Теплоснабжение жилого квартала

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: Теплоснабжение

на тему: Теплоснабжение жилого квартала



Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Характеристика объекта регулирования

1.2 Система теплоснабжения - принципиальные проектные решения

2. Специальная часть

2.1 Расчет тепловых нагрузок

2.2 Графики изменения тепловых нагрузок

2.3 Регулирование отпуска тепла

2.4 Определение расчетных расходов теплоносителя

2.4.1 Расчетный расход сетевой воды на отопление

2.4.2 Расчетный расход сетевой воды на вентиляцию

2.5 Гидравлический расчет водяных тепловых сетей

2.6 Пьезометрический график тепловой сети

2.7 Расчёт конструктивных элементов в тепловой сети

2.8 Подбор тепловой изоляции

Заключение

Список литературы



Введение

Современные централизованные системы теплоснабжения и перспективы их дальнейшего развития.

Централизованная система теплоснабжения состоит из следующих основных элементов: источника тепла, тепловых сетей и местных систем потребления -- систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Для централизованного теплоснабжения используются два типа источников тепла: теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) и районные котельные (РК). На ТЭЦ осуществляется комбинированная выработка тепла и электроэнергии, обеспечивающая существенное снижение удельных расходов топлива при получении электроэнергии. При этом сначала тепло рабочего тела -- водяного пара -- используется для получения электроэнергии при расширении пара в турбинах, а затем оставшееся тепло отработанного пара используется для нагрева воды в теплообменниках, которые составляют теплофикационное оборудование ТЭЦ. Горячая вода применяется для теплоснабжения. Таким образом, на ТЭЦ тепло высокого потенциала используется для выработки электроэнергии, а тепло низкого потенциала -- для теплоснабжения. В этом состоит энергетический смысл комбинированной выработки тепла и электроэнергии. При раздельной их выработке электроэнергию получают на конденсационных станциях (КЭС), а тепло -- в котельных. В конденсаторах паровых турбин на КЭС поддерживается глубокий вакуум, которому соответствуют низкие температуры (15--20°С), и охлаждающую воду не используют. В результате на теплоснабжение расходуют дополнительное топливо. Следовательно, раздельная выработка экономически менее выгодна, чем комбинированная.

Преимущества теплофикации и централизованного теплоснабжения наиболее ярко проявляются при концентрации тепловых нагрузок, что характерно для современных развивающихся городов.

Следует учитывать, что при теплофикации капитальные вложения в ТЭЦ и тепловые сети оказываются больше, чем в КЭС и централизованные системы теплоснабжения от РК, поэтому ТЭЦ экономически целесообразно сооружать лишь при больших тепловых нагрузках. Для европейской части СССР при существующих стоимостях теплофикация экономически целесообразна при тепловых нагрузках более 400 Гкал/ч.

Другим источником теплоснабжения являются РК. Тепловая мощность современных РК составляет 150--200 Гкал/ч. Такая концентрация тепловых нагрузок позволяет использовать крупные агрегаты, современное техническое оснащение котельных, что обеспечивает высокие КПД использования топлива.

В качестве теплоносителя для теплоснабжения городов используют горячую воду, а для теплоснабжения промышленных предприятий -- водяной пар. Теплоноситель от источников тепла транспортируют по теплопроводам. Горячая вода поступает к потребителям по подающим теплопроводам, отдает в теплообменниках свое тепло и после охлаждения возвращается по обратным теплопроводам к источнику тепла. Таким образом, теплоноситель непрерывно циркулирует между источником тепла и потребителями. Циркуляцию теплоносителя обеспечивает насосная станция источника тепла. Водяной пар поступает к промышленным потребителям по паропроводам под собственным давлением, конденсируется в теплообменниках и отдает свое тепло. Образовавшийся конденсат возвращается к источнику тепла под действием избыточного давления или с помощью конденсатных насосов.

Современные тепловые сети городских систем теплоснабжения представляют собой сложные инженерные сооружения. Протяженность тепловых сетей от источника до крайних потребителей составляет десятки километров, а диаметр магистралей достигает 1400 мм. В состав тепловых сетей входят теплопроводы; компенсаторы, воспринимающие температурные удлинения; отключающее, регулирующее и предохранительное оборудование, устанавливаемое в специальных камерах или в павильонах; насосные станции; районные тепловые пункты (РТП) и тепловые пункты (ТП).

Теплопроводы прокладывают под землей в непроходных и полупроходных каналах, в коллекторах и без каналов. Для сокращения потерь тепла при движении теплоносителя по теплопроводам применяют теплоизоляцию их.

Для управления гидравлическим и тепловым режимами системы теплоснабжения ее автоматизируют, а количество -подаваемого тепла регулируют в соответствии с требованиями потребителей. Наибольшее количество тепла расходуется на отопление зданий. Отопительная нагрузка изменяется с изменением наружной температуры. Для поддержания соответствия подачи тепла потребностям в нем применяют центральное регулирование на источниках тепла. Добиться высокого качества теплоснабжения, применяя только центральное регулирование, не удается, поэтому на тепловых пунктах и у потребителей применяют дополнительное автоматическое регулирование. Расход воды на горячее водоснабжение непрерывно изменяется, и для поддержания устойчивого теплоснабжения гидравлический режим тепловых сетей автоматически регулируют, а температуру горячей воды поддерживают постоянной и равной 66°С.

Как уже отмечалось, современные централизованные системы теплоснабжения представляют собой сложный комплекс, включающий источники тепла, тепловые сети с насосными станциями и тепловыми пунктами и абонентские вводы, оснащенные системами автоматического управления. Для обеспечения надежного функционирования таких систем необходимо их иерархическое построение, при котором всю систему расчленяют на ряд уровней, каждый из которых имеет свою задачу, уменьшающуюся по значению от верхнего уровня к нижнему. Верхний иерархический уровень составляют источники тепла, следующий уровень -- магистральные тепловые сети с РТП, нижний -- распределительные сети с абонентскими вводами потребителей. Источники тепла подают в тепловые сети горячую воду заданной температуры и заданного давления, обеспечивают циркуляцию воды в системе и поддержание в ней должного гидродинамического и статического давления. Они имеют специальные водоподготовительные установки, где осуществляется химическая очистка и деаэрация воды. По магистральным тепловым сетям транспортируются основные потоки теплоносителя в узлы теплопотребления. В РТП теплоноситель распределяется по районам и в сетях районов поддерживается автономный гидравлический и тепловой режимы. К магистральным тепловым сетям отдельных потребителей присоединять не следует, чтобы не нарушать иерархичности построения системы.

Для надежности теплоснабжения необходимо резервировать основные элементы верхнего иерархического уровня. Источники тепла должны иметь резервные агрегаты, а магистральные тепловые сети должны быть закольцованы с обеспечением необходимой их пропускной способности в аварийных ситуациях.

Распределительные тепловые сети, ТП и абонентские вводы обеспечивают распределение теплоносителя по отдельным потребителям и составляют низший иерархический уровень, который в большинстве случаев не резервируют.

Иерархическое построение систем теплоснабжения обеспечивает их управляемость в процессе эксплуатации.

Тепловые пункты бывают центральные (ЦТП) и индивидуальные (ИТП). От ЦТП предусматривается теплоснабжение нескольких зданий, а от ИТП -- одного здания. ЦТП размещают в отдельных одноэтажных зданиях, а ИТП -- в помещении здания. Тепловые пункты обеспечивают подачу необходимого количества тепла в здания для их отопления и вентиляции с автоматическим поддержанием в системах отопления нужных гидравлического и теплового режимов. В теплообменниках ТП подогревают водопроводную воду до 65°С, а затем подают ее в жилые и общественные здания для горячего водоснабжения. Температура горячей воды регулируется автоматически.

Выше были рассмотрены основные элементы водяных систем теплоснабжения, использующих органическое топливо. В дальнейшем основными источниками для теплоснабжения будут атомные котельные и атомные ТЭЦ. Использование этих источников приведет к еще большей концентрации тепловых нагрузок, увеличению радиуса действия систем и необходимости решения новых научных и инженерных задач. Наряду с ядерным топливом будут использоваться восстанавливаемые энергоресурсы: геотермальные воды, тепло солнца и воды. Геотермальные воды и сейчас используются для теплоснабжения,но в дальнейшем их удельный вес возрастет. Существенную экономию энергии дает использование для теплоснабжения вторичных энергоресурсов, которые будут находить все более широкое применение.



1. Общая часть

1.1 Характеристика объекта регулирования

Характеристика объекта по следующим параметрам:

- район строительства: город;

- расчетная температура проектирования систем отопления: ;

- расчетная температура проектирования систем вентиляции: ;

- средняя температура наружного воздуха за отопительный период: ;

- продолжительность отопительного сезона: n = 206 дней.

Состав квартала:

- школа 3-х этажная на 1100 мест;

- детский сад 2-х этажный на 250 мест;

- жилой дом 5-ти этажный 4-х секционный;

- жилой дом 9-ти этажный 4-х секционный;

- жилой дом 9-ти этажный 4-х секционный;

- жилой дом 9-ти этажный 6-х секционный.

- жилой дом 5-ти этажный 4-х секционный;

1.2 Система теплоснабжения и принципиальные технические решения

Источником теплоснабжения является районная котельная, вырабатывающая теплоноситель в виде горячей воды, для покрытия тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

Для данной котельной принята централизованная, водная, закрытая система теплоснабжения. Параметры сетевой воды 130 - 70?C, котельная располагается вне рассматриваемого микрорайона, квартала. Котельная вырабатывает следующие нагрузки:

Q₀ = 2910,624 кВт

Q_v = 40,205 кВт

= 725 кВт

Система теплоснабжения двух ступенчатая, так как используется теплоноситель различных параметров. Подача теплоносителя от котельной осуществляется по двух трубным магистральным тепловым сетям до ЦТП. На ЦТП осуществляется распределения тепловой нагрузки приготовления теплоносителя на ГВС, с параметрами температуры 60 ?C, теплоносителя в системе отопления приготавливается на абонентских вводах здания.

Параметры теплоносителя в жилых домах ,в детском саду и школах 95 - 70 ?C. После ЦТП выполняются квартальные четырёх трубные сети:

Т₁ и Т₂ - с нагрузкой на отопление и вентиляцию Q₀ + Q_v;

Т₃ - подающий трубопровод ГВС с нагрузкой ;

Т₄ - циркуляционный трубопровод ГВС, для предотвращения остывания воды в стояках в системе ГВС.

Регулирование тепловой нагрузки выполняется по комбинированно отопительному графику отпуска тепла. Центрально качественное регулирование выполняется на котельной в диапазоне наружных температур от t₀ = - 26?C до t_кр = -13 єС

Местное количественное регулирование выполняется на ЦТП и абонентских вводах в диапазоне температур от t_кр = -13 єС до t_н = +8?C

Рассматриваемое давление на входе в ЦТП для квартальной сети

t_расп=65,2 м.

Рисунок 1 - Двух ступенчатая схема присоединения водоподогревателей в ЦТП

Статический напор для квартальной сети Н_стат= 43,5м. На ЦТП принято двухтрубная ступенчатая схема приготовления горячей воды на ГВС.

Использование температуры обратного теплоносителя для подогрева холодной водопроводной воды в первой ступени, является энергосберегающим фактором, а так же сокращает расход воды во второй ступени. Первая ступень подсоединяется последовательно к обратному трубопроводу Т₂. Температура нагреваемой воды на выходе из ступени достигает 40 ?C. Окончательный до грев производится в водоподогреваетле второй ступени. ВП второй ступени подсоединяется по параллельной схеме трубопроводу Т₁.

На ЦТП установлено следующее оборудование:

- насосы повысительные на ГВС

- насосы циркуляционные на ГВС

- водоподогреватели скоростные

Система отопления здания подсоединяется к тепловым сетям по зависимой схеме через элеватор. В элеваторных узлах происходит смешивание сетевой и обратной воды.

Система вентиляции общественных зданий подсоединяется по зависимой схеме через задвижку.

Система ГВС подсоединяется по закрытой схеме через скоростные подогреватели. централизованный теплоснабжение гидравлический изоляция

Прокладка квартальной тепловой сети выполняется подземная канальная в непроходные каналы. Глубина заложения h_залож = 2 м. В прокладке применяются сборные железобетонные каналы типа КС 1200 < 600. Подсоединение абонентов, установка арматуры выполняется в тепловых камерах, установленных в узловых точках тепловой сети. Для прокладки тепловой сети Т₁ и Т₂ применяются трубы стальные, электросварные прямо шовные ГОСТ 10704 - 91 P_y ? 1,6 мПа.

Арматура устанавливаемая на тепловой сети задвижки стальные на Т₁ и Т₂, на Т₃ и Т₄, задвижки чугунные, вентиля чугунные и бронзовые.

Для компенсации тепловых удлинений на тепловой сети устанавливаются П - образные компенсаторы, а так же используются естественные углы поворота трассы.

Компенсаторы смонтированы и уложены в специальные компенсаторные ниши. Предварительная растяжка компенсаторов выполняется в холодном состоянии тепловой сети при монтаже.

Трубопроводы укладываются на подвижные скользящие опоры с уклоном не менее 0,002 мм/м. Для срабатывания компенсаторов устанавливаются не подвижные щитовые опоры.

При укладке трубопроводов по техподполью применяются хомутовые неподвижные опоры.

Выпуск воздуха производится в верхних точках тепловой сети в тепловых камерах через воздушники. Сброс воды производится в нижних точках через сбросники установленные в тепловых камерах.

Для снижения тепловых потерь в окружающую среду трубопровода тепловой сети покрывают тепловой изоляцией.

Изол в два слоя по холодной изольной мастике марки МРБ-Х-Т15.
Маты из стеклянного штапельного волокна в рулонах.
Стеклопластик рулонный из теплоизоляции.

Рисунок 2 - Конструкция тепловой изоляции.

Толщина тепловой изоляции (д) принята для T1	Толщина тепловой изоляции (д) принята для T2
Ш133*4 = 70 мм	Ш133*4 = 50мм
Ш 108*4 = 70 мм	Ш 108*4 = 50 мм
Ш 89*3,5 = 60 мм	Ш 89*3,5 = 40 мм
Ш 76*3,5 = 60 мм	Ш 76*3,5 = 40 мм
Ш 57*3,5 = 60 мм	Ш 57*3,5 = 40 мм
Ш 45*1,4 = 50 мм	Ш 45*1,4 = 30 мм
Ш 44,5*2,5 = 50 мм	Ш 44,5*2,5 = 30 мм
Ш 32*2,5 = 40 мм	Ш 32*2,5 = 20 мм

Магистральные сети Квартальные сети

Рисунок 3 - Принципиальная схема теплоснабжения квартала



2. Специальная часть

2.1 Расчет тепловых нагрузок

Тепловые нагрузки на жилой квартал подразделяются на сезонные тепловые нагрузки: отопление и вентиляцию.

Круглогодовые нагрузки подразделяются на горячее водоснабжение и технологические нужды. При определении мощности котельной подбор оборудования, расчет тепловых нагрузок производятся по укрупненным измерителям, в зависимости от объема зданий.

Таблица 1 - Расчетные размеры зданий

№ здания на плане	Наименование зданий	Ширина, м	Длинна, м	V,	Число квартир
1	Детский сад 2-х этажный на 250 мест	-	-	5600	-
2	школа 3-х этажная на 1100 мест	-	-	10150	-
3	жилой дом 5-ти этажный 4-х секционный	15	60	13500	80
4	жилой дом 9-ти этажный 4-х секционный	15	88	35640	144
5	жилой дом 5-ти этажный 4-х секционный	15	60	13500	80
6	жилой дом 9-ти этажный 4-х секционный	15	88	35640	144
7	жилой дом 9-ти этажный 6-х секционный	15	132	53460	216

Примечание: Принять высоту этажа для жилых домов , для общественных зданий .

Максимальный тепловой поток на отопление, Вт:

(1)

где: - расчетная температура наружного воздуха для проектирования

отопления [2 Табл 1.3]

- расчетная температура внутреннего воздуха для жилых зданий; [2 Табл 1.10];

V - объем здания по наружному обмеру, [табл. 1];

- удельная отопительная характеристика, Вт/с [2 Табл 1.7];

a - поправочный коэффициент [2 Табл 1.8].

1) Вт

2) Вт

3) Вт

4) Вт

5) Вт

6) Вт

7) Вт

Максимальный тепловой поток на вентиляцию, Вт:

(2)

где: - расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции [2 Табл 1.10]

- удельная вентиляционная характеристика, Вт/с [2 Табл 1.7];

1) Вт

2) Вт

Тепловой поток на ГВС, кВТ, с учетом потерь тепла подающими и циркуляционными трубопроводами:

(3)

где: температура холодной воды в наружном трубопроводе принять (5-10?C) для зимнего периода, ?C

- расход горячей воды потребителем,

(4)

где: - норма расхода горячей воды одним потребителем [4];

U - число потребителей в здании;

T - периодводоразбора.

Расчет производится для каждого потребителя.

Принять для расчета жилых домов: = 120 л/сут [], Т = 24ч.

Для расчета общественных зданий принять следующие величины: школа общеобразовательная на 1100 учащихся, = 3,5 л/смену [4], Т = 8 ч, детский сад на 250 мест, = 16 л/смену, Т = 10 [4].

1) Детский сад 2-х этажный на 250 мест

U = 250 = 35 T = 10

= 0,5

= 31,9 Вт

2) Школа 3-х этажная на 1100 мест

U = 1100 = 35 T = 8

= 0,5

= 30,8Вт

3)Жилой дом 5-ти этажный 4-х секционный

U = 80 * 4 = 320= 120T = 24

= 1,6

= 102,08Вт

4) Жилой дом 9-ти этажный 4-х секционный

U = 144 * 4 = 576 = 120T = 24

= 2,88

= 183,744Вт

5) Жилой дом 5-ти этажный 4-х секционный

U = 80 * 4 = 320 = 120T = 24

= 1,6

= 102,08Вт

6) Жилой дом 9-ти этажный 4-х секционный

U = 144 * 4 = 576 = 120 T = 24

= 2,88

= 183,744Вт

7) Жилой дом 9-ти этажный 6-х секционный

U = 216 * 4 = 864 = 120 T = 24

= 4,32

= 276 Вт

Таблица 2 - Расчет тепловых потоков

№ здания по плану	Наименование здания	, ?C	V,	Вт/	Вт/	, кВт	, кВт	, кВт
1	Детский сад 2-х этажный на 250 мест	22	5600	0,33	0,10	95,800	19,600	31,4
2	Школа 3-х этажная на 1100 мест	16	10150	0,34	0,07	179,557	20,604	30,8
3	жилой дом 5-ти этажный 4-х секционный	20	13500	0,3		231,012		102,08
4	жилой дом 9-ти этажный 4-х секционный	20	35640	0,37		655,120		183,744
5	жилой дом 5-ти этажный 4-х секционный	20	13500	0,3		231,012		102,08
6	жилой дом 9-ти этажный 4-х секционный	20	35640	0,37		655,120		183,744
7	жилой дом 9-ти этажный -х секционный	20	53460	0,34		903,003		918
Итого:					2910,624	40,204	725,76

2.2 График изменения тепловых нагрузок

График изменения тепловых нагрузок рассматриваются в диапазоне наружных температур отопительного периода от до ?C, где:?C-начало и окончание отопительного периода;

- расчетная отопительная температура;

Тепловая нагрузка на квартал, кВт (табл.2):

?, ?, ?.

График изменения тепловой нагрузки на отопление:

.

(5)

. (6)

1) мВт,

2) мВт,

3) мВт.

График изменения тепловой нагрузки на вентиляцию:

(7)

. (8)

мВт

2) мВт

3)мВт.

График изменения тепловой нагрузки на ГВС:

Тепловая нагрузка на ГВС ? не зависит от изменения наружной температуры .

? = 0,725 мВт.

График тепловых нагрузок принимает вид в осях Q и .

Годовой расход воды на отопление.

Годовой расход воды на отопление, ГДж/год, определяется по формуле:

(9)

где:- средний расход теплоты на отопление за отопительный период,

- продолжительность отопительного периода, сут/год.

Средний расход теплоты за отопительный период, определяется по формуле:

(10)

где: - средняя температура наружного воздуха за отопительный период;

Годовой расход воды на вентиляцию, ГДж/год, определяется по формуле:

(11)

где : - число часов работы вентиляции в сутки

.

Годовой расход теплоты на ГВС, ГДж/год, определяется по формуле:

(12)

где: - среднесуточный расход теплоты на ГВС, кВт;

- коэффициент снижения расхода теплоты на ГВС в летний период;

- соответственно расчетные температуры горячей и холодной водопроводной воды зимой и летом.

= +5?C

= 15?C

= 55?C

.

2.3 Регулирование отпуска тепла

Изменение наружных температур сказывается на потреблении тепла.

Основная цель регулирования - в определении изменения количества тепла абонентом в зависимости от наружной температуры.

Для водяных тепловых сетей, где основной нагрузкой является отопительная нагрузка, принимают центральное качественное регулирование. В зависимости от пункта осуществления различают центральное и местное регулирование.

Центральное регулирование осуществляется на источнике тепла, местное - на абонентских вводах зданий.

Центральное регулирование ведется по одному виду нагрузки, преобладающей в данном районе.

Комбинированный график регулирования сочетает центральное и местное регулирование, качественное и количественное. При центральном качественном регулировании температура воды в подающей магистрали тепловой сети не может снижаться ниже определенного уровня, определяемого условиями работы систем горячего водоснабжения.

При закрытой системе теплоснабжения температура воды в подающей магистрали не может снижаться ниже 70єС, поскольку водопроводная вода должна быть нагрета в системе горячего водоснабжения.

Поэтому температура наружного воздуха, при которой температура сетевой воды в подающей магистрали єС, а регулирование из качественного переходит в количественное, называется точкой излома графика или критической точкой графика ().

При низких температурах наружного воздуха производится центральное качественное регулирование отпуска тепла на отопление.

Для расчета принять следующие обозначения: температура воды в подающей магистрали - ; температура воды на входе в систему отопления - ; температура обратной воды -

Расчет графика производится на следующие температурные точки наружного воздуха:

Температура теплоносителя определяется по формуле:

Сетевая вода:

(13)

Теплоноситель на входе в систему отопления:

(14)

Теплоноситель на выходе из системы отопления:

(15)

где: - расчетная внутренняя температура.

-коэффициент понижения температуры теплоносителя.

Расчет графика регулирования отпуска тепла производится по вспомогательным таблицам (6, табл. 4.1; 4.4; 4.6; 4.8.).

Таблица 3 - Регулирование отпуска тепла

	150	95	70
	-15-13-10 119,6105,9 5 > 14 1 > 2,8 105,9 + 2,8 * 2 = =114,3	-15 -13-10 79,169,9 5 >10,1 1 > 2,02 69,9 + 2,02 * 2 = = 73,04	-15-13-15 60,154,3 5 >5,8 1 >1,16 54,3 + 1,16 * 2 = = 97,2
	0,34	55,25	59,83
	+5 +8 +10 62,348,9 5 >15,5 1 >3,1 62,3 - 3,1 *3 = =53	+5 +8 +10 46 36,8 5 >9,2 1 >1,84 46 -1,84 * 3 = = 40,48	+5 +8 +10 49,4 39 5 >1,04 1 >2,08 49,4-1,46 * 3 = =34,76



2.4 Определение расчетных расходов теплоносителя

2.4.1 Расчетный расход сетевой воды на отопление

Расчетный расход сетевой воды, кг/ч, для определения диаметров труб водяных тепловых сетей при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять:

, (16)

где: - тепловая нагрузка на отопление, (табл. 2) Вт;

С - удельная теплоемкость воды, С = 4,187 кДж/кгС;

- температура теплоносителя

- температура обратной воды при

1)т/ч

2) т/ч

3)т/ч

4)т/ч

5)т/ч

6)т/ч

7)т/ч

2.4.2 Расчетный расход сетевой воды на вентиляцию

Расчетный расход сетевой воды, кг/ч определяется по формуле:

, (17)

где: - тепловая нагрузка на вентиляцию, Вт;

С = 4,187 кДж/кгС.

Расчетный расход сетевой воды на вентиляцию определяется только для общественных зданий ( школы, детского сада ).

1)т/ч

2)т/ч

2.5 Гидравлический расчет водяных сетей Т1, Т2 с нагрузкой на отопление и вентиляцию

Целью гидравлического расчета является определение диаметра трубопровода тепловой сети, потери давления на участках тепловой сети и по всей трассе, скорости движения теплоносителя.

Потеря давления на участке теплопровода определяется по формуле, Па:

?Р = ?Рмс + ?Ртр,

где: ?Рмс - потери давления в местных сопротивлениях, Па;

?Ртр - потери давление на трение по длине участка, Па.

?Ртр = Rл Ч ? ,

где:Rл - удельное падение давления на участке, Па/м;

? - длина участка теплопровода, м.

Потеря давления в местных сопротивлениях определяется по формуле:

,(18)

Где: - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке;

- удельный вес теплоносителя, кг/;

V - скорость движения теплоносителя, м/с.

С учетом эквивалентной длины местных сопротивлений формула суммарной величины потерь приобретает вид:

?Р = Rл * lпр,

lпр = l + lэкв.,

где lэкв - эквивалентная длина местных сопротивлений.

Методика выполнения гидравлического расчета:

1) Составить расчетную схему трубопровода Т1;

2) С плана тепловой сети перенести на схему необходимые размеры трубопроводов ( длину ), на расчетную схему трубопровода Т1;

3) Проставить расходы теплоносителя Go, Gvдля каждого потребителя;

4) Расставить все местные сопротивления ( задвижки, переходники, тройники, компенсаторы, отводы );

5) Компенсаторы расположить между неподвижными опорами. Неподвижные опоры установить в каждой тепловой камере и через 80 - 100 метров на прямых участках сети, использовать узлы естественных поворотов трассы, как самокомпенсаторы;

6) Выбирается магистраль, т.е. направление от источника тепла до одного из потребителей, который характеризуется наименьшим удельным падением давления, т.е. самый удаленный;

7) Разбить схему на расчетные участки, ( расчетный участок принимается от тройника до тройника );

8) Задаются удельным падением давления в основной магистрали в пределах 30-80 Па;

9) Для расчетной магистрали определить диаметр каждого участка, ориентируясь на Gл, Rл [2, Приложение 7].

Таблица 4 - Гидравлический расчет тепловой сети с нагрузкой на отопление и вентиляцию

участка	G т/ч	I м	Дн х S мм	Rл Па/м	V м/с	Iэкв	?Iэкв	Iпр = = I * ?Iэкв	?Р = Rл * lпр Па	?H = ?Р/ м
						задв.	перех.	комп.	трой.	отвод
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Магистраль
ЦТП-1	31,36	20	133*4	63,4	0,76	2,2	-	-	6,6	-	8,8	28,8	1852,9	0,19
1-2	28,96	70	133*4	52,1	0,69	-	-	-	6,6	-	6,6	79,6	3990,8	0,40
2-3	21,95	40	133*4	30	0,52	-	-	-	6,6	-	6,6	46,6	1398	0,14
3-4	20,72	20	133*4	27,3	0,5	-	-	-	6,6	-	6,6	26,6	726,2	0,072
4-5	18,32	80	108*4	65,4	0,66	-	0,33	9,8	4,9	-	15,03	95,03	6214,9	0,621
5-6	16,61	100	108*4	58,3	0,63	-	-	9,8+9,8	4,9	-	24,5	124,5	7258,3	0,725
6-7	7,01	88	76*3,5	71,0	0,54	1	0,2	6,8	-	1	9	89	6319	0,631
7-8	5,25	22	76*3,5	39,2	0,4	-	-	-		-		22	862	0,044
8-9	3,505	22	76*3,5	20,2	0,29	-	-	-	-	-	-	22	444,4	0,257
9-10	1,725	22	57*3,5	25,3	0,26	-	0,13	-	-	-	0,13	22,13	559,8	0,055
Ответвления
2-11	7,01	50	76*3,5	59	0,82	2,24	0,56	-	-	2,8	45,6	95,6	5640,4	0,564
4-12	2,4	20	57*3,5	46,4	0,26	0,62	0,13	-	-	-	0,75	20,75	962,8	0,096
1-13	2,4	120	57*3,5	446,6	0,26	0,62	-	-	-	0,65	1,92	121,92	5657	0,565
3-14	1,29	20	44,5*2,5	48,3	0,31	-	-	-	-	-	-	20	890	0,089
5-15	1,71	10	45*2,5	76,8	0,39	-	0,1	-	-	-	0,1	10,1	775,6	0,077
6-16	9,6	20	89*3,5	52,2	0,52	10,2	0,26	-	-	-	10,46	30,46	1590	0,159

2.6 Пьезометрический график тепловой сети

При проектировании и эксплуатации разветвленных тепловых сетей, для учета взаимного влияния профиля района, высот присоединяемых зданий, потерь давления в тепловой сети и абонентских установках, используется график. По пьезометрическому графику легко определяется давление и располагаемый перепад давлений в любой точке тепловой сети.

На основании пьезометрического графика выбирается схема присоединения абонентских установок, подбираются повысительные насосы, подпиточные насосы и автоматические устройства.

График давления разрабатывается для состояний покоя системы (гидростатический режим) и динамического режима.

Динамический режим характеризуется линией потерь напора в подающем и обратном трубопроводе, на основании гидравлического расчета сети, и определяется работой сетевых насосов.

Гидростатический режим поддерживается подпиточными насосами в период отключения сетевых насосов.

К водяным тепловым сетям присоединены абоненты, имеющие различные тепловые нагрузки. Они могут быть расположены на различных геодезических отметках и иметь различную высоту. Системы отопления абонентов могут быть рассчитаны на работу с различными температурами воды. В этих случаях необходимо заранее определять давления или напоры в любой точке тепловой сети.

Для этого строится пьезометрический график или график напоров тепловой сети, на котором в определенном масштабе нанесены рельеф местности, высота присоединенных зданий, напор в тепловой сети; по нему легко определить напор (давление) и располагаемый напор (перепад давлений) в любой точке сети и абонентских системах.

Кроме определения напоров в любой точке сети и по пьезометрическому графику можно проверить соответствие предельных давлений в тепловой сети прочности элементов систем теплоснабжения. По графику напоров выбираются схемы присоединения потребителей к тепловой сети и подбирается оборудование тепловых сетей (сетевые и подпиточныенасосы, автоматические регуляторы давления и т. п.). График стоится при двух режимах работы тепловых сетей -- статическом и динамическом.

Статический режим характеризуется давлениями в сети при неработающих сетевых, но включенных подпиточных насосах. Циркуляция воды в сети отсутствует. При этом подпиточные насосы должны развивать напор, обеспечивающий невскипаемость воды в тепловой сети.

Динамический режим характеризуется давлениями, возникающими в тепловой сети и в системах потребителей теплоты при работающих сетевых насосах, обеспечивающих циркуляцию воды в системе.

Пьезометрический график разрабатывается для основной магистрали теплосети и протяженных ответвлений. Он может быть построен только после выполнения гидравлического расчета трубопроводов - по рассчитанным падениям давления на участках тепловой сети.

График строится по двум осям - вертикальной и горизонтальной. На вертикальной оси откладывают напоры в любой точке сети, напоры насосов, профиль сети, высоты отопительных систем в метрах, на горизонтальной -длины участков тепловой сети.

При построении условно принимают, что ось трубопроводов и геодезические отметки установки насосов и нагревательных приборов в первом этаже зданий совпадают с отметкой земли. Высшее положение воды в отопительных системах совпадает с верхней отметкой здания.

Полный напор в нагнетательном патрубке сетевого насоса соответствует отрезку Н_н. Полный напор на обратном коллекторе источника теплоснабжения соответствует отрезку Н_o.

Напор, развиваемый сетевым насосом, соответствует вертикальному отрезку Н_С=Н_H-Н₀, потери напора в теплоподготовительной установке источника теплоснабжения (в сетевых подогревателях или водогрейных котлах) соответствуют вертикальному отрезку Н_Т. Таким образом, напор на подающем коллекторе источника теплоснабжения соответствует вертикальному отрезку Н_ит=Н_с-.

Методика построения графика:

1) Строится магистраль, условно ее отметка совпадает с отметкой земли;

2) На профиле трассы в принятом масштабе вычерчиваются высоты присоединения зданий;

3) Строится линия статического напора, из условий заполнения водой отопительных установок и создания в их верхних точках избыточного давления ( запас напора 5 м выше самого высокого здания );

4) Пьезометрическое давление в обратном трубопроводе тепловой сети не должно быть меньше 5 м в. ст. во избежание образования вакуума и подсоса воздуха.

График выполняется на миллиметровке формата 297 х 420. Для построения применять следующие масштабы:

- горизонтальный - 1:1000, 1:500; вертикальный - 1см - 5м.

Определить располагаемый напор для каждой УТ ( тепловой камеры ):

- Нрасп. = Нподающ.тр. - Нобратн.тр.

2.7 Подбор тепловой изоляции

Тепловая изоляция подвергается непосредственному воздействию наружных температур, влажности воздуха, давлению. В неблагоприятных условиях находится тепловая изоляция при подземной канальной прокладке и особенно при безканальной.

Назначение тепловой изоляции

- уменьшение потерь тепла в окружающую среду;

- получение определенной температуры на изолируемой поверхности;

- предохранение от внешней коррозии;

Тепловая изоляция применяется при всех видах прокладки тепловых сетей независимо от способа прокладки и температуры теплоносителя.

Подбор толщины тепловой изоляции и конструкцию слоев выполнить по (2, приложениям 8, 9, 10,11).

Таблица 4 -Подбор тепловой изоляции

Расчетная температура єС	Условный диаметр	Толщина изоляции трубопровода	Способ проклаадки	Конструкция изоляции
		Т1	Т2		Антикор. покр.	Основ. теплоизол. слой.	Покровный слой
Т1, Т2 150-70	159*4,5	70	50	Подземная прокладка в непроходных каналах	Изол в два слоя по холодной изольной мастике марки МРБ-Х-Т15	Маты из стеклянного штапельного волокна в рулонах	Стеклопластик рулонный из теплоизоляции
	133*4	70	50
	108*4	70	40
	89*3,5	60	40
	76*3,5	60	40
	57*3,5	60	40
	45*3,5	50	30
	44,5*2,5	50	30

2.8 Расчёт конструктивных элементов в тепловой сети

В результате теплового воздействия теплоносителя на трубопровод возникает тепловое удлинение металла.

Величина теплового удлинения трубопровода определяется по формуле:

(19)

где:

коэффициент линейного расширения трубных сталей, мм/м;

длина рассматриваемого участка, м;

максимальная температура стенки трубы, т.е. принимается равной максимальной температуры теплоносителя, єС ()

максимальная температура стенки трубы, принимаемой равной расчётной температуры наружного воздуха для отопления (t₂ = t₀)

Для обеспечения правильной работы компенсаторов и самокомпенсации трубопроводы делятся неподвижными опорами на отдельные участки, независимые один от другого в отоплении теплового удлинения.

На каждом участке трубопровода, ограниченном сменными неподвижными опорами, предусматривается установка компенсатора или самокомпенсации.

При расстановке по трассе неподвижных опор нужно иметь ввиду следующие:

- Неподвижные опоры устанавливаются в первую очередь в местах ответвлений трубопроводы;

- При расстановке неподвижных опор (НО) на прямых участках исходят из допустимых расстояний между неподвижными опорами в зависимости от диаметра труб, типа компенсаторов и параметров теплоносителя.

Расчёт трубопроводов на компенсацию тепловых удлинений с гибкими

параметрами (П - образными) и при самокомпенсации производят на допускаемое изгибающее компенсационное напряжение труб ГОСТ 1074 - 01, которое можно принять:

- Для П - образных компенсаторов, при Т ? 150 єС, G_доп - 11 кг/мм²

- Для расчёта участков самокомпенсации при Т ? 150 єС, G_доп - 8 кг/мм²

- Расчётный участок

- Диаметр труб d_у = 133*4

- Расстояниемежду неподвижными опорами, м

- Максимальная температура теплоносителя t = 150 єC

- Расчётная температура воздуха t₀ = - 26 єC

Расчётная схема

Тепловое удлинение определяется по формуле:

(20)

м

єCt₀ = - 26 єC

=130,944мм

Для увеличения компенсирующей способности П - образного компенсатора и компенсационных напряжений в трубопроводе следует предусматривать предварительную растяжку в размере 50% теплового удлинения.

Расчётное тепловое удлинение участка определяем по формуле:

(21)

130,944= 65,472 мм

При спинке компенсатора равной половине высоты компенсатора т.е.

В = 0,5 Н

где:

В - спинка компенсатора, м;

Н - вылет компенсатора, м

И величина (по монограмме на листах VI.9 VI.12) находим вылет компенсатора Н и силу упругой деформации.

Н = 0,8 м

В = 0,5 * 0,8 = 0,4

Сила упругой деформации Р_к= 0,07 м

Проверить Г - образный участок на самокомпенсацию для участка трубопровода при следующих данных:

Наружный диаметр, мм D_н= 133*4

Толщина стенки, мм = 4

Угол поворота , град, 90 єC

Длинна большого плеча, м 25,0 м

Длинна меньшего плеча, м 25,0 м

Максимальная температура теплоносителя єC, єC

Расчётная температура наружного воздуха - 26єC

Расчётная схема

Расчётный угол

є є

Расчётная разность температур

єС

Определяем значение вспомогательных величин (по номограмме VI.14 рис. 6 и 7)

С = 3,5 А = 6 В = 12

Сила упругой деформации и и избегающий компенсационное напряжение Gкгс/мм²

Определение усилий неподвижных опор

Усилия, воспринимаемые неподвижными опорами складываются из неуравновешенных сил внутреннего давления, сил трения в подвижных опорах и сил упругой деформации П - образных компенсаторов и самокомпенсации.

При определении усилий неподвижные опоры учитываются схема участка трубопровода, тип подвижных опор и компенсирующих устройств расстояний между неподвижными опорами и т.д.

Для расчёта рассматриваем схему участка 1 - 2 с П - образными компенсаторами.

Расчётная схема

Н2 133х4 Н3

Осевая сила на неподвижную опору определяется по формуле:

(22)

где:

сила упругой деформации

вес 1 метра трубы с водой, cучётом веса изоляции (принять вес 1 метра изоляции 0,5 кг).

коэффициент трения для скользящих опор.



Заключение

В результате выполнения курсового проекта по теплоснабжению жилого квартала были приняты следующие технические решения:

1. Система тепловых сетей централизованная водяная закрытая как наиболее приемлемая и экономически выгодная для теплоснабжения жилого квартала;

2. Применение новых технологий в теплоизоляции обеспечивает высокое качество работ по энергосбережению.

3. В ЦТП установлены:

- пластинчатые теплообменники, имеющие массу преимуществ: небольшие габариты и высокий коэффициент теплоотдачи;

- насосы;

- контрольно - измерительные приборы и автоматика.

4. Параметры теплоносителя повышенные, что позволяет сократить расход сетевой воды, металлоемкость системы и расход газа и электричества;

5. Гидравлическим расчетом определяется диаметр трубопроводов, потери давления в сети.



Список литературы

1) Ионин А.А. Теплоснабжение: учебник для вузов / М., Стройиздат. 2012

2) Манюк В.И. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник / М., Стройиздат. 2008

3) Варфоломеева Л.Е. Теплоснабжение: Методическое пособие / ВГЭТК 2011

4) СНиП 11-34-76. Горячее водоснабжение.:М., Стройиздат. 1976

5) СНиП 11-Л.1-71. Жилые здания.:М., Стройиздат. 1971

6) СНиП 11-33-75. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.:М., Стройиздат. 1976

7) Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей/Под ред. А. А. Николаева. М., Стройиздат. 2010

Размещено на Allbest.ru

...