Проектирование тепловых сетей

Размещено на http://www.allbest.ru/

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

Содержание

Аннотация

Введение

Исходные данные

1. Расчет тепловых нагрузок

2. Построение годового графика и годовых расходов теплоты

3. Выбор топочного устройства для сжигания топлива

4. Объемы и энтальпии продуктов сгорания и воздуха

5. Коэффициент полезного действия котлоагрегата

6. Регулирование отпуска теплоты потребителями

7. Определение расчетных расходов сетевой воды

8. Выбор трассы

9. Гидравлический расчет водяных тепловых сетей

10. Тепловой расчет изоляции трубопроводов

Заключение

Литература

Аннотация

Ключевые слова: тепловая мощность, тепловые потери, продукты сгорания, топочный агрегат, центральное качественное регулирование, расчётные расходы сетевой воды.

В работе выполнены расчеты для определения тепловой мощности проектируемых объектов, построение годового графика тепловых нагрузок, определение КПД котлоагрегата и расхода топлива, выбор типа котлов и их количества, составление тепловой схемы котельной и ее расчет, составление расчетной схемы теплопроводов и определение расчетных расходов сетевой воды, гидравлический расчет теплопроводов и составление монтажной схемы, выбор компенсаторов и неподвижных опор, тепловой расчет изоляционной конструкции, определение эффективности изоляции.

Графическая часть работы выполнена на листе формата А1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Современное сельское хозяйство относится к крупным потребителям топливно-энергетических ресурсов

Теплоснабжение входит в систему инженерного оборудования сельских населённых пунктов и производственных объектов. С развитием теплоснабжения и более полным удовлетворением тепловых потребителей неразрывно связано улучшение социально-бытовых условий в сельской местности, повышение продуктивности в животноводстве и растениеводстве, совершенствование заготовки и использования кормов.

Топливная энергия расходуется на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых, общественных и производственных зданий.

Значительная территория, разобщённость коммунально-бытовых и производственных объектов, большая неравномерность теплового потребления - всё это вызывает определённые сложности при проектировании тепловых сетей в сельском хозяйстве.

Исходные данные

В данном курсовом проекте представлен расчет, подобрано котельное оборудование и система теплоснабжения для:

сельских потребителей:

- жилого посёлка на 920 человек;

- свинарник-откормочник на 500 голов;

- баня на 50 мест V=2500 м³.

Объекты теплоснабжения расположены в местности с расчетной температурой наружного воздуха t_но = -20 ⁰С.

Топливом служат дрова.

В качестве теплоносителя принята горячая вода с расчетными параметрами:

ф1 = 130 ⁰С, ф2 = 70 ⁰С.

Система теплоснабжения открытая.

Температура горячей воды: t_г = 55 ⁰С. )

Температура холодной воды в зимний период: t_хз =5 ⁰С

Температура холодной воды в летний период: t_хл= 15 ⁰С

1. Расчет тепловых нагрузок

а) жилой поселок:

Тепловую мощность систем отопления Ф_о^ж, кВт, жилого здания определяют в зависимости от исходных данных по следующей формуле

где - укрупненный показатель, отнесённый к единице жилой площади, Вт/м²; А- жилая площадь, м² ; - объемный коэффициент.

При ,(таб.2,2[2]).

Жилая площадь помещений рассчитывается по формуле:

где f - норма жилой площади на 1-го человека, м²; n - число 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 Ф_о, кВт, и вентиляции Ф_в, кВт, общественных, вспомогательных и производственных зданий:

,

.

Суммарная тепловая мощность на отопление жилого поселка:

.

Средняя тепловая мощность ,кВт, системы горячего водоснабжения жилых и общественных зданий:

,

где n-расчётное количество людей; a-суточная норма расхода воды температурой 55°C в жилых зданиях с горячим водоснабжением, кг/сут.

а=150 кг/сут, (стр.23 [2]).

.

б) свинарник-откормочник на n_i= 500 голов:

Объем здания при объеме помещения на 1 голову (скотоместо) (таб. 2.4 [2]) V_i=5,4 м³/голову:

.

Тепловая мощность системы отопления и вентиляции:

,

где t_В-температура воздуха в свинарнике-откормочнике t_В=18 (таб. 10.2 [5]), q_ОВ - удельная тепловая характеристика q_ОВ=0,75 Вт/(м³·К),

.

Тепловая мощность системы на кормоприготовление по укрупненным показателям q_i=0,013 кВт

.

Средняя тепловая мощность системы горячего водоснабжения на санитарные цели при b_i=4,5кг/сут., t_г=55 и t_хз=5:

.

.

в) баня на 50 человек, V=2500:

Для бани целесообразно использовать отопительную и вентиляционную характеристики , Вт/(м³·К), расчёт тепловой мощности системы воздушного отопления производить по формуле:

где - удельная тепловая характеристика на отопление (таб. 2.3 [1.3]), ;

- строительный объём здания, м³;

- расчётная температура внутреннего воздуха, ,(таб. 3.4 [15]).

.

Тепловая мощность систем вентиляции определяется по формуле:

,

где q_в -удельная тепловая характеристика на вентиляцию (таб. 2.3 [1.3]),

;

.

Средняя тепловая мощность ,кВт, системы горячего водоснабжения жилых и общественных зданий:

,

где n-расчётное количество людей; a-суточная норма расхода воды температурой 55°C в административных зданиях с горячим водоснабжением, кг/сут, а=25 кг/сут, (стр.23 [2]).

Средняя тепловая мощность ,кВт, на уборку помещения:

,

где 3кг/сут - суточная норма расхода воды температурой 55°C в администра-тивных зданиях с горячим водоснабжением на уборку помещения.

Полученные тепловые мощности систем для заданных объектов сводим в таблицу1

Таблица 1. Расчетные тепловые потоки

№	Наименование потребителя	Расчетные тепловые потоки, кВт.
		Отопление	Вентиляция	Горячее водоснабжение	Всего
А	Жилой поселок.	3245,3	389,44	401,6	4036,32
Б	Свинарник-откормочник	77,0	12,0	89,0
В	Баня	37,1	130,5	4,076	171,68
ИТОГО:	Фов=3879,34	417,67	4297,01

2. Построение годового графика и годовых расходов теплоты

По значению для параметров Б холодного периода выбираем г. Витебск (таб. 1,1 [2]) и его параметры: 205 суток, . На основании (таб. 1.3 [2]) выписываем повторяемость температур наружного воздуха для г. Витебска.

Таблица 2. Повторяемость температур наружного воздуха

	-20	-15	-10	-5	0	5	8
	59	190	501	843	1396	1210	706
	59	249	750	1593	2989	4199	4905

а) жилой посёлок:

б) свинарник-откормочник:

в) гараж:

Годовой расход теплоты при отоплении зданий , МДж:

,

где - расчетная тепловая мощность систем отопления, кВт;

- усредненное число часов работы системы отопления в течении суток (при отсутствии дежурного отопления принимают =24);

- продолжительность отопительного периода, сут.

а) жилой поселок:

б) свинарник-откормочник:

в) баня:

Годовой расход теплоты при вентиляции зданий , МДж:

,

где - расчетная тепловая мощность систем вентиляции, кВт;

- усредненное число часов работы системы вентиляции в течении суток ( при отсутствии данных принимают =16);

- расчётная температура наружного воздуха при проектировании системы вентиляции (обычно принимают параметры Б для холодного периода

а) жилой поселок:

в) баня:

Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение, МДж:

,

где и - средние тепловые мощности системы горячего водоснабжения в отопительный и неотопительный периоды, кВт.

где - коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период: =0,8 для жилого поселка и свинарника-откормочника (стр.25 [2]).

3. Выбор топочного устройства для сжигания топлива

Выбор топочного устройства зависит от вида топлива. Так как топливом служат дрова, то для его сжигания выбираем шахтные топки с наклонной решеткой и применяем котлы КВ-Т-2,0 в количестве 3-х штук для покрытия тепловой нагрузки отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

КВ-Т-2,0 теплопроизводительностью 2000кВт, КПД 82,5%, tух=195єС, температура нагрева воды ф1=115 єС.

Коэффициент избытка воздуха в шахтной топке с наклонной решеткой

Потери теплоты от неполноты сгорания: - химической - q₃ - 2%;

- механической - q₄ - 2%

4. Объемы и энтальпии продуктов сгорания и воздуха

Горение - это химический процесс взаимодействия топлива с окислителем (кислородом атмосферного воздуха), в результате которого образуются продукты сгорания.

Все объемы продуктов сгорания и воздуха рассчитываются на 1кг твёрдого топлива при нормальных условиях.

Состав рабочей массы (таб. 4.5 [2]):

=0%; =30,3%; =3,6%; =0,4%; =10,21.

Действительный объем воздуха (ф-ла 4.7 [2]):

Действительный объем двухатомных газов продуктов сгорания (ф-ла 4.8 [2]):

Действительный объем трехатомных газов равен теоретическому:

=0,57.

Действительный объем водяных паров (ф-ла 4.9 [2]):

Действительный суммарный объем продуктов сгорания:

Энтальпии теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания определяются по формулам 4,10, 4,11 и 4,12 [2]:

;

;

.

Величины энтальпий рассчитываются в заданных точках котельного агрегата по двум принятым температурам, характерных для этих сечений. Удельные энтальпии h взяты из таблицы 4.7 [2].

Все расчеты сведем в таблицу 3.

Таблица 3. Энтальпии продуктов сгорания твердого топлива

при	300	200	150	120	100
, м3/ кг	0,57	0,57	0,57	0,57	0,57
,кДж/кг	319	204	150	118	97
,кДж/м3	558,8	357,5	263,7	207,5	170
,м3/ кг	2,22	2,22	2,22	2,22	2,22
,кДж/кг	870	577	432	345	287
,кДж/м3	392	259,9	194,7	155,6	129,6
м3/кг	0,94	0,94	0,94	0,94	0,94
, кДж/кг	435	286	212	171	141
, кДж/ м3	462,7	304,5	225,4	182,1	150,5
, м3/кг	2,81	2,81	2,81	2,81	2,81
,кДж/м3	402,6	266,4	199,4	159,1	132,4
кДж/кг	453	299	224	179	149
,кДж/кг	2077	1366	1018	813	674

5. Коэффициент полезного действия котлоагрегата

Коэффициент полезного действия котлоагрегата , %, определяется по формуле:

,

где - соответственно доля теплоты с уходящими газами, от химической и механической неполноты сгорания, от наружного охлаждения и с физической теплотой шлака. тепловой топливо котлоагрегат трубопровод

Потеря теплоты с уходящими дымовыми газами, %:

,

где - энтальпия уходящих дымовых газов, кДж/кг:

при =1,4 и =195(по H-t диаграмме);

- коэффициент избытка воздуха в уходящих дымовых газах;

- энтальпия теоретического объема холодного воздуха (при температуре воздуха ), кДж/кг; кДж/кг;

-располагаемая теплота, кДж/кг; МДж/кг,

-низшая теплота сгорания топлива (таб. 4.5 [2]), МДж/кг.

Потеря теплоты от химической неполноты сгорания (таб. 4.8 [2]) , и механической неполноты сгорания .

Потери теплоты от наружного охлаждения (стр. 81 [2]) для водогрейных котлов .

Потери теплоты с физической теплотой удаляемого шлака q₆ следует учитывать при слоевом сжигании твердого топлива. Расчет производят по формуле (5.8) [2]:

%

6. Регулирование отпуска теплоты потребителями

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 (ф-лы 6.1 и 6.2 [2]).

,

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 :

,

,

,

.

Все расчеты сведем в таблицу 4.

Таблица 4. Температуры теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе в зависимости от

,	-20	-15	-10	-5	0	5	8
,	130	116,7	104,1	89,07	75,8	61,24	52,28
,	70	64,5	59,71	53,07	47,6	40,84	36,68

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

В виду того, что система теплоснабжения открытая, температура воды в подающем трубопроводе должна быть не менее 60. Срезку температурного графика производим при температуре 70

7. Определение расчетных расходов сетевой воды

Расход сетевой воды на отопление и вентиляцию:

а) жилой поселок:

б) свинарник-откормочник:

в) баня:

Расход сетевой воды на горячее водоснабжение при открытой системе теплоснабжения:

а) жилой поселок:

где - температура сетевой воды в точке «излома» температурного графика,;

=5- температура воды на выходе.

б) свинарник-откормочник:

в) баня:

Так как тепловая мощность потребителей менее 100 МВт, суммарный расход воды определяется (ф-ла 6.38 [2]):

, кг/с.

Для определения максимального расхода сетевой воды необходимо учитывать коэффициент часовой неравномерности (ф-ла 2.13 [2]):

Для жилого поселка =2,4 , для свинарника-откормочника на кормоприготовление =4, на санитарные нужды =2,5.

Максимальный часовой расход сетевой воды на горячее водоснабжение:

а) жилой поселок:

б) свинарник-откормочник:

в) баня:

Суммарный расход сетевой воды:

а) жилой поселок:

б) свинарник-откормочник:

в) баня:

8. Выбор трассы

Согласно генплану территории прокладку тепловых сетей следует производить бесканальным способом вдоль дорог на низких опорах. Пересечение дорог осуществляем путем прокладки трубопроводов подземным способом в непроходном канале.

9. Гидравлический расчет водяных тепловых сетей

Для подбора диаметров трубопроводов и определения потерь давления в сети производится гидравлический расчет водяных тепловых сетей. Все расчеты сводятся в таблицу 5.

Таблица 5. Гидравлический расчет тепловых сетей

№	Расход воды, ,.	Дли- на, ,м.	, мм.	, .	,	Местные сопр.	, м.	, кПа.	кПа.	Прим.
							,м.	,м.
1(а)	19,07	100	150	0,95	76,8	2,3	5,57	12,8	72,8	8,6	-
2	19,79	292	150	0,95	76,8	10,4	5,57	57,9	349,9	26,9	35,5
3(к)	20,29	52	150	0,95	76,8	1,3	5,57	7,2	59,2	4,5	40
4(в)	0,72	150	50	0,35	45,2	6,4	1,36	8,7	208,7	7,1	-
5(б)	0,5	88	50	0,25	22	5,6	1,36	7,6	95,6	2,1	-

где - условный проход трубопровода (стр. 32 [4]), мм;

- скорость теплоносителя (стр. 32 [4]), м/с;

- линейная потеря давления (стр. 32 [4]), Па/м;

-сумма коэффициентов местных сопротивлений (стр. 134 [2]);

-эквивалентная длина местных сопротивлений(выбирается относительно диаметров(стр.37[4])), м.

м;

м;

кПа.

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

На ответвлении “в “:

Рассчитываем диаметр диафрагмы:

На ответвлении “б “ :

Рассчитываем диаметр диафрагмы:

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

10. Тепловой расчет изоляции трубопроводов

Определяем среднегодовую температуру сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе (ф-лы 3.17 и 3.18 [4]),:

,

,

205 сут. По графику ЦКР имеем:

60, 40, = -1,6, ; .

,

.

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

Сведем технические данные в таблицу 6.

Таблица 6. Технические данные предизолированных труб.

,мм	,мм	,мм	,мм	,мм
58	50	120	2,5	115
159	150	250	3	244

Произведем расчет для =50 мм.

Термическое сопротивление оболочки:

Термическое сопротивление изоляции:

Термическое сопротивление поверхности оболочки:

Суммарное термическое сопротивление

Линейная плотность:

,

где для г. Витебска [ 3 табл.1.4].

Термическое сопротивление неизолированного трубопровода:

Линейная тепловая плотность неизолированного теплопровода:

,

Эффективность тепловой изоляции

Проводим аналогичный расчёт для трубопроводов других диаметров. Все расчёты сводим в таблицу 7.

Таблица 7. Расчет тепловой изоляции

dy, мм	Термическое сопротивление	Тепловые потоки,
50	0,02	4,04	0,09	4,15	13.2	8,4	288,9	183,7	95,4/95,4
150	0,01	2,53	0,04	2,58	21,3	13,5	784,3	498,6	97,3/97/3

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 отчищенной, дэаэрированной водой.

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

Для защиты наружной поверхности труб от коррозии мы применяли антикоррозийное покрытие - бризол. Покрытие выпускают в виде рулонных материалов.

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 печного бытового топлива. В результате работы были проведены расчёты по вычислению коэффициента полезного действия котлоагрегата.

Были проверены расчеты по нормам регулирования отпуска теплоты потребителям согласно заданным данным. Был построен и изменен график центрального качественного регулирования, в соответствии с замкнутой 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.

Литература

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

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

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

4. Р.И. Эстеркин. Промышленные котельные установки. - Лн.: «Энергоатомиздат» 1985.

Размещено на Allbest.ru

...