Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Исходные данные

2. Расчёт тепловых нагрузок района

2.1 Расход тепловых потоков на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий

2.2 Средний тепловой поток на горячее водоснабжение

2.3 Максимальный тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий

3. График расхода тепла по продолжительности стояния температур наружного воздуха

4. Гидравлический расчёт тепловых сетей

4.1 Предварительный гидравлический расчёт

4.2 Основные расчётные зависимости

4.3 Порядок гидравлического расчёта теплопроводов

4.4 Окончательный гидравлический расчёт

5. Расчёт дроссельных диафрагм

6. Построение пьезометрического графика

7. Подбор сетевых и подпиточных насосов

8. Подбор элеватора для здания

9. Расчёт вылета П-образног компенсатора

10. Расчёт графика центрального качественного регулирования

11. Построение графика зависимости расхода теплоносителя от температуры наружного воздуха

Библиографический список

1. Исходные данные

1. Населённый пункт: г. Нижний Новгород

2. Расчётная температура самой холодной пятидневки: -31 °С.

3. Расчётная температура зимняя вентиляционная: -17 °С.

4. Отопительный период:

· продолжительность: 231 суток,

· средняя температура наружного воздуха за отопительный период: -3,2 °С

5. Средняя скорость ветра в январе V=5,1м/с

6. Источник теплоты :отопительная котельная

7. Система теплоснабжения :закрытая двухтрубная.

8. Расчётные параметры теплоносителя:

9. Вид прокладки: подземная.

2. Расчет тепловых нагрузок района

Максимальные тепловые потоки на отопление Q_omax, вентиляцию Q_vmax и горячее водоснабжение Q_hmax жилых, общественных и производственных зданий следует принимать при проектировании тепловых сетей по соответствующим проектам. Тепловые потоки при отсутствии проектов отопления, вентиляции и горячего водоснабжения определяются:

2.1 Расход тепловых потоков на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий

Тепловые потоки на отопление и вентиляцию зданий при известных наружных строительных объемах V_зд., м³, и удельных отопительных q_от, Вт/(м. К) и вентиляционных q_вент, Вт/(м. ? К), характеристиках могут быть определены по формулам:

Q _omax =q_от* V*( t_в?t_н.о.)* а;

Q _{v max} =q_вент* V*( t_в ?t_н.в.),

где а - поправочный коэффициент к величине q_от, принимаемый по

t_в - средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых помещений

t _н.o. - расчетная температура наружного воздуха для проектирования

отопления, °С;

- удельная теплопотеря жилых и общественных зданий, кВт/(м³·К).

t_н.в. - расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции.

- объем здания, жилого или общественного, по наружному обмеру, м³.

2.2 Средний тепловой поток на горячее водоснабжение

Ш жилых и общественных зданий <Bт>:

m - число потребителей.

а - нормы расхода воды на горячее водоснабжение на 1-го человека в сутки.

t_с - температура холодной воды в отопительный период(5єС)

с - теплоёмкость воды.

t_h - расчётная температура на горячее водоснабжение(55єС)

Ш школы , детсады:

Т - число часов работы в смену.

2.3 Максимальный тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий

Q_{h max}=2,4Q_{h m}

3. График расхода тепла по продолжительности стояния температур наружного воздуха

Для определения годового расхода тепла, планирования в течение года загрузки оборудования котельной и составления графика ремонта используют график расхода тепла по продолжительности стояния температур наружного воздуха.

;

;

t_н - температура наружного воздуха (+10 ).

t _i - усредненная расчетная температура внутреннего воздуха;

t_о - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления.

Повторяемость температур наружного воздуха.

tн °С.	Количество часов.
-39,9 ч -35 °С.	2
-34,9 ч -30 °С.	22
-29,9 ч -25 °С.	74
-24,4 ч -20 °С.	183
-19,9ч -15 °С.	407
-14,9ч -10 °С.	668
-9,9 ч -5 °С.	970
-4,9 ч 0 °С.	1189
+0,1 ч 5 °С.	1139
+5,0 ч 10 °С.	579
Всего часов: 5235 ч.

4. Гидравлический расчёт тепловых сетей

4.1 Предварительный гидравлический расчёт

Задачи гидравлического расчёта:

В задачу гидравлического расчёта входят:

1. Определение диаметров,

2. Определение величины давлений (напоров) в различных тачках сети,

3. Определение падения давления (напора),

4. Увязка всех тачек системы при статической и динамическом режимах с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и абонентских установок.

4.2 Основные расчётные зависимости

При гидравлическом расчёте тепловых сетей определяют потери давления на участках трубопровода для последующей разработки гидравлических режимов и выявление располагаемых напоров на тепловых пунктах потребителей. вентиляция теплопровод водоснабжение

Гидравлический расчёт производится на суммарный расчётный расход сетевой воды, складывающийся из расчётных расходов на отопление, вентиляцию и на горячие водоснабжение.

При регулировании по отопительной нагрузке, водоподогреватели горячего водоснабжения присоединяются к тепловым сетям в зависимости от отношения максимальной тепловой нагрузки на горячее водоснабжение (Q_{h max}) к максимальной тепловой нагрузки на отопление (Q_{о max}) типа регулятора, по следующим схемам:

- с установкой регулятора расхода по двухступенчатой смешанной схеме.

При таком же отношении с электронным регулятором расхода по двухступенчатой смешанной схеме с ограничением максимального расхода воды на ввод.

При остальных отношениях по параллельной схеме.

- двухступенчатая смешанная схема.

Расчётные расходы воды определяют <кг/ч>:

a) максимальный расход воды на отопление:

;

б) максимальный расход воды на вентиляцию:

;

в) при двухступенчатой схеме присоединения водоподогревателей:

ф₁ - температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчётной температуре наружного воздуха,

ф₂ - температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети при расчётной температуре наружного воздуха,

ф'₁ - температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети в точке излома графика, принимается 70 єС;

ф'₂ - температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети после системы отопления здания в точке излома графика, принимается 30 єС;

Суммарный расчётный расход сетевой воды в двухтрубных тепловых, сетях в закрытых и открытых системах теплоснабжения при качественном регулировании отпуска теплоты определяется:

G_d = G_{o max} + G_{v max} + k₃ · G_{i h m} ;

k₃ - коэффициент учитывающий долю среднего расхода воды на горячие водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления.

Перед гидравлическим расчётом составляют расчётную схему тепловых сетей с нанесением на ней длин, местных сопротивлений и расчётных расходов теплоносителя по всем участкам сети.

4.3 Порядок гидравлического расчёта теплопроводов

1. Выбираем на трассе тепловых сетей расчётную магистраль наиболее протяжённую и загруженную соединяющую источник теплоты с дальними потребителями.

Разбивают тепловую сеть на расчётные участки, определяют расчётные расходы и измеряют по Ген. плану длину участка.

2. Задавшись удельными потерями давления на трение (h) (на главной магистрали до наиболее удалённого потребителя, с учётом дополнительного подключения абонентов h принимают не более 8 мм. вод. ст./м, на ответвлениях 30 мм. вод. ст/м), исходя из расходов теплоносителя на участках по таблицам и номограммам находят диаметры теплопроводов, действительные потери давления на трение и скорость движения теплоносителя, которая должна быть не более 25 м/сек.

3. Определив диаметры расчётных участков, разрабатывают монтажную схему теплопроводов, размещают на трассе запорную арматуру, неподвижные опоры, компенсаторы. Монтажная схема вычерчивается в две линии, причём подающий теплопровод располагается с правой стороны по ходу движения теплоносителя от источника теплоты.

4. Потери напора определяются:

где R - удельные потери давления, Па/м;

Эквивалентной длиной (L_экв) принято называть такую условную длину прямолинейного участка, на котором падения давления на трение равно падению вызываемого местными сопротивлениями.

При отсутствии данных о характере и количестве местных сопротивлений эквивалентная длина определяется: L_экв = a₁·L

a₁ - коэффициент учитывающий долю потерь давления в местных сопротивлениях по отношению падений давления на трение (по СНиП “Тепловые сети” приложения): для Д_у до 150 мм. a₁ = 0,3 для Д_у до 200 мм. a₁ = 0,4

5. После определения суммарного гидравлического сопротивления для всех участков расчётной магистрали необходимо сравнить располагаемым напором:

- суммарные гидравлические сопротивления для всех участков расчётной магистрали,

- располагаемый напор в конечной точке тепловой сети.

6. Расчёт считается удовлетворительным, если гидравлическое сопротивление не превышает располагаемый перепад давлений и отличается от него не более чем на 10 %

4.4 Окончательный гидравлический расчёт

Расчёт ведётся по тем-же формулам, что и в предварительном расчёте, только значение l_экв. рассчитывается по формуле:

где Уо - сумма коэффициентов местных сопротивлений,

-эквивалентная длина местных сопротивлений при ?о=1

5. Расчёт дроссельных диафрагм

Диаметр отверстия дроссельной диафрагмы определяется по формуле:

Где G - расчётный расход воды через дроссельную диафрагмы, т/ч$

?Н - напор, дросселируемый диафрагмой ,м.

6. Построение пьезометрического графика

Пьезометрический график позволяет: определить напоры в подающем и обратном трубопроводах, а также располагаемый напор в любой точке тепловой сети; с учетом рельефа местности, располагаемого напора и высоты зданий выбрать схемы присоединения потребителей; подобрать авторегуляторы, сопла элеваторов, дроссельные устройства для местных систем теплопотребления; подобрать сетевые и подпиточные насосы.

Пьезометрические графики строятся для гидростатического и гидродинамического режимов системы теплоснабжения. За начало координат в магистральных сетях принимают местоположение ТЭЦ. В принятых масштабах строят профиль трассы и высоты присоединенных потребителей. За нулевую отметку оси ординат (оси напоров) принимают обычно отметку низшей точки теплотрассы или отметку сетевых насосов. Строят линию статического напора, величина которого должна быть выше местных систем теплопотребления не менее чем на 5 м, обеспечивая их защиту от «оголения», и в то же время должна быть менее на 10 м (или более) величины максимального рабочего напора для местных систем.

Затем приступают к построению графиков напоров для гидродинамического режима. На оси ординат откладывают требуемый напор у всасывающих патрубков сетевых насосов (30-35 м) в зависимости от марки насоса. Давление и температура воды на всасывающих патрубках сетевых, подпиточных, подкачивающих и смесительных насосов не должны быть ниже давления кавитации и не должны превышать допускаемых значений по условиям прочности конструкций насосов.

Далее, используя результаты гидравлического расчета, строят линию потерь напора обратной магистрали.

Далее строится линия располагаемого напора для системы теплоснабжения расчетного квартала, величина которого может быть принята 20 м.

Затем строится линия потерь напора подающего трубопровода.

Пьезометрический график при изменении напора подпиточного насоса может быть перемещен параллельно себе вверх или вниз, если возникает опасность «оголения» или «раздавливания» местных систем теплопотребления.

При этом необходимо учитывать, чтобы напор на всасывающем патрубке сетевого насоса не превысил предельного значения для принятой марки насоса как по минимуму, так и по максимуму.

Под пьезометрическим графиком располагают спрямленную однолинейную схему теплотрассы с ответвлениями, указывают номера и длины участков, диаметры трубопроводов, расходы теплоносителя, располагаемые напоры в узловых точках. На пьезометрическом графике главной магистрали строится график расчетного ответвления.

7. Подбор сетевых и подпиточных насосов

По пьезометрическому графику определяем напоры подпиточного Нподп. и сетевого Нс насосов. Расход сетевого насоса берём из расчётов.

Нс. = 36,96м , Gс = 90,1 т/ч

Подбираем насос к 100-65-200

Номинальная подача - 100т/ч

Полный напор - 50м

КПД не менее - 72%

Мощность -18.9 кВт

К установке принимаем 2 насоса (рабочий и резервный)

Напор подпиточных насосов Hп.н должен определяться из условий поддержания в водяных тепловых сетях статического напора Нст и преодоления потерь напора в подпиточной линии ДHп..л

Подачу подпиточных насосов G п.н в закрытых системах теплоснабжения следует принимать равной расчетному расходу воды на компенсацию утечки из тепловой сети G ут .

Расчетный расход воды на компенсацию утечки G ут принимается в размере 0,75 % от объема воды в системе теплоснабжения, аварийный расход на компенсацию утечки принимается в размере 2 % от объема воды в системе теплоснабжения. Объем воды в системе теплоснабжения допускается принимать равным 65 м³ на 1 МВт расчетного теплового потока при закрытой системе теплоснабжения.

G _п.н = 0,0075*q_с *Q = 0,0075*65*4=1,95т/ч

Н_подп. = 28,0м

Подбираем насос К 65-50-160

Номинальная подача - 25 т/ч

Полный напор - 28 м

Мощность - 3,4 МВт

Число параллельно включенных подпиточных насосов следует принимать: в закрытых системах теплоснабжения не менее двух, один из которых является резервным.

8. Подбор элеватора для здания

Последний потребитель на расчётном ответвлении (дом №12) подключён к тепловой сети по зависимой схеме через водоструйный насос (элеватор).

Расчёт элеватора:

1. Определяем расход сетевой G_сет. и смешанной воды G_от., кг/ч:

- температура теплоносителя после смешения в элеваторе(105єС)

- температура сетевой воды (150 єС)

- температура обратной воды местной системы отопления(70єС)

2. Определяем расход инжектируемой воды G_инж., кг/ч:

G_инж. =G_от. - G_{с. ;}

G_инж.=7,7-3,4 = 4,3 кг/ч

3. Находим коэффициент смешения элеватора:

U = G_{инж .}/ G_c = 4.3/3.4 = 1.26

4. Определяем сопротивление отопительной системы S_{c ,} (Па*с²)/кг²:

(Па*с²)/кг²

(Па*с²)/кг²

5. Определяем оптимальный диаметр камеры смешения:

Подбираем ближайший диаметр камеры смешения из серийных элеваторов.

Принимаем к установке водоструйный элеватор конструкции ВТИ №1

dэ=0,015м , dс = 37мм.

6. По расходу воды и диаметру сопла определяем требуемый напор перед элеватором , м. в .ст. :

Т.к. Н_тр. =18.6 <Н_р = 20м , то принимаем схему присоединения системы отопления жилого здания №12 к тепловой сети - зависимую через элеватор.

9. Расчёт вылета П-образного компенсатора

Приняв по [9] коэффициент температурного удлинения б = 1,20 ? 10^-2 мм/(м? °С), определим расчетное удлинение участка трубопровода по формуле:

Дl = бL(ф1 - t₀) = 12 ? 10^-6? 34,25·(150 + 31) = 0,074 м.

t₀ - расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления t₀ = -31 °С.

ф1 -расчетная температура теплоносителя

ф1= 150 °С.

Расчетное удлинение Дlр с учетом предварительной растяжки компенсатора составит

Дl_р= 0,5 Дl = 0,5 ? 0,074 = 0,037 м.

Принимаем П-образный компенсатор, имеющий компенсирующую способность Дl_к = 50 мм, вылет H = 0,6 м, спинку с = 0,5 м.

10. Расчёт графика центрального качественного регулирования

Центральное качественное регулирование по нагрузке отопления принимают в том случае, если тепловая нагрузка на жилищно-коммунальные нужды составляет менее 65 % от суммарной нагрузки района, а также при величине отношения среднечасовой нагрузки на горячее водоснабжение к расчетной нагрузке на отопление м =Qhm /Qomax менее 0,15. При таком способе регулирования для зависимых схем присоединения элеваторных систем отопления температуры сетевой воды ф _1о ,ф _2о соответственно в подающей и обратной магистралях определяют по следующим формулам:

где ti - усредненная расчетная температура внутреннего воздуха;

t н - температура наружного воздуха, .С;

Д t- расчетный температурный напор нагревательного прибора, .С, определяемый по формуле

где расчетные температуры воды соответственно после элеватора и в обратной магистрали тепловой сети (для жилых районов, как правило, ф₃ = 95 .С; ф₂ = 70 .С);

Дф - расчетный перепад температур сетевой воды в тепловой сети

Дф = ф1 - ф2;

и - расчетный перепад температур сетевой воды в местной системе отопления

и =ф3?ф2

Задаваясь различными значениями температур наружного воздуха tн, (обычно t_нк,0, -10, tv, to), по формулам определяют тепературы ф_1о, ф_2о и строят отопительный график температур сетевойводы Для удовлетворения нагрузки горячего водоснабжения температура сетевой воды в подающей магистрали ф1о не может быть ниже 70 .С в закрытых системах теплоснабжения. Для этого отопительный график спрямляется на уровне указанной температуры и становится отопительно-бытовым.

t',єС	+20	+15	+10	+5	0	-5	-10	-15	-20	-25	-31
	20	36,3	50,2	63,4	76	88,4	100,6	112,6	124,4	136,1	150
	20	28,5	34,5	39,9	44,6	49,2	53,5	57,7	61,7	65,5	70

11. Построение графика зависимости расхода теплоносителя от температуры наружного воздуха

По характеру изменения температуры наружного воздуха и расхода теплоты на вентиляцию отопительный период делится на три диапазона. В диапазоне I (от t_нос до t'_н ) при переменной тепловой вентиляционной нагрузке температура воды в подающем трубопроводе постоянна. В этом диапазоне осуществляется местное количественное регулирование изменением расхода сетевой воды.

В диапазоне II (от t'_н до t_v) по мере увеличения вентиляционной нагрузки возрастает и температура сетевой воды. В этом диапазоне для систем вентиляции осуществляется центральное качественное регулирование.

В диапазоне III (от t_v до t_о) возрастает температура сетевой воды и тепловая нагрузка для систем вентиляции без рециркуляции воздуха. Для этих систем в III диапазоне осуществляется центральное качественное регулирование. Для систем с рециркуляцией в диапазоне III осуществляется местное количественное регулирование изменением расхода сетевой воды и соотношением количества наружного и рециркуляционного воздуха перед калориферами.

При построении графиков температур сетевой воды для систем вентиляции основной задачей является определение температуры сетевой воды в обратном трубопроводе после калориферов ф2v для различных диапазонов отопительного периода. Для решения этой задачи используют следующие уравнения:

для диапазона I :

Где:- температура воды в под. и обратном трубопроводе при любой заданной температуре t'_н

- температура воды в под. и обратном трубопроводе при t_ни

для диапазона III (от t_v до t_o):

Значения берутся из отопительного графика температура воды при t_н.в.

При определении тепловых потоков на отопление и вентиляцию для любых температур наружного воздуха tн используют следующие зависимости:

Расход сетевой воды на вентиляцию в зависимости от температуры наружного воздуха определяется:

Расход сетевой воды на отопление в зависимости от температуры наружного воздуха определяется :

Таблица для построения зависимости графика расхода теплоносителя от температуры наружного воздуха.

t'н	10	5	2,3	-10	-20	-25	-31
Q'o, кВт	775,5	1163,3	1372,7	2326,5	3102,0	3489,8	3955,1
	70	70	70	100,6	124,4	136,1	150
	42,5	42,5	42,5	53,5	61,7	65,5	70
GO (т/ч)	24,23	36,34	42,89	42,89	42,89	42,89	42,89
Q'v , кВт	54,86	89,14	107,66	192,00	260,57	294,86	336,00
	70	70	70	100,6	124,4	136,1	150
	26,1	36,5	42,5	53,5	36,5	33,3	29,5
GV(т/ч)	1,07	2,29	3,36	3,36	2,55	2,46	2,40
GO+GV, ( т/ч)	25,30	38,63	46,25	46,25	45,44	45,35	45,29

По полученным значениям строим график расхода теплоносителя.

Библиографический список

1. Теплоснабжение. Учеб. для вузов/ А.А. Ионин, Б.М. Хлыбов и др. Под ред. А.А. Ионина, -М.: Стройиздат, 1989.

2. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. Учуб. для вузов, -М.: Энергоиздат, 1999.

3. Расчёт и проектирование тепловых сетей. / А.Ю. Строй, В.Л. Скальский . -Киев.: Будивельник, 1981.

4. СНиП 23-01-99 «Строительная климатология»./ Госстрой России, 2000.

5. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей. Справочник./ В.И. Манюк, ЯЧ.И. Каплинских и др. М.: Стройиздат, 1988.

6. СНиП 2.04.07-86 «Тепловые сети». / Гострой СССР. -М.: ЦИТ Госстроя СССР, 1987.

Размещено на Allbest.ru

...