Курсовая: Курсовой проект по отоплению жилого района
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=255 В/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=qoA(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=K1K2qoA
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. Средний тепловой поток на вентиляцию <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=86,4Qo mno
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. |
Qomax, Вт. | Qv max, Вт. | Qhm, Вт. | Qh max, Вт. | Qom, Вт. | Qvm, 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. | Qom, Вт. | Qvm, Вт. | Qhm, Вт. | Qoбщ. 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 (t
н) и балансовой нагрузки горячего водоснабжения (
):
=X·Q
h 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:
δ2 = δ'·(τ2 – 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.)
δ1 = δ – δ2; (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
τ
2 = 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.)
τ
1 – температура воды в подающем трубопроводе тепловой
сети при расчётной температуре наружного воздуха,
τ
2 – 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 – коэффициент учитывающий 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)
τ
m – расчётная среднегодовая температура теплоносителя
(средняя за отопительный период):
; (7.1.3.)
τ
m1 – 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°С/Вт. | 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.
Qпот = 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 | Qпот, 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 | τmax,°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 формулах Qo max и Qh max в кВт.
2. Расчётный расход на абонентский ввод <кг/ч>:
Gаб. 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 <м
2>:
; (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.)
Дi – внутренний диаметр теплообменного аппарата (корпуса).
de – наружный диаметр трубок.
11. Действительная скорость нагреваемой воды в трубках подогревателей <м/с>:
; (9.1.17.)
fтр. – 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. Коэффициент теплоотдачи 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 · (t1 – t2) ; (9.2.6.)
6. Коэффициент теплоотдачи от греющей воды, проходящей в межтрубном
пространстве, к стенкам трубок <ккал/м2ч°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/м2ч°С >:
; (9.2.9.)
Курсовой проект “Теплоснабжение”. | 25 |
8. Коэффициент теплопередачи <ккал/м2ч°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.)
dср = 0,5·(dн – dв) ; (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>:
ΔPтр = 530; (9.2.16.)
ΔPтр = 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 |