Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф.Горбачева»
Кафедра стационарных и транспортных машин
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине: «Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий»
Тема: «Расчет системы теплоснабжения жилого микрорайона г. Кемерово»
Выполнил студент группы ТЭ-091
Марченко К.А.
Руководитель: Назаревич В.В.
Кемерово 2012
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф.Горбачева»
Кафедра стационарных и транспортных машин
Задание
для курсового проекта по курсу: «Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий»
студенту Марченко К.А. группы ТЭ – 091
Дата выдачи задания 06.11.11.
Дата представления к защите 25.05.12.
Тема: «Расчет системы теплоснабжения жилого микрорайона г. Кемерово»
Спец. часть: «Описать перечень работ выполняемых при установлении места аварии на трубопроводе в тепловых сетях»
Графическая часть: 2 листах формата А1 по ГОСТ 2.301-68:
Расчетно - пояснительную записку составить в соответствии с методическими указаниями по курсовому проектированию.
Зав. кафедрой А.Ю. Захаров
Руководитель В.В. Назаревич
Содержание
Задание.....................................................................................................................2
Обозначение............................................................................................................4
Аннотация...............................................................................................................5
Введение..................................................................................................................6
1. Расход тепла на отопление и вентиляцию.......................................................7
1.1. Максимальный расход..........................................................................7
1.2. Средний расход.....................................................................................7
2. Расчет расхода тепла на горячее водопотребление.......................................10
2.1. Средненедельная тепловая нагрузка..................................................10
2.2. Максимально часовой расход горячей воды.....................................10
2.3. Средний расход тепла на горячее водопотребление
в летний период....................................................................................10
2.4. Расчет количества однотипных потребителей горячей воды по типу
потребления..........................................................................................11
3. Расчет графиков потребления тепла по месяцам, часового и годового по
требления тепла по периодам..........................................................................15
3.1. График годового потребления тепла по периодам...........................15
3.2. График потребления тепла по месяцам.............................................16
3.3. График годового потребления тепла.................................................17
4. Система теплоснабжения.................................................................................21
5. Схема присоединения теплопотребителей к теплосети и тепловой узел...22
6. Выбор способа регулирования отпуска тепла потребителям......................25
6.1. Расчет повышенного (скорректированного) графика температур
вод........................................................................................................26
7. Расход сетевой воды на отопление, вентиляцию и горячее
водопотребление...............................................................................................28
8. Гидравлический расчет водяных тепловых сетей………………………….30
8.1. Регуляторы давления...........................................................................34
9. Анализ пьезометрического графика...............................................................37
10. Подбор сетевого насоса.................................................................................39
11. Тепловой расчет теплопроводов...................................................................41
12. Расчет годовой потребности в топливе........................................................44
13. Выбор типа и количества котлов..................................................................45
Спец. часть: Перечень работ выполняемых при установлении места
аварии на трубопроводе в тепловых сетях..................................47
Список литературы..............................................................................................48
Аннотация
В курсовом проекте рассчитана система теплоснабжения жилого микрорайона г. Кемерово. Выполнен расчет расхода тепла на отопление, вентиляцию и горячее водопотребление. Построены графики часового и годового потребления тепла по периодам и месяцам. Выбрана схема теплового узла и схемы присоединения теплопотребителей к теплосети. Выполнен тепловой и гидравлический расчеты трубопроводов. Построены пьезометрические графики.
Введение
В России в настоящее время 5 тыс. котельных, которые вырабатывают около 2,5 млрд. ГДж тепла в год (600 млн. Гкал/год). Протяженность всей теплосети составляет 200 тыс. км. Из них 50% оборудования и сетей требует капитального ремонта. На каждые 100 км приходится в среднем около 70 повреждений, а если взять в общем по стране – то около 140 000.
В настоящее время в сетях теряется 30 – 40% тепла. Потенциал энергосбережения составляет 40 – 45% общего энергопотребления в стране, из них 19 % приходится на ТЭК, 16% – ЖКХ, 7% – транспорт, 6% – сельское хозяйство. Общий потенциал энергосбережения в России 450 – 500 млн. т. условного топлива.
По Кузбассу в настоящее время работают 8 крупных ГРЭС и ТЭЦ общей мощностью 5 ГВт, 1 400 местных котельных – 21 ГВт. По данным РЭК в Кузбассе вырабатывается тепла 142 млн. ГДж (34 млн. Гкал), из них Кузбассэнерго – 64 млн. ГДж (15,2 млн. Гкал), промышленные котельные – 19 млн ГДж (4,5 млн. Гкал), муниципальные котельные – 59 млн. ГДж (14 млн. Гкал). В г. Кемерово эксплуатируются 14 контрольно – распределительных пунктов (КРП) через которые обеспечиваются теплом 4-е района: Центральный, Ленинский, Заводский и Кировский. Общие магистральные сети закольцованы. Для подачи сетевой воды, с давлением 1,3 – 1,4 МПа и температурой 125ºС, установлено 10 питательных насосов.
Изложенное показывает насколько актуальны вопросы по подготовке специалистов теплоэнергетиков.
Расчет системы теплоснабжения
1. Расход тепла на отопление и вентиляцию
Потребность тепла на отопление и вентиляцию рассчитывается для двух режимов: максимального, по которому определяется тепловая мощность системы, и среднего.
1.1. Максимальный расход:
где а – поправочный коэффициент, учитывающий отклонение расчетной наружной температуры воздуха в проектных условиях от среднерасчетной. Для Кемерово при (–39) ºС а = 0,9 [1];
– тепловая характеристика зданий, соответственно на отопление и вентиляцию, Вт/(м3∙ ºС). [2];
Vi – объем зданий по наружному периметру, м (табл. 1);
– расчетная внутренняя температура помещений зданий, ºС [2];
– расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления и вентиляции в проектируемых условиях. Для Кемерово = -39 ºС [1].
1.2. Средний расход:
где t – средняя температура внутреннего воздуха помещений отапливаемых зданий, ºС. Для жилых зданий t=(18) ºС [1];
t – средняя температура наружного воздуха за месяц отопительного периода со среднесуточной температурой воздуха. Для Кемерово t= (– 8,2) ºС [1].
Полученные результаты расчетов занесены в табл. 1.
Таблица 1. Расчетная таблица потребности тепла на отоплению и вентиляцию, при температуре наружного воздуха (–39) ºС
|
№ п/п |
Объект |
Численность проживающих или работающих людей, чел. |
Строительный объемVi, тыс.м3 |
t внутри помещения tвн, ºС |
Удельный расход тепла qi, Вт/(м3∙К) |
Расход тепла Qi, кВт |
||
|
отопление |
вентиляция |
отопление |
вентиляция |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
1 |
Жилой дом 4 этажа |
200 |
15 |
20 |
0,36 |
- |
277,02 |
- |
|
2 |
Жилой дом 4 этажа |
200 |
15 |
20 |
0,36 |
- |
277,02 |
- |
|
3 |
Жилой дом 5 этажей |
250 |
19 |
20 |
0,34 |
- |
331,398 |
- |
|
4 |
Жилой дом 9 этажей |
320 |
45 |
20 |
0,3 |
- |
692,55 |
- |
|
5 |
Жилой дом 9 этажей |
320 |
45 |
20 |
0,3 |
- |
692,55 |
- |
|
6 |
Жилой дом 9 этажей |
350 |
45 |
20 |
0,3 |
- |
692,55 |
- |
|
7 |
Жилой дом 12 этажей |
350 |
51 |
20 |
0,3 |
- |
784,89 |
- |
|
8 |
Жилой дом 12 этажей |
350 |
51 |
20 |
0,3 |
- |
784,89 |
- |
|
9 |
Детский сад |
200 |
25 |
20 |
0,39 |
0,12 |
517,7 |
159,3 |
|
10 |
Школа |
600 |
31,2 |
16 |
0,38 |
0,08 |
586,9 |
123,6 |
|
11 |
ГКБ |
300 |
19,2 |
20 |
0,42 |
0,33 |
428,2 |
336,4 |
|
12 |
Полиция |
190 |
9,8 |
18 |
0,44 |
0,09 |
221,21 |
45,35 |
Продолжение табл.1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
13 |
Театр |
800 |
60 |
14 |
0,35 |
0,44 |
1001,7 |
1259,28 |
|
14 |
Баня |
90 |
6,35 |
25 |
0,33 |
1,16 |
139,56 |
290,65 |
|
15 |
Столовая |
200 |
5,5 |
16 |
0,35 |
0,7 |
95,29 |
190,58 |
|
16 |
Кинотеатр 2х-зальный |
Зал 1 - 500 Зал 2 – 300 |
13,0 |
14 |
0,35 |
0,44 |
217,035 |
272,844 |
|
17 |
Пожарное депо |
100 |
1,691 |
18 |
0,5 |
0,1 |
43,374 |
8,675 |
|
18 |
Администрация |
200 |
9 |
18 |
0,44 |
0,09 |
203,148 |
41,553 |
|
ИТОГО |
6040 |
506,831 |
7986,985 |
2728,132 |
∑= 9,86 МВт , = 3,671 МВт
∑= 6,13 МВт , = 1,254 МВт
2. Расчет расхода тепла на горячее водопотребление
Потребность тепла на горячее водопотребление рассчитана для трех режимов: максимального, средненедельного и летнего.
2.1. Средненедельная тепловая нагрузка:
где mi – число однотипных потребителей (табл. 2);
аi – норма расхода горячей воды на одного потребителя, л/сут [2];
c – средняя удельная массовая изобарная теплоемкость воды. с=
= 4190 Дж/(кг∙ºС);
t – температура горячей воды. t= (+55)ºС [2];
t – температура холодной воды в системе водоснабжения в отопительный период. t= (+5) ºС [2];
1,2 – коэффициент, учитывающий потери тепла в стояках [2];
T – фактическое время потребления воды, ч (табл. 2);
n – количество смен на предприятиях (табл. 2).
2.2. Максимально часовой расход горячей воды:
, Вт
2.3. Средний расход тепла на горячее водопотребление в летний период
, Вт
где t – температура холодной воды в системе водоснабжения в летний период. t= (+15) ºС [1];
β – коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды в летнее время, β= 0,8;
t – температура холодной воды в системе водоснабжения в отопительный период, t= (+5) ºС [2].
2.4. Расчет количества однотипных потребителей горячей воды по типу потребления
Расчет выполнен по нормам [3] для жилого района с численностью 2320 чел. табл. 1.
1.Детский сад и школа.
В поселениях-новостройках при отсутствии данных по демографии следует принимать до 180 мест на 1 тыс. чел.
При 2320 чел. – 418 мест.
2.Магазин
На 1 тыс. чел. следует принимать до 30 мест.
При 2320 чел. – 70 мест.
3.Полиция
На 1 тыс. чел. Следует принимать до 50 мест.
При 2320 чел. – 120 мест.
4.Поликлиника
Необходимые вместимость и структура лечебно-профилактических учреждений определяются органами здравоохранения и указываются в задании на проектирование .
Для данного проекта взяли 300 мест.
5.Кинотеатр
На 1 тыс. чел. до 25–35 мест.
При 2320 чел. – 70 мест.
6.Баня
Для поселений – новостроек до 10 мест на 1 тыс. чел.
При 2320 чел. – 24 мест.
7.Дом Культуры (ДК)
Необходимая вместимость указывается в задании на проектирование.
Для данного проекта – 120 мест.
8.Столовая
На 1 тыс. чел. до 8 мест.
При 2320 чел. – 20 мест.
9.Бар
На 1 тыс. чел. до 25 мест.
При 2320 чел. – 60 мест.
10.Спортивный комплекс
На 1 тыс. чел. до 60–80 мест.
При 2320 чел. – 150 мест.
Полученные результаты расчетов занесены в табл. 2.
Таблица 2. Расчет расхода тепла на горячее водопотребление
по среднему режиму при нагреве воды в интервалах от +5 до 55ºС
|
№ п/п |
Объект |
Вид потребления |
Единицы измерения |
Количество потребителей, чел. |
Норма потребления, л/сут потр |
Время потребления, ч. |
Кратность потребления в сутки |
Тепловая мощность, МВт |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
1 |
Жилой дом 5 этажей |
Сан.быт. |
чел. |
200 |
120 |
24 |
- |
69,83 |
|
2 |
Жилой дом 5 этажей |
Сан.быт. |
чел. |
200 |
120 |
24 |
- |
69,83 |
|
3 |
Жилой дом 5 этажей |
Сан.быт. |
чел. |
250 |
120 |
24 |
- |
87,3 |
|
4 |
Жилой дом 5 этажей |
Сан.быт. |
чел. |
320 |
120 |
24 |
- |
111,73 |
|
5 |
Жилой дом 5 этажей |
Сан.быт. |
чел. |
320 |
120 |
24 |
- |
111,73 |
|
6 |
Жилой дом 5 этажей |
Сан.быт. |
чел. |
320 |
120 |
24 |
- |
111,73 |
|
7 |
Жилой дом 5 этажей |
Сан.быт. |
чел. |
350 |
120 |
24 |
- |
132,4 |
|
8 |
Жилой дом 5 этажей |
Сан.быт. |
чел. |
350 |
120 |
24 |
- |
132,4 |
|
9 |
Десткий сад |
Сан.быт. |
чел. |
245 |
37 |
8 |
1 |
79,13 |
|
10 |
Школа |
Сан.быт. |
чел. |
600 |
8 |
8 |
1 |
41,9 |
|
11 |
ГКБ |
Сан.быт. |
чел. |
300 |
6 |
8 |
3 |
5,24 |
|
12 |
Полиция |
Сан.быт. |
чел. |
190 |
100 |
8 |
3 |
55,28 |
Продолжение табл. 2
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
13 |
Театр |
Сан.быт. |
чел. |
800 |
4 |
8 |
2 |
41,9 |
|
14 |
Баня |
Сан.быт. |
чел. |
90 |
480 |
6 |
2 |
251,4 |
|
15 |
Столовая |
Сан.быт. |
чел. |
200 |
2 |
8 |
1 |
3,49 |
|
16 |
Кинотеатр 2х-зальный |
Сан.быт. |
чел. |
800 |
7 |
6 |
2 |
32,59 |
|
17 |
Пожарное депо |
Сан.быт. |
чел. |
100 |
11 |
8 |
3 |
3,2 |
|
18 |
Администраций |
Сан.быт. |
чел. |
200 |
7 |
8 |
1 |
12,22 |
|
19 |
Жилой дом 12 этажей |
Сан.быт. |
чел. |
350 |
130 |
24 |
1 |
0,13 |
|
ИТОГО |
1462,42 |
∑= 1,22 МВт
= 2,92 МВт
= 0,78 МВт
3. Расчет графиков потребления тепла по месяцам,
часового и годового потребления тепла по периодам
Для организации расчетных работ всего топливного хозяйства района, города, предприятия и всего хозяйства ТЭЦ необходимо рассчитать значение и характер тепловой нагрузки. Другими словами необходимо иметь графики потребления тепла во времени: сезон года, месяц, год и т.д.
3.1.График годового потребления тепла по периодам
Этот график построен по данным табл. 3 и по продолжительности расчетных периодов Nпер.
Для г. Кемерово Nпер:
- max холодный период – 17 сут;
- среднеотопительный – 215 сут;
- летний – 133 сут. [1]
График представлен на рис. 1.
3.2. График потребления тепла по месяцам
Расчет был сделан по средним температурам каждого месяца. Значения среднемесячных температур для г. Кемерово [1]. Результаты расчета расходов тепла на отопление, вентиляцию и горячее водопотребление даны в табл. 4.
График представлен на рис. 2.
3.3. График годового потребления тепла
График часового потребления тепла в зависимости от температуры наружного воздуха и длительности стояния данной температуры в отопительный период.
Тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение в зависимости от наружной температуры:
где и соответственно средние и максимальные нагрузки на отопление и вентиляцию. табл.3;
– расчетная внутренняя температура помещений зданий, ºС
[2];
– температура наружного воздуха принимаемая для расчета графика. табл. 4;
Расчетная температура на горячее водопотребление не зависит от температур наружного воздуха и будет оставаться постоянной.
Полученные результаты расчетов занесены в табл. 5.
Длительности стояния температур наружного воздуха в отопительный период для г. Кемерово. [1] приведены в табл. 6.
График представлен на рис. 3.
Анализ графика, представленный на рис 3:
1. Полученный по диаграмме средний расход тепла за отопительный период 10,25 МВт совпадает с расчетным значением 10,25 МВт (табл. 3).
cd =
10,25 = 10,25
2. В построенном прямоугольнике okln с площадью равной площади графика основание on показывает длительность использования расчетной нагрузки в течении отопительного периода:
n = 3397 часов.
3. Из графика – отрезок lm = 8,66 МВт указывает, что данная нагрузка будет компенсироваться пиковой котельной.
Таблица 3. Сводная таблица потребления тепла жилым домом и предприятием по видам теплопотребления
|
Наименование потребителей |
Теплоноситель |
Расходы тепла по режимам, МВт |
||
|
Максимальный |
Средне-отопительный |
Летний |
||
|
Отопление |
Вода |
9,86 |
4,52 |
- |
|
Вентиляция |
Вода |
6,13 |
2,81 |
- |
|
Горячее водопотребление |
Вода |
2,92 |
2,92 |
0,78 |
|
ИТОГО |
18,91 |
10,25 |
0,78 |
Таблица 4. Средняя температура и расходы тепла на отопление, вентиляцию и горячее водопотребление по месяцам за
отопительный период [1]
|
Месяц |
Янв. |
Февр. |
Март |
Апр. |
Май |
Сент. |
Окт. |
Ноябрь |
Дек. |
|
|
, ºС |
-19,2 |
-17 |
-10,6 |
0 |
+9,2 |
+9,3 |
+1,1 |
-9,8 |
-17 |
|
|
Потребляемая мощность, МВт |
Qотпл |
6,43 |
6,05 |
4,95 |
3,11 |
1,52 |
1,50 |
2,92 |
4,80 |
6,05 |
|
Qвент |
4,00 |
3,76 |
3,07 |
1,93 |
0,94 |
0,93 |
1,81 |
2,98 |
3,76 |
|
|
Qг.в. |
2,92 |
2,92 |
2,92 |
2,92 |
2,92 |
2,92 |
2,92 |
2,92 |
2,92 |
|
|
∑ |
13,35 |
12,73 |
10,94 |
7,96 |
5,38 |
5,35 |
7,65 |
10,70 |
12,73 |
Таблица 5. Расчет тепловых нагрузок в зависимости от температур наружного воздуха
|
Потре- битель, МВт |
Температура наружного воздуха, ºС |
||||||||||
|
-39 |
-35 |
-30 |
-25 |
-20 |
-15 |
-10 |
-5 |
0 |
+5 |
+8 |
|
|
Qотопл |
9,86 |
9,16 |
8,30 |
7,43 |
6,57 |
5,7 |
4,80 |
3,97 |
3,11 |
2,24 |
1,72 |
|
Qвент |
6,13 |
5,69 |
5,16 |
4,62 |
4,08 |
3,54 |
3,01 |
2,47 |
1,93 |
1,39 |
1,07 |
|
Qг.в. |
2,92 |
2,92 |
2,92 |
2,92 |
2,92 |
2,92 |
2,92 |
2,92 |
2,92 |
2,92 |
2,92 |
|
∑ |
18,91 |
17,77 |
16,38 |
14,97 |
13,57 |
12,16 |
10,73 |
9,36 |
7,96 |
6,55 |
5,71 |
Таблица 6. Длительность стояния температур для г. Кемерово [1]
|
, ºС |
-39 |
-35 |
-30 |
-25 |
-20 |
-15 |
-10 |
-5 |
0 |
+5 |
+8 |
|
z, ч |
15 |
90 |
207 |
494 |
926 |
1584 |
2467 |
3352 |
4237 |
5055 |
5568 |
4. Система теплоснабжения
Источником тепла для жилищно-коммунальной застройки города является районная котельная (РК) – теплоноситель сетевая вода, имеющая следующие преимущества: возможность транспортировать на большие расстояния и осуществлять центральное регулирование отпуска тепла изменением температуры, обладает высокой аккумулирующей способностью.
Подпитка осуществляется из городской водопроводной сети водой прошедшей водоподготовку. В связи с тем, что требуемая нагрузка для потребителей постоянна и примерно одинаковым температурным режимом выбрана открытая 2-х трубная система теплоснабжения.
Из геологических условий и застроек ген. плана для магистральной теплосети эффективно принять надземную прокладку, обеспечивающая меньшие капитальные и эксплуатационные затраты, более ремонтно пригодна, простота определения аварийных участков.
Участковые и домовые сети выполнены прокладкой в непроходных каналах.
5. Схема присоединения теплопотребителей к
теплосети и тепловой узел
Для выбранной системы теплоснабжения представляется возможность принять зависимую со смесительным насосом схему присоединения отопления и открытую схему присоединения горячего водоснабжения.
Смесительный насос, включенный в систему отопления, позволяет поддерживать циркуляцию воды в системе при недостаточном давлении, а в аварийных ситуациях позволяет исключить замерзание системы.
Выбранная схема представлена на рис.4.
1 – воздушный кран; 2 – отопительный прибор; 3 – водоразборный кран; 4 – смесительный насос в системе отпления; 5 – смеситель в системе горячего водоснабжения; 6 и 7 – регуляторы расхода и температуры; 8 – обратный клапан; 9 – задвижка; 10 и 11 – подающий и обратный трубопроводы.
Рис.4. Схемы присоединения: открытая для горячего водоснабжения и зависимая для системы отопления
При зависимой схеме присоединения отопительной установки вода из подающей линии тепловой сети поступает через клапан регулятора расхода 6 непосредственно в отопительную систему здания, проходит через нагревательные приборы 2 и отдает в них тепло окружающему воздуху. Часть охлажденной воды поступает в обратную линию тепловой сети, другая часть в смесительный насос 4.
При открытой схеме горячего водоснабжения горячая вода поступает из обратного 11 и подающего трубопроводов 10 через смесительный бак 5, температура воды в котором регулируется регулятором температуры 7.
Обе системы (отопление и водоснабжение) работают независимо друг от друга. Расход сетевой воды в отопительной системе не зависит от горячего водоотбора и поддерживается постоянным регулятором расхода 6. Расход сетевой воды на горячее водоснабжение изменяется от максимума до нуля.
Соотношение расходов воды на горячее водоснабжение из подающей и обратной линий, зависящее от температур на абонентском вводе, устанавливается регулятором температуры 7. Максимальный расход сетевой воды будет иметь место при пиковом водоразборе и минимальной температуре в подающей линии, т.к. в этих условиях нагрузка на горячее водоснабжение целиком обеспечивается из подающей линии. Максимальный расход воды в обратной линии равен расходу на отопление. Этот режим будет соблюдаться, когда расход на горячее водоснабжение полностью отсутствует – ночное время или при температуре сетевой воды в подающей линии равной температуре воды горячего водоснабжения 55–60С.
Для выбранной схемы присоединения потребителей подобрана схема теплового узла рис. 8. Спецификация оборудования представлена на стр. 24.
Тепловые узлы монтируются в каждое здание абонента и выполняют роль индивидуального теплового пункта (ИТП).
.
6. Выбор способа регулирования отпуска тепла
потребителям
В условиях проекта тепловая нагрузка на жилищно-коммунальные нужды составляет 68 % (при норме 65 % ) от суммарной нагрузки района, отношение среднечасовой нагрузки на горячее водоснабжение к расчетной нагрузке на отопление
μ= (при норме 0,15).
При данном соотношении эффективно использовать центральное качественное регулирование тепла по совмещенной нагрузке, которое осуществляется по повышенному (скорректированному) графику температур воды (рис. 5.).
6.1. Расчет повышенного (скорректированного) графика
температур вод
Расчет скорректированного температурного графика заключается в определении температуры воды в подающей и обратной магистарил в диапазоне температур наружного воздуха от +8ºС до , при которой температура воды в обратной магистрали равна 60 ºС.
Температура сетевой воды в подающем τ1п и обратном τ2п теплопроводах для скорректированного графика определена по следующим формулам:
,где ∆t – температурный напор нагревательного элемента, ºС
tэ – температура воды в подающем трубопроводе системы отопления после смесительного насоса, ºС;
∆Т = τ1 – τ2 = 130 – 70 = 60 ºС,
где τ1, τ2 – температуры воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети, ºС;
Θ – расчетный перепад температур воды в местной системе отопления, Θ = τэ – τ2 = 95 – 70 = 25 ºС;
– относительный расход теплоты на отопление, представляющий отношение теплового потока на отопление при нерасчетных условиях к максимальному тепловому потоку.
– относительный расход сетевой воды, представляющий отношение расхода сетевой воды на отопление при нерасчетных условиях к максимальному расходу воды.
где, ( табл. 3)
МВт
χ – балансовый коэффициент, для открытых тепловых систем теплоснабжения χ = 1,1 [5];
Результаты расчетов приведены в табл. 7.
Таблица 7. Данные для построения скорректированного температурного графика
|
Показа-тель |
Температура наружного воздуха, ºС |
||||||||||
|
+8 |
+5 |
0 |
-5 |
-10 |
-15 |
-20 |
-25 |
-30 |
-35 |
-39 |
|
|
0,17 |
0,22 |
0,32 |
0,40 |
0,50 |
0,58 |
0,66 |
0,75 |
0,84 |
0,93 |
1 |
|
|
0,49 |
0,57 |
0,72 |
0,80 |
0,87 |
0,92 |
0,95 |
1,00 |
1,02 |
1,04 |
1,05 |
|
|
, ºС |
50,2 |
54,9 |
64,4 |
72,7 |
83,7 |
89,3 |
96,6 |
104,4 |
112,5 |
120,5 |
127,5 |
|
, ºС |
28,9 |
30,1 |
35,0 |
40,1 |
44,3 |
48,6 |
53,2 |
58,4 |
63,3 |
67,1 |
70,5 |
Анализ графика, представленного на рис. 5:
Регулирование по повышенному графику осуществляется в диапазоне температур наружного воздуха от +8º до -27º (участок BKN и BK`N`). Температура наружного воздуха -27º соответствует началу периода, когда температура сетевой воды в обратном трубопроводе достигает 60 ºС и весь водоразбор на горячее водоснабжение в диапазоне наружных температур от -27º до - 39º осуществляется только из обратного трубопровода.
Участок AB при температуре от -27º до 39º соответствует чисто отопительной нагрузке.
7. Расход сетевой воды на отопление, вентиляцию и
горячее водопотребление
Расчетные расходы сетевой воды на отопление и вентиляцию определены по следующим формулам:
где , – максимальный расход тепла на отопление и вентиляцию, Вт (табл. 1);
τ1 и τ2 – температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах, ºС.
Расчетные расходы на горячее водопотребление для открытой системы теплоснабжения определены по следующей формуле:
где – тепловая нагрузка на горячее водопотребление, Вт (табл. 2);
и – температура горячего и холодного теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, ºС.
Суммарные расчетные расходы сетевой воды в двухтрубных тепловых сетях в открытой системе теплоснабжения при центральном качественном регулировании отпуска теплоты определены по формуле:
∑G = Gотопл + G вент + k*G г.в.
где k – коэффициент, учитывающий долю среднечасового расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления. Для открытой системы теплоснабжения до 100 МВт k = 0,8 [2].
Полученные результаты расчетов занесены в табл. 8
Таблица 8. Расход сетевой воды на отопление, вентиляцию и горячее водопотребление
|
№ п/п |
Потребители |
Отопление ∆t = 60ºC |
Вентиляция ∆t = 60ºC |
Горячее водопотребление ∆t = 50ºC |
Общий расход сетевой воды, т/ч |
|||
|
Qотопл., МВт |
Gотопл., т/ч |
Qвент., МВт |
Gвент., т/ч |
Qг.в., МВт |
Gг.в., т/ч |
|||
|
1 |
Поликлиника |
0,35 |
5,01 |
0,25 |
3,57 |
0,005 |
0,07 |
8,64 |
|
2 |
Жилой дом 5 этажей |
0,34 |
4,86 |
- |
- |
0,08 |
1,24 |
5,85 |
|
3 |
Кинотеатр |
0,19 |
2,72 |
0,25 |
3,57 |
0,001 |
0,01 |
6,29 |
|
4 |
Бар |
0,29 |
4,15 |
0,21 |
3,00 |
0,001 |
0,01 |
7,15 |
|
5 |
Полиция |
0,25 |
3,57 |
0,06 |
0,95 |
0,005 |
0,07 |
4,57 |
|
6 |
Жилой дом 12 этажей |
0,81 |
11,59 |
- |
- |
0,13 |
2,03 |
13,21 |
|
7 |
Спортивный комплекс |
0,81 |
11,59 |
2,83 |
40,52 |
0,23 |
3,59 |
54,98 |
|
8 |
Жилой дом 4 этажа |
0,28 |
4,00 |
- |
- |
0,07 |
1,09 |
4,87 |
|
9 |
Столовая |
0,23 |
3,29 |
0,47 |
6,73 |
0,01 |
0,15 |
10,14 |
|
10 |
Жилой дом 5 этажей |
0,34 |
4,86 |
- |
- |
0,08 |
1,24 |
5,85 |
|
11 |
Детский сад |
0,26 |
3,72 |
0,08 |
1,15 |
0,07 |
1,09 |
5,74 |
|
12 |
Школа |
1,95 |
27,92 |
0,46 |
6,58 |
0,02 |
0,31 |
34,74 |
|
13 |
Дом Культуры |
0,53 |
7,58 |
0,12 |
1,71 |
0,005 |
0,07 |
9,35 |
|
14 |
Жилой дом 5 этажей |
0,34 |
4,86 |
- |
- |
0,08 |
1,24 |
5,85 |
|
15 |
Магазин |
0,18 |
2,57 |
0,04 |
0,57 |
0,002 |
0,03 |
3,16 |
|
16 |
Жилой дом 12 этажей |
0,81 |
11,59 |
- |
- |
0,13 |
2,03 |
13,21 |
|
17 |
Баня |
0,38 |
5,44 |
1,33 |
19,04 |
0,06 |
0,93 |
25,22 |
|
18 |
Жилой дом 9 этажей |
0,71 |
10,16 |
- |
- |
0,11 |
1,71 |
11,52 |
|
19 |
Жилой дом 12 этажей |
0,81 |
11,59 |
- |
- |
0,13 |
2,03 |
13,21 |
|
ИТОГО |
141,07 |
87,39 |
18,94 |
243,55 |
8. Гидравлический расчет водяных тепловых сетей
Схема трубопроводов магистрали тепловой сети на рис. 6.
Гидравлический расчет по выбору диаметров труб, определения удельных потерь и скоростей теплоносителя в трубопроводах выполнены по расчетным табл. [6]. Местные сопротивления в трубопроводах заменены эквивалентными длинами [2]. Результаты расчета представлены в табл. 9.
8.1. Регуляторы давления
В проекте принцип дихотомии (равенство гидравлических сопротивлений в ветвях одного узла) выполнен с помощью регуляторов давления типа РД 42 – 25 и перепускного клапана типа ПК 2335 с техническими характеристиками.
Регулятор перепада давления тип РД 42 – 25.
Применение: регулятор перепада давления для установок центрального теплоснабжения, отопительных систем и промышленных установок. Для заданных значений перепада давления от 0,05 до 10 бар с клапанами с условным диаметром 15 до 250. Условное давление от 16 до 40. Для жидких и газообразных сред до 220ºС, для воздухов и негорючих газов до 80ºС. Клапан открывается при росте перепада давления.
Приборы поддерживают заданное значение разности давления. Перепад давления, который необходимо держать постоянным, передается на соединенную с пружиной мембрану привода и ,тем самым, на конус установочного клапана.
Регуляторы перепада давления имеют следующие свойства:
Конструкции: регулятор перепада давления предназначен для монтажа в байпассные или короткозамкнутые трубопроводы. С установочным клапаном тип 2422 для Ду от 15 до 250 и приводом тип 2425 с устанавливаемым заданным значением.
Перепускной клапан ПК 2335 со вспомогательным управляющим клапаном
Применение: регулятор давления для заданных значений от 1 до 28 бар.
Условный диаметр клапана от Ду 125 до Ду 400. Номинальное давление от Ру 16 до Ру 25 бар. Для жидких сред до 150ºС, негорючих газов до 80ºС и пара до 350ºС . Клапан открывается, если давление перед клапаном повышается.
Дифференциальное давление на регуляторе служит вспомогательной энергией и должно для открытия регулятора по крайне мере соответствовать минимальному дифференциальному давлению. Присоединенный вспомогательный клапан, как редуктор давления или перепускной клапан, определяет функции регулятора.
Характерные особенности:
Исполнения:
Монтаж:
9. Анализ пьезометрического графика
На рис. 7. представлен пьезометрический график для 2х трубной системы: ветвь магистральной сети А – К.
Анализ представленного графика показывает:
Для выполнения п. 3 приняты и установлены пластинчатые теплообменники фирмы “Ридан” расчет которых представлен на стр. 38а и 38б.
10. Подбор сетевого насоса
Из пьезометрического графика напор сетевого насоса составляет
Hс.н. = 48,0 м, общий расход – Gс.н. = 243,55 т/ч (табл. 8).
Из [7] по напору и расходу принимаем к установке 2 сетевых насоса типа 1Д 315-50, один из них рабочий, а другой – резервный.
Насос типа 1Д315-50 - центробежный одноступенчатый насос с рабочим колесом двустороннего входа. Насос типа 1Д 315-50 предназначен для перекачивания воды и сходных с ней по вязкости 36 сСт и химической активности жидкостей, с температурой до +85ºС, содержащих твердые включения до 0,05% по массе, размером до 0,2 мм. Насос типа 1Д315-50 обладает хорошей всасывающей способностью, высоким КПД, и применяется на насосных станциях городского, промышленного и сельского водоснабжения, а также для орошения и осушения полей. Материал проточной части насоса типа 1Д 315-50, как и все насосное оборудование данного типа, выполнен из чугуна. Уплотнение вала насоса типа 1Д 315-50 - сальниковое. Гидравлический затвор сальника обеспечивается посредством подвода жидкости к кольцу сальника по специальным трубопроводам из напорной полости насоса. Электродвигатель в стандартной комплектации насоса мощностью 75 кВт.
Рабочий режим насоса определен по техническим характеристикам рис. 9.
Техническая характеристика сетевой насоса типа 1Д 315-50.
Подача - 315 м3/час
Напор – 50,0 м
η = 0,78
N = 39 кВт
Размер агрегата - 171х60х90 см
Вес агрегата - 788 кг
Рис. 9. Графическая характеристика насоса типа 1Д 315 – 50
11. Тепловой расчет теплопроводов
В проекте тепловой расчет выполнен для магистральных тепловых сетей надземной прокладки. Тепловая изоляция – пенополиуретан (теплопроводность λ = 0,05 Вт/(м∙ ºС), средняя температура изоляции tиз = 60ºС [8]). Среднегодовая температура окружающей среды tо = 1,72 ºС [1]. Нормативные теплопотери для трубопровода (табл. 9) [2]. Температура сетевой воды tт = 130 ºС.
Полное термическое сопротивление изолированного трубопровода:
.
По нормам [8] предельная толщина изоляции составляет δиз = 0,18 м. Диаметр изолированного трубопроводапровода:
dиз = dтр + 2∙ δиз , м.
Коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции при надземной прокладке:
αн = 11,6 + 7√W = 11,6 + 7√7 = 30,12 Вт/(м2∙ºС),
где W – скорость движения воздуха, м/с. Для г. Кемерово из [8] принимаем равной 7 м/c.
Эффективность применения теплоизоляции оценена по критическому диаметру:
Термическое сопротивление теплоотдачи от наружной поверхности изоляции в окружающую среду:
Расчетный диаметр изоляции = термического сопротивления для цилиндрического слоя теплоизоляции:
откуда получено
Термическое сопротивление по расчетному диаметру:
а толщина изоляции при расчетном термическом сопротивлении:
Принимаемая толщина изоляции по расчетному диаметру изоляции:
Температура на поверхности изоляции при :
Температура на поверхности изоляции не должна превышать допустимой величины . [8]
Результаты расчетов приведены в табл. 10.
Анализ результатов расчета:
Результаты теплового расчета показывают:
1. Расчетная толщина изоляции 0,11 – 0,13 мм меньше 0,18 мм.
2. Температура на поверхности трубопровода меньше нормируемой +75ºС.
3. Расчетное термическое сопротивление 1,78 – 3,67 (м∙ºС)/Вт меньше нормируемой 0,019 – 0,031 (м∙ºС)/Вт.
12. Расчет годовой потребности в топливе
Общегодовой расход тепла определен как сумма расходов по расчетным периодам ∑QiП :
;
,
где расход тепла за расчетный период; Ni – продолжительность расчетного периода (рис. 1); Qi – расчетная мощность потребления тепла в периоде (табл. 3).
Расчетная годовая потребность в топливе определена по теплоотводности условного топлива:
,
где теплотворность условного топлива и равная 29,3 МДж/кг; – КПД сжигаемого топлива на котельной = 0,8.
13. Выбор типа и количества котлов
Выбор типа и количества котлов выполнен по табл. 3.
Из табл. 3
|
Тепловая нагрузка по периодам, МВт |
||
|
Qmax |
Qср |
Qлет |
|
18,91 |
10,25 |
0,78 |
Для максимальной тепловой нагрузки выбраны 3 котла типа
КВ – Р – 11,63 – 150, один из которых является пиковым, а другой – резервным. Для летнего режима выбран котел типа "Титан" 0,8 – 95ТР.
Технические характеристики водогрейного котла типа КВ – Р – 11,63 – 150
Теплопроизводительность номинальная: 11,63 МВТ;
Вид топлива: каменный и бурый уголь;
Давление воды на входе в котел, не более: 1,6 МПа;
Давление воды на выходе из котла, не менее: 1,0 МПа;
Температура на входе: 70ºС;
Температура на выходе: 150ºС;
Гидравлическое сопротивление: 0,25 МПа;
Диапазон регулирования теплопроизводительности по отношению к номинальной: 30 – 100%;
Расход воды: 123,5 т/ч;
Расход расчетного топлива: 2160 кг/ч;
Температура уходящих газов без воздухоподогревателя/с воздухоподогревателем: 220/186 ºС;
Аэродинамическое сопротивление (суммарное) без воздухоподогревателя/с воздухоподогревателем : 67,0/79,5 кг/м2;
КПД котла, не менее, без воздухоподогревателя/с воздухоподогревателем: 80,9/84,2%.
Технические характеристики водогрейного котла типа "Титан" 0,8 – 95ТР
Теплопроизводительность номинальная: 0,8 МВТ;
Вид топлива: каменный и бурый уголь;
Давление воды на выходе из котла, не более: 0,6 МПа;
Температура на входе: 70ºС;
Температура на выходе: 95ºС;
Гидравлическое сопротивление: 0,1 МПа;
Диапазон регулирования теплопроизводительности по отношению к номинальной: 50 – 100%;
Расход воды: 28 т/ч;
Расход условного топлива: 120 кг/ч;
Температура уходящих газов (расчетная): 230 ºС;
КПД котла (расчетный): 80%.
Спец. часть
Перечень работ выполняемых при установлении места аварии на трубопроводе в тепловых сетях
В организации, эксплуатирующей тепловые сети (ОЭТС) происходит круглосуточное управление тепловой сети и его оборудования. Наблюдение за текущим состоянием осуществляется при помощи мненосхемы, на которой отображается текущее состояние оборудования, его показатели и работоспособность.
Наблюдением и регулированием занимается диспетчер, который отвечает за выполнение выбранного режима работы теплосети.
В случае аварии на тепловых сетях датчики, стоящие на регуляторах расхода и давления, посылают сигналы на мнемосхему о падении давления в нейтральной точке и увеличении расхода подпиточной воды. Диспетчер теплосетей по уже готовому плану действий , который включает в себя:
принимает меры к восстановлению нормального режима работы или ликвидации аварийного положения и предотвращению развития аварии
Диспетчер теплосети независимо от размеров повреждений и утечки воды обязан обеспечить нормальный или специально разработанный аварийный режим теплоснабжения на весь период поиска места аварии. При значительной утечке воды во избежание опорожнения отопительных систем используются все наличные подпиточные средства, включая и подпитку недеаэрированной водой. Установив режим подпитки, диспетчер организует поиск места аварии. По его указанию в сетевых районах и на тепловой станции приступают к проверке герметичности системы.
С помощью внешнего осмотра сетей аварии, возникшие на них, места аварии можно обнаружить по определенным признакам. Например: скопление воды на трассе, дороге; шум вытекающей воды, парение из колодцев и камер и т.д. После отключения аварийного участка работу сети переводят в нормальный режим, а на неисправном участке производят восстановительные работы.
Если визуальное определение места аварии, на котором произошла авария, невозможно, то приступают к проведению поочередного отключения распределительных сетей , секционных участков, затем отдельных потребителей до тех пор, пока не обнаружится источник аварии, опознаваемый по резкому сокращению подпитки. Отключив аварийный участок, приступают к восстановительным работам на неисправном участке.
Список литературы
1. СНиП 23-01-99. Строительная климатология. – М.: Стройиздат, 2003.
2. Теплоснабжение района города: учеб. пособие / А.К. Тихомиров.-Хабаровск :Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2006.
3.СНиП Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений/ Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстрах, 2011.
4. СНиП 41-02-2003. Тепловые сети. - М.: Изд-во ФГУП ЦПП, 2004.
5. Теплоснабжение и вентиляция. Курсовое проектирование: учеб. пособие для вузов / под общ. ред. Б. М. Хрусталева. - М.: АСВ, 2007.
6. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей / авт.-сост. И. П. Александров [и др.]; под ред. А. А. Николаева. - Курган: Интеграл, 2010.
7. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: справочник / В. И. Манюк [и др.]. - 4-е изд. - М., 2009.
8. СНиП 41-03-2003. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. - М.: Гос строй России, 2004.
9. Расчет систем теплоснабжения промышленного предприятия: метод, указания к курсовому проекту по курсу «Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий» для студентов специальности 140104 «Промышленная теплоэнергетика» / сост.: В. В. Назаревич; ГУ КузГТУ. - Кемерово. 2007. - 78 с.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
КузГТУ. ГЭМФ. КП. ТЭ – 091
Разраб.
Марченко К.А.
Провер.
Назаревич В.В.
Т. Контр.
Н. Контр.
Утверд.
Захаров А.Ю.
Расчет системы теплоснабжения жилого микрорайона г.Кемерово
Лит.
Листов
48
ТЭ – 091
Реценз.
Масса
Масштаб
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
5
КП
Изм.
Лист
№ докум.
одпись
Дата
Лист
6
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
7
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
8
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
9
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
10
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
11
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
12
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
13
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
14
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
15
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
16
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
17
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
18
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
19
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
20
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
21
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
22
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
23
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
25
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
26
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
27
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
28
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
29
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
30
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
34
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
35
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
36
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
37
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
39
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
40
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
41
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
42
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
44
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
45
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
46
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
47
КП
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
48
КП