Расчёт теплоснабжения от паровой котельной

Оборудование тепловых сетей, нормативная документация, касающаяся теплоснабжения. Расчёт тепловой схемы котельной в максимально зимнем режиме. Зависимость подачи теплоты объектам от изменения температуры наружного воздуха, пьезометрический график.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 11.01.2015
Размер файла 3,7 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

  • Введение

Промышленные предприятия и жилищно-коммунальный сектор потребляют большое количество теплоты. Поставщиком этой энергии служат теплоэлектроцентрали, а также производственные и отопительные котельные.

Истощение топливно-энергетических ресурсов планеты и ухудшение экологической обстановки, медленно, но верно приводит к пересмотру отношения к проектированию и эксплуатации крупных энергетических объектов. И основным направлением этого пересмотра является внедрение повсеместного энергосбережения. Реализуется этот подход главным образом в нормах и правилах, а также в ценах на ТЭР.

Учитывая вышесказанное котельным всё сложнее обеспечить бесперебойное и качественное теплоснабжение предприятий и потребителей жилищно-коммунального сектора, как оно должно бы быть. Поэтому всё большее внимание обращается на качество работы котлоагрегатов и рациональное проектирование тепловых схем котельных, которое включает в себя экономичность и возможность работать в нестандартных условиях.

Целью данного курсового проекта является ознакомление с методиками расчёта теплоснабжения от паровой котельной. Немаловажным также является ознакомление с существующими ГОСТ-ами, СНиП-ами и прочей нормативной документацией касающимися теплоснабжения, а также знакомство с типовым оборудованием тепловых сетей и котельных.

В данном проекте рассчитывается система теплоснабжения двух жилых районов и промышленного предприятия. При этом планируется затронуть все технические аспекты такого снабжения, начиная от проектирования нагрузок и гидравлики сети и заканчивая расходом сырой воды на производство одного ГДж тепла.

Проект носит учебный характер поэтому предусматривает расчёт тепловой схемы котельной только в максимально зимнем режиме. Остальные режимы тоже будут затронуты, но косвенно.

1. Зависимости подачи теплоты объектам от изменения температуры наружного воздуха. Годовой запас условного топлива

Годовое потребление состоит из расходов на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение (ГВС) и технологию. Они, в свою очередь, складываются из теплопотреблений отдельных объектов теплоснабжения и по характеру протекания во времени подразделяются на сезонные и круглогодичные. Сезонные нагрузки очень зависят от климатических условий (в нашем случае основным условием будет являться температура наружного воздуха). К сезонным относятся нагрузки отопления и вентиляции. Круглогодичные - фактически не зависят от климатических условий, таковыми являются нагрузки ГВС и технологические.

В нашем проекте три объекта теплоснабжения: промышленное предприятие и 2 жилых района. Расходы теплоты промышленным предприятием нам заданы, а величина теплопотребления в жилых районах нуждается в определении.

Наименование

Обозначение

Размерность

Величина

Температура воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 (расчётная)

tнр

єС

-26

Продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха ? 8єC (отопительного)

nо

сутки

198

Средняя температура воздуха в период со средней суточной температурой воздуха ? 8єC

tср

єС

-2,4

1.1 Тепловая нагрузка жилых районов. График подачи теплоты

Ввиду недостаточного количества сведений об этих объектах теплоснабжения, расчёт будем вести по нормативным укрупнённым формулам. По окончании расчётов строим график зависимости тепловой нагрузки жилых районов от температуры наружного воздуха.

1.1.1 Нагрузка на отопление

Тепловой поток на отопление жилых и общественных зданий:

= qo·F·(1 + k1), Вт (1.1)

где qo - укрупненный показатель максимального теплового потока на

отопление жилых зданий на 1 м2 общей площади при tнр=-26, принимаемый по [13], таблица П 1, Вт/м2. В нашем случае:

1-й жилой район:

Высота зданий - 20 м (по заданию), высота потолков ? 3,5 м, следовательно этажность принимаем 20/3,5 = 5,714 ? 6 этажей. Здания возведены после 1985 года.

2-й жилой район:

Высота зданий - 20 м, высота потолков ? 3,5 м, этажность - 6 этажей. Здания также возведены после 1985 года.

Линейной интерполяцией получаем qо = 82,2 Вт/м2 для обоих жилых районов.

F - площадь жилых зданий.

По заданию: 1-й жилой район: F1 = 285 000 м2;

2-й жилой район: F2 = 470 000 м2;

k1 - коэффициент, учитывающий расход теплоты на отопление общественных зданий, принимаем k1 = 0,25;

Тогда максимальный тепловой поток на отопление по районам:

1-й жилой район:

= qo·F1·(1 + k1)= 82,2 ·285 000 ·(1 + 0,25) = 29 283 750 Вт = 29,284 МВт

2-й жилой район:

= qo·F2·(1 + k1) = 82,2 ·470 000 ·(1 + 0,25) = 48 292 500 Вт = 48,293 МВт

1.1.2 Нагрузка на вентиляцию

Тепловой поток на вентиляцию общественных зданий:

= k1·k2·qo·F, Вт(1.2)

где k2 - коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий, для зданий, построенных после 1985 года k2 = 0,6;

Тогда максимальный тепловой поток на вентиляцию по районам:

1-й жилой район:

= 0,25·0,6·82,2·285 000 = 3 514 050 Вт = 3,514 МВт

2-й жилой район:

= 0,25·0,6·82,2·470 000 = 5 795 100 Вт = 5,795 МВт

1.1.3 Нагрузка на горячее водоснабжение

Максимально-часовой тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий:

, Вт(1.3)

Средний тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий:

, Вт(1.4)

где n - число жителей:

1-й жилой район: n1 = 15 600 чел.

2-й жилой район: n2 = 24 200 чел.

- коэффициент недельной неравномерности расхода теплоты, по [4]: = 1,2;

- коэффициент неравномерности расхода теплоты за сутки наибольшего водопотребления, по [4]: = 2;

nc - длительность подачи теплоты. Организуем круглосуточную подачу, то есть:

nc = 24 часа = 86 400 с/сут;

tз - температура холодной воды, для расчётного режима принимаем tз = 5єC;

а - средненедельная норма расхода воды на горячее водоснабжение при температуре 55єС на одного человека в сутки. Принимаем как для жилых домов квартирного типа с централизованным горячим водоснабжением, оборудованных душами и ваннами длиной от 1,5 до 1,7 м, в соответствии с [3]: а = 105 л/(сут·чел);

b - норма расхода воды на горячее водоснабжение, потребляемой в общественных зданиях, при температуре 55єС, в соответствии с [3]: принимаем b = 25 л/(сут·чел);

сср - средняя теплоёмкость воды в рассматриваемом интервале температур.

сср = 4 190 Дж/(кг·К);

1,2 - коэффициент, учитывающий выстывание горячей воды в системах абонента;

Тогда тепловые нагрузки на ГВС:

1-й жилой район:

2-й жилой район:

1.1.4 Суммарные тепловые нагрузки по районам при расчётной температуре

Отопление:

Вентиляция: = + = 3,514 + 5,795 = 9,31 МВт

ГВС максимальные: = + = 14,16 + 21,97 = 36,13 МВт

ГВС средние: = + = 5,9 + 9,15 = 15,05 МВт

1.1.5 Графики зависимости тепловой нагрузки жилых районов от температуры наружного воздуха

На графиках существуют две зоны: зимнего (отопительного) и летнего (неотапливаемого) периода, характер тепловых нагрузок в которых принципиально различен. Граница между зонами находится на отметке в + 8єС по [1].

График тепловой нагрузки жилого района №1

Летний период: присутствуют постоянные по величине нагрузки на ГВС:

= ··в, Вт(1.5)

где tл - температура холодной воды для летнего периода, принимаем по [3]: tл = 15єС.

в - коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному периоду, принимаемый, при отсутствии данных, для жилищно-коммунального сектора равным 0,8, а для промышленных предприятий 1.

Тогда ГВС: = 5.9··0,8 = 3.78 МВт;

Зимний период: присутствуют постоянная нагрузка - на ГВС и переменные (зависящие от температуры наружного воздуха) - на вентиляцию и отопление:

= 5,9 МВт (1.6)

= ·, Вт (1.7)

= ·, Вт (1.8)

где tВн - средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых помещений, принимаемая для жилых и общественных зданий равной 18єС, а для производственных 16єС.

tВ - текущая температура наружного воздуха;

tнрО - расчётная температура наружного воздуха для целей отопления. Ввиду используемых нами укрупнений эта температура совпадает с аналогичной для целей вентиляции, то есть tнрО = tнрВ = tнр = -26єС

Тогда: = 29,284· = 11,98 - 0,6655·, МВт

= 3,514· = 1,44 - 0,0799·, МВт

Таблица 1.2 Тепловые нагрузки отопления и вентиляции в зависимости от для ЖР №1

tВ, 0С

+8

1

-5

-15

-25

-30

МВт

6,656

11,31

15,31

21,96

28,62

31,95

МВт

0,8

1,36

1,84

2,64

3,44

3,84

По аналогии:

Летний период: присутствуют постоянные по величине нагрузки на ГВС:

= ··в, Вт

Тогда ГВС: = 9,15··0,8 = 5,856 МВт

Зимний период: присутствуют постоянная нагрузка - на ГВС и переменные (зависящие от температуры наружного воздуха) - на вентиляцию и отопление:

Нагрузка на ГВС: = 9,15 МВт

Нагрузка на отопление: = 48.293· = 19.756 - 1.098·, МВт

Нагрузка на вентиляцию: = 5.795· = 2.37 - 0.132·, МВт

Таблица 1.3 Тепловые нагрузки отопления и вентиляции в зависимости от для ЖР №2

tВ, 0С

+8

1

-5

-15

-25

-30

МВт

10,97

18,66

25,25

36,23

47,21

52,7

МВт

1,314

2,24

3,03

4,35

5,67

6,33

1.2 Тепловая нагрузка предприятия. График подачи теплоты

У предприятия имеются 4 вида тепловых нагрузок. Распишем подробнее по режимным периодам.

Зимний период:

Технология: = 10 МВт

ГВС: = 6 МВт

Вентиляция: = 4.8· = 1.829 - 0.114·, МВт

Отопление: = 20· = 7.62 - 0.476·, МВт

Летний период:

Технология: = 10 МВт

ГВС: = 6··1 = 4,8 МВт

Таблица 1.4 Тепловые нагрузки отопления и вентиляции в зависимости отдля ПП

tВ, 0С

+8

1

-5

-15

-25

-30

МВт

3,81

7,144

10

14,76

19,52

21,9

МВт

0,92

1,72

2,4

3,54

4,68

5,25

1.3 График подачи теплоты котельной

Подаваемая котельной теплота складывается из тепловых нагрузок по объёктам теплоснабжения. Суммарное значение теплонагрузок по видам и полную теплонагрузку дадим на графике. Для удобства дальнейших расчётов приведём уравнение полной тепловой нагрузки котельной:

Летний период:

= 10 + 3,78 + 5,856+4,8 = 24,44 МВт

МВт

Зимний период:

МВт

Уравнение линии полной нагрузки на котельную в зимний период:

1.4 Годовой расходы теплоты. График годового расхода теплоты

Для построения графика Россандера (см. ниже) нам потребуются данные о длительности периодов с различными температурами в нашем городе, от них зависит длительность работы системы теплоснабжения с различными нагрузками. Такие сведения предоставит [4]:

t, єС

менее -45

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

+8

n, час

-

-

-

3

15

97

343

872

1740

3280

4750

Длительность отопительного периода по этим данным составляет 4750 часов = 197,92 дня. Расхождения с данными [2] не слишком значительны (198 дней). На основе данных таблицы строится график продолжительности тепловой нагрузки (график Россандера. Годовой расход теплоты определяется по следующей формуле:

Qгод = QгодО + QгодВ + QгодГ + QгодТ, Дж/год(1.9)

Слагаемые в ней представляют собой расходы на определённый вид теплопотребления. Зимние нагрузки будем приводить к среднесуточной температуре tcp. Разберём для начала отопление, причём будет удобно вести расчёт по полученным ранее формулам:

QгодО=, Дж/год (1.10)

где tср - средняя температура воздуха в отопительный период, tср = -2,4єС.

nо - продолжительность отопительного периода, nо = 198 дн. = 4752 ч = 17 107 200 сек.

Вентиляция: эта нагрузка также существует только в отопительный период и для неё также были получены формулы. Всё сводится к следующему:

QгодВ= Дж/год (1.11)

Технологическая нагрузка: исходим из 365 дневного года:

QгодТ = · 365 дн/год · 24 ч/дн · 60 мин/ч · 60 сек/мин, Дж/год (1.12)

ГВС: в течение летнего периода (365 - nо) - потребляется одна постоянная величина, в течение отопительного периода (nо) - другая (несколько большая).

QгодГ =,

Дж/год (1.13)

Теперь приведём результаты расчётов по формулам 1.10, 1.11, 1.12 и 1.13:

Отопление: QгодО = = 765 218 741,8 МДж

Вентиляция: QгодВ = = 109 848 068,4 МДж

ГВС: QгодГ = (3,78+5,856+4,8) ·14428800+(5,9+9,15+6) ·17107200= 568 400 716,8 МДж

Технология: QгодТ = 10·31 536 000 = 315 360 000 МДж

Затем обратимся к формуле (1.9) и определим количество ГДж потребляемых в году:

Qгод=765218,742+109848,068+568400,717+315360=1758827,53 ГДж

Сведём в таблицу результаты расчётов, которые нам понадобятся в следующих главах. К таковым относятся тепловые нагрузки в отопительный период при расчётной температуре:

Показатель

ЖР №1

ЖР №2

ЖР-ны №1+№2

Промышленное предприятие

Всего

, МВт

29,284

48,293

77,58

20

97,58

, МВт

3,514

5,795

9,31

4,8

14,11

, МВт

5,9

9,15

15,05

6

21,05

, МВт

--

--

--

10

10

Всего

38,7

63,24

101,94

40,8

142,74

1.4 Годовой запас условного топлива

Считается по следующей формуле:

(1.14)

где - низшая рабочая теплота сгорания условного топлива.

= 7000 ккал/кг у.т. = = 29330 кДж/кг у.т. = 29,33 МДж/кг у.т.

з - КПД источника теплоснабжения, принимаем з = 0,9.

Тогда: =66 629826,5 кг у.т. ? 66 630 т. у.т.

2. Температурные графики регулирования отпуска теплоты

Средневзвешенная температура возвращаемого теплоносителя

В данной главе необходимо определиться с рядом параметров проектируемой тепловой сети:

· метод регулирования тепловой нагрузки

· схема присоединения абонентов

· тип системы теплоснабжения и прочие

Часть этих параметров нам уже задана. По заданию: проектируемая тепловая сеть будет закрытого типа, регулирование будет производиться центральное качественное по отопительной нагрузке. В целях получения базовых представлений об особенностях этих инженерных решений [4]:

Закрытый тип тепловой сети подразумевает отсутствие отбора сетевой воды абонентом, то есть минимум двухтрубное исполнение сети и независимое присоединение установок ГВС.

Достоинства:

1. Гидравлическая изолированность водопроводной воды от сетевой

2. Упрощение санитарного контроля за качеством воды на ГВС, ввиду сокращённого пути прохождения

3. Упрощения контроля герметичности теплофикационной системы

Регулирование тепловой нагрузки возможно в различных точках тепловой сети (центральное, групповое, местное, индивидуальное). Нам задан метод центрального регулирования. Для обеспечения высокоэффективного теплоснабжения необходимо регулировать отпуск как минимум на трёх уровнях, обязательно включающих индивидуальный. Однако таких подробностей в нашем проекте рассматриваться не будет.

Центральный качественный метод представляет собой регулирование отпуска теплоты за счёт изменения температуры теплоносителя на входе в систему (при неизменном расходе теплоносителя) и может обеспечить более стабильный тепловой режим, нежели количественный метод. Однако при этом возрастает потребление электроэнергии на питание насосов, связанное с постоянством расхода теплоносителя. Качественное регулирование возможно не на всём промежутке температур отопительного периода, это связано с условиями горячего водоснабжения. Регулирование по отопительной нагрузке означает, что температура воды в подающей линии тепловой сети соответствует графику качественного регулирования отопительной нагрузки и то, что сеть у нас будет двухтрубная.

Схема присоединения абонентов: независимое присоединение нагрузки ГВС уже задано. Для отопления принимаем зависимую схему согласно с рекомендациями [1]. Исходим при этом из двух простых соображений:

1. Оборудование абонентского ввода при зависимой схеме присоединения проще и дешевле, чем при независимой, а также может быть получен больший перепад температур сетевой воды в абонентской установке. Это уменьшает расход теплоносителя в сети, что приводит к снижению диаметров сети и следовательно на экономии.

2. По условиям надёжности работы системы теплоснабжения крупных городов независимая схема присоединения является более предпочтительной.

Все три вида нагрузки присоединяем к тепловой сети параллельно. То есть расход теплоносителя будет складываться из суммы его расходов на отдельные виды нагрузки. Всё необходимое для работы оборудование, по возможности, будем располагать в групповых тепловых пунктах (ГТП). Применение ГТП упрощает эксплуатацию вследствие уменьшения количества узлов и повышает комфорт в теплоснабжаемых зданиях благодаря выносу всех насосных установок , являющихся источником шума, в изолированные помещения. Принципиальная схема такого ГТП приведена на рис. 2.1

Рисунок 2.1 Принципиальная схема ГТП

1 - воздухораспределитель; 2 - калорифер; 3 - регуляторы расхода (по давлению и температуре);

4 - воздухозаборник; 5 - воздушник; 6 - стояки водоразборных кранов; 7 - нагревательные приборы; 8 - элеватор; 9 - моделирующее устройство (импульс температуры наружного воздуха); 10 - регулируемый циркуляционный насос; 11 - циркуляционный насос; 12 - бак-аккумулятор; 13 - ЦБ вентилятор; 14 - обратный клапан; 15 - подогреватель ГВС

Промышленное предприятие:

В промпредприятии для систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения используем также воду. Пар на предприятии используется только для технологических целей, для этого применяем однотрубную паровую систему с возвратом конденсата. Принципиальная схема приведена на рис. 2.2

Рисунок 2.2 Принципиальная схема однотрубной паровой системы с возвратом конденсата

1 - паропровод; 2 - конденсатопровод; 3 -редукционно-охладительная установка;

4 - технологический потребитель; 5 - конденсатоотводчик; 6 - конденсатосборник; 7 - насос; 8 - обратный клапан;9 - котёл;10 - сборный резервуар

2.1 Расчёт регулирования отпуска теплоты на отопление

Расчёт ведём согласно с методикой изложенной в [13]:

Температура сетевой воды перед отопительной системой:

(2.1)

где

-- расчётная температура воздуха в помещении

-- расчётная разность температур в отопительных приборах

-- расчётный перепад температур в тепловой сети

-- расчётный перепад температур теплоносителя в отопительных приборах

-- относительная тепловая нагрузка

(2.2)

-- температура воды на выходе из отопительной системы

-- температура воды после смесительного устройства

(2.3)

(2.4)

После подстановки:

Температура сетевой воды после отопительной установки:

(2.5)

После подстановки:

Температура воды после элеватора :

(2.6)

После подстановки:

Эквивалент расхода сетевой воды на отопление:

(2.7)

Результаты расчётов по формулам 2.1-- 2.6 сводим в таблицу:

Таблица 2.1 Результаты расчёта качественного регулирования отопительной нагрузки

+8

0

-5

-10

-15

-20

-26

0.227

0.409

0.523

0.636

0.75

0.864

1

53.02

77.15

91.71

105.84

119.86

133.7

150

34.85

44.43

49.86

54.95

59.86

64.58

70

40.53

54.66

62.94

70.85

78.61

86.18

95

На основе результатов расчёта качественного регулирования отопительной нагрузки строим графики температур в подающей линии (), обратной линии () и после элеватора ().

При tнти = +2,414єС имеем = 70єС, то есть тот предел температуры, который обусловлен требованиями к температуре воды в местах водоразбора, иначе говоря - это координаты точки излома на температурном графике. При достижении этой точки становится невозможным качественно регулировать отпуск (центральным методом), поскольку нельзя далее понижать . При переходе на этот режим котельная начинает регулировать отпуск теплоты понижением расхода теплоносителя, что нарушает работу элеватора. Этот недостаток ликвидируется включением циркуляционного насоса 10 (рис. 2.1), который поддерживает постоянство расхода воды в местной системе отопления. При этом в отопительной установке осуществляется качественное регулирование, то есть температуры и имеют такие же значения, как и при центральном качественном регулировании. В такой ситуации регулирование возможно осуществлять также элеватором с переменным диаметром сопла.

Таблица 2.2 Результаты расчёта регулирования отопительной нагрузки

+8

+2,414

0

-5

-10

-15

-20

-26

0,227

0,354

0.409

0.523

0.636

0.75

0.864

1

70

70

77.15

91.71

105.84

119.86

133.7

150

34.85

41,68

44.43

49.86

54.95

59.86

64.58

70

40.53

50,48

54.66

62.94

70.85

78.61

86.18

95

609957,3

1198799,4

1202811,7

1207885,3

1213401,5

1215833,3

1217448

1219750

2.2 Расчёт регулирования отпуска теплоты на вентиляцию

В данном пункте рассчитывается водо-воздушный теплообменник (калорифер), нагревающий наружный воздух до температуры в помещении.

Эквивалент расхода сетевой воды на вентиляцию определяется решением следующей системы уравнений:

(2.8)

где - эквивалент расхода первичного (греющего) теплоносителя, воды, при расчётной температуре наружного воздуха;

- эквивалент расхода вторичного (нагреваемого) теплоносителя, воздуха, при расчётной температуре наружного воздуха;

tВр, tн - температуры: расчётная в помещении и наружного воздуха.

В нашем случае tВр = 18єС

WП, WВ - текущие значения эквивалентов расхода первичного и вторичного теплоносителей.

- основной режимный коэффициент калориферапри расчётном режиме:

(2.9)

где - среднеарифметический температурный напор в калорифере;

Температура сетевой воды после вентиляционной установки:

(2.10)

-- решение системы уравнений (2.8)

Значение принимаем по таблице 2.1, поскольку регулирование происходит по отопительной нагрузке. Результаты и промежуточные данные расчётов сведём в таблицу:

Таблица 2.3 Результаты расчётов регулирования нагрузки на вентиляцию

+8

+2,414

0

-5

-10

-15

-20

-26

0,227

0,354

0.409

0.523

0.636

0.75

0.864

1

70

70

77.15

91.71

105.84

119.86

133.7

150

5.7

3,836

3,786

3,705

3,637

3,587

3,545

3,5

60288,2

139166,3

143761,66

151842,8

159250,6

165119,1

170346,2

176278,8

19,71

35,13

37,93

43,841

49,97

56,10

62,33

69,94

x

0,188

0,434

0,4483

0,4735

0,4966

0,5149

0,5312

0,5497

По результатам расчёта строим кривую изменения температуры сетевой воды после калорифера в зависимости от температуры наружного воздуха на рис. 2.4

2.3 Расчёт регулирования отпуска теплоты на горячее водоснабжение

Фактическая тепловая нагрузка горячего водоснабжения:

, Вт

Коэффициент эффективности:

(2.12)

Режимный коэффициент:

(2.13)

Максимальная разность температур: єС (2.14)

Водяной эквивалент первичной рабочей среды(воды из тепловой сети):

(2.15)

После подстановки:

Водяной эквивалент вторичной рабочей среды:

(2.16)

После подстановки:

Расчётный средний температурный напор:

(2.17)

После подстановки:

Параметр секционного водо-водяного подогревателя:

(2.18)

После подстановки:

Расчёт ведём для каждого значения температуры наружного воздуха:

Определяем режимный коэффициент:

Определяем коэффициент эффективности по формуле 2.12

Определяем количество фактически переданной теплообменником теплоты по формуле 2.11

Сравниваем полученное Q c расчётным и корректируем .

Фактическая температура сетевой воды на выоде из подогревателя:

(2.19)

Сравниваем фактическую температуру с ранее принятой, если они отличаются значительно, то производим перерасчёт .

Результаты расчёта отпуска теплоты на ГВС сводим в таблицу 2.4

Таблица 2.4 Результаты расчётов регулирования отпуска теплоты на горячее водоснабжение

+8

+2,414

0

-5

-10

-15

-20

-26

70

70

77.15

91.71

105.84

119.86

133.7

150

2,6643

2,6643

2,261

1,963

2,2392

2,4734

2,6786

2,8967

0,8461

0,8461

0,7623

0,6761

0,7567

0,8106

0,8484

0,8807

751785,7

751785,7

541409,47

358921

275841,28

226083,97

192776,16

164839,47

42

42

38,27

33,1

29,53

26,75

24,51

22,30

По результатам расчёта строим кривую изменения температуры сетевой воды после водо-водяного подогревателя в зависимости от температуры наружного воздуха на рис. 2.4

2.4 Средневзвешенная температура возвращаемого теплоносителя

Поток обратной сетевой воды образован смешением потоков после отопительной, вентиляционной и ГВС установок. Температура этой смеси определяется по формуле смешения:

(2.20)

В следующей главе нас будут интересовать непосредственно расходы G, поэтому в итоговую таблицу включим именно их, а не эквиваленты.

Таблица 2.5 Результаты расчётов температурного графика тепловой сети теплоснабжение котельная температура пьезометрический

+8

+2,414

0

-5

-10

-15

-20

-26

70

70

77.15

91.71

105.84

119.86

133.7

150

34.85

41,68

44.43

49.86

54.95

59.86

64.58

70

19,71

35,13

37,93

43,841

49,97

56,10

62,33

69,94

42

42

38,27

33,1

29,53

26,75

24,51

22,30

145,57

286,1

287,07

288,3

289,5

290,1

290,5

290,9

14,39

33,21

34,31

36,24

38,01

39,41

40,66

42,07

179,42

179,42

129,21

85,66

65,83

53,96

46,01

39,34

339,38

498,78

450,59

410,2

393,34

383,47

377,17

372,31

37,99

41,35

42,17

45,83

50,21

54,81

59,45

64,95

Рисунок 2.4 Температурный график регулирования тепловой сети

1 -- прямая

2 -- обратная отопления

3 -- обратная вентиляции

4 -- обратная горячего водоснабжения

5 -- средневзвешенная температура возращаемого теплоносителя

3. Определение расходов сетевой воды на теплоснабжение объектов

Для гидравлического расчёта сети необходимо знать расходы сетевой воды на каждый объект теплоснабжения. Определение этих расходов будем осуществлять по известной тепловой нагрузке и температурам сетевой воды.

(3.1)

(3.2)

(3.3)

(3.4)

-- соответственно расходы на отопление, на вентиляцию, на ГВС.

-- соответственно нагрузка на отопление, на вентиляцию, на ГВС.

Нам пригодятся зависимости для определения тепловых нагрузок от температуры наружного воздуха, выведенные нами в главе 1. Приведём их:

Жилой район №1:

= 11,98 - 0,6655·, МВт

= 1,44 - 0,0799·, МВт

= 5,9 МВт

Жилой район №2:

= 19.756 - 1.098·, МВт

= 2.37 - 0.132·, МВт

= 9,15 МВт

Промышленное предприятие:

= 7.62 - 0.476·, МВт

= 1.829 - 0.114·, МВт

= 6 МВт

Результаты расчётов по всем объектам сведём в таблицы.

Таблица 3.1 Расходы сетевой воды на жилой район №1

+8

+2,414

0

-5

-10

-15

-20

70

70

77.15

91.71

105.84

119.86

133.7

6,656

10,37

11,98

15,31

18,635

21,96

25,29

34.85

41,68

44.43

49.86

54.95

59.86

64.58

45,19

87,39

87,38

87,31

87,39

87,35

87,32

0,8

1,25

1,44

1,84

2,24

2,64

3,04

19,71

35,13

37,93

43,841

49,97

56,10

62,33

3,797

8,56

8,76

9,17

9,57

9,88

10,17

5,9

5,9

5,9

5,9

5,9

5,9

5,9

42

42

38,27

33,1

29,53

26,75

24,51

50,29

50,29

36,22

24,03

18,45

15,12

12,90

Таблица 3.2 Расходы сетевой воды на жилой район №2

+8

+2,414

0

-5

-10

-15

-20

70

70

77.15

91.71

105.84

119.86

133.7

10,97

17,11

19,756

25,25

30,74

36,23

41,72

34.85

41,68

44.43

49.86

54.95

59.86

64.58

74,48

144,19

144,10

144,0

144,16

144,11

144,05

1,314

2,05

2,37

3,03

3,69

4,35

5,01

19,71

35,13

37,93

43,841

49,97

56,10

62,33

6,24

14,03

14,42

15,1

15,76

16,28

16,75

9,15

9,15

9,15

9,15

9,15

9,15

9,15

42

42

38,27

33,1

29,53

26,75

24,51

78

78

56,17

37,26

28,62

23,45

20

Таблица 3.3 Расходы сетевой воды на ПП

+8

+2,414

0

-5

-10

-15

-20

70

70

77.15

91.71

105.84

119.86

133.7

3,81

6,47

7,62

10

12,38

14,76

17,14

34.85

41,68

44.43

49.86

54.95

59.86

64.58

25,87

54,53

55,58

57,03

58,06

58,71

59,18

0,92

1,55

1,829

2,4

2,969

3,54

4,11

19,71

35,13

37,93

43,841

49,97

56,10

62,33

4,37

10,61

11,13

11,97

12,68

13,25

13,74

6

6

6

6

6

6

6

42

42

38,27

33,1

29,53

26,75

24,51

51,14

51,14

36,83

24,43

18,77

15,38

13,11

Таблица 3.4 Общесетевые расходы воды

+8

+2,414

0

-5

-10

-15

-20

145,54

286,11

287,06

288,34

289,61

290,17

290,55

14,407

33,2

34,31

36,24

38,01

39,41

40,66

179,43

179,43

129,22

85,72

65,84

53,95

46,01

339,38

498,74

450,59

410,3

393,46

383,53

377,22

По данным таблицы строим графики изменения расходов воды на соответствующие нагрузки и суммарный расход в зависимости от температуры наружного воздуха.

Рисунок 3.1 Общесетевые расходы воды по типам нагрузки

1-- полный расход

2-- расход на отопление

3-- расход на ГВС

4-- расход на вентиляцию

4. Гидравлический расчёт тепловой сети. Пьезометрический график. Выбор насосов.

Расчёт ведём согласно с [1], [5] и [6]. Проведём гидравлический расчёт только для максимально зимнего периода, то есть при расчётной температуре наружного воздуха.

Диаметры труб прямого и обратного хода сетевой воды примем одинаковыми. В совокупности с тем, что вязкость и плотности воды, а также эквивалентная шероховатость приняты постоянными, такой шаг обеспечит нам одинаковое падение давления в подающем и обратном трубопроводах и, следовательно, упростит расчёт.

4.1 Расходы воды по объектам снабжения

Суммарный расчётный расход объекта:

, кг/с(4.1)

где k - коэффициент запаса учитывает долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления, принимаем по [13], как для закрытой системы с мощностью более 100 МВт: k = 1,0

, - температуры воды в подающем и обратном трубопроводах первичного теплоносителя подогревателя ГВС в точке излома температурного графика (т.е. когда расход воды на ГВС максимален), равны: єС и єС.

Расчётный расход воды на жилой район №1:

кг/с

Расчётный расход воды на жилой район №2:

кг/с

Расчётный расход воды на промпредприятие:

кг/с

Суммарный расчётный расход теплосети:

G = G1 + G2 + G3 = 162,10 + 262,38 + 135,68 = 560,16 кг/с

4.2 Выбор и расчёт главной магистрали

Схема сети изображена на рис. 4.1. Необходимо определить направление главной магистрали. Сделаем по максимальному падению давления:

(4.2)

где Rл - линейное удельное падение давления в трубопроводе, примем Rл = 50 Па/м;

- геометрическая длина участка сети;

- эквивалентная длина местных сопротивлений, принимаем ориентировочно = 20% от геометрической длины;

Z1, Z2 - геометрические высоты источника и приёмника соответственно;

- плотность воды, примем = 960 кг/м3. Вода при расчёте принимается несжимаемой жидкостью;

g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2.

1-й жилой район: Па

2-й жилой район: Па

Таким образом главная магистраль - трубопровод от источника теплоснабжения до первого жилого района (И - ТК - Ж1).

Рисунок 4.1 Схема сети

Теперь займёмся расчётом магистрали (И - ТК - Ж1), который будем проводить в два этапа: предварительный и поверочный. Разбиение на этапы необходимо, потому что в начале расчёта неизвестных величин несколько.

4.2.1 Участок И - ТК:

а) Задаёмся Rл = 75 Па/м

б) Расход: G = G1 + G2 = 162,10 + 262,38 = 424,48 кг/с

в) Внутренний диаметр трубопровода:

(4.3)

-- коэффициент, зависящий от эквивалентоной шероховатости и плотности воды. Для водяных сетей

г) Подбираем трубу с ближайшим внутренним диаметром по ГОСТ 10706-76 на стальные сварные трубы группы А: dГ = 514 мм, толщина стенки д = 8 мм, условный проход dО = 500 мм

д) Скорость воды в трубопроводе:

(4.4)

е) Критерий Рейнольдса:

(4.5)

- кинематическая вязкость, примем её при средней температуре в магистральных трубопроводах.

0,271·10-6 м2

Тогда:

ж) Предельное число Рейнольдса:

(4.6)

з) Re > Reпр значит гидравлическое трение считается по формуле Шифринсона:

(4.7)

и) Тогда по формуле Дарси:

(4.8)

Па/м

к) Принимаем на каждые 100 м сальниковые компенсаторы с и задвижки с .

;

л)Потери давления участке: ;

4.2.2 Участок ТК - ЖР№1

а) Задаёмся Rл = 75 Па/м

б) Расход: G = G1 = 162,10 кг/с

в) Внутренний диаметр трубопровода:

г) Подбираем трубу с ближайшим внутренним диаметром по ГОСТ 8731-87 на бесшовные горячекатаные и холоднокатаные трубы: dГ = 359 мм, толщина стенки д = 9 мм, условный проход dО = 350 мм

д) Скорость воды в трубопроводе:

е) Критерий Рейнольдса:

ж) Предельное число Рейнольдса:

з) Re > Reпр значит гидравлическое трение считается по формуле Шифринсона:

и) Тогда по формуле Дарси:

Па/м

к) Принимаем на каждые 100 м сальниковые компенсаторы с и задвижки с .

л) Потери давления участке:

4.2.3 Участок И - ПП

а)

б)

в)

г) По ГОСТ 8731-87: dГ = 309 мм, толщина стенки д = 8 мм, условный проход dО = 300 мм

д) Скорость воды в трубопроводе:

е)

ж)

з)

и)

к)

л)

м) Расчётное падение давления:

н) Небаланс:

о) Необходимо установить на участке И - ПП устройство понижающее давление, самое распространённое из них - диафрагма. Рассчитаем размер её отверстия:

После установки диафрагмы падение давления на участке И - ПП: 431 336 Па

4.3 Расчёт ответвления ТК - ЖР№2

а)

б)

в)

г) По ГОСТ 10706-76: dГ = 466 мм, д = 7 мм, dО = 450 мм

д) Скорость воды в трубопроводе:

е)

ж)

з)

и)

к)

л)

м) Расчётное падение давления:

н) Небаланс:

о) Необходимо установить на участке ТК-ЖР№2 устройство понижающее давление, самое распространённое из них - диафрагма. Рассчитаем размер её отверстия:

п) После установки диафрагмы потеря давления на участке ТК-Ж2:

4.4 Результаты гидравлического расчёта

Сведём результаты расчётов параграфов 4.1 - 4.3 в таблицу:

Таблица 4.1 Результаты гидравлического расчёта сети при максимально зимнем режиме

Участок

Величина

И-ТК

ТК - Ж1

ТК - Ж2

И - ПП

G, кг/с

424,48

162,10

262,38

135,68

, м

2600

2100

1850

1500

dГ, мм

0,514

0,359

0,466

0,309

, м/с

2,13

1,67

1,6

1,89

Rл, Па/м

82,19

79,43

52,74

122,1

, м

0,0194

0,0213

0,02

0,022

, Па

247664,7

183671,2

183671,2

431336

,м. вод. ст.

26,3

19,50

19,50

45,8

4.5 Пьезометрический график

Основные требования к пьезометрическому режиму сети по условиям надёжной работы можно свести к следующим:

1. Давление в сети не должно превышать допустимых давлений в элементах оборудования сети. Приведём величины допустимых давлений для элементов, которые нам потребуются:

– чугунные радиаторы - 60 м. вод. ст.;

– пароводяные теплообменники - 1,4 МПа = 145,6 м. вод. ст.;

– арматура и трубопроводы - 1,6 МПа = 166,4 м. вод. ст.;

2. Необходимо обеспечивать избыточное давление во всех элементах системы теплоснабжения для защиты от подсосов воздуха и кавитации насосов. Примем запас давления 5 м. вод. ст.

3. Необходимо обеспечивать невскипание сетевой воды при гидродинамическом режиме наличием избыточного давления. Значит в подающем трубопроводе давление должно быть следующим:

4. Рпод > Рнас(tнас=1500С) = 475970 Па = 50,31 м. вод. ст. Примем 52 м. вод. ст.

4.5.1 Гидростатический режим

Построение начинаем с гидростатического режима, когда циркуляции нет и система заполнена водой с температурой не выше 100єС.

Самая высокая точка системы - это отопительные установки жилых районов, имеющие высоту:

Н = Z + hзд = 1 + 20 = 21 м; Возьмём запас 5 м. вод. ст. во избежание подсосов воздуха в систему и кавитации насосов. Тогда полный статический напор сети РS = 26 м. вод. ст.

Самой низкой точкой системы являются отопительные установки промышленного предприятия (оно подключено через общий коллектор), их геометрическая высота составляет 0 м. На них будет действовать напор в 26 м. вод. ст., но это безопасно для отопительных установок ПП, поскольку допустимая по условиям прочности величина составляет 60 м. вод. ст. (чугунные радиаторы).

4.5.2 Гидродинамический режим

1. Давление в коллекторе обратного трубопровода на источнике принимаем: = 12 м. вод. ст. из условия нормальной работы насосов и учитывая опыты предыдущих построений, результаты которых здесь не приводятся. Заметим только, что полный статистический напор сети изменён до 60 м. вод. ст., что также не нарушает статический режим.

2. Давление в точке ТК: 38,3 м. вод. ст.

3. Давление в обратном трубопроводе на абонентских вводах в жилые районы:

57,8 м. вод. ст.

4. Давление в прямом трубопроводе на абонентских вводах в жилые районы с учётом потерь давления в абонентской установке, 15 м. вод. ст.:

72,8 м. вод. ст.

5. В прямом трубопроводе в точке ТК: 92,3 м. вод. ст.

6. Коллектор прямого трубопровода в точке И: 118,6 м. вод. ст.

7. Нагнетательный патрубок сетевого насоса: 133,6 м. вод. ст. Здесь - потери в сетевых подогревателях.

8. Прямой трубопровод на вводе в ПП: 72,8 м. вод. ст.

9. Обратного трубопровода на вводе в ПП: 57,8 м. вод. ст.

Пьезометрический график изобразим на рисунке 4.2

Обозначения на рисунке 4.2:

Пmax, Пmin - максимально и минимально допустимое полное давление в подающем трубопроводе;

Оmax, Оmin - аналогично в обратном трубопроводе;

М1, М2, М3 - линии смены масштаба;

S - линия полного статистического напора сети.

Рисунок 4.2 Пьезометрический график

4.6 Выбор насосов

Выбор любого насоса производится по напору и подаче. Имеет, конечно, значение вид перекачиваемой среды и температуры этой среды. Выбранная нами схема подключения абонентов и подогрева воды предусматривает выбор насосов следующего назначения:

· Сетевые - обеспечивают движение воды в сетевых трубопроводах. Источник [1] требует наличия не менее двух сетевых насосов, один из которых является резервным;

· Подпиточные - компенсируют утечки воды в сети. Для закрытой сети их число также должно быть не менее двух, при одном резервном;

· Циркуляционные - создают циркуляцию воды в локальных водяных системах. Требования к их количеству аналогичны предыдущим.

4.6.1 Сетевые насосы

Располагаемый напор сети, то есть напор который должен обеспечить насос:

ДНС = ДНТ + ДНПОД + ДНОБР + ДНАБ(4.9)

где ДНТ - уже упомянутые потери давления в сетевых подогревателях, ДНТ = 15 м. вод. ст.

ДНПОД - потери давления в подающей линии.

ДНПОД=ДРИ-ТК+ДРТК-Ж1

ДНПОД=26,3+19,5=45,8 м. вод. ст.

ДНОБР - потери давления в обратной линии, ДНОБР = ДНПОД = 45,8 м. вод. ст.;

ДНАБ - потери давления в абонентской установке или располагаемый напор на абонентском вводе, принят ранее 15 м. вод. ст.;

Тогда по формуле (4.9):

ДНС = 15 + 45,8 + 45,8 + 15 = 121,6 м. вод. ст.

Подача сетевого насоса равна расчётному расходу сетевой воды:

G=GИ-ТК+GИ-ПП= GУ

G =560.16 кг/с = 2100.6 м3

В своём выбор...


Подобные документы

  • Краткая характеристика ОАО "САРЭКС". Реконструкция теплоснабжения. Определение тепловых нагрузок всех потребителей. Расчет схемы тепловой сети и тепловой схемы котельной. Выбор соответствующего оборудования. Окупаемость затрат на сооружение котельной.

    дипломная работа [1,7 M], добавлен 01.01.2009

  • Проект теплоснабжения промышленного здания в г. Мурманск. Определение тепловых потоков; расчет отпуска тепла и расхода сетевой воды. Гидравлический расчёт тепловых сетей, подбор насосов. Тепловой расчет трубопроводов; техническое оборудование котельной.

    курсовая работа [657,7 K], добавлен 06.11.2012

  • Расчёт тепловой схемы котельной, выбор вспомогательного оборудования. Максимально-зимний режим работы. Выбор питательных, сетевых и подпиточных насосов. Диаметр основных трубопроводов. Тепловой расчет котла. Аэродинамический расчёт котельной установки.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 08.10.2012

  • Описание котельной и ее тепловой схемы, расчет тепловых процессов и тепловой схемы котла. Определение присосов воздуха и коэффициентов избытка воздуха по газоходам, расчет объемов воздуха и продуктов сгорания, потерь теплоты, КПД топки и расхода топлива.

    дипломная работа [562,6 K], добавлен 15.04.2010

  • Расчет тепловых нагрузок отопления вентиляции и ГВС. Сезонная тепловая нагрузка. Расчет круглогодичной нагрузки. Расчет температур сетевой воды. Расчет расходов сетевой воды. Расчет тепловой схемы котельной. Построение тепловой схемы котельной.

    дипломная работа [364,5 K], добавлен 03.10.2008

  • Расчет теплового пункта, выбор водоподогревателей горячего водоснабжения, расчет для данного населенного пункта источника теплоснабжения на базе котельной и выбор для нее соответствующего оборудования. Расчёт тепловой схемы для максимально-зимнего режима.

    курсовая работа [713,9 K], добавлен 26.12.2015

  • Описание существующей системы теплоснабжения зданий в селе Шуйское. Схемы тепловых сетей. Пьезометрический график тепловой сети. Расчет потребителей по теплопотреблению. Технико-экономическая оценка регулировки гидравлического режима тепловой сети.

    дипломная работа [2,7 M], добавлен 10.04.2017

  • Развитие котельной техники, состав котельной установки. Определение теоретических объёмов воздуха, газов, водяных паров и азота, расчёт энтальпий. Тепловой баланс котла, расчёт расхода топлива. Тепловой расчёт конвективного пучка и водяного экономайзера.

    курсовая работа [58,1 K], добавлен 02.07.2012

  • Выбор вида теплоносителей и их параметров, обоснование системы теплоснабжения и ее состав. Построение графиков расходов сетевой воды по объектам. Тепловой и гидравлический расчёты паропровода. Технико-экономические показатели системы теплоснабжения.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 07.04.2009

  • Котельная, основное оборудование, принцип работы. Гидравлический расчет тепловых сетей. Определение расходов тепловой энергии. Построение повышенного графика регулирования отпуска теплоты. Процесс умягчения питательной воды, взрыхления и регенерации.

    дипломная работа [1,2 M], добавлен 15.02.2017

  • Расчет тепловой схемы котельной. Подбор газового котла, теплообменника сетевой воды, вентиляционного оборудования, воздушно-отопительного прибора, расширительного бака. Расчет газопроводов, дымовой трубы. Расчет производственного освещения котельной.

    дипломная работа [2,2 M], добавлен 10.07.2017

  • Расчет тепловых нагрузок района города. График регулирования отпуска теплоты по отопительной нагрузке в закрытых системах теплоснабжения. Определение расчетных расходов теплоносителя в тепловых сетях, расход воды на горячее водоснабжение и отопление.

    курсовая работа [269,3 K], добавлен 30.11.2015

  • Расчёт по определению количества теплоты, необходимого на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для жилищно-коммунального сектора и промышленных предприятий. Гидравлический расчет тепловой сети, выбор оборудования для проектируемой котельной.

    курсовая работа [917,0 K], добавлен 08.02.2011

  • Особенности теплоснабжения населенных пунктов. Характеристика потребителей тепловой энергии поселка Шексна. Анализ параметров системы теплоснабжения, рекомендации по ее модернизации. Технико-экономическая оценка инвестиций в реконструкцию тепловых сетей.

    дипломная работа [1,4 M], добавлен 20.03.2017

  • Расчет тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение по удельной тепловой характеристике. Тепловые потери и величина охлаждения воды в трубопроводах. Пьезометрический график. Подбор сетевого теплообменника для горячего водоснабжения.

    дипломная работа [1,9 M], добавлен 15.02.2017

  • Расчет принципиальной тепловой схемы отопительно-производственной котельной с закрытой (без водоразбора) системой горячего водоснабжения для г. Семипалатинск. Основное оборудование и оценка экономичности котельной. Определение высоты дымовой трубы.

    контрольная работа [554,2 K], добавлен 24.06.2012

  • Разработка мероприятий по повышению эффективности системы теплоснабжения поселка Тарногский городок. Расчет гидравлического режима тепловой сети, ее регулировка. Расчет технико-экономической эффективности инвестиций в проект модернизации тепловых сетей.

    дипломная работа [1,2 M], добавлен 20.03.2017

  • Проектирование новой газовой котельной и наружного газопровода до инкубатория. Определение плотности и теплоты сгорания природного газа. Выбор основного и вспомогательного оборудования. Автоматизация котлов. Расчет потребности котельной в тепле и топливе.

    дипломная работа [4,4 M], добавлен 10.04.2017

  • Теплоснабжение от котельных и переключение потребителей жилого фонда от источника. Основные технические решения по строительству источника тепла и тепловых сетей. Централизованная диспетчеризация объектов управления. Конструктивное решение котельной.

    курсовая работа [1,8 M], добавлен 16.05.2015

  • Описание тепловых сетей и потребителей тепловой энергии. Рекомендации по децентрализации, осуществлению регулировки и отводящим трубопроводам. Технико-экономическая оценка инвестиций в реконструкцию тепловых сетей. Анализ потребителей в зимний период.

    дипломная работа [349,8 K], добавлен 20.03.2017

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.