Разработка проекта теплоснабжения жилого квартала города

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Канули в прошлое те времена, когда в жилище тепло приносил открытый огонь. В настоящее время для производства тепловой энергии из первичных источников используют теплогенерирующие установки. Тепловая энергия - это один из видов энергии, используемой человеком для обеспечения необходимых условий его жизнедеятельности, как для развития и совершенствования общества, в котором он живет, так и для создания благо приятных условий его быта. Тепловая энергия, производимая человеком из первичных источников энергии, в основном используется для получения элек трической энергии на тепловых электростанциях, для технологических нужд промышленных предприятий, для отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий.

Теплогенерирующей установкой называют совокупность устройств и механизмов для производства тепловой энергии в виде водяного пара, горячей воды или подогретого воздуха. Водяной пар используют для технологических нужд в промышленности и сельском хозяйстве, для приведения в движение паровых двигателей, а также для нагрева воды, направляемой в дальнейшем на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Горячую воду и по догретый воздух используют для отопления производственных, общественных и жилых зданий, а также для коммунально-бытовых нужд населения. энергии.

Комплексы устройств, производящих тепловую энергию и доставляю щих ее в виде водяного пара, горячей воды или подогретого воздуха потребите лю, называются системами теплоснабжения. В зависимости от мощности систем и числа потребителей, получающих от них тепловую энергию, системы тепло снабжения подразделяются на централизованные и децентрализованные. Услов но принято считать систему теплоснабжения централизованной, если единичная мощность включенных в нее теплогенерирующих установок равна или превы шает 58 МВт. Если мощность установок, производящих тепловую энергию в системе, меньше 58 МВт, то система теплоснабжения считается децентрализо ванной.

За сто лет развития теплоснабжения в России сложилась уникальная система характеризующаяся следующими аспектами.

Во-первых, в настоящее время около 72% всей тепловой энергии производится централизованными источниками, остальные 28% производится децентрализованными источниками, в том числе 18% автономными и индивидуальными источниками.

Теплоснабжение такой северной страны, как Россия относится к числу важнейших приоритетов государственной, экономической и энергетической политикой. тепловой вентиляция отопление жилой

Стратегические цели теплоснабжения - это в первую очередь:

- надёжное снабжение теплом предприятий экономики и населения страны;

- повышение эффективности функционирования и обеспечения устойчивого развития отросли на базе новых современных технологий.

Повышение надежности и экономичности системы теплоснабжения за висит от работы котлоагрегатов, рационально спроектированной тепловой схемы котельной, широкое внедрение энергосберегающих технологий, экономии топ лива и энергии на собственные нужды, использования вторичных энергоресур сов. Пути и перспективы развития энергетики определены Энергетической про граммой Российской Федерации.

Поскольку теплоснабжение в России имеет большое социальное значение, повышение его надёжности, качества и экономичности является безальтернативной задачей.

Целью курсового проекта является разработка проекта теплоснабжения жилого квартала города.

Для достижения цели в курсовом проекте были решены основные задачи:

1.Определены расчетные расходы теплоносителя;

2.Разработан график регулирования;

3.Автоматизированы тепловые процессы для создания комфортных условий внутри помещения;

4.Проведен расчет и подбор современного высокоэффективного оборудования.



1. Теплоснабжение жилого квартала города

1.1 Общая часть

Характеристики объекта:

- место строительства - город Киров;

- расчетная температура наружного воздуха для проектирования системы отопления t_о=-33 ⁰С;

- расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем вентиляции t_v=-19⁰С;

- средняя температура за отопительный период t_cp.ot= -5,8 ⁰C;

- продолжительность отопительного периода n= 231 суток;

- источник теплоснабжения - районная котельная;

- теплоноситель - сетевая вода 130-70⁰С;

- график регулирования комбинированно-отопительный;

- параметры теплоносителя в системе отопления - 95-70⁰С;

- прокладка тепловой сети канальная;

- глубина заложения - 1,3 м;

- состав квартала:

1) 9-ти этажный жилой дом 4 секции

2) 9-ти этажный жилой дом 6 секций

3) Школа на 1000 учащихся

4) 9- ти этажный жилой дом 2 секции

5) Детский сад на 250 мест

Источником теплоснабжения является районная котельная, вырабатывающая теплоноситель в виде горячей воды для покрытия тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

Для данной котельной принята централизованная, водяная, закрытая система теплоснабжения. Параметры сетевой воды 130 - 70 °С, котельная располагается вне рассматриваемого микрорайона, квартала. Котельная вырабатывает следующие нагрузки:

Q_o = 2012,6 кВт;

Q_v = 83,5 кВт;

Q^t_h = 717,9 кВт.

Система теплоснабжения двухступенчатая, так как используется теплоноситель различных параметров. Подача теплоносителя от котельной осуществляется по двух трубным магистральным тепловым сетям до ЦТП. На ЦТП осуществляется распределение тепловой нагрузке приготовления теплоносителя на ГВС, с параметрами температуры 60°С, теплоносителя в системе отопления приготавливается на абонентских вводах здания.

Параметры теплоносителя в жилых домах, в детском саду и школе 95 - 70°С После ЦТП выполняются квартальные 4 -х трубные сети:

Т1 и Т2 - с нагрузкой на отопление и вентиляцию Q_o , Q_v;

ТЗ - подающий трубопровод ГВС с нагрузкой Q^h_t;

Т4 - циркуляционный трубопровод ГВС, для предотвращения остывания воды в стояках в системе ГВС.

Регулирование тепловой нагрузки выполняется по комбинированно -отопительному графику отпуска тепла. Центрально качественное регулирование выполняется на котельной в диапазоне наружных температур от t_o= -26 °С до t_кр = -0,410 °С

Местное количественное регулирование выполняется на ЦТП и абонентских вводах в диапазоне температур от t_кр = -3,339°С до t_н = °+8°С

Располагаемое давление на входе в ЦТП для квартальной сети Н_рас= 19,7 м.

Статический напор для квартальной сети H_стат=78,5 м. На ЦТП принято двух трубная ступенчатая схема приготовления горячей воды на ГВС, Использование температуры обратного теплоносителя для подогрева холодной водопроводной воды в первой ступени, является энергосберегающим фактором, а также сокращает расход воды во второй ступени. Первая ступень подсоединяется последовательно к обратному трубопроводу Т2. Температура нагреваемой воды на выходе из ступени достегает 40°С . Окончательный догрев производится в водоподогревателе второй ступени. ВП второй ступени подсоединяется по параллельной схеме к трубопроводу Т1.

На ЦТП установлено следующее оборудование:

- насосы повысительные на ГВС - марки GRUNDFOS;

- насосы циркуляционные на ГВС - марки GRUNDFOS;

- водоподореватели скоростные водоводяные пластинчатые типа ТКМ.

Система отопления зданий подсоединяется к тепловым сетям по зависимой схеме через элеватор. В элеваторных узлах происходит смешивание сетевой и обратной воды.

Система вентиляции общественных зданий подсоединяется по зависимой схеме через задвижку.

Система ГВС подсоединяется по закрытой схеме через скоростные подогреватели.

Прокладка квартальной тепловой сети выполняется подземная, канальная в непроходных каналах. Глубина заложения h_залож = 1,0 м. В прокладке применяются сборные железобетонные каналы типа КС 900х1200 от ЦТП к жилым домам.

Для прокладки тепловой сети Т1 и Т2 применяются трубы стальные, электросварные, прямошовные, ГОСТ 10704 - 91 Ру?1,6 мПа.

Запорная арматура на трубопроводе тепловой сети установлена в тепловых камерах. На трубопроводе Т1 и Т2 установлена стальная и чугунная арматура. Задвижки параллельные 30ч6бр. Вентили чугунные, бронзовые 15ч8п. Соединение арматуры фланцевое и резьбовое.

Трубопроводы укладываются на подвижные скользящие опоры с уклоном не менее 0,002.

Неподвижные опоры при прокладке в непроходных каналах щитовые, при прокладке в технических подпольях хомутовые и лобовые.

Для компенсации тепловых удлинений на тепловой сети устанавливаются П-образные компенсаторы, а так же используются естественные углы поворота трассы.

В тепловых камерах устанавливаются приборы контроля, арматура, врезки к потребителям. Через тепловые камеры происходит обслуживание тепловой сети.

Выпуск воздуха производится в верхних точках тепловой сети в тепловых камерах через воздушники. Сброс воды производится в нижних точках через сбросники, установленные в тепловых камерах.

1.2 Специальная часть

1.2.1 Расчет тепловых нагрузок

В системах централизованного теплоснабжения (СЦТ) по тепловым сетям подается теплота различным тепловым потребителям. Несмотря на значительное разнообразие тепловой нагрузки, ее можно разбить на две группы по характеру протекания во времени:

- сезонная;

- круглогодовая.

Изменение сезонной нагрузки зависит главным образом от климатических условий: температуры наружного воздуха, направления и скорости ветра, солнечного излучения, влажности воздуха и т.п. Основную роль играет наружная температура. Сезонная нагрузка имеет сравнительно постоянный суточный график и переменный годовой график нагрузки. К сезонной тепловой нагрузке относятся отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха. Ни один из указанных видов нагрузки не имеет круглогодового характера. Отопление и венти ляция являются зимними тепловыми нагрузками. Для кондиционирования воздуха в летний период требуется искусственный холод. Если этот искусственный холод вырабатывается абсорбционным или эжекционным методом, то ТЭЦ получает дополнительную летнюю тепловую нагрузку, что способствует повышению эффективности теплофикации.

К круглогодовой нагрузке относятся технологическая нагрузка и горячее водоснабжение.

График технологической нагрузки зависит от профиля производственных предприятий и режима их работы, а график нагрузки горячего водоснабжения от благоустройства жилых и общественных зданий, состава населения и распорядка его рабочего дня, а также от режима работы коммунальных предприятий бань, прачечных. Эти нагрузки имеют переменный суточный график. Годовые графики технологической нагрузки и нагрузки горячего водоснабжения также в определенной мере зависят от времени года. Как правило, летние нагрузки ниже зимних вследствие более высокой температуры перерабатываемого сырья и водопроводной воды, а также благодаря меньшим теплопотерям теплопроводов и производственных трубопроводов.

Одна из первоочередных задач при проектировании и разработке режима эксплуатации систем централизованного теплоснабжения заключается в определении значений и характера тепловых нагрузок.

В том случае, когда при проектировании установок централизованного теплоснабжения отсутствуют данные о расчетных расходах теплоты, основанных на проектах теплопотребляющих установок абонентов, расчет тепловой нагрузки проводится на основе укрупненных показателей. В процессе эксплуатации значения расчетных тепло вых нагрузок корректируют по действи тельным расходам. С течением времени это дает возможность установить проверенную тепловую характеристику для каждого по требителя.

Основная задача отопления заключается в поддержании внутренней температуры помещений на заданном уровне. Для этого необходимо сохранение равновесия между тепловыми потерями здания и теплопритоком. Условие теплового равновесия здания может быть выражено в виде равенства

Q = Q_T + Q_и = Q_o + Q_ТВ, (1)

где: Q - суммарные тепловые потери зда ния;

Q_T -теплопотери теплопередачей че рез наружные ограждения;

Q - теплопо тери инфильтрацией из-за поступления в помещение через неплотности наружных ограждений холодного воздуха;

Q_Q -подвод теплоты в здание через отопи тельную систему;

Q_тв - внутренние тепло выделения.

Тепловые потери здания в основном за висят от первого слагаемого Q_T, поэтому для удобства расчета можно тепловые поте ри здания представить так:

Q = Q_T (1+ µ), (2)

где: µ = Q_H/Q_T -- коэффициент инфильтра ции, представляющий собой отношение теплопотерь инфильтрацией к теплопотерям те плопередачей через наружные ограждения.

Источником внутренних тепловыделений Qтв, в жилых зданиях являются обычно люди, приборы для приготовления пищи (газовые, электрические и другие плиты), осветительные приборы. Эти тепловыделе ния носят в значительной мере случайный характер и не поддаются никакому регули рованию во времени.

Кроме того, тепловыделения не распре деляются равномерно по зданию. В поме щениях с большой плотностью населения

Тепловое потребление для целей горячего водоснабжения в те чение года изменяется сравнительно мало, но отличается большой неравномерностью по часам суток. Летом расход тепла в системах горячего водоснабжения жилых зданий по сравнению с зимой уменьшается на 30-35%. Это объясняется тем, что в летнее время температура воды в холодном водопроводе на 10-12°С выше, чем в зимний период. Кроме того, значительная часть город ского населения летом в субботние и воскресные дни выезжает в загородные зоны, т. е. в те дни, когда в жилом секторе зимой наблюдаются максимальные разборы горячей воды.

Горячее водоснабжение жилого района, из которого следует что тепловые нагрузки на горячее водоснабжение имеют не толь ко резкие колебания внутри суток, но и в течение недели. В жилых домах, оборудованных ваннами, максимальные расходы тепла зи мой наблюдаются в предвыходные и предпраздничные дни.

В промышленности технологи ческие аппараты нередко потребляют тепло в больших количествах и весьма разнообразно по времени. Это, например, различ ные сушильные и пропа рочные камеры, варочные котлы, гальванические ванны и др.

Удельные нормы тех нологического потребле ния тепла относят к еди нице продукции; они не прерывно изменяются в связи с постоянным со вершенствованием техно логических процессов. По этому расходы тепла на производственные нужды

следует определять по материалам технологических проектов или по ведомственным нормам проектирования.

Большое разнообразие тепловых нагрузок различных промыш ленных предприятий, жилых и общественных зданий, несовпадение

По времени их максимумов при водит к необходимости построения графиков теплового потребления, как для отдельных зданий, так и для района теплоснабже ния в целом. Графики теплового потребления характеризуют изме нение, тепловых нагрузок повре мени. При определении мощности котельной подбор оборудования, расчет тепловых нагрузок производятся по укрупненным измерителям, в зависимости от объема зданий.



Таблица 1- Расчётные размеры зданий

№ здания на плане	Наименование здания	Ширина, м	Длина, м	Объем м3	Число квартир
1	9-ти этажный жилой дом 4 секции	11	88	26136	144
2	9-ти этажный жилой дом 6 секции	11	132	39204	216
3	Школа 3-х эт.	-	-	10200	39
4	9-ти этажный жилой дом 2 секции	11	44	13068	72
5	Детский сад 2-х эт.	-	-	6500	36

При расчете были приняты следующие размеры зданий, для 9-ти этажного дома длина секции -22 метра, ширина секции -11 метров, высота этажа - 3 метра.

Производится расчет для следующих потребителей тепла :

- системы отопления;

- системы вентиляции;

- горячего водоснабжения.

Максимальный тепловой поток на отопление, Вт:

Q_о = q_о· V· (t_i -t_о) * б (3)

где: t_о- расчетная температура наружного воздуха для проектирования

отопления, принимаем по ( табл.1.3), tо = -33⁰С;

t_i -расчетная температура внутреннего воздуха для жилых зданий, принято

t_i -20 С для общественных зданий

V - объем здания по наружному обмеру , м³;

q_о- удельная отопительная характеристика здания, Вт/м³, принимаем по ( , табл 1.7,1.10);

б - поправочный коэффициент, ( , табл 1.8), б =0,97

1) 9-ти этажный жилой дом 4-х секционный

Q_o = 0,427·26136· (20+33) ·0,97 = 573,7 кВт;

2) 9-ти этажный жилой дом 6-х секционный

Q_o = 0,406· 39204· (20+33) ·0,97 =818,3 кВт;

3) Школа 3-х этажная на 1100 учащихся.

Q_o= 0,383· 10200· (20+33) ·0,97 =200,8 кВт;

4) 9-ти этажный жилой дом 2-х секционный

Q_o = 0,429·13068· (20+33) ·0,97 =288,2 кВт;

5) Детский сад 2-х этажный на 300 мест.

Q_o = 0,394·6500· (22+33) ·0,97 =131,6 кВт;

Максимальный тепловой поток на вентиляцию, Вт:

Q_v = q_v· V· (t_i -t_v) (4)

где: t_v - расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции, принимаем по ( , таблица 1.3); t_v = -19⁰С

q_v - удельная вентиляционная характеристика здания, Вт/м, принимается по:

Детский сад на 250 мест

Q_{v =} 0,081·10200· (53) =43,8 кВт

Школа на 1000 учащихся

Q_{v =} 0,116·6500· (55) =41,5 кВт

Тепловой поток на ГВС, кВт, с учетом потерь тепла подающими и циркуляционными трубопроводами:

Q^h_T=1,16·g^h_T·(55-t_c)·1,2 (5)

где: t _c - температура холодной воды в наружном водопроводе, С, принимается 5-10 С;

g^h_T - расход горячей воды потребителем, м³ /ч:



(6)

где : g^h_U -норма расхода горячей воды одним потребителем в сутки, л/сут;

число потребителей в здании, чел;

Т- период водоразбора, ч.

Расчет проводится для каждого потребителя:

1) 9-ти этажный жилой дом 4 секции

U= 576 чел.

q^h_u = 120 л/сут

Т = 24 ч.

м³/час

Q^h_т = 1,16 · 2,88· (55-5) · 1,1 = 183,744 кВт

2) 9-ти этажный жилой дом 6 секции

U= 864чел.

q^h_u = 120 л/сут

Т = 24 ч.

м³/час

Q^h_т = 1,16 · 4,32· (55-5) · 1,2 = 275,616 кВт

3) Школа общеобразовательная на 1000

U=1000 чел.

q^h_u = 3,5 л/смена

Т = 8ч.

м³/час

Q^h_т = 1,16 · 0,875· (55-5) · 1,2 =55,825 кВт

4) 9-ти этажный жилой дом 2 секции

U= 288 чел.

q^h_u = 120 л/сут

Т = 24 ч.

м³/час

Q^h_т = 1,16 · 1,44· (55-5) · 1,2 = 91,872 кВт

5) Детский сад на 250

U= 320 чел.

q^h_u = 16 л/смена

Т = 10 ч.

м³/час

Q^h_т = 1,16 · 0,8· (55-5) · 1,2 = 51,04 кВт

1.3 График изменения тепловых нагрузок

Графики изменения тепловых нагрузок рассматриваются в диапазоне наружных температур отопительного периода от t_н = t₀ до t_н =+8

где : t_н =+8 -начало или окончание отопительного периода, С;

t₀- расчетная отопительная температура, С.

Расчет нагрузок производим на следующие температуры:

t_н = t₀ = -33С,

t_н = t_V = -19С,

tн= +8С.

Суммарные тепловые нагрузки на квартал:

Q_o = 2012,6 кВт

Q_v = 85,3 кВт

Q^h_t = 717,9 кВт

График изменения тепловой нагрузки на отопление:

Нагрузка на отопление зависит от изменения температуры наружного

воздуха.

tн=to= -33 С ,

Q_o=Q_оmax= 2012,6 кВт,

tн=t_v= -19 С ,

(7)

tн= +8 С ,

(8)

График изменения тепловой нагрузки на вентиляцию:

tн=to= -33 С,

(9)

tн=t_V= -19 С,

Q_V=Q_Vmax= 85,3 кВт,

tн= +8 С,



(10)

График изменения тепловой нагрузки на ГВС:

Тепловая нагрузка на ГВС У Q^h_т = 717,9 кВт не зависит от изменения наружной температуры t_н.

1.4 Регулирование отпуска тепла

Комбинировано-отопительный график регулирования отпуска тепла.

Изменение наружных температур сказывается на потреблении тепла. Цель регулирования в определении изменения количества потребляемого тепла абонентами в зависимости от наружной температуры. В водяных системах, где основной нагрузкой является нагрузка отопительная, принимается центральное качественное регулирование и местное количественное.

Центральное регулирование выполняется на источнике тепла, местное на абонентских вводах зданий. Центральное регулирование выполняется по одному виду нагрузки, преобладающее для данного района. При центральном качественном регулировании вода в подающей магистрали не может снижаться до определенного уровня, определяемого условиями работы систем горячего водоснабжения.

При закрытой системе теплоснабжения температура воды в подающей магистрали не может снижаться ниже 70С, так как водопроводная вода должна быть нагрета в системе ГВС до 60-65С.

Температура наружного воздуха, при которой температура сетевой воды в подающей магистрали достигает 70С, а регулирование из качественного переходит в количественное, называется точкой излома графика или критической точкой графика.

При низких температурах наружного воздуха производится центральное качественное регулирование отпуска тепла на отопление.

Для расчета принимаем следующие обозначения: температура воды в подающей магистрали -ф₁; температура воды на входе в систему отопления - ф_с; температура обратной воды - ф₂₀.

Температуру теплоносителя для качественного регулирования можно определить:

Сетевая вода:

(11)

Теплоноситель на входе в систему отопления:

(12)

Теплоноситель на выходе из системы отопления:

(13)

где: t_i - расчетная внутренняя температура;

- коэффициент понижения температуры теплоносителя;

Расчет осуществляется на основании компьютерной программы на

температуры:

t_н=t_o= -26⁰С,

t_н=t_v= -3,4⁰С,

t_н=t_кр=-0,410єС,

t_н= +8⁰С.

Параметры теплоносителя:

₁= 130С,

_с= 95С,

₂₀= 70С.

Для расчета значений комбинированно-отопительного графика используется компьютерная программа, строится график.

1.5 Определение расчетных расходов теплоносителя

1.5.1 Определение расчетных расходов сетевой воды на отопление

Расход теплоносителя на отопление, кг/с, определяется по формуле:

, (14)

где: Q_o- тепловая нагрузка на отопление, Вт;

с- удельная теплоемкость воды, с=4,187 кДж\кгС;

₁, ₂₀- температуры сетевой воды и обратной воды, (рисунок 3).

Расчетный расход сетевой воды определяется для каждого потребителя:

1. 9-ти этажный жилой дом 4 секции:

т/ч

2. 9-ти этажный жилой дом 6 секции:

т/ч

3. Школа на 1000 учащихся:

т/ч

4. 9-ти этажный жилой дом 2 секции:

/ч

5. Детский сад на 250 мест:

т/ч

1.5.2 Расчётный расход сетевой воды на вентиляцию

Расход теплоносителя на вентиляцию, кг\ч, определяется по формуле:

(15)

где: Qv- тепловая нагрузка на отопление, Вт;

с- удельная теплоемкость воды, с = 4,189 кДж\кгС;

Детский сад на 250 мест:

т/ч

Школа на 1000 учащихся:

т/ч

1.6 Гидравлический расчет тепловых сетей

1.6.1 Гидравлический расчет тепловых сетей с нагрузкой на отопление и вентиляцию

Гидравлический расчет является одним из важнейших разделов проектирования и эксплуатации тепловых сетей.

При проектировании в задачи гидравлического расче та входят:

-определение диаметров трубопроводов;

-определение падения давления (напора) в тепловой сети;

-определение давлений (напоров) в различных точ ках тепловой сети;

-увязка всех точек системы при статическом и дина мическом режимах с целью обеспечения допустимых дав лений и требуемых напоров сети в абонентских системах;

В некоторых случаях может быть поставлена задача определения пропускной способности трубопроводов при известном их диаметре и заданной потере давления. Эта задача решается для действующей тепловой сети.

Результаты гидравлического расчета дают исходный материал для решения следующих задач:

- определения капиталовложений, расхода металла (труб) и основного объема работ по сооружению тепловой сети;

- установления характеристик сетевых (циркуляцион ных) и подпиточных насосов, количества насосов и их раз мещения;

- выяснения условий работы тепловой сети и абонент ских систем и выбора схем присоединения абонентских установок к тепловой сети;

- выбора авторегуляторов для тепловой сети и або нентских вводов;

- разработки режимов эксплуатации.

Для проведения гидравлического расчета должны быть заданы схема и профиль тепловой сети, указаны размеще ние источника теплоснабжения и потребителей и расчет ные нагрузки.

При движении теплоносителя по горизонтальному тру бопроводу наблюдается падение давления от начала до кон ца трубопровода, которое складывается из линейного па дения давления и потерь давления в местных сопротивле ниях

P = ДP_л+ ДP_м (16)

Линейное падение давления происходит по длине тру бопровода на прямолинейных участках. Падение давления в местных сопротивлениях понимается как падение давле ния в арматуре, установленной на трубопроводе, в коленах, переходах диаметров, тройниках, компенсаторах и других деталях трубопровода.

Линейное падение давления, Па, в трубопроводе неиз меняемого диаметра

ДP_л = R l (17)

где: R - удельное линейное падение давления на единицу длины трубопровода, Па/м; - длина трубопровода, м.

Удельное линейное падение давления определяется по формуле Д'Арси

R_л = л w²/2 *с/d (18)

где: - коэффициент гидравлического трения; w -- скорость теп лоносителя, м/с;

с - плотность теплоносителя, кг/м³; d -- внут ренний диаметр трубопровода, м.

Падение давления в местных сопротивлениях, Па,

ДP_м = ?о w² /2 * p (19)

где: ?о - сумма коэффициентов местных сопротивлений для рас считываемого трубопровода. К местным сопротивлениям относят сопротивления арматуры поворотов, разветвлений, компен саторов, установленных на рассчитываемом: участке трубопрово да. Значения коэффициентов местных сопротивлений можно принимать по ( П 8).

Можно представить падение давления в местных сопро тивлениях как падение давления в прямолинейном трубо проводе того же диаметра вполне определенной длины. Эта длина называется эквивалентной длиной /_э местных сопро тивлений и как бы удлиняет на нее рассчитываемый трубо провод. Суммарная длина трубопровода в этом случае:

l_пр = l + l _экв. (20)

где : l_пр -- приведенная длина трубопровода, м;

l -- истинная длина трубопровода, м.

Падение давления в местных сопротивлениях:

ДP_м = RL_э (21)

l _э= ? о * d/ л (22)

Данное отношение называется коэффициентом местных потерь б. Для предварительных расчетов б определяют приближенно по формуле профессора Б. Л. Шифринсона.

б =ZvG, (23)

Z= 0,19 для воды; для пара Z= 0,95 1,9.

Суммарное падение давления

ДP = ДP_Л + ДP_М = ДP_Л ( 1 + ДP_М / ДP_Л ) = R1( 1 + б) =R( l + l _э) (24)

Удельное линейное падение давления

R_г = ДP/ l ( 1+ б) (25)

1.6.2 Гидравлический расчет сети ГВС (ТЗ)

Потери напора на участках трубопроводов систем горячего водоснабжения, с учетом зарастания труб накипью, м, определяются по формуле:

Н^h=i^h*L(1+К_l), (26)

где: i^h- удельная потеря напора, мм/м;

L- длина участка трубопровода, м;

К_l - коэффициент, учитывающий потери напора на местные со противления,

К_l = 0,2 для подающих и циркуляционных распределительных трубопроводов.

Для закрытых систем горячего водоснабжегия без обработки водопроводной воды при подборе диаметров можно использовать таблицы, предназначенные для холодного водопровода ( ).

Однако при этом следует учитывать, что при одном и том же расходе воды, скорости воды и потери напора в трубах горячего водоснабжения с отложениями будут больше, поэтому следует вводить корректирующие коэффициенты:

К_i - для скорости воды;

К_v - для удельных потерь напора.

Значения корректирующих коэффициентов принимаются по ( П7). Диаметры трубопроводов подбирают по значению расхода q^h скорости движения воды, принимая ее не более 1,5 м/с (в пределах 0,9-1,2 м/с).

1.7 Пьезометрический график тепловых сетей

При проектировании и эксплуатации разветвленных тепловых сетей, для учета взаимного влияния профиля района, высот присоединяемых зданий, потерь давления в тепловой сети и абонентских установках, используется график. По пьезометрическому графику легко определяется давление и располагаемый перепад давлений в любой точке тепловой сети.

На основании пьезометрического графика выбирается схема присоединения абонентских установок, подбираются повысительные насосы, подпиточные насосы и автоматические устройства.

График давления разрабатывается для состояний покоя системы (гидростатический режим) и динамического режима.

Динамический режим характеризуется линией потерь напора в подающем и обратном трубопроводе, на основании гидравлического расчета сети, и определяется работой сетевых насосов.

Гидростатический режим поддерживается подпиточными насосами в период отключения сетевых насосов.

К водяным тепловым сетям присоединены абоненты, имеющие различные тепловые нагрузки. Они могут быть расположены на различных геодезических отметках и иметь различную высоту. Системы отопления абонентов могут быть рассчитаны на работу с различными температурами воды. В этих случаях необходимо заранее определять давления или напоры в любой точке тепловой сети.

Для этого строится пьезометрический график или график напоров тепловой сети, на котором в определенном масштабе нанесены рельеф местности, высота присоединенных зданий, напор в тепловой сети; по нему легко определить напор (давление) и располагаемый напор (перепад давлений) в любой точке сети и абонентских системах.

Кроме определения напоров в любой точке сети и по пьезометрическому графику можно проверить соответствие предельных давлений в тепловой сети прочности элементов систем теплоснабжения. По графику напоров выбираются схемы присоединения потребителей к тепловой сети и подбирается оборудование тепловых сетей (сетевые и подпиточные насосы, автоматические регуляторы давления и т. п.). График стоится при двух режимах работы тепловых сетей - статическом и динамическом.

Статический режим характеризуется давлениями в сети при неработающих сетевых, но включенных подпиточных насосах. Циркуляция воды в сети отсутствует. При этом подпиточные насосы должны развивать напор, обеспечивающий невскипаемость воды в тепловой сети.

Динамический режим характеризуется давлениями, возникающими в тепловой сети и в системах потребителей теплоты при работающих сетевых насосах, обеспечивающих циркуляцию воды в системе.

Пьезометрический график разрабатывается для основной магистрали теплосети и протяженных ответвлений. Он может быть построен только после выполнения гидравлического расчета трубопроводов - по рассчитанным падениям давления на участках тепловой сети.

График строится по двум осям - вертикальной и горизонтальной. На вертикальной оси откладывают напоры в любой точке сети, напоры насосов, профиль сети, высоты отопительных систем в метрах, на горизонтальной -длины участков тепловой сети.

При построении условно принимают, что ось трубопроводов и геодезические отметки установки насосов и нагревательных приборов в первом этаже зданий совпадают с отметкой земли. Высшее положение воды в отопительных системах совпадает с верхней отметкой здания.

1.8 Подбор тепловой изоляции

Теплоизоляционные конструкции тепловых сетей предназначены для поддержания заданной температуры теплоносителя, сокращения тепловых потерь, а также для снижения температуры на наружных поверхностях трубо проводов и оборудования, размещенных в помещениях, предназначенных для постоянного или временного пребы вания людей. В таких помещениях во избежание ухудше ния санитарно-гигиенических условий (опасность ожогов) в [и] оговаривается максимальная температура этих поверх ностей, которая составляет 45 °С для трубопроводов и обо рудования, размещенных в жилых, общественных и произ водственных зданиях (при температуре воздуха в них не выше 25 °С), и 60 °С для трубопроводов, проложенных в тоннелях, коллекторах, а также доступных для обслуживания местах при надземной прокладке трубопроводов.

Для изготовления теплоизоляционных конструкций используются специальные теплоизоляционные материа лы, характерной особенностью которых являются низкие значения теплопроводности в интервале температур, соот ветствующем условиям работы конструкции. Чем ниже эти значения, тем меньше тепловые потери при прочих равных условиях.

Важным свойством теплоизоляционных материалов является их температуроустойчивость -- способность со хранять свою структуру или физические свойства при тем пературах, соответствующих условиям их длительной эксплуатации. Для водяных тепловых сетей с температурами теплоносителя не выше 200 °С достаточно использование материалов с повышенной температуроустойчивостью, но по технико-экономическим соображениям вместо них иногда применяются материалы с высокой температуро устойчивостью, если они обладают низкой теплоп роводностью при умеренной стоимости.

Для обеспечения длительной и надежной работы теп лоизоляции, а также для защиты изолируемых объектов не обходимо соблюдение дополнительных требований к теп лоизоляционным материалам: при не должны загораться при максимальных температурах теплоносителя, а также выделять при нагревании до этих температур вредные или способствующие коррозии вещества, изоляционные мате риалы не должны быть также подвержены гниению и разрушению микроорганизмами, грибками и т. п.

В качестве теплоизоляционного слоя принимается цилиндры Rockwool, применяют для изоляции металлических и неметаллических трубопроводов, трубопроводов тепловых сетей, технологических трубопроводов с положительными и отрицательными температурами всех отраслей промышленности, трубопроводов горячего и холодного водоснабжения в жилищном и гражданском строительстве на промышленных предприятиях, а также для изоляции вентиляционных каналов.

Свойства

Цилиндры Rockwool представляют собой полые изделия, которые изготавливаются из каменной ваты на основе горных пород базальтовой группы. Могут выпускаться с покрытием из алюминиевой фольги.

Цилиндры Rockwool не выделяют в процессе эксплуатации вредных и неприятно пахнущих веществ.

Длинна цилиндров строго фиксирована - 1000 мм. Плотность от 125 до 158 кг/м³. Все цилиндры гидрофобизированные.

Цилиндры Rockwool имеют продольный разрез для удобного монтажа на трубопровод.

Способны функционировать при температуре +650 ^оС, температура плавления волокна +1000 ^оС

Преимущества

Применение цилиндров Rockwool позволяет снизить тепловые потери и уровень шума.

Низкая теплопроводность цилиндров Rockwool обеспечивает требуемое сопротивление теплопередаче при минимальной толщине изоляции, что позволяет уменьшить габаритные размеры трубопроводов.

Паропроницаемость цилиндров Rockwool исключает возможность накопления влаги в конструкциях в процессе их эксплуатации.

Стабильность формы и технологичность при монтаже обеспечивают значительное снижение трудозатрат.

Конструкция цилиндров Rockwool позволяет легко осуществить их монтаж и демонтаж, допускает многократное применение без изменения эксплуатационных качеств.



1.9 Подбор оборудования ЦТП

Расчет скоростных водоподогревателей

Расчетную тепловую производительность водоподогревателей, Вт, для систем горячего водоснабжения с учетом потерь теплоты подающими и циркуляционными трубопроводами Q_h^sp, Вт следует определять при температурах воды в точке излома графика температур воды; при отсутствии баков - аккумуляторов нагреваемой воды у потребителей - по максимальным тепловым потокам на горячее водоснабжение:

Q_h^sp= Q_{h max}. (27)

Q_{h max}= (G_{h max}+ G_{h mc}k_тп)(55-t_c), (28)

где: k_тп - коэффициент, учитывающий потери теплоты трубопроводами систем горячего водоснабжения, принимаемый по таблице 8.

k_тп = 0,35

При отсутствии данных о количестве и характеристике водоразборных приборов часовой расход горячей воды Q_{h max} для жилых районов допускается определять по формуле:

G_{h max}=k_ч ? G_hм, (29)

где: k_ч - коэффициент часовой неравномерности водопотребления.

k_ч=3,385

G_{h max}=3,3858,96=30,32 м³/ч

G_{h m}=?g_T^h=8,96 м³/ч



Q_{h max}=4,2/36(30,32+8,960,35)(55-5)=1940,448 кВт.

Данные по температурам:

Греющая вода:

Температура на входе 1 ступени в водоподогреватель -70⁰С

Температура на выходе -45⁰С

Температура на входе 2 ступени в водоподогреватель 130⁰С

Температура на выходе -70⁰С

Нагреваемая вода:

Температура на входе - 5⁰С

Температура на выходе - 60 ⁰С.

Расчет повысительных насосов на горячее водоснабжение.

Повысительный насос в системе ГВС

Требуемый напор на вводе в систему ГВС

Н_в = Н_р^h + Н_геом +Н_f + Н_вп (31)

где: Н_р^h - расчетные потери напора в системе ГВС,Н^h_р = 15м;

Н_геом - разность геометрических отметок наиболее удаленного и высоко расположенного водоразборного прибора и оси трубопровода наружных водопроводных сетей Н_геом = 2,8 + 3 *9 + 1,8 = 31,6 м.

Н_f = свободный напор у смесителя, Н_f = 3м;

Н_вп - потери напора водоподогревателя, Н_вп = 15,9 м.в.ст.

Н_в = 15 + 31,6+3 + 15,9 = 65,5

Расход нагреваемой воды определяется по формуле:

Wilo - Comfort -СO - 6 802 MVI 810 /CR

Подача насоса 35 м³/ч

Напор 40 м в. ст.

КПД 75 % Мощность электродвигателя N = 1,65

Обороты n =2850



Заключение

В результате разработки курсового проекта были приняты следующие тех нические решения.

Для теплоснабжения жилого квартала запроектирована централизованная закрытая водяная система теплоснабжения от районной котельной. Техниче ские решения в данной ситуации было применение канального способа про кладки с применением изоляции с низким коэффициентом теплопроводности. Использование высокоэффективной изоляции позволяет снизить тепловые потери по длине тепловой сети.

Установка в ЦТП пластинчатых теплообменников позволяет сокра тить технологические площади, упрощает обслуживание, увеличивает срок служ бы оборудования.

Тепловой расчет теплогенератора позволяет снизить потери тепла с уходящими дымовыми газами, потери тепла от химического недожога топлива и в общем увеличить КПД теплогенератора.

Сокращение себестоимости 1 Гкал предусматривается за счет уменьшения потерь тепла, применения автоматизированного оборудования.



Литература

1.СНиП 23.01.99. Строительная климатология. - М.:ГУП ЦПП 2004.

2. СНиП 2.04.01-85*. Внутренний водопровод и канализация зданий .- М.

3. СНиП 2.04.07-86*. Тепловые сети./ Госстрой РФ. ФГУПЦПП, 2004.

4. СНиП 2.04.05-91.* Проектирование ТП - М.: Минстрой Россия, 1997.

5. Апарцев, М.М Наладка водяных систем центрального теплоснабжения - М.: Энергия,1982

6. Богословский, В.Н Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства ч.ЙЙЙ Водоснабжения - М.: 1990.

7. Варфоломеева, Л.Е Теплоснабжение: метод. рекоменд. По выполнению курсового проекта: ВГЭТК по спец. «Теплоснабжение, теплотехническое оборудование»

8. Манюк, В.И. Справочник, по наладке и эксплуатации водяных тепловых сетей. /Я.И Каплинский, Э.Б Хиж, А.И Манюк/- 3-е изд. Перераб. И доп. - М.: Стройиздат, 432 С.

9. Николаев, А.А Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей - М.: Стройиздат 1985.

10. Делягин, Г.Н. Теплогенерирующие установки /Г.Н. Делягин [и др. ].-М.: Стройиздат,1986.

11. Роддатис,К.Ф. Справочник по котельным установкам малой производительности /К.Ф.Родаттис,А.Н. Полтарецкий.-М.:Энергоатомиздат,1989.

12.Соколов, Б.А. Котельные установки и их эксплуатация/ Б.А.Соколов.?М.:Академия,2005.

13. Фокин,В.М. Котельные агрегаты: учеб.пособие/ В.М.Фокин.?Волгоград, 1997.

14.Фокин,В.М. Тепловой расчет теплогенератора: учеб.пособие/ В.М.Фокин.?Волгоград, 2000.

Размещено на Allbest.ru

...