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
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОУ ВПО “ВОЛОГОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ”
Кафедра электрооборудования
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЯ И РАЙОНА ГОРОДА
Методические указания к курсовому
проекту по дисциплине “Потребители тепловой энергии”
Электроэнергетический факультет
Специальность 181300
Вологда 2007
УДК 697 (075.8)
Теплоснабжение предприятия и района города: Методические указания к курсовому проекту по дисциплине “Потребители тепловой энергии”. - Вологда: ВоГТУ, 2007. - с.
Даются указания о составе, объеме и содержании курсового проекта. Приведены рекомендации по определению расходов теплоты на теплоснабжение зданий, построению графиков регулирования отпуска теплоты, гидравлическому расчету тепловой сети, подбору оборудования источника теплоты. Методические указания предназначены для студентов специальности181300 “Электрооборудование ”.
Утверждено редакционно-издательским советом ВоГТУ
Составитель: Н.А. Загребина, старший преподаватель кафедры теплогазоснабжения и вентиляции
Рецензент: Илюшичева Н. В., зав. группы отопления и вентиляции ОКП ОАО “ПИИ “Промлеспроект”
ВВЕДЕНИЕ
Минимум содержания программы подготовки инженеров по каждой дисциплине определен государственным образовательным стандартом.
Содержание дисциплины “ Потребители тепловой энергии ” для специальности 181300 " ":
теоретические основы и принципы работы различных тепловых машин; циклы паротурбинных установок; газотурбинных установок; компрессорные машины; основы теории теплообмена; теплообменные аппараты; топливо и его характеристики; котельные установки; промышленные печи; нагнетательные установки: насосы, вентиляторы и компрессоры; системы водо- и теплоснабжения промышленных предприятий.
Объем часов на изучение дисциплины по учебному плану составляет часов, в том числе аудиторных занятий (лекций и лабораторных занятий) для студентов дневной формы обучения 51 час. Остальное время отводится на самостоятельную работу (изучение программного материала по учебникам, решение задач, выполнение курсового проекта). Итоговая форма контроля знаний студента по дисциплине – зачет.
Оформление расчетно-пояснительной записки должно соответствовать требованиям ГОСТ 7.32-2001. Записка представляется в сброшюрованном виде с титульным листом общепринятой формы. После титульного листа в записке приводится задание (бланк) на проект.
Текст записки выполняется на одной стороне листа белой бумаги формата А4 (210х297 мм) рукописным способом одним цветом чернил (кроме красных и зеленых). Допускается выполнять текст записки или часть ее на компьютере. При этом высота букв на распечатке принтера должна быть не менее 1,8 мм, а расстояние между строками - 1,5 интервала.
Страницы записки следует нумеровать арабскими цифрами, соблюдая сквозную нумерацию по всему тексту. Номер страницы проставляют в центре нижней части листа без точки. Титульный лист включают в общую нумерацию страниц записки, но номер страницы на нем не проставляют.
Размеры полей в записке должны быть следующие: левое - 30 мм, правое -10 мм, нижнее и верхнее - 20 мм. Рамки на страницах наносить не допускается.
Структурными элементами расчетно-пояснительной записки являются: титульный лист, оглавление, введение, основная часть (разделы, подразделы, пункты), заключение, список использованных источников, приложения.
Заголовки разделов, подразделов и пунктов следует начинать с абзацного отступа и писать с прописной буквы, без точки в конце, не подчеркивая. Переносы слов в заголовках не допускаются.
Оглавление включает введение, номера и наименование всех разделов, подразделов и пунктов, заключение, список использованных источников, номера и наименование приложений с указанием номеров страниц, с которых начинаются эти элементы записки.
Введение должно содержать оценку современного состояния решаемой технической задачи, актуальность и новизну темы, основание и исходные данные для выполнения работы. Введение не нумеруется.
Основная часть делится на разделы, подразделы, пункты и подпункты (при необходимости). Она должна содержать выбор и обоснование технических решений, существо, методику и результаты выполненной работы.
Разделы должны иметь порядковую нумерацию в пределах основной части записки и обозначаться арабскими цифрами, например 1, 2, 3 и т. д. Номер подраздела или пункта включает номер раздела и порядковый номер подраздела или пункта, разделенные точкой, например 1.1, 1.2, 1.3 и т. Если раздел или подраздел имеет только один пункт, то нумеровать его не следует.
Внутри пунктов могут быть приведены перечисления. Перед каждым перечислением следует ставить дефис или, при необходимости ссылки в тексте на одно из перечислений, строчную букву (за исключением ё, з, о, г, ь, и, ы, ъ), после которой ставится скобка, например а), б), в) и т.д.
Заключение должно содержать краткие выводы по результатам выполненной работы, оценку полноты решения поставленных задач, оценку технико-экономической эффективности или социальной значимости работы. Заключение не нумеруется.
Список использованных источников (учебников, справочников, статей и т. п.) составляется в порядке появления ссылок на них в тексте записки. Ссылки на источники следует указывать порядковым номером по списку в квадратных скобках, например [4, с. 102].
В приложения включаются дополнительные и вспомогательные материалы, в частности распечатки расчетов на компьютере, листинги программ, таблицы вспомогательных цифровых данных и т. п. Каждое приложение должно начинаться с новой страницы с указанием наверху посередине страницы слова “Приложение”, после которого следует буква, обозначающая его последовательность. Приложения обозначаются заглавными буквами русского алфавита начиная с А, за исключением букв Ё, З, И, О, Ч, Ъ, Ы, Ь. Приложение должно иметь содержательный заголовок, который записывают симметрично относительно текста с прописной буквы отдельной строкой. Если в записке одно приложение, то оно обозначается “Приложение А”. Приложения должны иметь общую с остальной частью записки сквозную нумерацию.
Формулы, используемые в расчетах, должны иметь ссылки на литературу, из которой они взяты. Формулы следует выделять из текста в отдельную строку. Выше и ниже каждой формулы должно быть оставлено не менее одной свободной строки. Формулы в записке следует нумеровать порядковой нумерацией в пределах всей записки арабскими цифрами в круглых скобках в крайнем правом положении на строке. Допускается нумерация формул в пределах раздела. Если в записке только одна формула, то ее не нумеруют.
После формулы ставят запятую и далее приводят пояснения к ней, т.е. расшифровку буквенных обозначений. Пояснения значений символов и числовых коэффициентов следует приводить непосредственно под формулой в той же последовательности, в которой они даны в формуле. Первую строку пояснения к формуле начинают с двух пробелов и слова “где” без двоеточия, за ним следует буквенное обозначение, тире и расшифровка. Значение каждого символа и коэффициента следует давать с новой строки. Расшифровки отделяются друг от друга точкой с запятой.
Таблицы и иллюстрации (схемы, графики, рисунки) следует располагать непосредственно после текста, в котором они упоминается впервые, или на следующей странице. Таблицы и иллюстрации должны быть расположены так, чтобы их было удобно рассматривать без поворота записки или с поворотом ее по часовой стрелке. Таблицы и иллюстрации следует нумеровать арабскими цифрами порядковой нумерацией в пределах записки.
Название таблицы следует помещать над таблицей слева, без абзацного отступа в одну строку с ее номером через тире. Таблицу с большим количеством строк допускается переносить на другой лист (страницу). При этом нижнюю горизонтальную черту, ограничивающую таблицу, не проводят.
При переносе части таблицы на другой лист слово “Таблица” и ее номер указывают один раз справа над первой частью таблицы, над другими частями пишут слово “Продолжение” и указывают номер таблицы, например: “Продолжение таблицы 1”. При ссылке следует писать слово “таблица” с указанием ее номера.
Иллюстрации, при необходимости, могут иметь наименование и пояснительные данные (подрисуночный текст). Под пояснениями пишут слово “Рисунок” и указывают его номер и наименование по середине строки, например: “Рис.2 - Расчетная схема тепловой сети”.
В большинстве случаев рисунки и таблицы в записке имеют самостоятельное значение (не относятся к вспомогательным материалам), поэтому помещать их в приложениях не рекомендуется.
Объем основного текста записки (без учета компьютерных распечаток в приложениях) должен быть не более 30...35 страниц формата А4.
Графическая часть проекта выполняется на 2-х листах чертежей формата А1 (594 841 мм) и оформляется в соответствии со стандартами ЕСКД и правилами строительного черчения.
Основные требования к выполнению чертежей установлены ГОСТ 2.109-73. Чертежи по теплоснабжению оформляются в соответствии с ГОСТ 21.605-82 “Сети тепловые (Тепломеханическая часть). Рабочие чертежи”, а также ГОСТ 21.403-80 “Оборудование энергетическое”, ГОСТ 2.721-74 “Обозначения общего применения”, ГОСТ 2.780-68 “Элементы гидравлических и пневматических сетей”, ГОСТ 2.782-68 “Насосы и двигатели гидравлические и пневматические”, ГОСТ 2.784-70 “Элементы трубопроводов”, ГОСТ 2.785-70 “Арматура трубопроводная”, ГОСТ 2.786-70 “Элементы санитарно-технических устройств”.
Проектируемые трубопроводы на чертеже показываются более жирной линией, чем здания и строительные конструкции. Каждая проекция, узел, схема, график на чертежах должны иметь названия.
2 СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
В проекте разрабатывается закрытая система теплоснабжения промышленного предприятия (с числом работающих 300…600 человек) и жилого района с количеством жителей от 10 до 20 тысяч жителей.
Источником теплоты является расположенная на территории завода отопительно-производственная котельная с паровыми котлами малой производитель-ности и низкого давления типа ДЕ, выпускаемых Бийским котельным заводом. В качестве основного топлива в котельной используется природный газ.
Для повышения экономичности работы котельной предусматривается установка в ней блочных турбогенераторов малой мощности (500, 600 или 750 кВт), выпускаемых Калужским турбинным заводом (КТЗ). Турбогенератор состоит из синхронного генератора электрической энергии и паровой турбины с противодавлением типа Р. Поскольку в котельной производится комбинированная выработка тепловой и электрической энергии, то по сути она является теплоэлектроцентралью (ТЭЦ) или, точнее, малой (мини) ТЭЦ.
Для теплоснабжения жилого района в качестве теплоносителя используется сетевая вода из заводской котельной. Тепловые пункты в жилых и общественных зданиях – индивидуальные (ИТП). Водяные тепловые сети – двухтрубные. Прокладка тепловых сетей - подземная.
На заводе по проекту должно быть построено 19 зданий: 5 цехов с бытовками, котельная, гараж, 3 склада (из них один отапливаемый), заводоуправление, столовая и две проходные. Цехи №1, 2, 3 – механосборочные, цех №4 – ремонтно-механический, цех №5 – деревообделочный.
Для отопления и вентиляции 17-и зданий на предприятии в качестве теплоносителя используется сетевая вода. Для горячего водоснабжения 9-и заводских зданий в котельной устанавливаются емкие пароводяные водоподогреватели и циркуляционные насосы. При таком решении котельная является одновременно центральным тепловым пунктом (ЦТП) для завода. Во всех 5-и цехах на технологические нужды по проекту предусматривается использование насыщенного пара при абсолютном давлении не менее 3 ата (0,3 МПа).
Прокладка по заводу наружных трубопроводов водяной тепловой сети (Т1, Т2), сети горячего водоснабжения (Т3,Т4) и паропроводов (Т7) предусматривается надземной на высоких опорах. Прокладку сборных (самотечных) конденсатопроводов (Т8) от цехов до котельной во избежание размораживания при отсутствии потребления пара целесообразно принять подземной.
Для выполнения проекта каждому студенту выдается свой вариант исходных данных, в которые входят: место строительства промышленного предприятия (город); номер генплана предприятия; номера зданий котельной и отапливаемого склада на генплане предприятия; общее число рабочих и инженерно-технических работников (ИТР) в цехах; число административных работников и служащих в заводоуправлении; количество легковых и грузовых автомобилей на предприятии; общая тепловая нагрузка на технологические нужды завода по пару; количество жителей и норма общей жилой площади в микрорайонах; расчетная (максимальная) температура теплоносителя в подающем трубопроводе водяной тепловой сети; расстояния по трассе сети от котельной до микрорайонов №1 и №3; относительные отметки земли в точках присоединения к магистрали квартальных тепловых сетей микрорайонов №1, 2 и №3 (УТ5).
В проекте должны быть решены основные вопросы, связанные с расчетом, монтажом и эксплуатацией системы централизованного теплоснабжения промышленного предприятия и жилого района.
Ориентировочное содержание и рубрикация разделов и подразделов основной части расчетно-пояснительной записки может быть примерно такой:
Введение
1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДОВ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ПОТРЕБИТЕЛЯМИ
1.1 Расходы теплоты на теплоснабжение микрорайона
1.2 Расходы теплоты на теплоснабжение предприятия
1.3 Суммарные расходы теплоты на теплоснабжение потребителей
2 РАЗРАБОТКА РЕЖИМОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ОТПУСКА ТЕПЛОТЫ
3 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОДЯНОЙ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ
3.1 Определение расходов сетевой воды
3.2 Определение оптимальных потерь давления и подбор сетевых насосов
3.3 Расчет диаметров трубопроводов водяной тепловой сети
3.4 Подбор подпиточных насосов
4 ПОДБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ КОТЕЛЬНОЙ
4.1 Подбор паровых котлов и определение расходов топлива
4.2 Подбор турбогенераторов и определение расходов теплоты на выработку электрической энергии
4.3 Расчет подогревателей сетевой воды и охладителей конденсата
5 РАСЧЕТ ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ ДЛЯ ЦЕХА
Заключение
На чертеже в графической части проекта изображаются схема трубопроводов (монтажная схема) водяной тепловой сети завода в масштабе 1:1000 и тепловая схема котельной. Температурные графики регулирования отпуска теплоты в водяной системе теплоснабжения (отопительный для завода, повышенный для жилого района) помещаются в расчетно-пояснительную записку.
Во введении следует дать краткую характеристику основных направлений развития теплоснабжения в России, привести конкретное описание разрабатываемой в проекте системы теплоснабжения с указанием вида источника теплоты, способа регулирования, схемы и типа прокладки тепловых сетей, характеристики потребителей теплоты, выбрать из СНиП 23-01-99 “Строительная климатология” расчетные параметры наружного воздуха в районе строительства.
3 РАСХОДЫ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ НА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ ЗДАНИЙ
3.1 Общие положения
При решении любых вопросов, связанных с теплоснабжением зданий, необходимо знать тепловые нагрузки, которые являются базой для всех последующих теплотехнических расчетов и подбора оборудования. Под тепловой нагрузкой понимают расчетный максимальный часовой расход теплоты на отопление Qо.р, вентиляцию Qв.р и горячее водоснабжение Qгв зданий, а также их сумму. Эти величины определяются при выполнении проектов зданий, поэтому часто называются проектными тепловыми нагрузками.
При проектировании и эксплуатации тепловых сетей обычно используются часовые расходы воды или пара, причем в качестве единицы массы чаще всего используют тонну и измеряют расход теплоносителя G в тоннах в час (т/ч). В этом случае при выполнении расчетов тепловых сетей и теплообменных аппаратов наиболее удобной единицей измерения тепловой энергии Q в технической системе единиц является Мкал/ч, а в международной системе единиц (СИ) МДж/ч. В новой литературе для измерения тепловой мощности сейчас чаще используют кВт (кДж/с), что при часовых расходах G и секундных расходах Q приводит к усложнению формул для определения Q или G из-за введения в них переводного коэффициента 3600 с/ч.
В технической системе единиц удельная теплоемкость воды равна с=1 ккал/(кгград), а в СИ с = 4,19 кДж/(кгград). Если тепловой поток измеряется в кВт, тогда численное значение величины “с” в уравнении теплового баланса будет равно с = 4,191000/3600 = 1,163. Для сохранения универсальности используемых в методических указаниях формул будем в дальнейшем величину “с” называть не теплоемкостью, а коэффициентом, учитывающим единицы измерения теплоты и равным: с = 1, с = 1,163 или c = 4,19.
При разработке новой системы теплоснабжения проектирование источника теплоты (ТЭЦ или котельной), а также магистральных и распределительных тепловых сетей обычно ведется ранее, чем проектирование систем теплопотребления отдельных зданий.
В таких случаях расходы теплоты на отопление Qо.р и вентиляцию Qв.р приходится рассчитывать по удельным тепловым характеристикам зданий в зависимости от их объемов Vн, если они известны (в курсовом проекте для завода) или по укрупненным показателям максимального теплового потока на 1 м2 общей площади Fж жилых зданий (в курсовом проекте для микрорайонов). На горячее водоснабжение расходы теплоты Qгв определяют в зависимости от количества потребителей горячей воды в зданиях, используя нормативно-справочную литературу [1, 2, 3]. Эти же способы часто используются при наладочных расчетах действующих тепловых сетей.
3.2 Определение часовых расходов теплоты на отопление
и вентиляцию зданий по тепловым характеристикам
Вместе с заданием студенту выдаются генпланы предприятия и микрорайона №1 в масштабе 1:1000 или 1:2000. Размеры в плане у котельной и отапливаемого склада одинаковые (18 48 м), а их высоту при вычислении строительных объемов можно для котельной принять 10…12 м и для склада 5…6 м. Объемы остальных зданий указаны на генпланах.
Если известны назначение и строительный объем здания, то максимальный часовой расход теплоты на отопление Qо.р определяется по формуле [4, 5, 6]
Qо.р = с qо Vн (tвн - tн.р) 10-3, (3.1)
где с - коэффициент, учитывающий единицы измерения теплового потока (МДж/ч, Мкал/ч, кВт) и соответственно равный с = 4,19, с = 1,0 или c = 1,163;
- поправочный коэффициент, учитывающий зависимость тепловой характеристики здания qо от расчетной температуры наружного воздуха tн.р [4, 6];
qо - удельная тепловая (отопительная) характеристика здания, зависящая от его назначения и объема, значения которой в ккал/(чградм3) приведены в приложении Б методических указаний, составленном на основании данных [6];
Vн - строительный объем здания по наружному обмеру, м3, который берется из генплана или из паспорта здания, составленного на основании проекта или по данным бюро технической инвентаризации;
tвн - усредненная температура внутреннего воздуха в здании, значения которой приведены в [6], а также в приложении Б методических указаний;
tн.р - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления (температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92) в районе строительства; значения tн.р приведены в СНиП “Строительная климатология ” [7] и для некоторых городов в приложении Б методических указаний.
Средние температуры внутреннего воздуха в зданиях принимаются равными: для детских садов, больниц, поликлиник tвн = 20С; для административных, бытовых и большинства общественных зданий tвн = 18С; для школ и предприятий общественного питания tвн = 16С; для магазинов tвн= 15С; для деревообделочных цехов tвн = 18С; для большинства производственных цехов tвн = 16С; для складов tвн = 14С; для гаражей tвн=10С и т.д. [6, с. 24].
В жилых зданиях, общежитиях и гостиницах, расположенных в районах с расчетной температурой наружного воздуха tн.р= -31С и ниже, температура внутреннего воздуха принимается равной tвн= 20С, а в районах с tн.р= -30С и выше - tвн= 18С.
Значения коэффициента в формуле (3.1) равны: при tн.р= -20С - =1,17; при tн.р= -25С - =1,08; при tн.р= -30С - = 1,0; при tн.р= -40С = 0,9 [6]. При других значениях tн.р в интервале tн.р= -20...-40С коэффициент находится путем интерполяции. Для определения коэффициента может также использоваться формула Б.М. Хлыбова, выведенная им для жилых зданий, [4, с. 12]
= 1 + 0,6 (30 + tн.р)/(tвн - tн.р), (3.2)
Тепловая энергия в вентиляционных установках расходуется в отопительном периоде на нагрев наружного воздуха в калориферах приточных систем вентиляции или воздушно-тепловых завес. В жилых зданиях системы организованного притока подогретого воздуха отсутствуют и, следовательно, расход теплоты на их вентиляцию не учитывается.
Тепловая нагрузка (максимальный часовой расход теплоты) на вентиляцию производственных и общественных зданий Qв.р в МДж/ч, Мкал/ч или кВт при отсутствии проектных данных определяется по формуле [6]
Qв.р = с qв Vн (tвн - tн.р) 10-3, (3.3)
где qв - удельная вентиляционная характеристика здания, зависящая от его назначения и объема Vн; значения qв в ккал/(чградм3) приведены в [6] и в приложении Б.
По проекту на территории завода расположены 19 зданий, в том числе два неотапливаемых склада. В отапливаемом складе и двух проходных приточная вентиляция отсутствует (см. приложение Б). Следовательно, расходы теплоты на отопление рассчитываются для 17-и заводских зданий, а на вентиляцию только для 14-и зданий.
3.3 Определение часовых расходов теплоты на горячее водоснабжение
Режим работы завода в курсовом проекте можно принять односменным.
Число рабочих и ИТР, работающих на прямом производстве и производящих товарную продукцию, приведено в задании. Число административных работников и служащих в заводоуправлении составляет примерно 10% от числа работающих в цехах. При расчете расходов теплоты на горячее водоснабжение и технологические нужды отдельных цехов общее число рабочих и ИТР в курсовом проекте следует распределить по пяти цехам пропорционально их площади, принимаемой по генплану завода.
Число работающих (ИТР, операторы котлов, лаборанты, слесари-ремонт-ники, обходчики тепловых сетей, электрики) в газовой котельной мощностью 30…50 Гкал/ч в среднем равно 30…40 человек.
Количество людей, пользующихся заводской столовой, ориентировочно можно оценить величиной 50…80% от общей численности работающих. Нормы расхода горячей воды на предприятиях общественного питания приведены в литрах на одно условное блюдо (12,7 л/усл.бл.), которое эквивалентно одному посетителю столовой.
Определение расходов теплоты на горячее водоснабжение Qгв является более сложным по сравнению с отоплением и вентиляцией. Особенно сложно вычислять расходы теплоты Qгв, если в одном здании имеется несколько подсистем, имеющих различные нормы потребления горячей воды. Например, в крупном производственном цехе, кроме умывальников для рабочих, могут быть столовая, душевые и бассейн при сауне, т.е. 4 разных потребителя в одном здании.
Для решения различных задач, встречающихся при проектировании и эксплуатации систем теплоснабжения, необходимо знать два часовых расхода теплоты на горячее водоснабжение (ГВ): средний часовой Qср и максимальный часовой Qмакс. Первый из них (Qср) требуется для определения мощности котельной, а также для расчета месячных и годовых расходов тепловой энергии на ГВ, по которым производятся платежи за тепловую энергию. Максимальный часовой расход (Qмакс) требуется для расчета подогревателей ГВ в зданиях и подбора диаметров трубопроводов тепловой сети, поэтому он нужен, в основном, на стадии проектирования системы или объекта теплоснабжения.
Расходы теплоты на горячее водоснабжение (средний часовой Qср, максимальный часовой Qмакс, суточный Qсут,) определяются по формулам [1, 3, 4]
Qср = c Gср (tг - tх) (1 + Kт.п) 10-3, (3.4)
Qмакс = c Gср (tг - tх) (kч + Kт.п) 10-3, (3.5)
Qсут = Qср Т, (3.6)
где Gср – средний часовой расход воды на горячее водоснабжение, л/ч;
tг - средняя температура разбираемой потребителями горячей воды, tг=55С;
tх - средняя температура холодной воды в отопительном периоде; если источником водоснабжения города или поселка является открытый водоем (река, озеро), то tх= 5C; при заборе воды из скважин tх следует принимать по данным водоснабжающей организации;
- плотность горячей воды; при температуре 55C, = 0,986 кг/л;
Kт.п = Qт.п/Qпотр - коэффициент, учитывающий долю потерь теплоты Qт.п трубопроводами горячей воды от среднечасовой величины теплопотребления Qпотр=Qср - Qт.п; значения которого находятся в пределах Kт.п=0,1…0,35 и приведены в [1, с. 33]; при определении Kт. п считают, что примерно 5% от Qпотр теряется в наружных сетях ГВ от ЦТП (или котельной) до зданий, 10% - во внутридомовой сети ГВ при наличии тепловой изоляции стояков ГВ и 20% при отсутствии изоляции стояков, 10% - в полотенцесушителях, если они присоединены к СГВ;
Т - период работы системы горячего водоснабжения в течение суток, для упрощения расчетных формул обычно принимают Т = 24 час/сут;
kч = Gмакс/Gср - коэффициент часовой неравномерности потребления горячей воды, показывающий во сколько раз максимальный часовой расход воды Gмакс больше среднего расхода Gср; kч зависит от вида здания и числа потребителей m в здании.
Средний часовой расход воды на горячее водоснабжение, л/ч, определяется по формуле
Gср = m Gсут /24, (3.7)
где m - фактическое число потребителей горячей воды в здании;
Gсут - суточная норма расхода горячей воды в литрах на одного потребителя (потр) при средней температуре разбираемой воды tг= 55C, л/(сутпотр); принимается по приложению В или по СНиП 2.04.01-85 [3];
Значения коэффициентов часовой неравномерности kч для жилых зданий в зависимости от количества потребителей m приведены в таблице 1 [1].
Таблица 1
|
m |
150 |
250 |
350 |
500 |
700 |
1000 |
1500 |
2000 |
2500 |
3000 |
4000 |
5000 |
6000 |
|
kч |
5,15 |
4,5 |
4,1 |
3,75 |
3,5 |
3,27 |
3,09 |
2,97 |
2,9 |
2,85 |
2,78 |
2,74 |
2,7 |
Путем преобразования и аппроксимации зависимостей, приведенных в СНиП 2.04.01-85 [3] и другой специальной литературе, нами получена достаточно точная для практических расчетов формула (3.8), позволяющая определять коэффициенты часовой неравномерности потребления горячей воды kч в зданиях любого назначения в зависимости от количества потребителей m в них и от норм расхода горячей воды
kч=(120Gч/Gсут)[0,2 + 0,6/(mGч/Gо)0,5 + 0,18/(mGч/Gо)], (3.8)
где Gч - норма расхода горячей воды на одного потребителя в час наибольшего водопотребления, л/(чпотр);
Gсут - суточная норма расхода горячей воды, л/(сутпотр);
Gо - часовой расход воды водоразборным прибором, л/час.
Значения Gсут, Gч и Gо для различных зданий приведены в СНиП 2.04.01-85 [3, прил. 3]. Например, для жилых зданий Gсут=105 л/(сутчел), Gч=10 л/(ччел), Gо=200 л/ч и тогда конкретная инженерная формула (3.8а) для определения коэффициента часовой неравномерности потребления горячей воды kч в жилых зданиях примет вид
kч = 2,29 + 30,7/ + 41,1/m. (3.8а)
Для детских садов Gсут=25 л/(сутребенка), Gч=8 л/(ччел), Gо=60 л/ч и тогда
kч = 7,68 + 63,1/ + 51,8/m. (3.8б)
Для школ Gсут = 3 л/(сутчел), Gч = 1 л/(ччел), Gо = 60 л/ч и тогда
kч = 8 + 186/ + 432/m. (3.8в)
Для поликлиник Gсут= 5,2 л(сутчел), Gч= 1,2 л/(ччел), Gо= 60 л/ч и тогда
kч = 5,54 + 118/ + 249/m. (3.8г)
В микрорайоне системы горячего водоснабжения есть во всех зданиях. На заводе горячая вода используется в 9-и зданиях (заводоуправление, столовая, пять бытовок, котельная, гараж), в которых имеется 16 подсистем горячего водоснабжения с разными нормами Gсут.
При расчете расходов теплоты на ГВ в бытовках, в котельной и в гараже следует учитывать по 2 вида потребления горячей воды. В цехах и в котельной потребители используют воду на бытовые нужды (11 литров в смену на одного работающего) и на прием душа частью рабочих после смены (60 л/чел). В гараже предприятия стоят легковые машины (Gсут=175 литров на машину) и грузовые (Gсут = 250 литров на машину).
Расчетная продолжительность работы душевых составляет 45 минут после каждой смены. Расход воды на одну душевую сетку за 45 минут по нормам равен 270 л [3, прил. 3]. Отсюда следует, что за этот период одной сеткой могут воспользоваться 4,5 потребителя (60 4,5 = 270 л). В обычных производствах группы 1б на каждые 15 человек по нормам должна быть одна душевая сетка, следовательно, душем после смены в таких цехах в среднем пользуются 4,5100/15 = 30% от общего числа работающих в цехе.
3.4 Определение расходов теплоты на теплоснабжение жилых районов
При проектировании новых источников теплоты и магистральных тепловых сетей обычно приходится учитывать перспективную тепловую нагрузку на жилые районы, строительство которых предусмотрено генеральным планом развития города и для которых определено только планируемое количество жителей m в них. В курсовом проекте такая ситуация учтена путем проектирования системы теплоснабжения, когда планировка микрорайонов архитекторами еще не разработана, а задано только общее предполагаемое число жителей в них.
В подобных случаях расходы тепловой энергии на теплоснабжение определяют, используя укрупненные показатели максимального теплового потока на отопление одного м2 общей площади жилых зданий qо.ж, Вт/м2, которые приведены в нижеследующей таблице.
Таблица 2 - Укрупненные показатели максимального теплового потока
на отопление зданий постройки после 1985 года qо.ж, Вт/м2
|
Этажность жилой постройки |
Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления tн.р, С |
|||||||
|
- 15 |
- 20 |
- 25 |
- 30 |
- 35 |
- 40 |
- 45 |
- 50 |
|
|
1 – 2 |
159 |
166 |
173 |
177 |
180 |
187 |
194 |
200 |
|
3 – 4 |
86 |
91 |
97 |
101 |
103 |
109 |
116 |
123 |
|
5 и более |
70 |
73 |
81 |
87 |
87 |
95 |
100 |
102 |
Расчетный (максимальный) часовой расход (МДж/ч, Мкал/ч или кВт) на отопление жилых зданий в микрорайоне с количеством жителей m определяется по формуле
Qо.ж. = c m Fуд qо.ж/(1,163 103), (3.9)
где Fуд - норма общей площади на человека в жилых зданиях, равная Fуд=16...18 м2/чел. Принимается согласно заданию.
Часовой расход теплоты на отопление общественных зданий Qо.о в микрорайоне в среднем составляет около 25 % от Qо.ж., т.е.
Qо.о.= 0,25 Qо.ж. (3.10)
Часовой расход теплоты на вентиляцию общественных зданий Qв в микрорайоне в среднем составляет около 60% от расхода на их отопление Qо.о, т.е.
Qв = 0,6 Qо.о. (3.10)
Жители используют горячую воду дома (Gсут=105 л/сутчел) и дополнительно около 25 л/(сутчел) в общественных зданиях (поликлиники, больницы, столовые, школы, детские сады и т.д.), поэтому расход теплоты на горячее водоснабжение микрорайона складывается из двух частей.
Удельный среднечасовой расход теплоты на горячее водоснабжение в жилых зданиях при суточной норме Gсут= 105 л/(сутчел) равен Qср = 305 Вт/чел и дополнительно в общественных зданиях при Gсут= 25 л/сутчел - Qср= 73 Вт/чел.
Расходы теплоты на горячее водоснабжение микрорайона можно также определять по формулам (3.4), (3.5), (3.6), принимая суточную норму потребления воды на одного жителя Gсут=105+25=130 л/(сутчел) и Кт.п= 0,2.
3.5 Расчет годовых расходов тепловой энергии
Системы отопления и приточной вентиляции должны работать в зданиях при среднесуточных температурах наружного воздуха tн.сут от +8С и ниже в районах расчетной температурой наружного воздуха для проектирования отопления до -30С и при tн.сут от +10С и ниже в районах расчетной температурой наружного воздуха для проектирования отопления ниже -30С. Значения продолжительности отопительного периода Nо и средней температуры наружного воздуха tн.ср приведены в [7] и для некоторых городов России в приложении А. Например, для Вологды и прилегающих к ней районов Nо= 250 сут/год, а tн.ср = - 3,1С при tн.сут=+10С.
Расходы тепловой энергии в ГДж или Гкал на отопление и вентиляцию зданий за определенный период (месяц или отопительный сезон) определяются по следующим формулам
Qо.= 0,00124NQо.р(tвн - tн.ср)/(tвн - tн.р), (3.12)
Qв.= 0,001ZвNQв.р(tвн - tн.ср)/(tвн - tн.р), (3.13)
где N - число суток в расчетном периоде; для систем отопления N - это продолжительность отопительного сезона Nо из приложения А или число дней в конкретном месяце Nмес; для приточных систем вентиляции N - это число рабочих дней предприятия или учреждения в течение месяца Nм.в или отопительного сезона Nв, например, при пятидневной рабочей неделе Nм.в= Nмес5/7, а Nв = Nо5/7;
Qо.р, Qв.р - расчетная тепловая нагрузка (максимальный часовой расход) в МДж/ч или Мкал/ч на отопление или вентиляцию здания, вычисляемая по формулам (3.1), (3.3), (3.8), (3.9), (3.10);
tвн - средняя температура воздуха в здании, приведенная в приложении Б;
tн.ср - средняя температура наружного воздуха за рассматриваемый период (отопительный сезон или месяц), принимаемая по [7] или по приложению Б;
tн.р - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления (температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92) [7];
Zв - число часов работы приточных систем вентиляции и воздушно-тепловых завес в течение суток; при односменной работе цеха или учреждения принимается Zв = 8 час/сут, при двухсменной - Zв = 16 час/сут, при отсутствии данных в целом для микрорайона Zв = 16 час/сут.
Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение Qгв.год в ГДж/год или Гкал/год определяется по формуле
Qгв.год = 0,001Qсут (Nз + Nл Kл ), (3.14)
где Qсут - суточный расход теплоты на горячее водоснабжение здания в МДж/сут или Мкал/сут, вычисленный по формуле (3.4);
Nз - число суток потребления горячей воды в здании за отопительный (зимний) период; для жилых домов, больниц, продуктовых магазинов и других зданий с ежедневной работой систем горячего водоснабжения Nз принимается равным продолжительности отопительного сезона Nо; для предприятий и учреждений Nз - это число рабочих дней в течение отопительного периода, например при пятидневной рабочей неделе Nз= Nо5/7;
Nл - число суток потребления горячей воды в здании за летний период; для жилых домов, больниц, продуктовых магазинов и других зданий с ежедневной работой систем горячего водоснабжения Nл = 350 - Nо, где 350 – расчетное число суток в году работы систем ГВ; для предприятий и учреждений Nл - это число рабочих дней в течение летнего периода, например при пятидневной рабочей неделе Nл = (350 - Nо) 5/7;
Kл - коэффициент, учитывающий снижение расхода теплоты на ГВ из-за более высокой начальной температуры нагреваемой воды, которая зимой равна tх.з=5 град, а летом в среднем tх.л = 15 град; при этом коэффициент Kл будет равен Kл = (tг - tх.л)/(tг - tх.з) = (55 - 15)/(55 - 5) = 0,8; при заборе воды из скважин может оказаться tх.л = tх.з и тогда Kл = 1,0;
- коэффициент, учитывающий возможное уменьшение количества потребителей горячей воды в летнее время в связи с отъездом части жителей из города на отдых и принимаемый для жилищно-коммунального сектора равным = 0,8 (для курортных и южных городов = 1,5), а для предприятий = 1,0.
3.6 Определение расходов теплоты на технологические нужды
Тепловые нагрузки на технологические нужды Qтехн промышленных предприятий могут меняться в широком диапазоне в зависимости от технологии, вида продукции и сменности работы завода. Для каждой отрасли имеются полученные на основании многолетних фактических данных по действующим заводам удельные нормы расхода теплоты qуд на единицу готовой продукции “В”. Эти нормы систематизируются в головных проектных институтах и приводятся в специальной литературе.
Годовой расход тепловой энергии в зависимости от объема производства готовой продукции Вгод и удельной нормы расхода qуд определяется по формуле
Qтгод = qуд Вгод. (3.15)
Тепловая нагрузка (максимальный часовой расход) на технологические нужды Qтехн цеха или предприятия вычисляется по формуле
Qтехн = Qтгод/Nмакс, (3.16)
где Nмакс – так называемое число часов использования максимума нагрузки, т.е. число часов, за которое может быть затрачено все годовое количество теплоты Qтгод, если оно будет использоваться с максимальным часовым расходом Qтехн.
Чем больше число Nмакс, тем более равномерно потребитель расходует теплоту. На машиностроительных предприятиях с односменным режимом работы Nмакс=1500…2000 час/год, а с двухсменным режимом работы Nмакс=2000…3000 час/год [Проектирование систем теплоснабжения промышленных узлов. Розкин М.Я. и др. –Киев, Будiвельник, 1978, с. 27].
Для машиностроительных заводов удельные нормы приводятся на одну тысячу рублей валовой продукции qуд или на одну тысячу м2 производственной площади цеха. Так например, в 1980 году удельная норма расхода теплоты на 1000 рублей продукции составляла qуд=4,73 ГДж/тыс.руб [4]. В те годы среднемесячная выработка валовой продукции машиностроения на одного работающего в цехе составляла в среднем 1750…1950 рублей или за 11 рабочих месяцев примерно 19,3…21,5 тыс.руб/(годчел).
Исходя из этих цифр, можно найти удельную норму расхода теплоты на технологические нужды машиностроительного предприятия в расчете на одного работающего в цехе qуд=4,73(19,3…21,5)=91,3…101,7 ГДж/(годчел) или qуд = 21,8…24,3 Гкал/(годчел).
Например, число работающих в механическом цехе 120 чел. По заданию qуд=95 ГДж/(годчел). Находим годовой расход теплоты на производственные нужды Qтгод = 95 120 = 11400 ГДж/год. При односменной работе цеха принимаем Nмакс=1800 час/год и по формуле (3.16) вычисляем максимальный часовой расход на технологические нужды цеха Qтехн = 11400/1800 = 6,33 ГДж/час.
Общий часовой расход тепловой энергии на теплоснабжение всех потребителей равен
Qпотр = (Qо+Qв+Qгв)м-н1+2(Qо.ж+Qо.о+Qв+Qгв)м-н2+(Qо+Qв+Qгв+Qтехн)зав(3.17)
4 РАЗРАБОТКА РЕЖИМОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ОТПУСКА ТЕПЛОТЫ
Для водяных тепловых сетей следует принимать качественное регулирование отпуска теплоты. Вид графика качественного регулирования отпуска теплоты выбирается в зависимости от величины соотношения среднечасового расхода теплоты на горячее водоснабжение Qср и расчетной тепловой нагрузки на отопление жилых и общественных зданий Qор= Qо.ж.+ Qо.о. в целом по городу [8]. При величине ср= Qср /Qор менее 0,15 допускается принимать отопительный график температур воды. При значениях ср 0,15 должен приниматься повышенный температурный график (для закрытых систем теплоснабжения).
При расчете графиков температур сетевой воды в системах централизованного теплоснабжения начало и конец отопительного периода при среднесуточной температуре наружного воздуха принимаются [2]:
tн.сут = +8С в районах c расчетной температурой наружного воздуха для проектирования отопления до -30С и усредненной расчетной температурой внутреннего воздуха отапливаемых зданий tвн=18С;
tн.сут = +10С в районах расчетной температурой наружного воздуха для проектирования отопления ниже -30С и усредненной расчетной температурой внутреннего воздуха отапливаемых зданий tвн=20С.
Усредненная расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемых производственных зданий принимается равной 16С.
Построение отопительного графика регулирования производится по формулам [8,с.97…99]:
1 = tвн + (tпр – tвн) Qотн0,8 + (1р – tпр) Qотн, (4.1)
t1 = 1 – (1р – t1р) Qотн, (4.2)
tо = 1 – (1р – tо.р) Qотн, (4.3)
Qотн = (tвн – tн) / (tвн – tн.р), (4.4)
tпр = 0,5 (t1р + tор) (4.5)
где Qотн – относительный расход теплоты на отопление;
tн.р – расчётная температура наружного воздуха для проектирования отопления (температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92);
tвн – средняя температура внутреннего воздуха в отапливаемых зданиях;
1р – расчетная температура сетевой воды в подающем трубопроводе тепловой сети (по заданию);
t1р – расчетная температура воды в подающем трубопроводе системы отопления t1р = 95С;
tор – расчетная температура сетевой воды в обратном трубопроводе после системы отопления, tор = 70С.
Подставляя в формулы (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) известные значения расчётных температур сетевой воды 1р, t1р, tо.р и среднюю температуру воды в отопительных приборах равную tпр = 0,5 (95+70)=82,5C получаем требуемые значения температур сетевой воды при фактической температуре наружного воздуха tн
Повышенный график регулирования отпуска теплоты целесообразно применять в тех случаях, когда не менее чем у 75% абонентов подогреватели горячего водоснабжения присоединены по двухступенчатой последовательной схеме. Основой для построения повышенного графика является отопительно-бытовой график. Для построения повышенного графика регулирования используются формулы [8, с.113…117].
1п = 1о + 2, (4.6)
к = tо – 1, (4.7)
= 1 + 2 =1,2ср (1р – tор), (4.8)
1изл = (tо.изл – t1 – tх) / (tг – tх), (4.9)
1 = 1изл (tо – tх) / (tо.изл – tх) , (4.10)
2 = – 1, (4.11)
где – суммарный перепад температур в подогревателях 1 и 2 ступени, С, = const;
1 – величина остывания сетевой воды в подогревателе 1-й ступени, С;
2 – величина остывания сетевой воды в подогревателе 2-й ступени, С;
t1 – величина недогрева воды в подогревателе 1-й ступени, t1 =5С;
t х – температура холодной воды, tх = 5С;
tг – температура горячей воды, tг = 60С;
tо.изл – температура сетевой воды в обратном трубопроводе после системы отопления в точке излома графика, С.
В курсовом проекте выбор вида температурного графика производится в соответствии с рекомендациями [2, с.7, 8].
По результатам расчетов на миллиметровой бумаге формата А4 строятся графики регулирования отпуска теплоты, которые помещаются в расчетно-пояснительной записке. Температуры наружного воздуха принимаются в интервале от tн.р до tвн через 5 (10)С. На графиках кроме шкалы температур наружного воздуха необходимо также показать шкалу относительных расходов теплоты на отопление.
5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДОВ СЕТЕВОЙ ВОДЫ
Расчетный часовой расход сетевой воды в закрытых системах теплоснабжения зависит от схем присоединения подогревателей горячего водоснабжения, графиков регулирования отпуска теплоты и в общем виде определяется по формуле [1]
Gсет = Gо + Gв + Gг.всет. (5.1)
Расчетные часовые расходы сетевой воды на отопление Gо и вентиляцию Gв в т/ч определяются по формулам:
Gо = Qор /[c (1р – tор)], (5.2)
Gв = Qвр /[c (1р – tор)], (5.3)
где Qор и Qвр – расчетные тепловые нагрузки соответственно на отопление и вентиляцию, МДж/ч;
1р – расчетная температура сетевой воды в подающем трубопроводе тепловой сети, С (по заданию);
tор – расчетная температура сетевой воды в обратном трубопроводе после системы отопления, tор = 70С.
Расчетные часовые расходы сетевой воды на горячее водоснабжение при различных схемах присоединения подогревателей ГВ определяются по формулам, приведенным в приложении 10 [1].
При повышенном графике регулирования отпуска теплоты и двухступенчатой последовательной схеме присоединения подогревателей расход сетевой воды на горячее водоснабжение не учитывается, т.е. Gг.всет = 0 [8].
Расчетный расход воды в этом случае равен Gсет = Gо + Gв.
6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ
С увеличением скорости воды и потерь давления в трубопроводах уменьшаются их диаметры, что приводит к удешевлению тепловых сетей и снижению тепловых потерь в окружающую среду. Однако, при этом возрастают расход и стоимость электроэнергии на перекачку теплоносителя. Оптимальным является такое значение удельных потерь давления на трение Rопт, при котором приведенные затраты на тепловые сети, тепловые потери и электроэнергию окажутся минимальными. Воспользовавшись формулами, приведенными в [4, с.206] получаем следующее приближенное выражение для определения Rопт, Па/м, в главной магистрали тепловой сети
R = (17002300)/, (6.1)
где Gсет – расчетный часовой расход воды на начальном участке сети, т/ч.
7 ПОДБОР СЕТЕВЫХ И ПОДПИТОЧНЫХ НАСОСОВ
Сетевые насосы служат для перекачки (циркуляции) теплоносителя в водяных тепловых сетях. Для подбора насосов необходимо знать их производительность G в м3/ч и необходимую величину напора H в метрах водяного столба (м). Общая производительность сетевых насосов в котельной принимается равной расчетному расходу воды на головном участке сети, который определен в предыдущем разделе, т.е. Gс.н=Gсет. Требуемый напор сетевых насосов Hтреб, м, принимается равным сумме потерь давления в установках источника теплоты Pист, в подающем Pп и обратном Pо трубопроводах главной магистрали (по трассе от источника теплоты до наиболее удаленного потребителя) и в системе теплопотребления наиболее удаленного абонента pаб.
Hтреб = 0,1(Pист+Pп.опт+Pаб+Pо.опт) (7.1)
Потери давления на источнике теплоты обычно составляют pист= 200...250 кПа.
Оптимальные потери давления в тепловой сети определяются из выражения
Pп.опт=Pо.опт=RоптL(1+), (7.2)
где L -– длина главной магистрали (расстояние по трассе от источника теплоты до наиболее удаленного потребителя), м;
-– коэффициент, учитывающий долю потерь давления в местных сопротивлениях, который можно принять для главной магистрали равным =0,3.
Потери давления у потребителей в городе Pаб , кПа, при элеваторном присоединении систем отопления разные и определяются по формулам:
для микрорайонов
Pаб=Pарм+P.рег+Pпгв+Pэл+Pкв.с , (7.3)
для предприятия
Pаб=Pарм+Pэл+Pкв.с , (7.4)
где Pарм – потери давления в арматуре и грязевиках, Pарм =10 кПа;
Pрег – потери давления в регуляторах давления и температуры, обычно принимается Pрег = 25…30 кПа;
Pпгв – потери давления в подогревателях горячего водоснабжения, которые зависят от схемы присоединения к тепловым сетям, Pпгв = 20…40 кПа;
Pэл – необходимое давление перед элеватором, которое определяется по формуле (10.3);
Pкв.с – потери давления в квартальных тепловых сетях микрорайона или предприятия, т.к. расчет не проводился, то можно принять Pкв.с = 100 кПа.
При определении требуемого напора сетевого насоса следует принять в расчет большее из полученных значений pаб.
По найденным величинам Gс.н и Hтреб подбираются сетевые насосы с ближайшими паспортными значениями G и H. В качестве сетевых насосов в котельной обычно используются насосы типа СЭ, Д, СД технические характеристики которых приведены в [6, с.18]. Количество сетевых насосов должно приниматься не менее двух, один из которых является резервным. При пяти рабочих сетевых насосах в одной группе допускается резервный насос не устанавливать. Для обеспечения более гибкой и маневренной работы целесообразно устанавливать 2...4 рабочих насоса. После подбора типоразмера насоса выписывается его полная техническая характеристика (марка, диаметр рабочего колеса, частота вращения, мощность и и т.п.). По графику характеристики насоса H = f(G) [6, с.61] в зависимости от фактической производительности Gс.н определяются и записываются фактические значения напора Hс.н=Hфакт, к.п.д. и потребляемой мощности. С учетом характеристики насоса определяются располагаемые потери давления, кПа, в тепловой сети
Pрасп= 10Hс.н - Pист. (7.5)
После построения пьезометрического графика производится подбор подпиточных насосов, служащих для восполнения утечек и разбора воды из тепловой сети. Количество подпиточных насосов в закрытых системах теплоснабжения принимается не менее двух один из которых является резервным. В качестве подпиточных обычно используются консольные насосы типа К, техническая характеристика которых приведена в [6, с.65].
Требуемый напор подпиточного насоса Hппн в курсовом проекте можно принять равным разности отметок линии статического пьезометра и уровня земли на котельной, которые берутся с пьезометрического графика.
Производительность подпиточных насосов Gппн, м3/ч, в закрытых системах теплоснабжения принимается равной расходу воды на компенсацию утечки Gут из тепловой сети.
Величина утечки воды из тепловых сетей (за исключением транзитных магистралей) принимается равной 0,75% объема воды V в трубопроводах тепловых сетей и в местных системах теплопотребления [2, с.4].
Суммарный удельный объем воды в системе теплоснабжения допускается ориентировочно принимать на 1 ГДж/ч суммарного расчетного расхода теплоты для жилых районов Vуд= 12 м3, для промышленных предприятий Vуд= 7 м3. В зависимости от расчетного расхода теплоты Qр на теплоснабжение города и предприятия величину утечки воды из сети в м3/ч можно определить по формуле
Gут = 0,0075 Vуд Qр. (7.6)
По найденным значениям Gппн и Hппн подбираются подпиточные насосы с ближайшими паспортными данными G и H, выписывается их полная техническая характеристика.
8 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОДЯНОЙ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ
В задачи гидравлического расчета тепловой сети входит определение диаметров трубопроводов и потерь давления на всех участках сети. Для выполнения гидравлического расчета составляется расчетная схема, на которой условно (без масштаба, без соблюдения конфигурации и в одну линию) показывается тепловая сеть с нанесением на ней номеров начала и конца участков, длин и расчетных расходов воды по всем участкам сети. Расчетная схема помещается в пояснительную записку.
Нумерация участков (с целью последующего расчета сети на компьютере) производится следующим образом. Начальную точку сети (в курсовом проекте котельная) обозначают цифрой 0. Точки присоединения потребителей (конечные точки) обозначают цифрами от 1 до N, где N - количество потребителей (в курсовом проекте 12). Остальные узловые точки сети обозначают цифрами от 100+1 до M, где M - общее количество участков в тепловой сети.
Определение расчетных часовых расходов сетевой воды ведется в табличной форме. Расходы воды на отопление и вентиляцию определяются по формулам (5.2, 5.3), расходы воды на горячее водоснабжение в зависимости от вида системы теплоснабжения и схемы присоединения подогревателей ГВ - по методике, изложенной в [1, с.62], суммарные расходы воды - по формуле (5.1).
Предварительное определение диаметров трубопроводов Dвн, мм, производится в зависимости от расхода воды на участке G, т/ч, и допустимой величины удельных потерь давления на трение Rдоп, Па/м, по приближенной формуле
. (8.1)
Допустимые удельные потери давления на трение Rдоп от котельной до наиболее удаленного потребителя (по главной магистрали) определяются в зависимости от располагаемого давления Pрасп, определенного по формуле (7.5).
При подборе диаметров распределительных сетей и ответвлений допустимые удельные потери давления на трение Rдоп определяются в зависимости от располагаемого давления Pрасп на участке.
Допустимые удельные потери давления на трение Rдоп, па/м, определяются по формуле
. (8.2)
По найденному из выражения (8.1) значению Dвн подбирается из приложения Ж трубопровод с ближайшим стандартным (условным) диаметром Dу.
При расчете ответвлений следует стремиться к максимально возможному использованию располагаемого перепада давлений Pрасп, однако полную увязку давлений по участкам производить не требуется. Полученные в результате расчета фактические значения Pаб учитываются в элеваторных системах отопления при подборе диаметра сопла элеватора, а в насосных системах отопления при расчете диаметра отверстия дроссельной диафрагмы по формуле (6) [1, с.19].
9 ПОДБОР КОТЛОВ И РАСЧЕТ ПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ СЕТЕВОЙ ВОДЫ
В котельной с паровыми котлами для нагрева сетевой воды устанавливаются пароводяные подогреватели с охладителями конденсата. Количество потребляемой теплоты определяется по формуле (3.17). Тепловая производительность котельной определяется с учетом транспортных потерь теплоты и расхода тепловой энергии на собственные нужды. Тепловую мощность котельной в курсовом проекте можно определить по формуле
Qкот = Qпотр kпот kс.н, (9.1)
kпот – коэффициент, учитывающий транспортные потери теплоты от источника до потребителей, kпот =1,05…1,1;
kс.н - коэффициент, учитывающий собственные нужды котельной (подогрев мазута, деаэрация, продувка), kс.н = 1,05…1,08.
В котельной используются паровые котлоагрегаты типа ДЕ. В зависимости от тепловой производительности Qкот, Гдж/ч, выбираются в типоразмер и количество котлов и выписываются их технические характеристики (номинальная тепловая производительность, давление, расход и температуры воды, гидравлическое сопротивление, габариты, масса).
Методика расчета пароводяных подогревателей изложена в [1, с.60].
В курсовом проекте для снижения трудоемкости пароводяные подогреватели с охладителями конденсата можно рассчитать на персональном компьютере, используя программу “boiler”. Исходные данные для расчета вводятся в диалоговом режиме. Распечатка с результатами расчетов помещается в приложение. По результатам расчетов в расчетно-пояснительной записке приводится наиболее рациональный вариант водоподогревательной установки и выписывается техническая характеристика выбранных подогревателей.
Библиографический список
1. Своды правил по проектированию и строительству. СП-41-101-95. Проектирование тепловых пунктов /Минстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 1997.-78 с.
2. Строительные нормы и правила. Тепловые сети: СНиП 41-02-2003: Прин. Госстроем России 24.06.2003 № 110: Взамен СНиП 2.04.07-86*: Срок введ. в д. 1.09.2003.-Изд. офиц.- М., 2004.-38 с.
3. Строительные нормы и правила. Внутренний водопровод и канализация зданий: СНиП 2.01.04-85. Утв. Госстроем СССР 4.10.85 № 169: Взамен СНиП II-30-76: Срок введ. в д. 1.07.86.- Изд. офиц.- М., 1986.-56 с.
4. Ионин, А.А. Теплоснабжение: Учеб. для вузов /А.А. Ионин, Б.М. Хлыбов, В.Н. Братенков, К.И. Терлецкая; Под ред. А.А. Ионина. - М.: Стройиздат, 1982. - 336с.
5. Соколов, Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов/ Е.Я. Соколов.- М.: Издательство МЭИ, 2001.- 72 с.
6. Наладка и эксплуатация водных тепловых сетей: Справочник /В.И.Манюк, Я.Н. Каплинский, Э.Б. Чиж и др.- 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат, 1988.- 432с.
7. Строительные нормы и правила. Строительная климатология: СНиП 23-01-99: Прин. Госстроем России 11.06.99 № 45: Взамен СНиП 2.01.01-82: Срок введ. в д. 1.01.2000.-Изд. офиц.- М., 2000.-38 с.
8. Теплоснабжение: Учебное пособие для студентов вузов / В.Е. Козин, Т.А. Левина, А.П. Марков и др. – М.:Высш. шк., 1980.- 408 с.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Расчетные параметры наружного воздуха
|
№ п/п |
Город |
Температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 |
Продолжительность отопительных периодов Nо и средняя температура tн.ср |
|||
|
с tнар +8 °С |
с tнар +10С |
|||||
|
Nо, сут/год |
tн.ср, С |
Nо, сут/год |
tн.ср, С |
|||
|
1 |
Томск |
-40 |
236 |
-8,4 |
253 |
-7,3 |
|
2 |
Тайшет |
-40 |
240 |
-8,3 |
257 |
-7,2 |
|
3 |
Барнаул |
-39 |
221 |
-7,7 |
235 |
-6,7 |
|
4 |
Ухта |
-39 |
261 |
-6,4 |
280 |
-5,4 |
|
5 |
Бийск |
-38 |
222 |
-7,8 |
236 |
-6,7 |
|
6 |
Тюмень |
-38 |
225 |
-7,2 |
240 |
-6,1 |
|
7 |
Курган |
-37 |
216 |
-7,7 |
230 |
-6,6 |
|
8 |
Омск |
-37 |
221 |
-8,4 |
235 |
-7,4 |
|
9 |
Иркутск |
-36 |
240 |
-8,5 |
258 |
-7,3 |
|
10 |
Бисер |
-36 |
254 |
-6,8 |
275 |
-5,6 |
|
11 |
Пермь |
-35 |
229 |
-5,9 |
245 |
-4,9 |
|
12 |
Уфа |
-35 |
213 |
-5,9 |
227 |
-5,0 |
|
13 |
Ижевск |
-34 |
222 |
-5,6 |
237 |
-4,7 |
|
14 |
Сарапул |
-34 |
220 |
-5,9 |
236 |
-4,9 |
|
15 |
Вятка |
-33 |
231 |
-5,4 |
247 |
-4,8 |
|
16 |
Бугульма |
-33 |
215 |
-5,5 |
229 |
-4,6 |
|
17 |
Арзамас |
-32 |
216 |
-4,7 |
232 |
-3,8 |
|
18 |
Вологда |
-32 |
231 |
-4,1 |
250 |
-3,1 |
|
19 |
Кострома |
-31 |
222 |
-3,9 |
239 |
-3,0 |
|
20 |
Оренбург |
-31 |
202 |
-6,3 |
215 |
-5,4 |
|
21 |
Иваново |
-30 |
219 |
-3,9 |
236 |
-2,9 |
|
22 |
Самара. |
-30 |
203 |
-5,2 |
217 |
-4,3 |
|
23 |
Пенза |
-29 |
. 207 |
-4,5 |
222 |
-3,6 |
|
24 |
Тверь |
-29 |
218 |
-3,0 |
236 |
-2,0 |
|
25 |
Москва |
-28 |
214 |
-3,1 |
231 |
-2,2 |
|
26 |
Тамбов |
-28 |
201 |
-3,7 |
217 |
-2,7 |
|
27 |
Мурманск |
-27 |
275 |
-3,2 |
302 |
-2,1 |
|
28 |
Новгород |
-27 |
221 |
-2,3 |
239 |
-1,4 |
|
29 |
Псков |
-26 |
212 |
-1,6 |
232 |
-0,7 |
|
30 |
Воронеж |
-26 |
196 |
-3,1 |
212 |
-2,2 |
|
31 |
Волгоград |
-25 |
178 |
-2,2 |
190 |
-1,5 |
|
32 |
Белгород |
-23 |
191. |
-1,9 |
209 |
-1,0 |
|
33 |
Астрахань |
-23 |
167 |
-1,2 |
184 |
-0,3' |
|
34 |
Таганрог |
-22 |
167 |
-0,4 |
185 |
+0,4 |
|
35 |
Тихорецк |
-22 |
158 |
+1,1 |
177 |
+1,9 |
|
36 |
Краснодар |
-19 |
149 |
+2,0 |
168 |
+2,8 |
|
37 |
Майкоп |
-19 |
148 |
+2,3 |
169 |
+3,1 |
Примечание. Выписка из СНиП 23-01-99 "Строительная климатология"
Удельные тепловые характеристики зданий
1. Жилые здания
|
Наружный |
Удельная отопительная |
Наружный |
Удельная отопительная |
|
|
объем, |
характеристика qо, |
объем, |
характеристика qо, |
|
|
м3 |
ккал/(ч м3 град) |
м3 |
ккал/(ч м3 град) |
|
|
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1700 2000 2500 3000 3500 |
0,92 0,82 0,78 0,74 0,71 0,69 0,68 0,67 0,66 0,65 0,62 0,60 0,59 0,58 0,57 0,55 0,53 0,52 0,50 0,48 |
4000 4500 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000 |
0,47 0,46 0,45 0,43 0,42 0,41 0,40 0,39 0,38 0,38 0,37 0,37 0,37 0,37 0,37 0,36 0,35 0,35 0,34 0,34 |
Примечания:
1. Отопительные характеристики приведены для жилых зданий постройки после 1958 года.
2. Средняя температура воздуха tвн в жилых зданиях на территориях с расчетной температурой наружного воздуха для проектирования отопления (температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92) tн.р -31 град в соответствии со СНиП 2.04.01-89 "Жилые здания" принимается равной tвн=20 град, а при tн.р -30 град - tвн = 18 град.
3. Общежития и гостиницы относятся к жилым зданиям, поэтому для них tвн=20 или 18 град, а значения qо могут выбираться из этой таблицы.
2. Общественные и производственные здания
Назначение здания |
tвн, С |
Объем, Vн тыс. м3 |
Отопление, qо |
Вентиляция, qв |
|
Школы и ВУЗы |
16 |
До 5 До 10 Более 10 |
0,39 0,35 0,33 |
0,09 0,08 0,07 |
|
Детские сады и ясли |
20 |
До 5 Более 5 |
0,38 0,34 |
0,11 0,10 |
|
Больницы, поликлиники |
20 |
До 5 До 10 До 15 Более 15 |
0,40 0,36 0,32 0,30 |
0,29 0,28 0,26 0,25 |
|
Административные здания, главные конторы |
18 |
До 5 До 10 До 15 Более 15 |
0,43 0,38 0,36 0,32 |
0,09 0,08 0,07 0,18 |
|
Столовые, кафе, фабрики-кухни, |
16 |
До 5 До 10 Более 10 |
0,35 0,33 0,30 |
0,70 0,65 0,60 |
|
Бытовые и административно- -вспомогательные помещения |
18 |
0,5– 1 1 - 2 2 - 5 5 -10 |
0,60-0,45 0,45-0,40 0,40-0,33 0,33-0,30 |
0,00 0,00 0,14-0,12 0,12-0,11 |
|
Механосборочные и механические цехи |
16 |
5 –10 10-15 15-100 |
0,55-0,45 0,45-0,40 0,40-0,38 |
0,40-0,25 0,25-0,15 0,15-0,12 |
|
Ремонтные цехи |
16 |
5 -10 10-20 |
0,60-0,50 0,50-0,45 |
0,20-0,15 0,15-0,10 |
|
Деревообделочные цехи |
18 |
До 5 5-10 10-50 |
0,60-0,55 0,55-0,45 0,45-0,40 |
0,60-0,50 0,50-0,45 0,45-0,40 |
|
Гаражи |
10 |
До 2 До 3 До 5 Более 5 |
0,70 0,60 0,55 0,50 |
0,00 0,00 0,70 0,65 |
|
Склады |
14 |
1 – 2 2 – 5 5 –10 |
0,80-0,70 0,70-0,60 0,60-0,45 |
0,00 0,00 0,00 |
|
Отопительные и паровые котельные |
16 |
2 - 5 5 –10 10-20 |
0,10 0,10 0,08 |
0,30-0,50 0,30-0,50 0,20-0,40 |
|
Проходные промпредприятий |
18 |
До 0,5 0,5...2 |
1,3...1,2 1,2...0,7 |
0,00 0,00 |
Значения удельных тепловых характеристик приведены в ккал/(ч м3 град)
Нормы расхода горячей воды потребителями
|
Назначение здания |
Измеритель |
Gсут, л/сут |
Gч, л/ч |
Gо, л/ч |
|
Жилые дома с ваннами длиной 1500-1700 мм, оборудованными душами |
1 житель |
105 |
10 |
200 |
|
Общеобразовательные школы с душевыми в спортзалах и столовыми на полуфабрикатах То же, с продленным днем |
1ученик и 1 преподаватель |
3,0 3,4 |
1,0 1,0 |
60 60 |
|
Детские ясли-сады с дневным пребыванием детей и столовыми на полуфабрикатах То же, со столовыми, работающими на сырье и прачечными |
1 ребенок |
11,5 25,0 |
4,5 8,0 |
60 60 |
|
Поликлиники и амбулатории |
1 больной |
5,2 |
1,2 |
60 |
|
Административные здания, промтоварные магазины |
1 работник |
5,0 |
2,0 |
60 |
|
Предприятия общественного питания для пищи, реализуемой в зале |
1 условное блюдо |
12,7 |
12,7 |
200 |
|
Цехи с тепловыделениями свыше 84 кДжч/м3 Обычные цехи (бытовые нужды) |
1 чел в смену |
24 11 |
8,4 4,4 |
40 40 |
|
Прием душа в бытовке, спортзале, бассейне |
1 чел |
60 |
5,0 |
50 |
|
Гаражи при ручной мойке легковых машин |
1 машина |
175 |
17,5 |
200 |
|
Гаражи при ручной мойке грузовых машин |
1 машина |
250 |
25,0 |
200 |
|
Магазин продовольственный |
1 продавец или 20 м2 торг.зала |
65 |
9,6 |
200 |
|
Общежития с общими душевыми Общежития с общими кухнями и блоками душевых в каждой секции |
1 житель |
50 80 |
6,3 7,5 |
60 60 |
|
Гостиницы, пансионаты с общими душевыми |
1 житель |
70 |
8,2 |
200 |
|
Больницы с общими ваннами и душами |
1 койка |
75 |
8,4 |
60 |
Примечания
Gсут – норма расхода в средние сутки на 1 потребителя;
Gч - норма расхода в час наибольшего водопотребления;
Gо - часовой расход горячей воды прибором, литр/час;
Нормы и расходы взяты из приложения 3 СНиП 2.04.01-85
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
Турбогенераторы блочные малой мощности
|
Марка турбогенератора |
ТГ-0,5/0,4 |
ТГ-0,6/0,4 |
ТГ-0,75/0,4 |
|
Марка паровой турбины с противодавлением типа Р |
Р-0,5-13/4,5 |
Р-0,6-12/4 |
Р-0,75-12/1,8 |
|
Тип генератора |
МСК-750 |
МСК-750 |
МСК-750 |
|
Номинальная мощность |
500 кВт |
600 кВт |
750 кВт |
|
Частота вращения ротора турбины, 1/мин |
8000 |
8000 |
8000 |
|
Частота вращения ротора генератора, 1/мин |
1500 |
1500 |
1500 |
|
Напряжение тока, В |
400 |
400 |
400 |
|
Номинальный расход пара на турбину, т/ч |
16,0 |
20,0 |
20,0 |
|
Абсолютное давление насыщенного пара на входе в турбину, кГ/см2 (МПа) |
13,0 (1,3) |
12,0 (1,2) |
12,0 (1,2) |
|
Температура пара на входе в турбину, С |
190,7 |
187,1 |
187,1 |
|
Абсолютное давление влажного пара на выходе из турбины, кГ/см2 (МПа) |
4,5 (0,45) |
4,0 (0,40) |
1,8 (0,18) |
|
Температура пара на выходе турбины, С |
147,2 |
142,9 |
116,3 |
|
Степень сухости пара на выходе из турбины, |
95,8 |
96,2 |
96,6 |
|
Внутренний относительный КПД турбины, |
68,0 |
63,4 |
48,6 |
|
Расход охлаждающей воды на маслоохладитель, м3/ч |
9,0 |
9,0 |
9,0 |
|
Номинальная температура охлаждающей воды, С |
30,0 |
30,0 |
30,0 |
|
Емкость масляного бака, м3 |
0,76 |
0,76 |
1,0 |
|
Поверхность охлаждения маслоохладителя, м2 |
4,85 |
4,85 |
5,0 |
|
Масса турбогенератора, тонн |
10,45 |
10,45 |
12,0 |
|
Масса поставляемого заводом оборудования, тонн |
12,15 |
12,15 |
14,0 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
|
Условный диаметр, Dу,мм |
Dн, мм |
ГОСТ |
а, (т/ч)/(м/с) |
S, (Па/м)/(т/ч)2 |
|
25 |
322 |
10704-76 |
2,1234 |
176,52 |
|
32 |
382 |
10704-76 |
3,131 |
62,252 |
|
40 |
452 |
10704-76 |
4,5529 |
22,841 |
|
50 |
573 |
10704-76 |
7,0446 |
7,1169 |
|
65 |
763 |
10704-76 |
13,271 |
1,3167 |
|
80 |
893 |
10704-76 |
18,658 |
0,5324 |
|
100 |
1144 |
10704-76 |
30,432 |
0,1454 |
|
125 |
1334 |
8732-70 |
42,319 |
60,7310-3 |
|
150 |
1594,5 |
10704-76 |
60,94 |
23,1510-3 |
|
175 |
1946 |
8732-70 |
89,714 |
8,33910-3 |
|
200 |
2195 |
10704-76 |
118,31 |
4,02010-3 |
|
250 |
2735 |
10704-76 |
187,34 |
1,19810-3 |
|
300 |
3256 |
10704-76 |
265,34 |
0,479510-3 |
|
350 |
3776 |
10704-76 |
360,83 |
0,213810-3 |
|
400 |
4267 |
10704-76 |
459,74 |
0,113210-3 |
|
450 |
4786 |
10704-76 |
588,15 |
59,3010-6 |
|
500 |
5306 |
10704-76 |
726,74 |
34,0510-6 |
|
600 |
6307 |
10704-76 |
1027,7 |
13,7410-6 |
PAGE 18