Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• 1. Проектирование теплоснабжения объекта
• 1.1 Выбор системы отопления
• 1.2 Определение тепловых потерь через ограждающие конструкции
• 1.3 Определение мощности системы отопления
• 1.4 Расходы тепла на вентиляцию
• 1.5 Выбор отопительных приборов и их расчет
• 1.5.1 Выбор отопительных приборов насосной
• 1.5.3 Выбор отопительных приборов лаборатории
• 1.6 Определение годового расхода теплоты
• 1.7 Расчет режимов регулирования отпуска теплоты
• 1.8 Гидравлический расчет магистральных трубопроводов
• 1.9 Расчет и подбор компенсаторов подводящих трубопроводов
• 1.10 Расчет самокомпенсации
• 1.11 Расчет усилий на опоры подводящих трубопроводов
• 1.12 Расчет паровой сети

1. Проектирование теплоснабжения объекта

1.1 Выбор системы отопления

Принцип отопления производственных помещений заключается в обеспечении оптимального микроклимата в период, когда требуется искусственное подержание температурного режима, наиболее комфортного для жизнедеятельности и рабочих процессов. Оборудование, создающее необходимый температурный режим, называется системами отопления.

Микроклимат в помещении зависит не только от чистоты воздуха, но и от его температуры. Полноценное отопление заключается в равномерном вертикальном и горизонтальном распределении теплых воздушных масс по всему пространству дома. На процесс воздушного теплообмена влияют факторы: тип и расположение отопительного оборудования, теплоизоляционные свойства несущих стен здания.

Выбор системы отопления той или иной мощности зависит от ее способности обеспечить необходимый температурный режим в помещении в период наиболее низких температур, характерных для данного региона.

В производственных помещениях определенный процент тепла достигается за счет эксплуатации промышленного оборудования. При помощи автоматизации процессов, обеспечивающих теплообмен, достигается его оптимальный режим, поскольку в расчет берется соотношение таких факторов как подача тепла, его потери и тепловая инерция. Контроль и корректирование автоматизации осуществляются специальными регулирующими рычагами, входящими в комплект любой отопительной системы.

По конфигурации системы отопления делятся на местные и центральные.

Центральная система отопления состоит из базового модуля, вырабатывающего тепло и находящегося за пределами строения, теплоносителей и транспортирующих тепло коммуникаций, расположенных непосредственно в помещениях. Согласно модификации теплоносителей центральное отопление подразделяется на несколько типов.

Водяной системе отдается предпочтение, когда требуется отопление небольших производственных и социальных помещений. В качестве теплоносителей при водяном отоплении используется оборудование, наполненное горячей водой. В комплект системы водяного отопления входят водонагреватели, трубопроводы, непосредственно отопительные устройства, расширительный сосуд для жидкости, запорные и регулирующие клапаны. По трубопроводам горячая вода поступает в отопительный резервуар, а после остывания возвращается обратно в нагревающий модуль.

Чтобы система водяного отопления функционировала бесперебойно, в ней не должно быть воздуха. Поэтому прокладка тепловых коммуникаций осуществляется строго вертикально или с небольшим уклоном, а в верхней части трубопроводов монтируются воздухоотводы.

1.2 Определение тепловых потерь через ограждающие конструкции

Для предотвращения потерь теплоты в помещении предусматриваются ограждающие конструкции (стены, полы, потолки, окна, двери). Через них происходит потери теплоты в зимнее время и перегрев помещений в летнее время. Мощность отопительной системы рассчитывают и проектируют на наиболее холодный период года. Для проектирования отопления нужно знать потери теплоты в помещении через ограждающие конструкции.

Необходимые данные:

План здания.

Конструкция ограждений: Стены - панельные из керамзита - бетона толщиной д = 380 мм, штукатурка толщиной д = 20мм, кровля - рубероид толщиной д = 1.5мм, рубероид - битум толщиной д = 6мм, ячеистый бетон толщиной д = 120 мм, пергамент толщиной д = 1мм, ж/б плита толщиной д = 60 мм, окна - деревянные, двухслойного остекления Fок. =3.57 мІ.; двери - деревянные Fдв=3 мІ; пол - бетонный толщиной д = 240мм.

Мощность электроприборов и оргтехники - 12,8 кВт; мощность освещения - 23кВт; душевая - 3 сетки.

Расчетные температуры: наружный воздух - t_H= - 4,3°C (средняя температура г. Нижнекамск); внутренний воздух: АБК - t_В =21° С, лаборатория - 21°С, насосная - 16°С, операторная - 21°С; теплоноситель подающей магистрали - t₁ = 95°С; теплоноситель отводящей магистрали - t₂ = 70°С.

Расчетная скорость ветра - U = 3,4м/ с.

5. Количество окон 41 шт.

Количество дверей =2 шт.

Ворота Fвор = 14 мІ

Обща площадь стен с учетом дверей окон:

Fст1 = 54 м*6 м = 324 мІ.

Fст2 = 33 м*6 м = 198 мІ.

Fст3 = 324 мІ.

Fст4 = 198 мІ.

Определение расчетных площадей стен

где: - общая площадь стен, мІ; - площадь дверей, мІ; - площадь окон, мІ.

м²

м²

м²

м²

FстУ=877,63 мІ.

Рассчитываем стену №1

F_ст1 = 245,74 м²

Сопротивление m - слойного ограждения теплопередаче

где: = - термическое сопротивление тепловосприятию внутренней поверхности ограждения; = - термическое сопротивление теплопередаче наружной поверхности ограждения;

= 0,68 - коэффициент теплопроводности слоя: для керамзитобетонных плит; кирпичной кладки = 0,7; штукатурки = 0,93; - толщина слоя.

Сопротивление теплопередаче кирпичной кладки

Коэффициент теплопередачи определяем по формуле

K = 1/R0 = 1/0,738=1,35 (Вт/м²*с*^о С)

где:

R₀ - Сопротивление m - слойного ограждения теплопередаче

Основные потери теплоты через наружные ограждения

где: - температура внутри помещения; - температура наружного воздуха; - поправочный коэффициент к расчетной разнице температур, для наружных стен и полов принимается 1.

Дополнительные потери тепла на ветер, инфильтрацию, ориентацию принимаются 15% для стен, 25% для дверей и окон.

Теплопотери для стены северной стороны

Дополнительные потери тепла определяем по формуле:

Qдоп = Qст1 + Qориен + Qинф = 7398 * ( (5+10) /100) = 1109,7 Вт.

где: Qвет = 5%Qориен = 10%

Определяем полные тепловые потери по формуле:

Q = Q₁ + Q_доп = 7398 + 1109,7 = 8507,7 Вт

Двери первой стены:

Расчётная площадь дверей F_дв = 14 мІ

Термическое сопротивление теплопередаче равна

R₀=0,22 (мІ*c) /Bт.

Коэффициент теплопередачи определяем по формуле

k=1/R_0, к=1/0,22=4,545454545 Вт/м*К

Основные потери теплоты через двери определяем по формуле

Q_дв = F_дв * k

Q_дв = 4,54*14=63,56 Вт

Дополнительные потери тепла определяем по формуле

Q_доп = Q_дв * Q_инф, Q_доп = 63,56 * 0,25=15,89 Вт

где Q_инф = 0,25

Определяем полные тепловые потери по формуле

Q = Q_дв + Q_доп = 63,56 + 15,89 = 79,45 Вт

Окна первой стены:

Определяем общую площадь окон:

F_окУ =3,57 * 18 = 64,26 мІ

Термическое сопротивление теплопередаче равна

R_o =0,33 (мІ*с) /Вт

Коэффициент теплопередачи определяем по формуле

k = 1/R_о

k=1/0,33=3,03030303 Вт/м²*К

Основные потери теплоты через окна определяем по формуле

Q_ок = F_окУ * k

Q_{ок =} 64,26 * 3,03 = 194,7 Вт

Дополнительные потери теплоты определяем по формуле

Q_доп = Q_ок* Q_инф = 194,7 * 0,25 = 48,67 Вт

Определяем полные тепловые потери по формуле

Q = Q_ок+ Q_доп = 194,7 + 48,67 = 243,3 Вт

Определяем общие тепловые потери с учётом дверей и окон для стены № 1

Q_1ст=Q + Q + Q = 243,3 + 79,45 + 8507,7 = 8830,5 Вт

Рассчитываем стену №2

F_ст2 = 190,86 м²

Сопротивление m - слойного ограждения теплопередаче

где: = - термическое сопротивление тепловосприятию внутренней поверхности ограждения; = - термическое сопротивление теплопередаче наружной поверхности ограждения;

= 0,68 - коэффициент теплопроводности слоя: для керамзитобетонных плит кирпичной кладки = 0,7; штукатурки = 0,93; - толщина слоя. Сопротивление теплопередаче кирпичной кладки

Коэффициент теплопередачи определяем по формуле

K = 1/R0 = 1/0,738=1,35 (Вт/м²*с*^о С)

где: R₀ - Сопротивление m - слойного ограждения теплопередаче

Основные потери теплоты через наружные ограждения

где: - температура внутри помещения; - температура наружного воздуха; - поправочный коэффициент к расчетной разнице температур, для наружных стен и полов принимается 1.

Дополнительные потери тепла на ветер, инфильтрацию, ориентацию принимаются 15% для стен, 25% для дверей и окон.

Теплопотери для стены северной стороны

Дополнительные потери тепла определяем по формуле:

Qдоп = Qст2 + Qориен + Qинф = 5745,84 * ( (5+10) /100) = 861,8 Вт

где: Qвет = 5%Qориен = 10%

Определяем полные тепловые потери по формуле:

Q = Q_ст2 + Q_доп = 5745,84 + 861,8 = 6607,7 Вт

Окна второй стены:

Определяем общую площадь окон:

F_окУ =3,57 * 2 = 7,14 мІ

Термическое сопротивление теплопередаче равна

R_o =0,33 (мІ*с) /Вт

Коэффициент теплопередачи определяем по формуле

k = 1/R_о

k=1/0,33=3,03030303 Вт/м²*К

Основные потери теплоты через окна определяем по формуле

Q_ок = F_окУ * k

Q_{ок =} 7,14 * 3,03 = 31,6 Вт

Дополнительные потери теплоты определяем по формуле

Q_доп = Q_ок* Q_инф = 31,6 * 0,25 = 7,9 Вт

Определяем полные тепловые потери по формуле

Q = Q_ок+ Q_доп = 31,6 + 7,9 = 39,5 Вт

Определяем общие тепловые потери с учётом окон для стены № 2

Q_2ст = Q + Q + Q = 6607,7 + 39,5 = 6647,2 Вт

Рассчитываем стену №3

F_ст3 = 253,17 м²

Сопротивление m - слойного ограждения теплопередаче

где: = - термическое сопротивление тепловосприятию внутренней поверхности ограждения; = - термическое сопротивление теплопередаче наружной поверхности ограждения;

= 0,68 - коэффициент теплопроводности слоя: для керамзитобетонных плит кирпичной кладки = 0,7; штукатурки = 0,93; - толщина слоя.

Сопротивление теплопередаче кирпичной кладки

Коэффициент теплопередачи определяем по формуле

K = 1/R0 = 1/0,738=1,35 (Вт/м²*с*^о С)

где:

R₀ - Сопротивление m - слойного ограждения теплопередаче

Основные потери теплоты через наружные ограждения

где: - температура внутри помещения; - температура наружного воздуха; - поправочный коэффициент к расчетной разнице температур, для наружных стен и полов принимается 1.

теплоснабжение отопление прибор тепловой

Дополнительные потери тепла на ветер, инфильтрацию, ориентацию принимаются 15% для стен, 25% для дверей и окон.

Теплопотери для стены северной стороны

Дополнительные потери тепла определяем по формуле:

Qдоп = Qст3 + Qориен + Qинф = 7621,6 * ( (5+10) /100) = 1143,24 Вт.

где: Qвет = 5%Qориен = 10%

Определяем полные тепловые потери по формуле:

Q = Q_ст3 + Q_доп = 7621,6 + 1143,24 = 8764,84 Вт

Двери третей стены:

Расчётная площадь дверей

F_дв = 3 мІ

Термическое сопротивление теплопередаче равна

R₀=0,22 (мІ*c) /Bт.

Коэффициент теплопередачи определяем по формуле

k=1/R₀

к=1/0,22=4,545454545 Вт/м²*К

Основные потери теплоты через двери определяем по формуле

Q_дв = F_дв * k

Q_дв = 4,54 * 3 = 13,62 Вт

Дополнительные потери тепла определяем по формуле

Q_доп = Q_дв * Q_инф

Q_доп = 13,62 * 0,25=3,4 Вт

где Q_инф принимается равным 0,25

Определяем полные тепловые потери по формуле

Q = Q_дв + Q_доп = 13,62 + 3,4 = 17 Вт

Окна третей стены:

Определяем общую площадь окон:

F_окУ =3,57 * 19 = 67,83 мІ

Термическое сопротивление теплопередаче равна

R_o =0,33 (мІ*с) /Вт

Коэффициент теплопередачи определяем по формуле

k = 1/R_о

k=1/0,33=3,03030303 Вт/м²*К

Основные потери теплоты через окна определяем по формуле

Q_ок = F_окУ * k, Q_{ок =} 67,83 * 3,03 = 205,52 мІ

Дополнительные потери теплоты определяем по формуле

Q_доп = Q_ок* Q_инф = 205,52 * 0,25 = 51,38 Вт

Определяем полные тепловые потери по формуле

Q = Q_ок+ Q_доп = 205,52 + 51,38 = 256,9 Вт

Определяем общие тепловые потери с учётом дверей и окон для стены № 3

Q_3ст = Q + Q + Q = 8764,84 + 17 + 256,9 = 9038,74 Вт

Рассчитываем стену №4

F_ст2 = 187,86 м²

Сопротивление m - слойного ограждения теплопередаче

где: = - термическое сопротивление тепловосприятию внутренней поверхности ограждения; = - термическое сопротивление теплопередаче наружной поверхности ограждения; = 0,68 - коэффициент теплопроводности слоя: для керамзитобетонных плит кирпичной кладки = 0,7; штукатурки = 0,93; - толщина слоя.

Сопротивление теплопередаче кирпичной кладки

Коэффициент теплопередачи определяем по формуле

K = 1/R0 = 1/0,738=1,35 (Вт/м²*с*^о С)

где: R₀ - Сопротивление m - слойного ограждения теплопередаче

Основные потери теплоты через наружные ограждения

где: - температура внутри помещения; - температура наружного воздуха; - поправочный коэффициент к расчетной разнице температур, для наружных стен и полов принимается 1.

Дополнительные потери тепла на ветер, инфильтрацию, ориентацию принимаются 15% для стен, 25% для дверей и окон.

Теплопотери для стены северной стороны

Дополнительные потери тепла определяем по формуле:

Qдоп = Qст1 + Qориен + Qинф = 5655,5 * ( (5+10) /100) = 848,3 Вт.

где: Qвет = 5%Qориен = 10%

Определяем полные тепловые потери по формуле:

Q = Q₁ + Q_доп = 5655,5 + 848,3 = 6503,8 Вт

Двери четвертой стены:

Расчётная площадь дверей

F_дв = 3 мІ

Термическое сопротивление теплопередаче равна

R₀=0,22 (мІ*c) /Bт.

Коэффициент теплопередачи определяем по формуле

k=1/R₀

к=1/0,22=4,545454545

Основные потери теплоты через двери определяем по формуле

Q_дв = F_дв * k

Q_дв = 4,54*3=13,62 Вт

Дополнительные потери тепла определяем по формуле

Q_доп = Q_дв * Q_инф

Q_доп = 13,62 * 0,25=3,4 Втгде Q_инф принимается равным 0,25

Определяем полные тепловые потери по формуле

Q = Q_дв + Q_доп = 13,62 + 3,4 = 17 Вт

Окна четвертой стены:

Определяем общую площадь окон:

F_окУ =3,57 * 2 = 7,14 мІ

Термическое сопротивление теплопередаче равна

R_o =0,33 (мІ*с) /Вт

Коэффициент теплопередачи определяем по формуле

k = 1/R_о, k=1/0,33=3,03030303

Основные потери теплоты через окна определяем по формуле

Q_ок = F_окУ * k

Q_{ок =} 7,14 * 3,03 = 21,6 мІ

Дополнительные потери теплоты определяем по формуле

Q_доп = Q_ок* Q_инф = 21,6 * 0,25 = 5,4 Вт

Определяем полные тепловые потери по формуле

Q = Q_ок+ Q_доп = 21,6 + 5,4 = 27 Вт

Определяем общие тепловые потери с учётом дверей и окон для стены № 4

Q_4ст=Q + Q + Q = 6503,8 + 17 + 27 = 6547,8 Вт

Рассчитываем теплопотери через кровлю:

Расчётная площадь кровли составляет:

F_кров=54 * 33 = 1782 мІ

Термическое сопротивление теплопередаче через кровлю

R₀=R_B+Удi / лi + R_H (мІ. *с) /Вт

где: - термическое сопротивление тепловосприятию внутренней поверхности ограждения ; - термическое сопротивление теплопередаче наружной поверхности ограждения ; - коэффициент теплопроводности слоя; - толщина слоя.

л_i = 0,15 рубероид 0,17битум (мІ. *с) /Вт.

д_i = 0,0015м рубероид 0,006 м битум

л_i = 0,64 ячистый бетон 0,17 пергамент (мІ. *с) /Вт.

д_i = 0,1200 м ячистый бетон 0,001 м пергамент

л_i = 1,92 ж/б плита (мІ*с) /Вт

д_i = 0,0600 ж/б. плита

Коэффициент теплопередачи

Определяем полные тепловые потери по формуле:

Q_кр = k * F * (t_B-t_H) * a

Q_кр = 2,34*1782* (18- (-4,3)) *1=92988,3 Вт

Рассчитываем теплопотери через пол:

Для определения тепловых потерь через пол, его площадь делится на зоны. Зоной называется полоса шириной 2м, параллельная линии наружной стены. Зоны номеруются от наружной стены.

Для первой зоны термическое сопротивление составит 2,15, для второй 4,3, для третьей 8,6, для последующих 14,2.

Коэффициенты теплопередачи соответственно составят 0,465 ; 0,233; 0,116; 0,0704.

Расчетная площадь каждой зоны пола составит

F_п1 = 54 * 2 * 2 + 29 * 2 * 2 = 332 мІ. F_п2 = 50 * 2 * 2 + 25 * 2 * 2 = 300 мІ.

F_п3 = 46 * 2 * 2 + 21* 2 * 2 = 268 мІ.F_п4 = 42 * 21 = 882 мІ.

Коэффициент теплопередачи для каждой зоны определяем по формуле

k₁=1/R₀ = 0,4651 Вт/м²*К, k₂=1/R₀ = 0,2326 Вт/м²*К

k₃=1/R₀ = 0,1163 Вт/м²*К, k₄=1/R₀ = 0,0704 Вт/м²*К

Определяем полные тепловые потери для каждой зоны по формуле:

Q₁=k*F* (t_B-t_H) *a = 0,4651 * 332 * (18- (-4,3)) *1 = 3443,4 Вт.

Q₂=k*F* (t_B-t_H) *a = 0,2326 * 300 * (18+4,3) *1 = 1556,09 Вт.

Q₃=k*F* (t_B-t_H) *a = 0,1163 * 268 * (18+4,3) *1 = 695,05 Вт.

Q₄=k*F* (t_B-t_H) *a = 0,0704 * 882 * (18+4,3) *1=1384,6 Вт.

Полные потери тепла через ПОЛ определяем:

Q_полУ = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄

Q_полУ = 3443,4 + 1556,09 + 695,05 + 1384,6 = 7079,14 Вт.

Суммарные потери теплоты через ограждающие конструкции всего здания составило:

Q_огр = Q_1ст + Q_2ст+ Q_3ст + Q_4ст + Q_кр + Q_пол = 8830,5 + 6647,2 + 9038,7 + 6547,8 + 92988,3 + 7079,1 = 131131,6 Вт

Аналогично просчитаны теплопотери других зданий проекта и данные сведены в таблицу.

Табл. 2.1

Теплопотери через ограждающие конструкции зданий завода.

Здания	АБК	Насосная	Операторная	Лаборатория
Теплопотери, Вт	131131,6	62443,61	126428,4	51638,16

1.3 Определение мощности системы отопления

Тепловыделение освещением

где: - мощность осветительных приборов, кВт; - коэффициент учитывающий вид арматуры, принимается 0,3.

Аналогично рассчитывается тепловыделение в других зданиях и результаты сводятся в таблицу.

Тепловыделение освещением. Табл.2.2

Здания	АБК	Операторная	Насосная	Лаборатория
Тепловыде- ление осве- щением, Вт.	6900	2180	1200	720

Тепловыделение оборудованием

где: -мощность оборудования, кВт; = 0,7 - коэффициент одновременности включения оборудования; = 0,5 - коэффициент загрузки оборудования; = 0,7 коэффициент тепловыделения.

Аналогично рассчитывается тепловыделение оборудованием в операторной и лаборатории которое составляет соответственно 2736 и 832Вт.

Тепловыделение электродвигателями

где: = 5,2 - мощность установленных электродвигателей, кВт; = 0,9 - к. п. д. электродвигателей.

Аналогично рассчитывается тепловыделение от электродвигателей в других зданиях и результаты сводятся в таблицу.

Тепловыделение электродвигателями. Табл.2.3

Здания	АБК	Операторная	Насосная	Лаборатория
Тепловыделение электродвигателями, Вт.			751,1

1.4 Расходы тепла на вентиляцию

Поскольку объекты завода являются взрыво-пожароопасными необходима приточная вентиляция, которая будет совмещать функцию отопления. Ориентировочно расходы теплоты на вентиляцию можно определить по формуле [2]

где -расчетная температура воздуха для вентиляции находиться из таблицы 2.1 стр.60 [8], -температура наружного воздуха, -удельный расход тепла на вентиляцию, , из приложения 4 [2].

Табл. 2.4. Расходы тепла на вентиляцию.

Здания	АБК	Операторная	Насосная	Лаборатория
Потребная мощность, Вт.			2012, 19

Потребная мощность системы отопления

Аналогично рассчитывается потребная мощность системы отопления для каждого здания и результаты сводятся в таблицу

Табл. 2.5 Потребная мощность систем отопления зданий.

Здания	АБК	Операторная	Насосная	Лаборатория	Всего
Потребная мощность, Вт.	121095,6	121512,4	58480,32	50086,16	351174,48

1.5 Выбор отопительных приборов и их расчет

При выборе вида и типов отопительных приборов учитывают ряд факторов: назначение, архитектурно-технологическую планировку и особенности теплового режима помещения, место и продолжительность пребывания людей, вид системы отопления, технико-экономические и санитарно-гигиенические показатели прибора.

1.5.1 Выбор отопительных приборов насосной

Так как данный завод является взрыво-пожароопасным объектом и в помещении насосной предполагается размещение электротехнического оборудования, то система отопления принимается воздушная прямоточная, выполняющая также функцию вентиляции.

Воздух для отопления подается в помещение нагретым до такой температуры, чтобы в результате его смешения с внутренним воздухом и теплообмена с поверхностью ограждений поддерживалась заданная температура помещения.

Расход нагретого воздуха для отопления помещения

где: с = 1005 - удельная теплоемкость воздуха, = 45 - температура нагретого воздуха.

Объем подаваемого воздуха

где: - плотность нагретого воздуха

Для обеспечения отопления насосной принимается отопительный агрегат АО2-6,3 опытно-экспериментального завода "Теплоагрегат" г. Глазов УР производительностью 6300 мі/ч, производительностью по теплу 76,7 кВт; мощностью электродвигателя 0,75 кВт в количестве 2 агрегатов (с учетом резервирования).

1.5.2 Выбор отопительных приборов операторной

В качестве отопительных приборов для операторной выбраны регистры из гладких стальных труб в горизонтальной двухтрубной системе.

Общее выделение от подводящих и отводящих трубопроводов

где:

, - тепловыделение от подводящих и отводящих трубопроводов и стояков, Вт.

Тепловыделение от подводящих и отводящих трубопроводов

где: - наружный диаметр трубопровода, м; - длина трубопроводов, м; - коэффициент теплопередачи трубопровода, Вт/мІ*°С; -температура теплоносителя,°С; -температура воздуха в помещении,°С.

Суммарное тепловыделение от подводящих и отводящих трубопроводов

Расчетная теплоотдача приборов

Средняя температура теплоносителя нагревательного прибора для горизонтальной двухтрубной системы

где: ,-температура теплоносителя на входе и выходе из прибора.

Поверхность нагрева приборов

где:

= 10,5 - коэффициент теплопередачи нагревательного прибора, Вт/мІ*°С для регистров из гладких труб; a-поправочный коэффициент, учитывающий место установки приборов (для отрытого проложения a=1)

Площадь одного отопительного прибора

(2.19)

где: -количество отопительных приборов

Общая длина трубы для одного регистра

где: d-диаметр трубы, мм

Число труб в одном регистре принимается равным 4

Длина труб одного регистра

В результате проведенного расчета принимается 10 регистров по 4 трубы длиной 4,4 м. В качестве отопительных приборов для здания АБК приняты чугунные секционные радиаторы М-140АО с вертикальной однотрубной системой разводки.

Тепловыделение от подводящих и отводящих трубопроводов составит

Суммарное тепловыделение от подводящих и отводящих трубопроводов

Расчетная теплоотдача приборов составит

Средняя температура теплоносителя в приборе

Разность температур при теплоносителе - воде

Расчетная плотность теплового потока

где: = 595 Вт/мІ - номинальная плотность теплового потока, для чугунных радиаторов М-140АО; = 300кг/ч - расход воды в приборе, по заданию; n, p - показатели теплового потока, принимаются равными 0,3 и 0 соответственно [9]

Расчетная площадь приборов всего здания

Расчетная площадь одного прибора

где: n - число приборов отопления

Число секций чугунных радиаторов

где: -площадь одной секции, для радиаторов М-140АО составляет 0,254мІ;

-поправочный коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении (при открытой установке равен 1)

Поправочный коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе рассчитывается по формуле

В результате расчета принимается 60 радиаторов из 8 секций каждый во всем здании АБК.

1.5.3 Выбор отопительных приборов лаборатории

В качестве отопительных приборов для лаборатории приняты чугунные секционные радиаторы М-140АО с вертикальной однотрубной системой разводки.

Количество и типы отопительных приборов собраны в табл 2.6

Таблица 2.6 - Количество и тип отопительных приборов

Здания	Количество отопительных приборов	Типы отопительных приборов
АБК	60 радиаторов по 8 секций	М-140АО
Операторная	10 регистров по 4 труб	Труба гладкая d=0,133м
Насосная	2 калорифера по 6300мі/ч	АО2-6,3
Лаборатория	25 радиаторов по 8 секций	М-140АО
Холодный склад	Не отапливается	Не отапливается

1.6 Определение годового расхода теплоты

Расчетная температура наружного воздуха для отопления и вентиляции для г. Нижнекамска РТ определяется по приложению 1 [2] и составит расчетная для проектирования отопления - 30°С, расчетная для проектирования вентиляции - 18°С, средняя отопительного периода - 5,7°С.

Расчетный расход тепла на отопление равен потребной мощности отопления зданий табл 2.5 и составит 351174,48Вт.

Расход тепла на отопление при любой температуре наружного воздуха рассчитывается по формуле

где: -усредненная расчетная температура воздуха для отапливаемых зданий табл 2.1 стр 60 [2], -температура наружного воздуха, -расчетная температура для проектирования отопления.

Аналогично рассчитывается расход теплоты на вентиляцию.

Все полученные данные сводятся в таблицу 2.6

Таблица 2.7 - Тепловые нагрузки при характерных температурах наружного воздуха.

Расход теплоты	єС 30	єС 18	ср. о єС 5,7	єС 0	єС +8
	352,54	263,38	173,39	131,69	73,16
	1	0,75	0,49	0,37	0,21
	245,75	184,31	121,34	92,15	51,2
	598,29	447,69	294,73	223,84	124,36

Годовой расход теплоты на тепловые нагрузки отопления и вентиляцию определяется по формуле:

где: -средняя суммарная нагрузка на отопление и вентиляцию из табл 2.7, - количество часов отопительного периода из приложения 1 [2].

1.7 Расчет режимов регулирования отпуска теплоты

Расчет температурных графиков в подающем, обратном трубопроводе тепловой сети и в отопительной системе зданий при централизованном качественном регулировании по разнородной нагрузке производится по формулам:

где - температурный напор отопительного прибора; ,, ,, - расчетная разность температур сетевой воды в подающей и обратной линиях; - расчетный перепад температур в отопительном приборе.

,

,

Аналогично рассчитываются данные для температур: - 18єС, - 5,7єС, 0єС, 8єС. Полученные данные сведены в таблицу 2.8

Таблица 2.8 - Температуры сетевой воды в зависимости от температур наружного воздуха

Наименование параметров	єС 30	єС 18	ср. о єС 5,7	єС 0	єС +8
	352,54	263,38	173,39	131,69	73,16
	1	0,75	0,49	0,37	0,21
	130	105,9	79,8	63,6	45,3
	70	60,3	79,3	42	33,3
	95	79,3	62	51	38,3

При качественном регулировании отпуска тепла по отопительной нагрузке расход сетевой воды на отопление не зависит от температуры наружного воздуха.

где:

-потребное количество тепла для здания, c-теплоемкость воды 4,2 кДж/ (кг*°С), и -расчетные температуры воды по заданию.

Аналогично рассчитаны расходы сетевой воды по другим зданиям

Таблица 2.9 - Расходы сетевой воды по зданиям завода

Расход сетевой воды	АБК	Опера- торная	Насосная	Лаборатория	Итого
G, кг/с.	1,72	1,63	0,83	0,71	4,99

1.8 Гидравлический расчет магистральных трубопроводов

В задачи гидравлического расчета входит определение диаметров трубопроводов водяной сети. По результатам гидравлического расчета водяной сети определяется падение давления или напора в подающей и обратной линии.

На генплане по масштабу определяются длины участков основной магистрали и ответвлений. Разбивка на участки представлена в приложении 1 данной работы.

Таблица 2.10 - Длины участков главной магистрали и ответвлений

№ участков	1	2	3	4	5	6	7
Длины участков, м	30,5	5,5	31,5	4,5	6,2	33,3	47

Расходы сетевой воды на отопление зданий представлены в таблице 2.9 данной работы. Расходы воды на остальных участках рассчитываются простым вычитанием из соответствующих расходов согласно схемы расположения участков и сведены в таблицу 2.11

Таблица 2.11 - Расходы сетевой воды по участкам

№ участков	1	2	3	4	5	6	7
Расходы воды, кг/с	4,88	1,72	2,33	1,63	1,31	0,83	0,71

Предварительный расчет диаметров трубопроводов производится по формуле

где: -постоянный коэффициент принимаемый по таблице 5.1 стр 191 [2]; -расход сетевой воды на участке, кг/с; -удельное линейное падение давления допускается принимать для водяных тепловых сетей 90 Па/м

Уточняется диаметр трубопровода до ближайшего стандартного диаметра

Таблица 2.12 - Принятый диаметр трубопроводов по участкам

№ участков	1	2	3	4	5	6	7
Диаметры труб, м	0,160	0,110	0,110	0,082	0,082	0,051	0,04

Действительное удельное падение давления по участкам

где: -постоянный коэффициент принимаемый по таблице 5.1 стр 191 [2]; -принятый диаметр трубопровода, м

Определяются эквивалентные длины местных сопротивлений

где: -постоянный коэффициент принимаемый по таблице 5.1 стр191 [2]; - сумма местных сопротивлений принимается по приложению 10 [2]

Определяется падение давления на участках

Определяется падение напора на участках

где: -удельный вес воды, 9810 Н/мі

Полученные данные сведены в таблицу приложения 1 данной работы

1.9 Расчет и подбор компенсаторов подводящих трубопроводов

В тепловых сетях в настоящее время наиболее широко применяются сальниковые, П-образные, а в последнее время и сильфонные (волнистые) компенсаторы. Кроме специальных компенсаторов, используют для компенсации и естественные углы поворотов теплотрассы самокомпенсацию.

В имеющейся теплотрассе проектировать компенсаторы нет смысла, т. к участки короткие и расстояние между неподвижными опорами не достигает 80 м (см. приложение №1). В данном случае происходит самокомпенсация теплотрассы.

1.10 Расчет самокомпенсации

При расчете самокомпенсации основной задачей является определение максимального напряжения у основания короткого плеча угла поворота трассы, которое определяют для углов поворотов 90^о поформуле:

(2.47)

Определим изгибающее напряжение от термических деформаций в трубопроводе диаметром d_н = 70 мм (участок №6) у неподвижной опоры А (рис.1) при расчетной температуре теплоносителя = 150 ⁰С и температуре окружающей среды t_о= - 30⁰С. Модуль продольной упругости стали Е = 2x10⁵ МПа, коэффициент линейного расширения = 1,25x10^-5 1/⁰C. Сравнить с допускаемым напряжением _доп= 80 МПа

Рис.1

Решение. Определим линейное удлинение L₁ длинного плеча L₁

L₁= L₁ ( - t_o) = 1,25x10^-5 31,3 (150 + 30) = 0,07 м

При n = L₁/L₂ = 3,13 по формуле (2.47) находим изгибающее напряжение у опоры А

Полученное изгибающее напряжение не превышает допускаемое _доп= 80 МПа. Следовательно данный угол поворота может быть использован для самокомпенсации.

Аналогично рассчитываем самокомпенсацию участка №7, где диаметр этого трубопровода d_н = 40 мм при расчетной температуре теплоносителя = 150 ⁰С и температуре окружающей среды t_о= - 30⁰С. Модуль продольной упругости стали Е = 2x10⁵ МПа, коэффициент линейного расширения = 1,25x10^-5 1/⁰C, линейное удлинение L₁ длинного плеча L₁ равно 0,108 (м), а изгибающее напряжение у опоры А равно 75,2 (МПа). Полученное изгибающее напряжение не превышает допускаемое _доп= 80 МПа., а следовательно данный угол поворота может быть использован для самокомпенсации.

1.11 Расчет усилий на опоры подводящих трубопроводов

Вертикальная нормативная нагрузка на подвижную опору согласно стр 230 [11] определяется по формуле

(2.48)

где: -вес одного метра трубопровода в рабочем состоянии включающий вес трубы, теплоизоляционной изоляции и воды принимается по таблице 5 [12], -пролет между подвижными опорами принимается по таблице 11.2 стр 171 [11]

Горизонтальные нормативные осевые нагрузки на опоры определяются по формуле

где: -коэффициент трения в опорах, который для скользящих опор при трении сталь о сталь принимают равным 0,4 таблица 11.1 стр 171 [11]

Все расчетные нагрузки на опоры сведены в таблицу 2.14

Таблица 2.14 - Усилия на опоры трубопроводов

1	100	76	57	40
Вертикальные усилия, Н	2349	1054	691,2	397
Горизонтальные усилия, Н	939,56	421,6	276,48	158,76

Расстояние между неподвижными опорами трубопроводов.

Условный проход труб, мм	Компенсаторы П-образные	Компенсаторы сальниковые	Самокомпенсация
	Расстояния между неподвижными опорами в м при параметрах теплоносителя: Рраб =8-16 кгс/см2, t=100-150
25	-	-	-
32	50	-	30
40	60	-	36
50	60	-	36
70	70	-	42
80	80	-	48
100	80	70	48
125	90	70	54
150	100	80	60
175	100	80	60
200	120	80	72
250	120	100	72
300	120	100	72
350	140	120	84
400	160	140	96
450	160	140	96
500	180	140	108
600	200	160	120
700	200	160	120
800	200	160	120
900	200	160	120
1000	200	160	120

1.12 Расчет паровой сети

Исходные данные:

Технологическая нагрузка предприятия=3 МВт

Длинна паропровода - конденсатопровода= 0,8 км.

Давление пара на технологические нужды =10 ата

Доля возврата конденсата ц=80 %

удельное падение давления в конденсатопроводе= Rк 60 %

Наружный диаметр труб теплосети по участкам:

участок 1: d'1=0,3 м

участок 2: d'2=0,25 м

Расчет:

Находим расход пара по формуле:

где: максимальный расход тепла потребителю,

энтальпия пара, подаваемого на производство,

энтальпия конденсата, возвращаемого с производства

Находим удельное линейное падение давления в паровой магистрали по формуле:

где: давление пара на технологические нужды, ата,

длина паропровода - конденсатопровода, м,

коэффициент местных потерь.

Определяем среднюю плотность пара на участке по формуле:

где: плотность пара в начале магистрали,

плотность пара в конце магистрали,

Определяем диаметр трубопровода по формуле:

где: постоянный коэффициент пара, принимаем 0,448,расход пара,

удельное линейное падение давления в паровой магистрали,

средняя плотность пара на участке,

Принимаем ближайший стандартный диаметр d=0,8 м.

Находим действительное удельное линейное падение давления пара по формуле:

где: расход пара,

диаметр трубопровода,

средняя плотность пара на участке,

Определяем эквивалентную длину местных сопротивлений по формуле:

где: коэффициент потерь на участке,

диаметр трубопровода, м.

Определяем падение давления пара на участке по формуле:

где: действительное удельное линейное падение давления пара,

длина паропровода - конденсатопровода, м,

эквивалентная длина местных сопротивлений, м.

Определяем давление у потребителя по формуле:

где:

давление пара на технологические нужды, ата,

падение давления пара на участке,

- принимаем диаметр d=0,8 м.

Расчет конденсатопровода

Определяем расчет конденсата, возвращаемого с производства по формуле:

где: расход пара,

доля возврата конденсата, %.

Определяем диаметр конденсатопровода по формуле:

где: конденсат, возвращаемый с производства,

удельное падение давления в конденсатопроводе, %.

Принимаем ближайший стандартный диаметр -

Находим действительное удельное линейное падение давления конденсата по формуле:

где: конденсат, возвращаемый с производства,

диаметр конденсатопровода, м.

Определяем эквивалентную длину местных сопротивлений по формуле:

где: коэффициент потерь на участке,

диаметр конденсатопровода, м.

Определяем падение давления конденсата на участке по формуле:

где:

действительное удельное линейное падение давления конденсата,

длина паропровода - конденсатопровода, м,

эквивалентная длина местных сопротивлений, м.

Определяем окончательное давление конденсата по формуле:

где: падение давления конденсата на участке,

Принимаем диаметр d=0,2 м.

Расчет паропровода

Толщину слоя изоляции примем:

для паропровода,

для конденсатопровода.

Определим термическое сопротивление наружного слоя изоляции по формуле:

где: коэффициент теплопроводности изоляционного материала,

наружный диаметр изоляционной конструкции, принимаем 1,2 м для паропровода, 0,34 м для конденсатопровода,

диаметр трубопровода, конденсатопровода м.

Для паропровода:

Для конденсатопровода:

Находим термическое сопротивление наружной поверхности изоляционной конструкции по формулам:

где: термическое сопротивление наружного слоя изоляции

наружный диаметр изоляционной конструкции, м,

коэффициент теплоотдачи в окружающий воздух,

Для паропровода:

Для конденсатопровода:

Находим тепловые потери трубопровода в единицу времени по формуле:

где: температура пара, принимаем 152

температура окружающей среды,

термическое сопротивление наружной поверхности изоляционной конструкции

Для паропровода:

Для конденсатопровода:

Определяем суммарные тепловые потери по формуле:

где:

тепловые потери трубопровода в единицу времени,

длина паропровода - конденсатопровода, м,

0,2 - коэффициент потерь в местных сопротивлениях.

Для паропровода:

Для конденсатопровода:

Находим общие тепловые потери по формуле:

где: суммарные тепловые потери паропровода и конденсатопровода соответственно

Размещено на Allbest.ru

...