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.

2. Расчётная температура самой холодной пятидневки: -48 °С.

3. Расчётная температура зимняя вентиляционная: -49 °С.

4. Средняя годовая температура: -14,2 °С.

5. 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.

t_н °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.

t_o

Этажность.

1 ÷ 2

3 ÷ 4

–50 °С.

q_o=255 В/м²

q_o=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>:

Q_{o max}=q_oA(1+K₁)

q_{o –} 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>:

Q_{v max}=K₁K₂q_oA

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).

t_x – 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>:

Q_{h max}=2,4Q_{h m}

2.5. Средний тепловой поток на отопление <Bт>:

t_i – средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых помещений (при отсутствии данных в жилых принимается 18 °С, в производственных 16 °С).

t_om – средняя температура наружного воздуха за период со среднесуточной температурой 8 °С и ниже.

T_o – 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).

t_c – 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 >:

Q_oy=86,4Q_{o m}n_o

2.9. Годовой расход тепла на вентиляцию общественных зданий < кДж >:

2.10. Годовой расход тепла на ГВ жилых и общественных зданий < кДж >:

n_o – 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).

n_{h 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.

Q_{o max,} Вт.

Q_{v max,} Вт.

Q_{h m,} Вт.

Q_{h max,} Вт.

Q_{o m,} Вт.

Q_{v m,} Вт.

_, Вт.

Q_oy,ГДж.

Q_vy, ГДж.

Q_hy, 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)

t_н – температура наружного воздуха (от +8 и ниже).

Все расчёты для построения графика сведены в таблицу №2.

Таблица №2:

T_н, °С.

Q_{o m,} Вт.

Q_{v m,} Вт.

Q_{h m,} Вт.

Q_{oбщ. 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 t_o по следующим формулам:

; (4.1.1.)

; (4.1.2.)

t_i – средняя температура воздуха отапливаемых зданий.

∆t – температурный напор нагреваемого прибора:

; (4.1.3.)

– температура воды в подающем трубопроводе системы отопления после элеватора при t_o.

t_o – расчётная температура наружного воздуха для проектирования отопления.

– температура воды в обратном трубопроводе после системы отопления при t_o.

– расчётный перепад температур воды в тепловой сети:

; (4.1.4.)

– температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчётной температуре наружного воздуха (t_o).

– 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 (Q_{h max}) к максимальной тепловой нагрузки на отопление (Q_{о 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' – t_c)/(t_h – t_c); (4.2.4.)

при t_o: δ₂ = δ'·(τ₂ – t_c)/(τ'₂ – t_c); (4.2.5.)

t_h – температура воды поступающая в систему горячего водоснабжения.

t_c – температура холодной водопроводной воды в отопительный период.

Зная δ₂ и δ'₂ находим температуру сетевой воды от обратной магистрали по повышенному температурному графику:

τ_2П = 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 t_о:

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:

τ_1П = 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

t_i = 18 °С

t_o = – 48 °С

τ_э = 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>:

1. 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,

t_h – 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:

G_d = G_{o max} + G_{v max} + k₃ · G_{i 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 + L_экв) [мм. вод. ст.]

Эквивалентной длиной (L_экв) 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: L_экв = a₁·L

a₁ – коэффициент учитывающий долю потерь давления в местных сопротивлениях по отношению падений давления на трение (по СНиП “Тепловые сети” приложения): для Д_у до 150 мм. a₁ = 0,3

для Д_у 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

Д_у

Д_н х S

L, м

L_экв

L +L_экв

h, мм. вод. ст.

H, мм. вод. ст.

H_c, 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.)

λ_к – коэффициент теплопроводности основного слоя (для мин. ваты 0,07 Вт/м² °С),

d_e – наружный диаметр теплопровода <мм>,

R_из – 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,

t_e – расчётная температура окружающей среды (средняя за отопительный период).

q_e – 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.

τ_m, °С

Д_у

R_из,

м²°С/Вт.

δ_к,

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·q_н ·L)·a

β – коэффициент по потери тепла арматурой и компенсаторами (1,25 для наружной прокладки),

q_н – 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.

Д_н

Q_пот,

ккал/ч.

Т1

57

9555

76

5580

89

656

108

1755

133

7149

Т2

57

7166

76

5040

89

488

108

1260

133

5320

ΣQ_пот·а = 45234 ккал/ч.

Курсовой проект “Теплоснабжение”.

18

Курсовой проект “Теплоснабжение”.

19

Наим.

Изоляц.

объекта.

Д_н

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·Д_н

6. (5)·L

9) π·Д_н·δ_из

10. (9)·L

13) 2π·(Д_н/2 + δ_из)

14) (13)·L

8. Расчёт опор.

8.1. Расстояние между неподвижными опорами:

Д_у

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:

Д_н 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”:

Д_у

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 Д_в 16 х 1 мм., теплопроводность составляет 135 Вт/м °С, корпус теплообменника имеет длину 3 – 4 м, Ø57 – 530 мм., число трубок 4 – 450, Р_р = 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 Q_{o max} и Q_{h max} в кВт.

2. Расчётный расход на абонентский ввод <кг/ч>:

G_{аб. max} = G_{o max} + G_{h 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 U_тр=1 м/с, определяем требуемую площадь живого сечения трубного пространства подогревателей <м²>:

; (9.1.15.)

По вычисленной f_тр. 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).

d_e – 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. 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 D_в 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 δ_ст/λ_ст = 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>:

ΔP_тр = 530; (9.2.16.)

ΔP_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,

D_в – внутренний диаметр корпуса подогревателя в м,

d_н и d_в – наружный и внутренний диаметр трубок в м.

Расчет водоподогревателя:

– принимаем двухступенчатую смешанную схему присоединения теплообменников горячего водоснабжения.

Исходные данные для расчёта: Q_{o max} = 1343,2 кВт, Q_{h max} = 305,763 кВт, , , τ₁ = 130 °С, τ₂ = 70 °С, t_h = 60 °С, t_c = 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

G_{o max}

кг/ч

19234,4

20

Кг/ч

3821,3

G_{3 h max}

кг/ч

5557,3

кг/ч

4299

2

G_{аб 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

U_тр.

м/с

0,574

кВт

189,013

U_{м. тр.}

м/с

0,416

6

°С

37,5

24

Вт/м²°С

3554,6

7

Δt_m,І

°С

14,7

Вт/м²°С

3030,5

Δt_m,ІІ

°С

7,2

25

К_л

Вт/м²°С

1602

8

τ_m,І

°С

40,75

26

F_s

м²

12,7

t_m,І

°С

22

27

n

шт.

6

τ_m,ІІ

°С

57

28

кПа

10,48

t_m,ІІ

°С

49,5

кПа

11,42

9

f_тр.

м²

0,00133

10

d_ee

м²

0,01333

11

U_тр

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

К_І

Вт/м²°С

2726

К_ІІ

Вт/м²°С

2062,6

16

F_І

м²

5,9

F_ІІ

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:

Д_н = 89 мм.

Д_вн = 82 мм.

L = 4410 мм.

l = 200 мм.

Z = 12

F = 2,24 м²

f_тр = 0,00185 м²

f_{м. 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.

1. 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