
до 200 мм. a1
= 0,4
5.
После определения суммарного гидравлического сопротивления для всех участков расчётной магистрали необходимо сравнить располагаемым напором:
– суммарные гидравлические сопротивления для всех участков расчётной магистрали,
– располагаемый напор в конечной точке тепловой сети.
6.
Расчёт считается удовлетворительным, если гидравлическое сопротивление не превышает располагаемый перепад давлений и отличается от него не более чем на 10 %
Схема присоединения теплообменников горячего водоснабжения выбирается по следующему соотношению:
– двухступенчатая смешанная схема,
При другом отношении – одноступенчатая параллельная схема.
Гидравлический расчёт сведён в таблицу №3.
Курсовой проект “Теплоснабжение”. | 14 |
Таблица №3 Гидравлический расчёт: | |||||||||||
№
уч.
|
Q
ккал/ч
|
G,
т/ч
|
Диаметр | Длина
|
U,
м/с
|
Потери напора
|
|||||
Ду
|
Дн
х S |
L, м
|
Lэкв
|
L +
Lэкв |
h, мм. вод. ст.
|
H, мм. вод. ст.
|
Hc
, мм. вод. ст. |
||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
1 | 17544 | 0,291 | 50 | 57 х 3,5 | 34 | 10,2 | 44,2 | 0,12 | 0,53 | 23,43 | 23,43 |
2 | 316909 | 4,05 | 65 | 76 х 3,5 | 68 | 20,4 | 88,4 | 0,32 | 2,58 | 228,07 | 251,5 |
3 | 909222 | 15,75 | 100 | 108 х 4 | 14 | 4,2 | 58,8 | 0,59 | 5,17 | 304 | 555,5 |
4 | 1101896 | 19,07 | 100 | 108 х 4 | 22 | 6,6 | 28,6 | 0,7 | 7,3 | 209 | 764,5 |
5 | 1345792 | 23,36 | 125 | 133 х 4 | 90 | 27 | 117 | 0,57 | 3,57 | 417,7 | 1182,2 |
6 | 1428197 | 24,8 | 125 | 133 х 4 | 26 | 7,8 | 33,8 | 0,59 | 3,88 | 131,2 | 1313,4 |
7 | 1508005 | 26,23 | 125 | 133 х 4 | 17 | 5,1 | 22,1 | 0,64 | 4,52 | 99,9 | 1413,3 |
8 | 216842 | 3,75 | 50 | 57 х 3,5 | 3 | 0,9 | 3,9 | 0,27 | 2,51 | 9,79 | ––––– |
9 | 449109 | 7,79 | 65 | 76 х 3,5 | 26 | 7,8 | 33,8 | 0,63 | 9,3 | 314,34 | ––––– |
10 | 674836 | 11,71 | 80 | 108 х 4 | 15 | 4,5 | 19,5 | 0,67 | 8,9 | 173,55 | 487,9 |
11 | 225727 | 3,92 | 50 | 57 х 3,5 | 5 | 1,5 | 6,5 | 0,59 | 12,9 | 83,85 | ––––– |
12 | 61404 | 1,02 | 50 | 57 х 3,5 | 10 | 3 | 13 | 0,15 | 0,9 | 11,7 | ––––– |
13 | 192674 | 3,32 | 50 | 57 х 3,5 | 20 | 6 | 26 | 0,5 | 9,34 | 242,84 | 254,54 |
14 | 131270 | 2,3 | 50 | 57 х 3,5 | 3 | 0,9 | 3,9 | 0,34 | 4,27 | 16,65 | ––––– |
15 | 79808 | 1,42 | 50 | 57 х 3,5 | 92 | 27,6 | 119,6 | 0,21 | 1,7 | 203,32 | ––––– |
16 | 243896 | 4,29 | 65 | 76 х 3,5 | 50 | 15 | 65 | 0,34 | 2,81 | 182,65 | 385,97 |
17 | 164088 | 2,87 | 50 | 57 х 3,5 | 2 | 0,6 | 2,6 | 0,43 | 6,79 | 17,65 | ––––– |
18 | 79808 | 1,42 | 50 | 57 х 3,5 | 83 | 24,9 | 107,9 | 0,21 | 1,7 | 183,43 | ––––– |
19 | 82405 | 1,44 | 50 | 57 х 3,5 | 21 | 6,3 | 27,3 | 0,21 | 1,7 | 46,41 | ––––– |
Курсовой проект “Теплоснабжение”. |
15 |
6. Разработка монтажной схемы и выбор строительных конструкций тепловой сети.
Тепловая сеть представляет собой систему прочно и плотно соединёнными между собой участков теплопроводов, по которым тепло с помощью теплоносителя транспортируется от источников тепла к тепловым потребителям.
Направление теплопроводов выбирается по тепловой карте района с учётом геодезической съёмки, планов существующих и намечаемых наземных и подземных сооружений, состояния грунтовых вод.
При прокладке стремятся к: – прокладке магистральной трассы по району наиболее плотной тепловой нагрузки,
– минимальные объёмы работ по сооружению сети,
– наименьшей длины теплопровода.
Теплопроводы прокладываются прямолинейно, параллельно оси проезда или линии застройки. Нежелательно перебрасывать трассу магистрального теплопровода с одной стороны проезда на другую.
При выборе трассы следует руководствоваться следующим:
– надёжности теплоносителя,
– быстрая ликвидация возможных неполадок и аварий,
– безопасность обслуживающего персонала.
Для обеспечения опорожнения и дренажа теплопроводы прокладываются с уклоном к горизонту. Минимальная величина уклона водяных сетей принимается равной 0,002, где направление уклона безразлично.
По трассе тепловых сетей строится продольный профиль, на который наносят:
– планировочные и существующие отметки земли,
– уровень стояния грунтовых вод,
– существующие и проектируемые подземные коммуникации, сооружаемые с указанием вертикальных отметок этих сооружений.
Теплопровод состоит из трёх основных элементов:
– трубопровод,
– теплоизоляционная конструкция,
– строительная конструкция.
7. Теплоизоляционная конструкция.
Теплоизоляционная конструкция состоит из трёх основных слоёв:
1. противокоррозионный слой,
2. теплоизоляционный слой,
3. покровный слой.
Противокоррозионный слой предназначен для защиты теплопровода от наружной коррозии.
Теплоизоляционный слой устраивается на трубопроводах, арматуре, фланцевых соединениях и для следующих целей:
1.
уменьшение потерь тепла при его транспортировании, что снижает установочную мощность источников тепла,
2.
уменьшения падения температуры теплоносителя, что снижает расход теплоносителя,
Курсовой проект “Теплоснабжение”. | 16 |
3.
понижения температуры на поверхности теплопровода и воздуха в местах обслуживания.
Покровный слой предназначен для защиты тепловой изоляции от атмосферных осадков.
7.1. Расчёт тепловой изоляции.
В качестве основного теплоизоляционного материала принимаем минераловатную плиту.
При проектировании тепловых сетей толщину изоляции определяют исходя из:
– норм потерь тепла,
– заданного перепада температур на участке тепловой сети,
– допустимой температуры на поверхности конструкции,
– технико-экономического расчёта.
Толщина тепловой изоляции определяется по формуле:
; (7.1.1.)
λк
– коэффициент теплопроводности основного слоя (для мин. ваты 0,07 Вт/м2
°С),
de
– наружный диаметр теплопровода <мм>,
Rиз
– термическое сопротивление основного слоя изоляции < м2
°С/Вт>:
; (7.1.2)
τm
– расчётная среднегодовая температура теплоносителя (средняя за отопительный период):
; (7.1.3.)
τm
1
– средняя температура теплоносителя по месяцам определяемая по графику центрального качественного регулирования в зависимости от среднемесячных температур наружного воздуха,
n1
– количество часов в году по месяцам,
te
–
расчётная температура окружающей среды (средняя за отопительный период).
qe
–
норма потерь теплоты <Вт/м> (СНиП “Тепловая изоляция” приложение 4–8).
k1
– коэффициент учитывающий изменение стоимости теплоты и теплоизоляционной конструкции в зависимости от районо строительства и способа прокладки (k1
= 088).
Расчёт толщины минераловатной плиты сведён в таблицу № 4:
Курсовой проект “Теплоснабжение”. | 17 |
Таблица № 4 “Расчёт тепловой изоляции”:
Трубопровод.
|
τm
, °С |
Ду
|
Rиз
м2
|
δк
мм. |
Подающий:
|
87,63 | 50 | 4,34 | 163,7 |
65 | 3,76 | 160,6 | ||
80 | 3,46 | 159,3 | ||
100 | 3,12 | 159 | ||
125 | 2,75 | 156,4 | ||
Обратный:
|
54,92 | 50 | 4,4 | 168 |
65 | 3,93 | 176 | ||
80 | 3,56 | 204 | ||
100 | 3,12 | 159 | ||
125 | 2,77 | 158,4 |
7.2 Определение потерь тепла в наружных тепловых сетях.
Q
пот
= Σ (β·
qн
·
L)
·
a
β –
коэффициент по потери тепла арматурой и компенсаторами (1,25 для наружной прокладки),
qн
–
потери тепла теплопроводами (ккал/ч·м),
L –
протяжённость теплопровода (м),
а –
поправочный коэффициент, зависит от средней годовой температуры воздуха:
–20 °С: 1,11 для Т1. –10 °С: 1
1,07 для Т2. 1
–18 °С: 1,07 –8 °С: 0,99
1,04 0,99
–15 °С: 1,04 –5 °С: 0,98
1,02 0,98
–12 °С: 1,01
1,01
Расчёт потерь тепла сведён в таблицу № 5:
Трубопровод.
|
Дн
|
Q
ккал/ч.
|
Т1 | 57 | 9555 |
76 | 5580 | |
89 | 656 | |
108 | 1755 | |
133 | 7149 | |
Т2 | 57 | 7166 |
76 | 5040 | |
89 | 488 | |
108 | 1260 | |
133 | 5320 | |
ΣQпот
·а = 45234 ккал/ч. |
Курсовой проект “Теплоснабжение”. | 18 |
Курсовой проект “Теплоснабжение”. |
19 |
Наим.
Изоляц.
объекта.
|
Дн
|
τ
max , °С |
L
м |
Окрашиваемая поверхность.
|
Основной изоляционный слой
|
Покровный слой
|
|||||||
Материал
|
Толщина
|
Объём, м3
|
Материал
|
Толщина,
мм.
|
Поверхность
|
||||||||
Ед.,
м2 |
Общая,
м2
|
Ед.
|
Общ.
|
Ед.
|
Общ.,
м2
|
||||||||
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
Т1 | 57 | 130 | 273 | 0,179 | 48,9 | Маты минераловатные. | 163,7 | 0,0293 | 8 | Сталь листовая оцинкованная | 0,7 | 1,2 | 329,7 |
76 | 144 | 0,239 | 34,4 | 160,6 | 0,0383 | 5,5 | 1,25 | 179,7 | |||||
89 | 15 | 0,28 | 4,2 | 159,3 | 0,045 | 0,6 | 1,28 | 19,2 | |||||
108 | 36 | 0,34 | 12,24 | 159 | 0,054 | 1,94 | 1,34 | 48,2 | |||||
133 | 133 | 0,418 | 55,6 | 156,4 | 0,065 | 8,7 | 1,4 | 186,3 | |||||
Т2 | 57 | 70 | 273 | 0,179 | 48,9 | 168 | 0,03 | 8,2 | 1,24 | 337,1 | |||
76 | 144 | 0,239 | 34,4 | 176 | 0,042 | 6,1 | 1,35 | 193,6 | |||||
89 | 15 | 0,28 | 4,2 | 204 | 0,057 | 0,86 | 1,56 | 23,4 | |||||
108 | 36 | 0,34 | 12,24 | 159 | 0,053 | 1,9 | 1,34 | 48,2 | |||||
133 | 133 | 0,418 | 55,6 | 158,4 | 0,066 | 8,8 | 1,31 | 188 |
7.3 Ведомость изоляционной конструкции:
5) π·Дн
6) (5)·L
9)π·Дн
·δиз
10) (9)·L
13) 2π·(Дн
/2 + δиз)
14) (13)·L
8. Расчёт опор.
8.1. Расстояние между неподвижными опорами:
Ду
|
L
, мм. |
Ø 50 | 60 |
Ø 65 | 70 |
Ø 80 | 80 |
Ø 100 | 80 |
Ø 125 | 90 |
Ø 150 ÷ 175 | 100 |
Ø 200 | 120 |
8.2. Расстояние между подвижными опорами:
Дн
х S |
L1
, мм. |
Ø 57 х 3,5 | 5,4 |
Ø 76 х 3,5 | 6,2 |
Ø 89 х 3,5 | 6,8 |
Ø 108 х 4 | 8,3 |
Ø 133 х 4 | 8,4 |
Ø 159 х 4,5 | 9,3 |
Ø 194 х 5 | 10,2 |
Ø 219 х 6 | 11,6 |
Количество подвижных опор рассчитывается по формуле:
n =
L·2:
L1
L –
расстояние между неподвижными опорами по монтажной схеме, или общая длина, данного диаметра, теплопровода,
L1
– расстояние между подвижными опорами.
Таблица № 6 “Количество подв. опор”:
|
|
Ду
|
n
|
Ø 50 | 101 |
Ø 65 | 46 |
Ø 80 | 5 |
Ø 100 | 9 |
Ø 125 | 32 |
∑ | 193 подв. опор. |
Расчёт количества подвижных опор сведён в таблицу № 6.
Курсовой проект “Теплоснабжение”. | 20 |
9. Водоподогреватели горячего водоснабжения.
К расчёту принимаем водоводяные кожухотрубчатые подогреватели.
В кожухотрубчатых подогревателях основным элементом является цилиндрический корпус и пучок гладких трубок размещаемых внутри корпуса. Один из теплоносителей протекает внутри трубок, другой в межтрубном пространстве – такие теплообменники называются скоростными.
Скоростные водоводяные подогреватели, у которых греющая и нагреваемая вода движутся навстречу, называются противоточными. Противоток эффективнее прямотока, т.к. обеспечивает большую среднюю разность температур и позволяет нагревать воду до более высокой температуры.
В подогревателях предназначенных для горячего водоснабжения греющую воду направляют в межтрубное пространство, нагреваемую в трубки. В подогреватели для системы отопления греющая вода направляется в трубки, а нагреваемая в межтрубное пространство.
Основным элементом подогревателя является корпус из стальной бесшовной трубы. Внутри корпуса расположены трубки из латуни Дв
16 х 1 мм., теплопроводность составляет 135 Вт/м °С, корпус теплообменника имеет длину 3 – 4 м, Ø57 – 530 мм., число трубок 4 – 450, Рр
= 1 Мпа.
Тепловой и гидравлический расчёт водоподогревательных установок.
Расчет сводится к определению: – расчётной поверхности нагрева,
– выбора номера и количество секций.
– гидравлического сопротивления водоподогревателя по греющей и нагреваемой воде.
Расчёт подогревателя системы горячего водоснабжения при любых схемах подключения к тепловым сетям производится для самого неблагоприятного режима, соответствующего точке излома температурного графика.
Для скоростных секционных водоподогревателей следует принимать противоточную схему потоков теплоносителя, при этом греющая вода должна поступать в межтрубное пространство.
– двухступенчатая смешанная схема,
При другом отношении – одноступенчатая параллельная схема.
9.1 Расчёт водоподогревателя при двухступенчатой смешанной схеме.
1.
В зимний период расход сетевой воды вычисляется по формуле:
– на отопление <кг/ч>:
; (9.1.1.)
– на горячие водоснабжение <кг/ч>:
; (9.1.2.)
Курсовой проект “Теплоснабжение”. | 21 |
В этих формулахQo
max
иQh
max
в кВт.
2.
Расчётный расход на абонентский ввод <кг/ч>:
G
аб
. max
=Go max
+ Gh max
; (9.1.3.)
3.
Расход нагреваемой воды для горячего водоснабжения <кг/ч>:
; (9.1.4.)
4.
Температура нагреваемой воды на выходе из подогревателя первой ступени <°С>: ; (9.1.5.)
5.
Теплопроизводительность подогревателя Ⅰ и Ⅱ ступени <кВт>:
; (9.1.6.)
; (9.1.7.)
6.
Температура сетевой воды на выходе из подогревателя Ⅰ ступени:
; (9.1.8.)
7.
Средне логарифмические разности температур между греющим и нагреваемым теплоносителями в подогревателях Ⅰ и Ⅱ ступени:
; (9.1.9.)
; (9.1.10.)
8.
Средние температуры сетевой и нагреваемой воды в подогревателях Ⅰ и Ⅱ ступени: ; (9.1.11.)
; (9.1.12.)
; (9.1.13.)
; (9.1.14.)
9.
Задавшись скоростью нагреваемой воды Uтр
=1 м/с, определяем требуемую площадь живого сечения трубного пространства подогревателей <м2
>:
; (9.1.15.)
По вычисленной fтр.
подбираем вид подогревателя и выписываем его характеристики.
Курсовой проект “Теплоснабжение”. | 22 |
10.
Эквивалентный диаметр межтрубного пространства:
; (9.1.16.)
Д
i
– внутренний диаметр теплообменного аппарата (корпуса).
de
– наружный диаметр трубок.
11.
Действительная скорость нагреваемой воды в трубках подогревателей <м/с>:
; (9.1.17.)
f
тр.
–
площадь межтрубного пространства выбранного подогревателя.
12.
Скорость сетевой воды в межтрубном пространстве в подогревателях Ⅰ и Ⅱ ступени <м/с>:
; (9.1.18.)
; (9.1.19.)
13.
Коэффициент теплоотдачи от сетевой воды к стенкам трубок в подогревателях Ⅰ и Ⅱ ступени <Вт/м2
°С>:
; (9.1.20.)
; (9.1.21.)
14.
Коэффициент теплопередачи от стенок трубок к нагреваемой воде в подогревателях Ⅰ и Ⅱ ступени:
; (9.1.22.)
; (9.1.23.)
15.
Коэффициенттеплоотдачи для подогревателей Ⅰ и Ⅱ ступени <Вт/м2
°С>:
; (9.1.24.)
; (9.1.25.)
16.
Требуемая площадь поверхности нагрева подогревателей Ⅰ и Ⅱ ступени <м2
>:
; (9.1.26.)
; (9.1.27.)
Курсовой проект “Теплоснабжение”. | 23 |
17.
Количество секций подогревателя Ⅰ и Ⅱ ступени:
; (9.1.28.)
; (9.1.29.)
18.
Потери давления в подогревателях Ⅰ и Ⅱ ступени <кПа>:
; (9.1.30.)
; (9.1.31.)
; (9.1.32.)
; (9.1.33.)
В летний период расчётные параметры сетевой воды составляют:
τ|
1
= 70 ºC,
τ|
3
= 30 ºC,
=
15 ºC.
19.
Расход теплоты на горячие водоснабжение <кВт>:
; (9.1.34.)
20.
Расход нагреваемой воды <кг/ч>:
; (9.1.35.)
; (9.1.36.)
21.
Средне логарифмическая разность температур теплоносителей:
; (9.1.37.)
22.
Средние температуры нагреваемой и сетевой воды в подогревателе:
; (9.1.38.)
; (9.1.39.)
23.
Скорость сетевой воды и нагреваемой в водоподогревателях <м/с>:
; (9.1.40.)
; (9.1.41.)
24.
Коэффициент теплоотдачи:
; (9.1.42.)
Курсовой проект “Теплоснабжение”. | 24 |
; (9.1.43.)
25.
Коэффициент теплопередачи:
; (9.1.44.)
26.
Поверхность нагрева подогревателей в летний период <м2
>:
; (9.1.45.)
27.
Количество секций подогревателя:
; (9.1.46.)
28.
Потери давления в летний период <кПа>:
; (9.1.47.)
; (9.1.48.)
9.2 Расчёт водоподогревателя при одноступенчатой параллельной схеме.
1.
Расход греющей воды <т/ч>: ; (9.2.1)
2.
Расход нагреваемой воды <т/ч>: ; (9.2.2.)
3.
задавшись ориентировочно типом и номером подогревателя с диаметром корпуса Dв
находим: –
скорость воды в межтрубном пространстве <м/с>:
; (9.2.3.)
– скорость нагреваемой воды в трубах <м/с>:
; (9.2.4.)
4.
Средняя температура греющей воды <°С >: Т = 0,5 · (Т1
– Т2
)
; (9.2.5.)
5.
Средняя температура нагреваемой воды <°С >: t
= 0,5 · (
t
1
–
t
2
)
; (9.2.6.)
6.
Коэффициент теплоотдачи от греющей воды, проходящей в межтрубном пространстве, к стенкам трубок <ккал/м2
ч°С >:
; (9.2.7.)
; (9.2.8.) – эквивалентный диаметр межтрубного пространства <м>:
7.
Коэффициент теплопередачи от стенок трубок к нагреваемой воде, проходящей по трубкам <ккал/м2
ч°С >:
; (9.2.9.)
Курсовой проект “Теплоснабжение”. | 25 |
8.
Коэффициент теплопередачи <ккал/м2
ч°С >:
; (9.2.10.)
При латунных трубках диаметром 16/14 мм значение δст
/λст
= 0,000011
9.
Средне логарифмическая разность температур в подогревателе <°С >:
; (9.2.11.)
10.
Площадь поверхности нагрева подогревателя <м2
>:
; (9.2.12.)
μ
– коэффициент, учитывающий накипь и загрязнение трубок:
11.
Активная длина секций подогревателя <м2
>:
; (9.2.13.)
d
ср
= 0,5·(
d
н
–
d
в
)
; (9.2.14.)
12.
Число секций подогревателя при длине секций 4 м:
; (9.2.15.)
13.
Потери давления на одну секцию 4 м определяется по формулам <кгс/см2
>:
Δ
P
тр
= 530
; (9.2.16.)
Δ
P
тр
= 1100
; (9.2.17.)
В этих формулах: Q – расчётный расход тепла в ккал/ч,
Т1
– температура греющей воды на входе в подогреватель в °С,
Т2
– температура греющей воды на выходе из подогревателя в °С,
t1
– температура нагреваемой (местной) воды на выходе из подогревателя в °С (65 °С),
t2
– температура нагреваемой воды на входе в подогреватель в °С,
Dв
– внутренний диаметр корпуса подогревателя в м,
dн
и dв
– наружный и внутренний диаметр трубок в м.
Расчет водоподогревателя:
– принимаем двухступенчатую смешанную схему присоединения теплообменников горячего водоснабжения.
Исходные данные для расчёта: Qo
max
= 1343,2 кВт, Qh
max
= 305,763 кВт, , , τ1
= 130 °С, τ2
= 70 °С, th
= 60 °С, tc
= 5 °С.
Курсовой проект “Теплоснабжение”. | 26 |
Расчёт водоподогревателей сведён в таблицу № 7.
Таблица № 7 “Расчёт водоподогревателей ГВ”:
|
|||||||
№
|
Обозначение
|
Ед.
измер.
|
Получ.
значен.
|
№
|
Обозначение
|
Ед.
измер.
|
Получ.
значен.
|
1
|
Go max
|
кг/ч | 19234,4 | 20
|
Кг/ч | 3821,3 | |
G3 h max
|
кг/ч | 5557,3 | кг/ч | 4299 | |||
2
|
Gаб
max |
кг/ч | 24791,7 | 21
|
°С | 12,3 | |
3
|
кг/ч | 4776,5 | 22
|
°С | 37,5 | ||
4
|
t|
|
°С | 39 | °С | 50 | ||
5
|
кВт | 116,75 | 23
|
Uтр.
|
м/с | 0,574 | |
кВт | 189,013 | Uм. тр.
|
м/с | 0,416 | |||
6
|
°С | 37,5 | 24
|
Вт/м2
°С |
3554,6 | ||
7
|
Δtm
,І |
°С | 14,7 | Вт/м2
°С |
3030,5 | ||
Δtm
,ІІ |
°С | 7,2 | 25
|
Кл
|
Вт/м2
°С |
1602 | |
8
|
τm
,І |
°С | 40,75 | 26
|
Fs
|
м2
|
12,7 |
tm
,І |
°С | 22 | 27
|
n | шт. | 6 | |
τm
,ІІ |
°С | 57 | 28
|
кПа | 10,48 | ||
tm
,ІІ |
°С | 49,5 | кПа | 11,42 | |||
9
|
fтр.
|
м2
|
0,00133 | ||||
10
|
dee
|
м2
|
0,01333 | ||||
11
|
Uтр
|
м/с | 0,72 | ||||
12
|
м/с | 2,4 | |||||
м/с | 0,54 | ||||||
13
|
Вт/м2
°С |
11550,5 | |||||
Вт/м2
°С |
3902,2 | ||||||
14
|
Вт/м2
°С |
3741,7 | |||||
Вт/м2
°С |
4638,9 | ||||||
15
|
КІ
|
Вт/м2
°С |
2726 | ||||
КІІ
|
Вт/м2
°С |
2062,6 | |||||
16
|
FІ
|
м2
|
5,9 | ||||
FІІ
|
м2
|
9,9 | |||||
17
|
шт. | 3 | |||||
шт. | 5 | ||||||
18
|
кПа | 190,08 | |||||
кПа | 8,2 | ||||||
кПа | 16,04 | ||||||
кПа | 13,74 | ||||||
19
|
кВт | 200,14 |
Курсовой проект “Теплоснабжение”. | 27 |
По результатам расчёта к установке принимаем скоростной водоподогреватель типа 06 по ОСТ 34 – 588 – 68 со следующими техническими характеристиками:
Дн
= 89 мм.
Двн
= 82 мм.
L = 4410 мм.
l = 200 мм.
Z = 12
F = 2,24 м2
fтр
= 0,00185 м2
fм. тр.
= 0,00287 м2
В зимний период работают 2-ва подогревателя ГВ (Ⅰ и Ⅱ ступени) соединённые по двухступенчатой смешанной схеме. Подогреватель Ⅰ ступени имеет 3 секции. Подогреватель Ⅱ ступени имеет 5 секций.
В летний период включается только подогреватель Ⅱ ступени и к нему добавляется 1 секция.
Библиографический список.
Теплоснабжение. Учеб. для вузов/ А.А. Ионин, Б.М. Хлыбов и др. Под ред. А.А. Ионина, -М.: Стройиздат, 1989.
2. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. Учуб. для вузов, -М.: Энергоиздат, 1999.
3. Расчёт и проектирование тепловых сетей. / А.Ю. Строй, В.Л. Скальский . –Киев.: Будивельник, 1981.
4. СНиП 23-01-99 «Строительная климатология»./ Госстрой России, 2000.
5. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей. Справочник./ В.И. Манюк, ЯЧ.И. Каплинских и др. М.: Стройиздат, 1988.
6. СНиП 2.04.07-86 «Тепловые сети». / Гострой СССР. –М.: ЦИТ Госстроя СССР, 1987.
Курсовой проект “Теплоснабжение”. | 28 |