pH>8,5.



8.2 РАСЧЁТ ТОЛЩИНЫ ИЗОЛЯЦИОННОГО СЛОЯ ПРОВОДИМ РАСЧЁТ УЧАСТКА ТК-Ж

Задаемся предварительной толщиной изоляционного слоя: 50 мм.

Расчет толщины теплоизоляционного слоя производится по нормированной удельной плотности теплового потока через изолированную поверхность.Определяем суммарное термическое сопротивление теплопередаче теплоизоляционной конструкции:

(8.1)

где - температура теплоносителя, єС;

R - линейное термическое сопротивление теплопередаче, (м·єС)/Вт;

t_ОС - температура окружающей среды, єС;

q_Н - нормативные линейные потери, Вт/м;

k - коэффициент, учитывающий изменение стоимости теплоты и теплоизоляционной конструкции в зависимости от района строительства и способа прокладки трубопровода. Для подземной бесканальнойk = 0,94 и k=0,98 для наземной[6];

_{Полное термическое сопротивление изоляционной конструкции теплопередаче зависит от способа прокладки и в общем случае состоит из следующих величин, (м·К)/Вт:}

, (8.2)

Здесь R_в - сопротивление теплопередаче от теплоносителя к стенке трубы. При расчётах им пренебрегают ввиду относительной малости;

R_тр - сопротивление стенки трубы;

R_г.и - сопротивление слоя гидроизоляции. Отсутствует в нашем случае, поскольку выбранный материал и является гидроизолятором;

R_из - сопротивление изоляционного слоя;

R_п.с - сопротивление покровного слоя. Этот слой также интегрирован в изолирующий;

R_н - сопротивление теплопередаче к окружающей среде;

R_с.к - сопротивление теплопередаче от воздуха в канале к стенке канала. Отсутствует - у нас бесканальная прокладка;

R_к - сопротивление стенки канала;

R_гр - сопротивление грунта.

Таким образом получаем следующее уравнения для подземнойпрокладки:

R = R_тр + R_из + R_гр + R_н (8.3)

Расчётные уравнения для термических сопротивлений на погонный метр:

(8.4)

где d_вн - внутренний диаметр трубопровода;

d_нар - наружный диаметр трубопровода;

- теплопроводность стенки, для стальной трубы = 24 Вт/(м·єС);

(м·К)/Вт;



(8.5)

где - наружный диаметр цилиндрического изолирующего слоя;

- внутренний диаметр слоя изолятора;

- теплопроводность изолятора. Уже упоминалось, что = 0,03 Вт/(м·єС), но с учётом корректировки на влажность грунта 0,0315 Вт/(м·єС);

(8.6)

где - наружный диаметр заизолированного теплопровода;

- теплоотдача наружной стенки теплопровода воздуху, определим по формуле

(8.7)

(8.8)



где Н - глубина заложения теплопровода, принимаем Н = 0,7 м;

- теплопроводность грунта, для влажного, глинистого грунта расчётный коэффициент теплопроводности = 2 ккал/(м·ч·єС) = 2,326 Вт/(м·єС);

Из уравнения (7.3) находим термическое сопротивление изоляции:

R_из= R-(R_тр+ R_гр + R_н) (8.9)

R_из = 0,82 - (0,000098+0,105+0,035) = 0,68(м·К)/Вт

(8.10)

Расчетную толщину для жестких, ячеистых материалов из неуплотняющихся материалов и пенопластов следует принимать ближайшую по соответствующим государственным стандартам и техническим условиям.

Для изолируемых трубопроводов с положительными температурами рабочих сред толщина теплоизоляционного слоя должна быть проверена по допустимой температуре на поверхности изоляции [6].Температура на поверхности тепловой изоляции трубопроводов, расположенных за пределами рабочей или обслуживаемой зоны, не должна превышать температурных пределов применения материалов покровного слоя, но не вышеt^нп= 75 °С [5].

_{Определение действительной температуры на наружной поверхности изоляции осуществляется на основании решения уравнения плотности тепловых потоков: теплопроводности, проходящего через слой изоляции трубопровода за счет разности температур (фср-tп) и конвективного, уходящего с наружной поверхности трубопровода - (tп - tо):}

. (8.11)

Отсюда

(8.12)

_{Для найденного из уравнения (7.12) значения температуры на поверхности покровного слоя изоляции должно выполняться соотношение tп? t^нп. Указанное соотношение выполняется.}

Аналогично рассчитываем толщину изоляцию для всех участков. Результаты расчетов сводим в таблицу 7.2.

Таблица 8.2 Результаты расчёта тепловой изоляции

Участок	dвн, м	dнар, м	Rтр·105	Направление		Rн	Rгр	qН, Вт/м	диз, мм	tп
ТК - ПП	0,309	0,325	33,5	прямой	17	0,042	-	65,3	68	-4,2
				обратный	17,23	0,0435	-	45	65	-5,1
И - ТК	0,514	0,530	20	прямой	15,16	0,0323	-	83,4	115	-5,2
				обратный	15,3	0,033	-	58	75	-5
ТК - Ж	0,466	0,480	9,8	прямой	15,7	0,035	0,105	115,7	42	6,66
				обратный	15,77	0,0354	0,106	105	46	7,03

7.3 РАСЧЁТ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ

_{Значения тепловых потерь тепловыми сетями через теплоизоляционные конструкции в общем виде зависят:}

от вида теплоизоляционной конструкции и примененных теплоизоляционных материалов;

температурного режима;

параметров окружающей среды;

материальной характеристики тепловой сети.

_{Учет местных тепловых потерь в соответствии с [6] может быть выражен через ксум, величина которого зависит от вида прокладки [6]:}

. (7.13)

где k_сум - коэффициент, учитывает потери теплоты через арматуру, фланцы и опоры. Для подземной бесканальной прокладки k_м = 1,15;

? - длина участка. Расчет действительной удельной линейной потери для действительных условий для подземной бесканальной прокладки группы трубопроводов (подающий и обратный) определяется следующим образом.

_{; (7.14)}

, (7.15)

_{где Ro- условное дополнительное термическое сопротивление, учитывающее взаимодействие тепловых потоков в массиве грунта от соседних трубопроводов;}

_{Rпод=Rиз под+Rгр= 0,68+0,105=0,785(м·К)/Вт}

_{Rобр=Rиз обр+Rгр=0,757+0,106=0,86(м·К)/Вт}

, (7.16)



где h - глубина заложения трубопроводов грунта, м;

_{b - расстояние между осями труб, примем b = dнар + 0,2, м;}

Вт/м;

Вт/м.

После определения линейных потерь считаем полные:

Вт

Результаты расчетов всех участков сводим в таблицу 7.3.

Таблица 7.3Результаты расчёта тепловых потерь

Участок	?, м	Направление	R, (м·єС)/Вт	Ro, Вт/м	q, Вт/м	Qтп, Вт
ТК - ПП	500	прямой	1,343	0,195	58,3	66987,5
		обратный	1,341	0,195	58,2
И - ТК	1600	прямой	1,526	0,148	77,6	232576
		обратный	1,052	0,148	48,8
ТК - Ж	1200	прямой	0,757	0,157	103,2	267030
		Обратный	0,68	0,157	90,3
Итого:	566593,5



9. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ИСТОЧНИКА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ И ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Расчет тепловой схемы котельной с паровыми котлами выполняется для трех режимов: максимально зимнего, наиболее холодного зимнего и летнего.

Составляем таблицу исходных данных для расчета. Она составляется на основании данных о расходах пара технологическими потребителями и теплоты на нужды отопления, вентиляции и ГВС (таблица 7.1)

Таблица 7.1. - Исходные данные для расчета

Физическая величена	Значение величины при характерных режимах работы котельной
	максимально-зимнего	Наиболее холодного месяца	летнего
Расход пара на технологические нужды (давление 0.85 МПа, температура 6000С), т/ч.	21,53
Расход теплоты на нужды отопления, вентиляции и ГВС, МВт/ч.
Расчетная температура наружного воздуха для г. Оренбург, 0С.
Возврат конденсата технологическими потребителями, %.
Энтальпия пара давлением 0.85 МПа, температурой 600 0С, кДж/кг.	3699,19
Энтальпия пара, давлением 0.6 МПа, температурой 200 0С, кДж/кг.
Температура питательной воды, 0С.
Энтальпия питательной воды, кДж/кг.
Продувка непрерывная котлоагрегатов,%
Энтальпия котловой воды, кДж/кг.
Степень сухости пара.
Энтальпия пара на выходе из расширителя непрерывной продувки, кДж/кг.
Температура подпиточной воды, 0С.
Энтальпия подпиточной воды, кДж/кг.
Температура конденсата, возвращаемого потребителем, 0С.
Энтальпия конденсата, возвращаемого потребителям, кДж/кг.
Температура воды после охладителя непрерывной продувки, 0С.
Энтальпия конденсата при давлении 0.6 МПа, кДж/кг.
Температура сырой воды,0С.
Температура химически очищеной воды перед охладителем деаэрированной воды, 0С

Расчет котельной выполняю для максимально-зимнего режима. Для других режимов: наиболее холодного месяца и летнего расчет аналогичен.

Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию

Расход воды на подогреватели сетевой воды

т/ч.

Расход воды на подогреватели сетевой воды

т/ч.

Расход редуцированного пара внешними потребителями



т/ч

Количество впрыскиваемой воды

т/ч

т/ч

т/ч

Расход пара на собственные нужды котельной

т/ч.

Расход пара на покрытие потерь в котельной

т/ч.

Суммарный расход пара на собственные нужды

т/ч.

Суммарнаяпаропроизводительность котельной



т/ч.

Потери конденсата в оборудовании внешних потребителей и внутри котельной

т/ч.

Расход химически очищенной воды

т/ч

т/ч.

Расход сырой воды

т/ч

Количество воды, поступающей в расширитель с непрерывной продувкой

т/ч.

Количество пара, получаемого в расширителе непрерывной продувки

т/ч.



Количество воды на выходе из расширителя непрерывной продувки

т/ч.

Температура сырой воды после охладителя непрерывной продувки

^оС

Расход пара на подогреватель сырой воды

т/ч.

Температура химически очищенной воды после охладителя деаэрированной воды

^оС.

Расход пара на подогрев химически очищенной воды в подогревателе перед деаэратором

т/ч.

Суммарное количество воды и пара, поступающее в деаэратор, за вычетом греющего пара деаэратора.



Средняя температура воды в деаэраторе:

Расход греющего пара на деаэратор:

т/ч

Расход редуцированного пара на собственные нужды котельной:

т/ч

Расход свежего пара на собственные нужды котельной:

т/ч

Действительная паропроизводительность с учетом расхода на собственные нужды и потери пара в котельной:

т/ч

Невязка с предварительно принятой паропроизводительностью котельной:



Так как невязка меньше 3%, то расчет окончен.

Результаты расчета и расчет для других режимов свожу в таблицу 7.2.

Таблица 7.2

Физическая величина	Обозначение	Значение величины при характерных режимах максимально-зимнем
Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию	Kо.в	0,694
Расход воды на подогреватели сетевой воды, т/ч	G	1129
Расход пара на подогреватели сетевой воды, т/ч	Dп.с.в	121
Расход редуцированного пара внешними потребителями, т/ч	D”роу	266,5
Количество впрыскиваемой воды, т/ч	Gроу	8,2
Расход пара на собственные нужды, т/ч	D'с.н	17,77
Расход пара на покрытие потерь в котельной, т/ч	Dп	4,72
Суммарный расход пара на собственные нужды, т/ч	Dс.н	22,49
Суммарнаяпаропроизводительностькотельной, т/ч	D	276,28
Потери конденсата у внешних потребителей и внутри котельной, т/ч	Gкпот	36,24
Расход химически-очищенной воды, т/ч	Gх.о.в	47,99
Расход сырой воды, т/ч	Gс.в	59,98
Количество воды поступающей в расширитель с непрерывной продувкой, т/ч	Gпр	8,29
Количество пара, получаемого в расширителе непрерывной продувки, т/ч	Dрасш	1,47
Количество воды на выходе из расширителя непрерывной продувки, т/ч	Gрасш	6,82
Температура сырой воды после охладителя непрерывной продувки, 0С	t'с.в	10,9
Расход пара на подогрев сырой воды, т/ч	Dс.в	1,26
Температура химически очищенной воды после охладителя деаэрированной воды, 0С	t”х.о.в	28,2
Расход пара на подогрев химически очищенной воды в подогревателе перед деаэратором, т/ч	Dх.о.в	3,22
Суммарное количество воды и пара поступающее в деаэратор, за вычетом греющего пара деаэратора, т/ч	Gд	280,5
Средняя температура воды в деаэраторе, 0С	t'д	79,6
Расход греющего пара на деаэратор, т/ч	Dд	12,69
Расход редуцированного пара на собственные нужды, т/ч		17,17
Расход свежего пара на собственные нужды, т/ч	Dс.н	15,93
Действительнаяпаропроизводительность котельной с учетом расхода на собственные нужды и потери тепла в котельной, т/ч	Dк	277,81
Невязка с предварительно принятой паропроизводительностью, %	ДD	0,55

Выбор котлов

По D_к=277,81 т/ч, выбираю 3 котла Е-100-24 со следующими характеристиками:

- паропроизводительность котла 100 т/ч

- рабочее давление 2,4 МПа

- температура пара 250 ⁰С

Выбор деаэраторов

Подбор деаэраторв в схемах котельных производится по их производительности :

G_деаэр=G_д+D_Д=277,81+12,69=290,5 т/ч

Выбираю два деаэратора ДСА-100, с номинальной производительностью 100 т/ч.

Выбираю насосы ЦНСТ 60-198 в количестве 5 шт с производительностью 60 т/ч и подачей 198 м.



10. РАСЧЕТ ПОДОГРЕВАТЕЛЯ СЕТЕВОЙ ВОДЫ

Ввиду того, что пар на выходе и пароперегревателя котла имеет очень высокие параметры, а именно Р = 2,4 МПа и t = 250⁰С, то необходимо их снизить, так как максимально допустимое давление на стандартных подогревателях 1,4 МПа, и необходимо снизить температурный напор для уменьшения металлоемкости теплообменника. Для этого пар охлаждаем в РОУ до температуры 140⁰С. При этом Р_н = 3,6136*10⁵, h'=589,1 кДж/кг⁰С, h''=2734,0 кДж/кг⁰С.

Рисунок 10.1. - Изменение температуры теплоносителей в пароводяном и водоводяном подогревателях.

РАСЧЕТ ПАРОВОДЯНОГО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ

Уравнение сохранения энергии

где ₂ - температура сетевой воды на входе в паровой подогреватель после охладителя конденсата;

D - расход греющего пара на подогреватель:

кг/с

Коэффициент 0,95 показывает, что в пароводяном подогревателе сетевая вода нагревается примерно на 95%.

,

где С - теплоемкость воды, G - расход сетевой воды

^оС

Тепловая нагрузка подогревателя

,

кВт

Средний температурный напор (по рисунку 10.1)

, где



^оС

Средняя температура воды

^оС

Скорость движения воды

С экономической точки зрения оптимальная скорость движения воды в трубках v = 2,3 м/с

Площадь сечения для прохода воды

м²

Гостированная площадь сечения для прохода воды =0,0302 м², поэтому принимаем = 3·=3·0,0302 = 0,0906 м²

Уточненное значение скорости

м/с

Коэффициент теплоотдачи от воды к трубке

,

где d_вн - внутренний диаметр трубки, d_вн = 0,014 м

Вт/м·^оС

Число рядов труб



,

где n_тр - число трубок в пучке, n_тр= 720

Эквивалентный диаметр для пара

d_экв = m·d_н,

где d_н - наружный диаметр трубки

d_экв = 8·0,016 = 0,128 м

Коэффициент теплопередачи при конденсации пара

,

где t_k= 13,5 ^оС

Вт/м²·^оС

коэффициент теплопередачи подогревателя

,

где R_загр - коэффициент, учитывающий загрязнение R_загр = 0,0001

_ст- толщина стенки трубы, _ст = 0,002 м

_ст - коэффициент теплопроводности материала стенки трубы, для стали _ст = 107 Вт/м^2оС

Вт/м²·^оС

Уточненное значение

^оС

Поверхность подогревания

м²

Количество подогревателей

,

где F_гост - площадь подогревателя по ГОСТ, F_гост = 108 м²

таким образом, принимаем 9 подогревателей ПП1-108-7-II

Таблица 10.1 Технические характеристики пароводяного подогревателя ПП1-108-7-II

Обозначение подогревателя	Площадь поверхности нагрева S, мІ	Теплопро-изводительность номинальная Q Гкал/ч	Диаметр корпуса Дн,мм	Кол-во трубок, n, шт	Длина трубок L, мм	Давление греющего пара р, кгс/смІ	Расход воды номинальный Gв, т/ч	Гидравлическое сопротивление при расчетном расходе воды Др, м.вод.ст.
ПП1-108-7-II	108.0	18.1	820	792	3000	7	358.0	3



РАСЧЕТ ВОДОВОДЯНОГО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ

Уравнение сохранения энергии

где t''_к- температура конденсата на выходе из водоводяного подогревателя;

D - расход греющего пара на подогреватель:

,

где С - теплоемкость воды, G - расход сетевой воды

⁰С

Тепловая нагрузка подогревателя

кВт

средний логарифмический напор

,



Рисунок 10.2 Изменение температуры теплоносителей в пароводяном и водоводяном подогревателях.

t_б = t_к - ₂ = 140 - 72,9 = 67,1 ^оС

t_м = t_к - _о2 = 115 - 70 = 45 ^оС

^оС

Средняя температура конденсата

^оС

Средняя температура воды в подогревателе

^оС

Площадь сечения для прохода конденсата



м²

Гостированная площадь f^г_тр= 0,0168 м²

Уточненное значение скорости

м/с

Скорость движения воды в межтрубном пространстве

м/с

где f_мтр - площадь межтрубного пространства, м²

Коэффициент теплоотдачи от воды к трубке

Коэффициент теплоотдачи

,

где d_экв - эквивалентный диаметр межтрубного пространства, d_экв = 19,6 мм

Коэффициент теплопередачи для подогревателя:



,

где - коэффициент, учитывающий загрязнение, = 0,95

Необходимая поверхность нагрева:

Количество секций

,

где F_Г - стандартная площадь нагрева одной секции, F_Г = 20,3 м²

Принимаем 1 секцию с площадью F_Г = 20,3 м²



11. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Под технико-экономическими показателями системы теплоснабжения понимают величины, характеризующие удельные расходы топлива на единицу отпущенной теплоты, удельные расходы электроэнергии на единицу отпущенной теплоты и удельный расход воды на единицу отпущенной теплоты, а так же число часов использования установленной мощности.

Удельный расход топлива на единицу отпущенной теплоты

Q^год =985 677,08 ГДж/год

Годовой расход теплоты:

,

где - годовой расход отпущенной теплоты;

з_тп - коэффициент теплового потока.

Годовой расход воды

,



где G_св^тп и G_св^хп - средний расход сетевой воды в холодный и теплый периоды.

Годовой расход топлива:

т/год.

т/ГДж

Установленная мощность котельной

,

где D - суммарная паропроизводительность котельной,

h - энтальпия пара на выходе из котла.

МВт

Число часов использования установленной мощности

ч/год

Установленная мощность двигателей

,

где N_нс - удельный расход энергии на собственные нужды, принимаем в зависимости от установленной мощности. При Q_уст> 50 МВт N_нс = 18 кВт/МВт.

кВт

Годовой расход электроэнергии:

,

где К_эл - коэффициент использования электрической мощности, принимаем в зависимости от Q_уст< 250 МВт равным 0,8.

кВт-ч/год

Удельный расход электроэнергии на единицу отпущенной теплоты

кВт-ч/ГДж

1 - паровой котел;

2 - расширитель непрерывной продувки;

3 - насос сырой воды;

4 - барботер;

5 - охладитель непрерывной продувки;

6 - подогреватель сырой воды;

7 - химводоочистка;

8 - питательный насос;

9 - подпиточный насос;

10 - охладитель подпиточной воды;

11 - сетевой насос;

12 - охладитель конденсата;

13 - сетевой подогреватель;

14 - подогреватель химически очищенной воды;

15 - охладитель выпара;

16 - атмосферный деаэратор;

17 - редуционно-охладительная установка (РОУ)



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате работы мы:

- определили тепловые нагрузки для каждого потребителя

Потребитель	Q0 , МВт	QВ , МВт	QГВХ , МВт	QГВЛ , МВт	QТ , МВт
Жилой р-н Промпредприятие Итого	41,33 15 56,33	4,96 3,8 8,76	6,92 4 10,92	8,65 5 13,65	- 7,5 7,5

- построили графики изменения подачи теплоты каждому объекту и определили годовой запас условного топлива для теплоснабжения;

- рассчитали и построили температурные графики: регулирования отпуска теплоты и средневзвешенной температуры теплоносителя, возвращаемого на источник теплоснабжения;

- построили графики расходов сетевой воды по объектам и в сумме;

- произвели гидравлический расчет, выбрали насосы;

- рассчитали толщину изоляции;

- определили расход, давление и температуру пара, вырабатываемого на источнике теплоснабжения, рассчитали диаметр паропровода и выполнили его тепловой расчет;

- рассчитали тепловую схему, произвели выбор основного оборудования;

- рассчитали подогреватель сетевой воды.

Выбраны 3 сетевых насоса марки СЭ 800-55-11 и подпиточные насосы марки К20/30 в количестве 3 шт.

В качестве теплоизоляционного материала выбираем вспененный полиуретан. Выбрали 9 подогревателей ПП1-108-7-II и 2 водоводяных подогревателя. Выбрали 2 деаэратора ДСА-100 и 3 котла Е-100-24.



ЛИТЕРАТУРА

1. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для ВУЗов - 5-е изд. перераб. - М.: Энергоиздат, 1982-360с.

2. СНиП 2.04.07-86 Тепловые сети. - М.: ЦИТП Госстроя, 1986-48с.

3. СНиП 2.04.05-91 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. - М.: ЦИТП Госстроя, 1991-64с.

4. Кулагин А.Н., Капустина Н.В. Гидравлический расчет трубопроводов. - ИЭИ, 1976-32с.

5. Каталог энергетических насосов. - М.: ИИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1974-51с.

6. Строительный каталог ч. III серии 3.006.1-284.

7. Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. - М.: Энергия, 1980-424с.

8. Николаев А.А. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей. - М.: Издательство литература по строительству, 1965-360с.

9. Теплообменные аппараты систем теплоснабжения. Отраслевой каталог / под редакцией В.М. Курилова, В.Н. Бужина, О.Н. Бурева - М.: ЦНИНТЭИ, Техмаш, 1995-32с.

Эстеркин Р.Л. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование. Учебное пособие для техникумов. - Л.: Энергоатомиздат, 1989-2

Размещено на Allbest.ru

...