Проектирование тепловых сетей

Размещено на http://www.allbest.ru/

• Содержание
• 1.Расчет тепловых нагрузок
• 2.Построение годового графика и годовых расходов теплоты
• 3.Регулирование отпуска теплоты потребителями. График ЦКР
• 4.Определение расчетных расходов сетевой воды
• 5.Выбор трассы
• 6.Гидравлический расчет водяных тепловых сетей
• 7.Тепловой расчет изоляции трубопроводов
• Заключение
• Список использованных источников
• 1. Расчет тепловых нагрузок
• Расчетные тепловые мощности потребителей теплоты определяют на основании проектов систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологического теплоснабжения зданий и объектов.
• При отсутствии проектных материалов и необходимых данных допускается выполнять расчет по укрупненным показателям и нормам расхода теплоты и теплоносителя. Полученные значения могут быть использованы для выбора источника теплоснабжения и проектирования тепловых сетей.
• А) жилой поселок на 1500 человек:
• Тепловую мощность систем отопления Фож, кВт, жилого здания определяют в зависимости от исходных данных по следующей формуле
• где - укрупненный показатель, отнесённый к единице жилой площади , Вт/м2 (таблица 2.2, страница 19, [1].
• А- жилая площадь, м2.
• Жилая площадь помещений рассчитывается по формуле:
• , м2
• где f - норма жилой площади на 1-го человека, м2;
• n - количество жителей.
• ,
• Тепловые мощности систем отопления и вентиляции общественных зданий в сельском населённом пункте допускается принять в размере соответственно 25% и 15 % от суммарной тепловой мощности систем отопления жилых зданий.
• Тепловые мощности систем отопления Фо, кВт, и вентиляции Фв, кВт, общественных, вспомогательных и производственных зданий:
• (1.3)
• ,
• (1.4)
• .
• Суммарная тепловая мощность на отопление жилого поселка:
• ,
• .
• Расход теплоты на горячее водоснабжение жилых зданий определяют по нормам расхода горячей воды.
• Средняя тепловая мощность ,кВт, системы горячего водоснабжения жилых и общественных зданий:
• , (1.6)
• где n- количество людей; a - суточная норма расхода воды температурой 55°C в жилых зданиях с горячим водоснабжением. В зависимости от степени комфортности принимаем , а=100кг/сут., (страница 230, [1]
• .
• Б) насосная станция на V=550м3
• Так как известно назначение и объём здания, тепловая мощность на отопление и вентиляцию определяется:
• где tв- температура воздуха на насосной станции tВ=18(таблица 3.1) [1]; tно - расчётная температура наружного воздуха принимают: среднюю температуру наиболее холодной пятидневки (параметры Б для холодного периода), таблица 1.1 страница 4, [1]; - строительный объём здания по наружному обмеру, м3; q0 - удельная отопительная характеристика (таблица 2.3, страница 20) ,[1] ,Вт/ м3 оС
• В) гараж на 150 тракторов V=12000 м3
• Тепловую мощность системы отопления Фо, кВт, для гаража сельскохозяйственной техники определяем по формуле:
• где tв- температура воздуха в гараже сельскохозяйственной техники tв=5(таблица 3.4, страница 31), [1]; q0 - удельная характеристика на отопление (таблица 2.3, страница 20) [1], Вт/ м3 оС
• Тепловую мощность системы вентиляции Фв, кВт определим:
• qв -удельная характеристика на вентиляцию (таблица 2.3, страница 20) [1], Вт/ м3 оС
• Полученные тепловые мощности систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения для заданных объектов сводим в таблицу 1.
• Таблица 1 - Расчетные тепловые потоки

№ п/п	Наименование потребителя	Расчетные тепловые потоки, кВт.
		Отопление	Вентиляция	Горячее водоснабжение	Всего
1	Жилой поселок 1500 человек	5514,37	661,7	436,5	6612,57
2	Наносная станция V=550м3	51,3	-	-	51,3
3	Гараж 150 тракторов V=12000 м3	222,7	281,9	-	504,6
ИТОГО:	?Фо+в=5788,37	436,5	7168,47

• 2. Построение годового графика и годовых расходов теплоты
• По значению для параметров Б холодного периода выбираем
• г. Гомель и его параметры - продолжительность отопительного периода 197 суток и среднюю температуру отопительного периода (таблица 1.1, страница 4), [1] .
• На основании (таблица 1.3, страница 6), [1] выписываем повторяемость температур наружного воздуха для г. Гомеля.
• Таблица 2 - Повторяемость температур наружного воздуха

	-24	-20	-15	-10	-5	0	+5	+8
	14	50	153	384	675	1334	1497	647
	14	64	217	601	1276	2610	4107	4754

• Продолжительность отопительного периода в жилых и общественных зданиях определяется числом дней с устойчивой температурой наружного воздуха +8єC. Для того, чтобы определить нагрузку на отопление и вентиляцию при tн=+8єC, учитываем следующую зависимость:
• где tв - расчётная температура внутреннего воздуха для жилого посёлка и насосной станции tВ=18, для гаража сельскохозяйственной техники tВ=5 (таблица 3.1, страница 29, таблица 3.4, страница 31), [1] ;
• tно - расчётная температура наружного воздуха (параметры Б холодный период) (таблица 1.1, страница 4), [1] ;
• А) жилой посёлок:
• Б) насосная станция:
• В) гараж на 150 тракторов:
• Определим суммарную нагрузку на отопление и вентиляцию:
• В летнее время нагрузка на отопление и вентиляцию отсутствует, а нагрузка на горячее водоснабжение определяется по формуле:
• где - коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период, для жилых и общественных зданий =0,8 ( страница 25), [1] ;
• tг - температура горячей воды, tг=55єC ;
• tхл - температура холодной воды в неотопительный период,
• tхл=15єC; tхз - температура холодной воды, tхз=5єC.
• Выбор топочного устройства для сжигания топлива

Выбор топочного устройства зависит от вида топлива. Так как топливом служит природный газ, то для его сжигания выбираем камерные топки и применяем котлы марки КВ-ГМ в количестве 3-х штук.

Для покрытия тепловой нагрузки отопления, вентиляции 2 котла:

КВ-ГМ-4,65-150 теплопроизводительностью 4650кВт, КПД 93%, температура нагрева воды ф1=95-150 єС.

Для покрытия тепловой нагрузки горячего водоснабжения:

КВ-ГМ-0,5-115Н теплопроизводительностью 500кВт, КПД 93%, температура нагрева воды ф1=115 єС.

По данным расчета строим годовой график расхода теплоты.

Рисунок 1 - Годовой график расхода теплоты

Размещено на http://www.allbest.ru/

3. Регулирование отпуска теплоты потребителями

График центрального качественного регулирования.

Для создания устойчивого гидравлического режима работы тепловых сетей и надежной эксплуатации в котельной предусмотрено центральное качественное регулирование отпуска теплоты при постоянном расходе воды на основании температурных графиков.

Расход температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах производится по уравнениям (страница 110) ,[1].

,

,

где и - температуры воды в подающем трубопроводе тепловых сетей и после системы отопления,;

Расчетный температурный напор в отопительных приборах:

,

где - расчётная температура воды в подающем трубопроводе отопительной системы (после смесительного устройства),°C;

- расчётная температура воды после системы отопления.

Расчетная разность температур сетевой воды в трубопроводах на тепловом пункте:

Расчетная разность температур воды в отопительной системе:

Относительная отопительная нагрузка :

.

Пример расчётов:

1.

,

.

2.,

,

.

3.,

,

.

4.,

,

.

5.,

,

.

6.,

,

7.,

,

.

8.,

,

.

Все расчеты сводим в таблицу 3.

Таблица 3.-Температуры теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе в зависимости от .

,	-24	-20	-15	-10	-5	0	+5	+8
,	110	102,0	89,8	82,4	72,2	61,7	50,8	44,2
,	70	66,0	59,8	56,0	50,6	44,9	38,8	35,0
Q0	1	0,9	0,75	0,66	0,54	0,42	0,3	0,2

По данным таблицы 4 строим график центрального качественного регулирования отпуска теплоты потребителям для закрытой системы теплоснабжения.

В виду того, что система теплоснабжения закрытая, излом графика производим при температуре 70єC.

єC

єC

Рисунок 2 - Температурный график качественного регулирования отопительной нагрузки.

4. Определение расчетных расходов сетевой воды

Расчетные расходы воды , кг/с, следует определять по формуле на отопление и вентиляцию:

А) жилой поселок:

, (4.1)

где Фо, Фв - расчетная тепловая мощность системы отопления и вентиляции , кВт; Св - удельная теплоемкость воды Св = 4,19 кДж/кг оС, - расчетные температуры сетевой и обратной воды при температуре наружного воздуха, оС

Б) насосная станция:

В) гараж на 150 тракторов:

Расход сетевой воды на горячее водоснабжение при закрытой системе теплоснабжения:

а) жилой поселок:

, (4.2)

где Фгв- расчетная тепловая мощность системы горячего водоснабжения, кВт; Св - удельная теплоемкость воды Св = 4,19 кДж/кг оС, температура сетевой воды в точке «излома» температурного графика , оС , - температура воды на выходе водоподогревателя, оС ( при отсутствии проектных данных принимают равной 30 оС)

Суммарный расход сетевой воды определяется (страница 130) [1]:

, кг/с.

Для определения максимального расхода сетевой воды необходимо учитывать коэффициент часовой неравномерности , который принимают в зависимости от назначения системы горячего водоснабжения :

(4.4)

где =2,4 часовой коэффициент неравномерности для жилого поселка.

Максимальный часовой расход сетевой воды на горячее водоснабжение:

А) жилой поселок:

Суммарный расход сетевой воды:

А) жилой поселок:

Б) насосная станция:

В) гараж на 150 тракторов:

5. Выбор трассы

Проектирование тепловых сетей начинается с выбора трассы и вида прокладки. При выборе трассы тепловых сетей следует исходить из того, чтобы сети были наименьшей протяженности , удобны в эксплуатации и отвечали требованиям ТКП 45-4.02-182-2009 «Тепловые сети».

На генплане объекта проектирования наносят котельную, от которой производят согласно выбранной схемы теплоснабжения разводку тепловых сетей ко всем теплопотребителям.

При этом учитывается рельеф местности , выбирают участки прокладки тепловых сетей подземным способом.

При подземной прокладке тепловых сетей с диаметром труб менее 400 мм предусматривают бесканальную прокладку.

6. Гидравлический расчет водяных тепловых сетей

потребитель теплота сеть водяной

В задачу гидравлического расчета входит определение диаметров трубопроводов , потерь давления на участках и по всей сети, а также давлений в различных точках тепловой сети.

Гидравлический расчет выполняется по схеме трубопроводов, которую составляют согласно выбранной трассе тепловой сети в одну линию с выделение отдельных участков. Каждый участок характеризуется постоянным расходом теплоносителя, границами участков являются ответвления (узлы ответвлений).

Для подбора диаметров трубопроводов и определения потерь давления в сети производится гидравлический расчет водяных тепловых сетей.

После составления расчетной схемы принимают удельную потерю по длине. Рекомендуют как оптимальные (на основании технико-экономических расчетов) следующие значения:

-для расчетной главной магистрали водяных тепловых сетей - 30-80 Па/м;

-для ответвлений водяных тепловых сетей - по располагаемому давлению , но не более 300 Па/м.

Рисунок 3 - Расчетная схема водяных тепловых сетей.

Определив с помощью гидравлического расчета диаметры трубопроводов, разрабатывают монтажную схему и уточняют расстановку неподвижных опор, компенсаторов и местных сопротивлений.

При расчете эквивалентных длин,, м , может быть использована зависимость

,м

-сумма коэффициентов местных сопротивлений (страница 134) [1];

-эквивалентная длина местных сопротивлений (выбирается относительно диаметров(страница 36) [4], м.

В таком случае участок характеризуется приведенной длиной, м

, (6.2)

где - длина участка , м

Потери давления на участке, кПа

, (6.3)

где - линейная потеря давления (страница 32) [4], Па/м;

Результаты гидравлического расчета записываем в таблицу 4.

Таблица 4 - Гидравлический расчет тепловых сетей

№ п/п	Рас-ход воды	Дли-на, ,м	, мм	,	,	Местные сопротивления	,м	, кПа	, кПа	Примечания
							,м	,м.
1	36,85	176	200	0,975	44,6	6,3	0,9	5,67	181,67	8,1	8,1
2	40,15	360	200	129	59,5	15,5	1,2	18,6	378,6	22,5	30,6
3	3,3	40	65	0,862	139,8	1,5	-	1,5	41,5	5,8	-
4 б	3,0	184	65	0,496	116	6,9	0,6	4,14	188,14	21,8	-
5 а	0,3	128	25	0,496	157,8	1,3	0,3	0,39	128,39	20,3	-

Если неувязка между потерями и располагаемыми перепадами давления превышает 10% ,то на этих ответвлениях осуществляется увязка давления с помощью диафрагм.

На ответвлении “б “ :

При необходимость установки диафрагмы отсутствует

На ответвлении “а “ :

Рассчитываем диаметр диафрагмы:

где - расчетный расход воды, кг/с; - перепад давления на диафрагме, кПа

7. Тепловой расчет изоляции трубопроводов

При тепловом расчете требуется выбрать толщину основного слоя изоляции, рассчитать потери теплоты трубопроводами и падение температуры теплоносителя в трубопроводах от котельной до объекта теплоснабжения.

Толщина основного слоя изоляционной конструкции выбирается по нормам потерь теплоты.

Определяем среднегодовую температуру сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе,:

, (7.1)

,

где n0=197 суток. По графику ЦКР рисунок - 3 имеем:

70, 49,5, = -1,3, ; .

,

.

Приняты предизолированные трубы заводского изготовления с тепловой изоляцией из пенополиуретана, заключенной в полиэтиленовую оболочку.

Сведем технические данные в таблицу 5.

Таблица 5 - Технические данные предизолированных труб

,мм	,мм	,мм	,мм	,мм
32	25	90	3,0	86,5
76	65	140	3,5	134
219	200	315	6,0	303

Произведем расчет для =25 мм.

Термическое сопротивление оболочки:

.

Термическое сопротивление изоляции:

.

Термическое сопротивление поверхности оболочки:

.

Суммарное термическое сопротивление

.

Линейная плотность:

,

где для г. Гомель (таблица 1.4 страница 7) [1].

Термическое сопротивление неизолированного трубопровода:

.

Линейная тепловая плотность неизолированного теплопровода:

,

.

Эффективность тепловой изоляции

,

.

Проводим аналогичный расчёт для трубопроводов других диаметров. Все расчёты сводим в таблицу 6.

Таблица 6 - Расчет тепловой изоляции

dy, мм	Термическое сопротивление	Тепловые потоки,
25	1,59	2,6	0,4	4,59	13,92	9,45	53,25	36,16	73,8/73,8
65	1,39	1,5	0,27	3,16	20,22	13,7	125,3	85,09	83,6/83,8
200	1,23	0,86	0,12	2,21	28,9	19,6	375,8	310,0	91,9/89,7

КПД соответствует норме, что свидетельствует о том, что трубы не следует дополнительно утеплить или брать другой изолирующий материал.

Для долговечности систем теплоснабжения и экономии тепла и электроэнергии большое значение имеет предупреждение внутренней коррозии трубопроводов. Подпитку тепловых сетей следует осуществлять химически очищенной и дэаэрированной водой.

Наружная коррозия металла труб является следствием химических реакций, возникающих под действием окружающей среды.

Заключение

В курсовой работе была проведена работа по расчёту и проектированию тепловых сетей. Во время выполнения проекта были рассчитаны тепловые нагрузки, их качественное и количественное соответствие.

Была проведена работа по выбору наиболее подходящего с экономической точки зрения топочного устройства, для газообразного топлива. В результате работы были проведены расчёты по вычислению коэффициента полезного действия котлоагрегата.

Были проверенны расчеты по нормам регулирования отпуска теплоты потребителям согласно заданным данным. Был построен и изменен график центрального качественного регулирования, в соответствии с закрытой системой теплоснабжения.

Так же были посчитаны расход сетевой воды и произведён выбор трассы в соответствии с генпланом местности. Составлен гидравлический расчет водяных сетей. Просчитан расчет тепловой изоляции трубопроводов. И был выбран метод бесканальной прокладки труб на низких опорах.

Все соответствующие расчеты и проведенные вычисления и построения необходимых графиков и таблиц приведены в пояснительной записке.

Список использованных источников

Справочник по теплоснабжению сельского хозяйства. Л.С. Герасимович, А.Г. Цубанов, и др. - Мн.: Ураджай, 1993.

Зайцева Н.К., Гаркуша К.Э. Программа, задания и пример выполнения курсового проекта по курсу «Источники и системы теплоснабжения». Учебное пособие. - Мн.: БГАТУ 2001.

Зайцева Н.К., Цубанов А.Г. Тепловые сети с/х предприятий и населенных пунктов. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. - Мн.: БГАТУ 1996.

ТКП 45-4.02-182-2009 «Тепловые сети».

Теплоснабжение и вентиляция. Курсовое и дипломное проектирование.

Хрусталев Б.М., Ю.Я. Кувшинов, Копко В.М. Ассоциация строительных вузов, Москва 2007.

Размещено на Allbest.ru

...