Теплоснабжение района города Псков

генплан.dwg

ИГАСУ ФИС 290700 ТГВ-42 03306
Генеральный план района Узел трубопроводов УТ2 Разрез
Условные обозначения
УТ - узел трубопроводов
УП - узел поворота теплотрассы
Н - неподвижная опора
К - П-образный компенсатор
План тепловых сетей района города М 1:2000
Продольный профиль участка тепловой сети
горизонтальный М 1:1000
вертикальный М 1:100
Проектная отметка земли
Натурная отметка земли
Отметка верха изоляции
Номер поперечного разреза
Диаметр изолир. констр.
Монтажная схема М 1:1000
Продольный профиль участка тепловой сети Монтажная схема
Теплоснабжение района города
План узла трубопроводов
Конструкция из швеллеров
Спецификация к монтажной схеме
Подающий трубопровод толщина изоляции 112 мм
Обратный трубопровод толщина изоляции 70 мм

записка97-2003.doc

Министерство образования и науки
Российской федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»
Кафедра теплогазоснабжения вентиляции и гидромеханики
«ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ РАЙОНА ГОРОДА»
Руководитель работы:
Определение расчетных часовых и годовых расходов теплоты на отопление вентиляцию горячее водоснабжение и суммарного расхода3
Построение графиков расхода теплоты в зависимости от температуры наружного воздуха3
Расчет и построение графиков регулирования отпуска теплоты3
Определение расходов теплоносителя3
Разработка конструкции трубопроводов.3
Гидравлический расчет тепловой сети3
Построение пьезометрического графика3
Выбор сетевого оборудования3
Расчет компенсации температурных удлинений трубопроводов3
1. Расчет самокомпенсации3
2. Выбор и расчет П-образных компенсаторов3
Тепловой расчет тепловой сети3
Библиографический список3
Системы централизованного теплоснабжения должны быть надежными экономичными индустриальными и удобными в эксплуатации. В настоящее время совершенствуются все элементы теплоснабжения – теплогенерирующие установки тепловые сети и потребители. Совершенствуются способы прокладки тепловых сетей применяются новые теплоизоляционные материалы.
Большое внимание уделяется вопросам энергосбережения применению нетрадиционных источников энергии для нужд теплоснабжения. Это в первую очередь солнечная энергия геотермальные воды тепловые насосы.
В курсовом проекте «Теплоснабжение района города» разрабатывается в сокращенном объеме система централизованного теплоснабжения района города с жилищно-коммунальной застройкой. В качестве теплоносителя используется горячая вода.
Данный курсовой проект включает: задание на проектирование определение расходов теплоты схему регулирования отпуска теплоты определение расходов теплоносителя гидравлический расчет системы теплоснабжения выбор сетевого оборудования и компенсаторов тепловой расчет.
Климатические данные – tн.о. = -26 оС.
Вариант генерального плана –№0.
Вариант расположения источника теплоты – №1.
Этажность застройки – 8.
Жилая площадь – 266000м2
Количество жителей – 29540 человек
Расчётные температуры сетевой воды –
в подающей магистрали – 160 °С
в обратной магистрали – 70 °С
в системе отопления – 95 °С
Вид системы теплоснабжения – открытая.
Данные о грунте – №4
Способ прокладки тепловой сети – бесканальный.
Теплоизоляционный материал – битумокерамзит.
Определение расчетных часовых и годовых расходов теплоты на отопление вентиляцию горячее водоснабжение и суммарного расхода
По tн.о. = - 26оС определяем расход тепла на 1 м2 жилой площади
Вычисляем расход тепла на отопление жилых зданий
Определяем расход тепла общественных зданий по формуле
где k1 – коэффициент учитывающий долю расхода тепла на отопление общественных зданий.
Находим суммарный расход тепла на отопительную нагрузку района
Определяем расход тепла на вентиляцию общественных зданий по формуле
где k2 – коэффициент учитывающий долю расхода тепла на вентиляцию.
Находим среднечасовой расход тепла на горячее водоснабжение за отопительный период для жилых и общественных зданий по формуле
где m – количество жителей в районе которое мы определяем по таблице 3.2[1] m = 29540 жит;
aсут –среднесуточная за отопительный период норма расхода воды на одного человека в жилых зданиях aсут = 105 л
b – среднесуточная за отопительный период норма расхода воды на одного человека в общественных зданиях b = 25 л сут;
r - плотность воды r = 1 кг л;
c – удельная теплоемкость воды с = 4187 Дж ();
tг.ср. – температура горячей воды tг.ср. = 55 оС;
2 – коэффициент учитывающий теплоотдачу от трубопроводов систем теплоснабжения.
Суммарная нагрузка :
=5467+4376+1117=70216 МВт
Определяем среднечасовой расход тепла на горячее водоснабжение в летний период по формуле
где tх.л. – температура холодной воды в летний период tх.л. = 15 оС;
b - коэффициент учитывающий снижение расхода воды в летний период
Вычисляем максимальный часовой расход тепла на горячее водоснабжение
Определение суммарных расходов теплоты:
-на горячее водоснабжение
Построение графиков расхода теплоты в зависимости от температуры наружного воздуха
Графики расходов тепла на отопление и вентиляцию строим по следующим уравнениям:
где Qo Qв – расчетные расходы тепла на отопление и вентиляцию;
tв – расчетная температура внутреннего воздуха помещений tв = 18 оС;
tн – текущая температура наружного воздуха;
tн.о и tн.в – расчетные температуры наружного воздуха для проектирования систем отопления и вентиляции. tн.о.=tн.в=-26 оС
Как следует из характера формул графики расхода теплоты на отопление и вентиляцию представляют собой прямые линии. Для их построения достаточно найти две точки: при минимальной и максимальной температуре.
График расхода теплоты на горячее водоснабжение представляет собой прямую линию параллельную оси температур так как нагрузка горячего водоснабжения не зависит от температуры наружного воздуха.
Суммарный график получаем в результате сложения расходов при определенных значениях температуры наружного воздуха
Расчет и построение графиков регулирования отпуска теплоты
Так как Qгвср Qo 0.3 то принимаем режим центрального регулирования по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения и строим график регулирования по температурам наружного воздуха находящимся в пределах от +8 оС до tн.о. = -26 оС и температурам теплоносителя:
- в подающем трубопроводе
t1с = tв + (tпр.о. – tв) · Qo + (t1o - tпр.о.) · Qo Go
- в обратном трубопроводе
t2с = tв + (tпр.о. – tв) · Qo0.8 – 05 · (tсм.о. - t2о) · Qo Go
где tв – температура внутреннего воздуха tв = 18 оС;
tпр.о. – температура воды в отопительном приборе tпр.о = 825 оС;
t1o и t2о – температуры теплоносителя соответственно в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети t1o = 160 оС и t2о = 70 оС;
tсм.о. – температура смешения tсм.о. =825 оС;
Qo = (tв – tн) (tв – tн.о.);
Go = [1 – 05 · (tсм.о. - t2о) · r (tг – tх)] [1 + (tг - tв) · r (tг – tх) · Qo – (tпр.о. – tв) ·r (tг – tх) · Qo0.2
tг и tх – температуры горячей и холодной воды tг = 55 оС и tх = 5 оС;
Блансовоая нагрузка:
Определение расходов теплоносителя
Определяем часовой расход воды на отопление по формуле
где t1 – температура в подающем трубопроводе t1 =160 оС;
t2 – температура в обратном трубопроводе t2 = 70 оС.
Вычисляем часовой расход воды на вентиляцию
Определяем среднечасовой расход воды на горячее водоснабжение по формуле
где tг – температура горячей воды tг =55 оС.
Вычисляем максимальный часовой расход воды на горячее водоснабжение
Находим суммарный часовой расход воды
Gр = Gо + Gв = 14508 + 1161 = 15669 кгс.
Определяем расход воды в летний период по формуле
где b - коэффициент учитывающий снижение среднечасового расхода воды на горячее водоснабжение в летний период b = 08
Gрл = 0.8 · 12805 = 102.44 кгc.
Расчёт расхода теплоносителя
Расход теплоносителя кгс
Разработка конструкции трубопроводов.
В курсовом проекте по ГОСТ 8732-78 принимаем электросварные бесшовные трубы с наружным диаметром от 108 до 377 мм.
Выбор арматуры производим по условному диаметру рабочим параметрам среды по требуемому типу привода а также в зависимости от климатического района строительства тепловых сетей.
Запорную арматуру в тепловых сетях предусматриваем:
- на трубопроводе вывода тепловой сети от источника теплоты.
- в водяных тепловых сетях в узлах на трубопроводах ответвлений условным диаметром свыше 100 мм а также на ответвлениях к отдельным зданиям независимо от диаметра трубопровода.
На выводе тепловой сети от источника теплоты предусматриваем стальную запорную арматуру.
В качестве запорной арматуры применяем задвижки 30с6бр.
Для разделения теплопроводов на участки независимые друг от друга в восприятии усилий от температурных деформаций и внутреннего давления устанавливаем неподвижные опоры. Размещаем неподвижные опоры между компенсаторами и участками трубопроводов с естественной компенсацией температурных удлинений.
На трубопроводах устанавливаем П-образные компенсаторы.
На трубопроводах с П-образными компенсаторами неподвижные опоры размещаем на середине участка между компенсаторами.
В нижних точках трубопроводов водяных тепловых сетей предусматриваем штуцера с запорной арматурой для спуска воды.
В высших точках трубопроводов тепловых сетей предусматриваем штуцера с запорной арматурой для выпуска воздуха (воздушники)15ч 8бр dу=25мм.
Гидравлический расчет тепловой сети
В начале составляем расчетную схему для расчета системы теплоснабжения. На трассе трубопроводов выбираем главную расчетную магистраль – от источника тепла к наиболее удаленному потребителю. На расчетной магистрали расставляем отключающие задвижки неподвижные опоры компенсаторы. Главную магистраль разбиваем на участки нумеруя их от наиболее удаленного потребителя. Для каждого участка определяем длину l и расход теплоносителя Gр.
Гидравлический расчет выполняем в следующей последовательности:
Приняв удельную потерю давления вдоль главной магистрали равной 80 Па м определяем ближайшие стандартные диаметры трубопроводов на участках пользуясь номограммой . Уточняем действительное значение удельных потерь давления на участке Rд и скорость воды в трубопроводе которая не должна превышать 3.5 мс.
Диаметры подающего и обратного трубопроводов принимаем одинаковыми.
Диаметр труб независимо от расчетного расхода теплоносителя принимаем в распределительных тепловых сетях – не менее 50 мм а в сетях к отдельным зданиям – не менее 25 мм.
На основании местных сопротивлений определяем их суммарную эквивалентную длину для каждого участка lэкв пользуясь таблицей.
Вычисляем потери давления на участках
и суммарные потери давления на магистрали.
Проводится расчёт всех ответвлений аналогично расчёту главной магистрали. При этом следует иметь ввиду что удельные потери давления на трение для ответвлений больше чем в главной магистрали. Ориентировочное значение их для любого ответвления может быть определено по формуле:
Где - располагаемый перепад давления на ответвлении численно равный потерям давления на параллельных с ответвлением участках главной магистрали определённых от общей точки Па
– коэффициент учитывающий местные потери давления
– суммарная длина ответвлений м
Согласно нормам удельные потери давления на трение в водяных тепловых сетях не должны превышать 300 Пам.
После определения суммарных потерь давления для каждого ответвления определяют невязку потеря давления по главной магистрали которая не должна превышать 15%
Гидравлический расчет тепловых сетей
Расчетный расход Gр кгс
Диаметр трубопровода
Удельная потеря давления R Пам
Местные сопротивления
Эквивалентная длина lэкв м
Приведенная длина lпр=l+lэкв м
Потери давления p=Rlпр кПа
Главная магистраль 1-10-Здание №3
задвиж 2 П-обр.компенс 1 тройн-отв.
П-обр.компенс. 2 тройн-прох.
П-обр.компенс. 1 тройн-прох.
П-обр.компенс. 2 тройн-прох
П-обр.компенс. 1 отвод
Итого по магистрали: 1165764
Отвод 0-1-11-12-13-14-15-16-зд2
П-обр.компенс. 1 тройн-прох.1 отв.
Итого по отводу: 1056406
Определяем невязку потерь давления и располагаемого давления на ответвлении:
D = (1165764 – 1056406) ·100 1165764 = 938 % 15 %. Значит расчет выполнен правильно
Потери давления p=Rlпр Па
Итого по участку: 4280045
П-обр.компенс.1 тройн-прох. 1 задв
Итого по отводу: 2581665
D = (4280045– 2581665) ·100 4280045 = 3968>15 %.
Так как невязка превышает установленные пределы то необходимо установить дроссельную шайбу
Диаметр отверстия определяется по формуле:
где -расход воды на участке ответвления тч
-перепад давлений срабатываемый на дроссельной диафрагме кПа
Так как минимальный диаметр дроссельной шайбы не должен быть меньше 3 мм и равен 0543Па то устанавливаем 31 дроссельную шайбу
Построение пьезометрического графика
Пьезометрический график дает наглядное представление о давлении или напоре в любой точке тепловой сети. Основой для его построения служат гидравлический расчет и данные о рельефе.
При построении пьезометрического графика необходимо соблюдать следующие условия:
Статическое давление в системах теплоснабжения при теплоносителе воде не должно превышать допускаемое давление в оборудовании источника теплоты в водяных тепловых сетях в оборудовании тепловых пунктов и в системах отопления вентиляции и горячего водоснабжения потребителей непосредственно присоединенных к тепловым сетям и обеспечивать заполнение их водой.
Давление воды в подающих трубопроводах водяных тепловых сетей при работе сетевых насосов должно приниматься исходя из условий невскипания воды при ее максимальной температуре в любой точке подающего трубопровода в оборудовании источника теплоты и в приборах систем потребителей непосредственно присоединенных к тепловым сетям.
Давление воды в обратных трубопроводах водяных тепловых сетей при работе сетевых насосов должно быть избыточным (не менее 005 МПа) не превышать допускаемого давления в системах потребителей.
Давление и температура воды во всасывающих патрубках сетевых подпиточных насосов не должны превышать допускаемых по условиям прочности конструкций насосов.
Перепад давлений на вводе двухтрубных водяных тепловых сетей в здания при определении напора сетевых насосов (при элеваторном присоединении систем отопления) следует принимать равным расчетным потерям давления на вводе.
Уровни пьезометрических линий следует устанавливать с учетом возможности присоединения абонентских систем по наиболее дешевым схемам.
Расчет необходимых точек для построения пьезометрического графика:
Выбор сетевого оборудования
Производим выбор сетевого пароводяного подогревателя а также сетевого и приточного насосов.
Выбор подогревателя производится по требуемой теплопроизводительности или по расходу воды в тепловой сети.
Теплопроизводительность
ПСВ-90-7-15: расход пара = 30 тч;
расход воды = 175 тч;
теплопроизводительность = 161 МВт
Производительность сетевого насоса будет равна суммарному расходу теплоносителя в тепловой сети.
В двухтрубных системах теплоснабжения при наличии круглогодовой нагрузки горячего водоснабжения целесообразна установка не менее двух сетевых насосов с разными характеристиками: один для работы в холодный период с максимальной производительностью другой – для перекачки воды в системе горячего водоснабжения в теплое время года. Производительность второго насоса:
Кроме этого обязательна установка резервного насоса.
Для компенсации утечек воды и поддержания необходимого уровня пьезометрического давления как при статическом так и при динамическом режиме необходима установка подпиточного насоса.
-Развиваемое им давление принимается равным давлению во всасывающем патрубке сетевого насоса и определяется положением пьезометрической линии в обратной магистрали. Расход подпиточного насоса м3ч для подпитки открытой тепловой сети
определяется по формуле:
где V – объем воды в системе теплоснабжения м3;
- максимальный расход воды на горячее водоснабжение м3ч.
Объем воды в системе теплоснабжения может быть определен по фактическим размерам труб (длине и диаметру) или по удельным показателям определяющим объем воды приходящийся на единицу тепловой мощности. Объем воды определяется для всех элементов системы теплоснабжения: котельной наружных трубопроводов местных абонентских систем. Удельные объемы воды м3МВт можно принять равными:
-для котельной vкот=55;
-для наружных трубопроводов vнар=40;
-для систем отопления vо=26;
-для систем вентиляции vв=7;
-для систем горячего водоснабжения vг.в=52.
С учетом изложенного объем воды может быть определен по формуле
где Qр- суммарный расчетный расход теплоты в системе теплоснабжения МВт;
Qо Qв Qг.в – расчетные расходы теплоты на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение соответственно МВт.
Выбираем насос: Д 500-65 –сетевой насос
Д 500-65 – подпиточный насос.
Расчет компенсации температурных удлинений трубопроводов
1.Расчет самокомпенсации
Расчет самокомпенсации выполняем для поворотов трубопровода A и B (см расчетную схему) по формуле:
В приведённых формулах
d – диаметр трубопровода м.
a - коэффициент линейного расширения ;
E – модуль упругости E = 2 ·105 МПа;
n – отношение большего расстояния от поворота до опоры к меньшому;
(меньше допускаемого напряжения изгиба трубопровода)
2. Выбор и расчет П-образных компенсаторов
Определяем температурные удлинения компенсаторов по формуле:
где - коэффициент линейного расширения ;
– длина участка трубопровода между опорами м;
– разность температур нагрева трубопровода oC.
Вычисляем расчетное тепловое удлинение по формуле:
где e - коэффициент учитывающий релаксацию компенсационных напряжений и предварительную растяжку компенсатора в размере 50 % полного теплового удлинения то есть e = 0.5.
По наружному диаметру трубопровода на участке dн и по подбираем компенсаторы с определенными значениями спинки B и вылета H причем
Аналогично проводим расчёт для остальных компенсаторов
Все полученные результаты сводим в таблицу
Длина компенсационного участка м
Тепловое удлинение мм
Размеры компенсатора м
Усилие гибкого компенсатора кН
Тепловой расчет тепловой сети
Тепловую изоляцию предусматриваем для трубопроводов тепловых сетей арматуры компенсаторов и опор труб.
В качестве теплоизоляционного материала принимаем битумокерамзит
В курсовом проекте в качестве среднегодовой температуры воды можно применять:
Расчёт толщины изоляции проводится следующим образом:
– определяется сопротивление переходу тепла от теплоносителя к окружающей среде
Вычисляем сопротивление переходу тепла от теплоносителя к окружающей среде:
где q – норма потерь тепла принимается по СНиП
t toкр.ср. – температуры теплоносителя и окружающей среды при которых задана норма потерь тепла.
Определяем все термические сопротивления:
Термическое сопротивление покровного слоя: Rпокр.слоя=002 м°СВт
Термическое сопротивление грунта:
– глубина заложения оси трубопровода м.
–наружный диаметр конструкции трубопровода
Термическое сопротивление возникающее за счет взаимного влияния труб:
-коэффициент учитывающий взаимное влияние труб:
а – расстояние по горизонтали между осями трубопроводов
Определяем Rиз для подающей и обратной магистрали:
Определяем толщину тепловой изоляции:
Расчёт изоляции трубопроводов тепловой сети
Термические сопротивления
Пример: при dн=377мм
Подающая магистраль:
Нормы потерь на отдельных участках Втм
Падение температур на участках
Определение тепловых потерь и падения температур
Суммарные тепловые потери:
где q – норма потерь тепла;
- коэффициент учитывающий потери тепла через неизолированные элементы тепловой сети; =1.15
Падение температуры теплоносителя:
Gуч – расход воды на участке кгс
с – теплоемкость воды
Пример для участка 0-1:
Тепловые потери на участке 0-1
Падение температур на участке 0-1
Подобным образом находим падение температуры теплоносителя и для других участков.
Библиографический список
Теплоснабжение района города. Методические указания к выполнению курсового проекта (300). – ИИСИ: 1988.
Теплоснабжение района города. Методические указания к выполнению курсового проекта (301). - ИИСИ: 1988.
СНиП 41-02-2003. Тепловые сети
Теплоснабжение: Учебное пособие для студентов вузов. В. Е. Козин и др. – М.: Высшая школа 1980.
Энергетические насосы. Каталог – М.: ЦИНТИХимтнефтемаш 1974.
Шумов В. В. Компенсаторы для трубопроводов тепловых сетей. – Л.: Энергоатомиздат 1990.
Пьезометрический график