Тепловые сети и оборудование тепловых сетей (укр)

002 Теплові мережі 1.cdw

003 Теплові мережі 2.cdw

005Росандер.cdw

006 Схема СО.cdw

001 ПЗ_тепло.doc

Міністерство освіти і науки України
Полтавський національний технічний університет
імені Юрія Кондратюка
Санітарно-технічний факультет
Кафедра теплогазопостачання і вентиляції
Пояснювальна записка
до курсового проекту
«Теплові мережі та обладнання теплових мереж»
1 Розрахунок витрат теплоти у мікрорайоні з відомою забудовою4
2 Розрахунок витрат теплоти у мікрорайонах з невідомою забудовою5
3 Графіки витрат теплоти6
4 Графік витрати теплоти залежно від тривалості різних температур зовнішнього повітря7
Режим регулювання теплових мереж9
1 Опалювальний графік температур теплоносія9
2 Графік температур теплоносія при центральному якісному регулюванні закритої теплової мережі за сумарним навантаженням на опалення і гаряче водопостачання9
Транспортування теплоти12
Гідравлічний розрахунок трубопроводів магістральних теплових мереж13
1 Оптимальний градієнт тиску та попередній гідравлічний розрахунок13
2 Остаточний гідравлічний розрахунок 15
Гідравлічний розрахунок трубопроводів внутрішньоквартальних теплових
1 Розрахунок мережі гарячого водопостачання18
2 Розрахунок мережі опалення і вентиляції19
Розрахунок теплоізоляції23
Вибір будівельних конструкцій теплової мережі28
1 Розрахунок рухомих опор28
2 Розрахунок сальникових компенсаторів28
3 Розрахунок П-подібних компенсаторів29
4 Розрахунок ділянки самокомпенсації29
5 Розрахунок нерухомих опор31
6 Теплофікаційні камери33
Підбір теплофікаційного обладнання ТЕЦ34
1 Розрахунок основних і пікових теплообмінників34
Для кварталу з відомою забудовою (квартал № 6) маємо наступні типи будівель:
Найменування будівель
Дитячі яслі-садок на 280
Основні кліматологічні дані:
- розрахункова температура зовнішнього повітря t з.о.= - 22 оС ;
- середня протягом опалювального періоду температура зовнішнього повітря tо.п.= - 08 оС;
- тривалість опалювального періоду nо = 192 доби.
Витрати теплоти на опалення вентиляцію та гаряче водопостачання для мікрорайонів із відомою й невідомою забудовою визначаються різними методами.
1 Розрахунок витрат теплоти у мікрорайоні з відомою забудовою
Якщо в мікрорайоні відома кількість та розміри будинків то витрати теплоти на опалення окремого громадського будинку визначаються за формулою
де qо - опалювальна характеристика будинку Вт(м3 оС) залежить від призначення будинку та його об’єму [3]; для будівлі № 4: qо = 038 Вт(м3 оС);
V - об’єм будинку за зовнішніми розмірами м3; для будівлі № 4: V = 2950345=
tв - розрахункова температура повітря в приміщеннях будинкуоС; для будівлі № 4: tв = 16 оС;
tз.о. - температура зовнішнього повітря;
h - поправковий коефіцієнт на теплову характеристику будинку залежить від tз.о [11]; h = 1134.
Витрати теплоти на вентиляцію громадського будинку розраховують за допомогою формули
де qв- вентиляційна характеристика будинку Вт(м3оС) [3]; для будівлі № 4: qв = = 008 Вт(м3оС).
Qв = 00839825(16 + 22)1134 = 137291 Вт.
Витрати теплоти на гаряче водопостачання залежать від норм споживання води та кількості споживачів у будинку.
Середня витрата теплоти впродовж доби на гаряче водопостачання будинку дорівнює
де с - теплоємність води Дж(кг×оС);
- норма витрат води на одного споживача за добу лдобу [3]; для будівлі № 4: = 20 лдобу;
m - кількість споживачів; для будівлі № 4: m = 1496 чол.;
r- густина води кгл;
Т - період протягом якого споживається вода Т = 24 години (для житлових будинків лікарень санаторіїв інтернатів дитячих садків-ясел гуртожитків готелей). Для інших громадських будівель період споживання гарячої води дорівнює кількості годин роботи але не менше 10 годин.
Результати розрахунків оформляємо у табличній формі.
Таблиця 1 – Витрати теплоти
2 Розрахунок витрат теплоти у мікрорайонах з невідомою забудовою
Мікрорайони з невідомою забудовою - це ті мікрорайони які планується забудовувати в перспективі. У таких мікрорайонах як правило перелік будинків невідомий. Витрати теплоти на опалення житлових будинків у них визначають за допомогою формули
де qм2 - витрати теплоти Вт на опалення 1 м2 загальної площі житлового будинку [4]; qм2 = 762 Втм2;
Fобщ - загальна площа житлових будинків у мікрорайонах м2 . Загальну площу квартир у житлових будинках можна визначити на основі щільності житлового фонду f м2га [4].
де S – площа кварталів з невідомою забудовою га.
Fж = 7200252 = 1814400 м2;
Fобщ = 151814400 = 2721600 м2;
У мікрорайонах із невідомою забудовою витрати теплоти на опалення громадських будинків обчислюють як частку від витрат теплоти на опалення житлових будинків
Загальні витрати теплоти на опалення:
Витрати теплоти на вентиляцію громадських будинків розраховують за формулою
де к2 - коефіцієнт котрий ураховує яка частка витрат теплоти необхідна для вентиляції приміщень. За відсутності конкретних рекомендацій цей коефіцієнт приймають рівним к2=04.
Qв = 0451846480 = 20738592 Вт.
Середня витрата теплоти на гаряче водопостачання будинків у мікрорайонах з невідомою забудовою дорівнює
де витрата води на гаряче водопостачання одним мешканцем за добу в житлових будинках лдобу; = 120 лдобу;
в - витрата води на гаряче водопостачання одним мешканцем у громадських будинках лдобу (приймається 25 лдобу);
m- кількість мешканців.
m = Fж135 = 1814400135 = 134400 чол.
Максимальну витрату теплоти на гаряче водопостачання для мікрорайону з невідомою забудовою визначають за допомогою рівняння
Коефіцієнт годинної нерівномірності приймають кг =24.
Теплове навантаження для всього міста обчислюють як суму витрат теплоти для мікрорайонів з відомою і невідомою забудовою:
Qо = 259232 + 8311 = 267543 МВт;
Qв = 20739 + 0227 = 20966 МВт;
= 56554 + 0973 = 57637.
3 Графіки витрат теплоти
Для побудови графіка витрат теплоти на опалення і вентиляцію використовують формулу
де Qз.і - витрати теплоти при розрахунковій температурі зовнішнього повітря tз.о МВт;
tв- розрахункова температура повітря в приміщеннях будинків оС;
tз- температура зовнішнього повітря при якій визначають витрати теплоти на опалення оС.
Витрати теплоти на опалення лінійно змінюються залежно від температури зовнішнього повітря. з зниженням температури зовнішнього повітря витрати теплоти на опалення збільшуються. Аналогічно змінюються витрати теплоти на вентиляцію.
Витрата теплоти на гаряче водопостачання від температури зовнішнього повітря не залежить. Для літнього режиму:
4 Графік витрати теплоти залежно від тривалості різних температур зовнішнього повітря
Кількість теплоти яку необхідно витратити (наприклад на опалення приміщень) залежить від тривалості стояння температур зовнішнього повітря. ї зручно визначити за допомогою графіка Росандера. Його будують на основі сумарного графіка витрат теплоти і тривалості стояння різних температур зовнішнього повітря.
Таблиця 2 – Тривалість стояння температур зовнішнього повітря
На рисунку 1 наведені графіки що характеризують зміну витрат теплоти на опалення вентиляцію та гаряче водопостачання залежно від температури зовнішнього повітря а також графік сумарних витрат теплоти. Також на рисунку 1 наведений графік Росандера; заштрихована площа графіка характеризує витрати теплоти на опалення вентиляцію та гаряче водопостачання протягом року.
Режим регулювання теплових мереж
При розробленні центрального режиму регулювання орієнтуються на основного споживача теплоти в системі теплопостачання. У житловій зоні забудови основним споживачем є система опалення. Для регулювання систем опалення розраховують і будують опалювальний графік.
1 Опалювальний графік температур теплоносія
Для побудови опалювального графіка розраховують температуру теплоносія в подавальному (t1) та зворотному (t2) трубопроводах теплової мережі при різних температурах зовнішнього повітря tз.
Температуру в подавальному трубопроводі обчислюють за допомогою рівняння
температуру в зворотному трубопроводі- за формулою
де tв = 18 оС - розрахункова температура внутрішнього повітря;
tпр.о- середня температура теплоносія в нагрівальному приладі системи опалення при tз.о.:
t1о t2о - відповідно розрахункова температура теплоносія в подавальному і зворотному трубопроводах теплової мережі при розрахунковій температурі зовнішнього повітря tз.о;
- відносна витрата теплоти на опалення при температурі зовнішнього повітря:
Розрахунки виконуємо у табличній формі.
Таблиця 3 – Розрахунок опалювального графіка температур теплоносія
За результатами розрахунків за допомогою наведених рівнянь будують опалювальний графік температур теплоносія (рис. 2).
Температура теплоносія в закритій тепловій мережі у подаючому трубопроводі не повинна знижуватись нижче 700С у відкритій - нижче 60оС. Тому лінії які характеризують на графіку температуру мережної води в подавальному й зворотному трубопроводах мають перелом.
2 Графік температур теплоносія при центральному якісному регулюванні закритої теплової мережі за сумарним навантаженням на опалення і гаряче водопостачання
Режим центрального регулювання за сумарним навантаженням систем опалення та гарячого водопостачання розробляють із метою зниження розрахункових витрат води в тепловій мережі. Для закритої теплової мережі його застосовують при двоступеневій послідовній схемі підключення теплообмінників.
- отже застосовуємо двоступеневу послідовну схему підключення теплообмінників.
Для цього будують так званий підвищений графік температур теплоносія. Графік підвищених температур теплоносія будують на основі опалювального графіка при співвідношенні балансових навантажень:
Визначаємо перепад температур мережної води в обох ступенях нагріву:
Визначаємо перепад температур мережної води першої ступені нагріву в точці перелому температурного графіка:
Визначаємо перепад температур мережної води другої ступені нагріву в точці перелому температурного графіка:
Визначаємо температуру мережної води у подаючому трубопроводі в точці перелому температурного графіка:
Визначаємо температуру мережної води у зворотному трубопроводі в точці перелому температурного графіка:
Подальший розрахунок виконуємо у табличній формі для різних температур мережної води у подаючому і зворотному трубопроводі 1 і 2 за наступними формулами:
Таблиця 4 – Розрахунок підвищеного графіка температур теплоносія
Підвищений графік наведено на рисунку 2 спільно з опалювальним графіком.
Транспортування теплоти
Проектування теплових мереж починають із нанесення на план житлового району міста траси трубопроводів.
Основні принципи якими потрібно керуватись при цьому - це мінімальна довжина трубопроводів від джерела теплоти до споживачів та надійність роботи системи теплопостачання. Трасу прокладають у технічних полосах паралельно червоним лініям вулиць доріг.
Витрати теплоносія для окремих ділянок магістральної теплової мережі розраховують за допомогою формули
Gр= Go+ Gв+к3Gг.в.сер. кгс
де Go Gв Gгв.сер.- відповідно розрахункові витрати теплоносія на опалення вентиляцію та гаряче водопостачання;
кз- коефіцієнт що залежить від теплового навантаження на ділянку. При загальному тепловому навантаженні 100 МВт і більше кз=10; при тепловому навантаженні меншому ніж 100 МВт але більшому за 10 МВт к3= 12. Якщо теплове навантаження менше від 10 МВт то у формулу замість підставляють а к3=10.
Витрату теплоносія на опалення будинків визначають за формулою
де Qр.о.- розрахункові витрати теплоти на опалення будинків кВт;
t10 t20 - розрахункові температури теплоносія в подавальному та зворотному трубопроводахоС;
с- теплоємність води яка становить 4187 кДжкгоС.
Розрахункові витрати теплоносія на систему вентиляції дорівнюють
де Qр.в.- розрахункові витрати теплоти на вентиляцію будинків кВт.
Витрати теплоносія на гаряче водопостачання обчислюють за допомогою рівняння
m- кількість мешканців m = 134400 чол.
Витрати теплоносія для окремих кварталів розраховують за формулою:
де - витрати теплоносія на опалення вентиляцію чи гаряче водопостачання для j-того кварталу кгс;
- витрати теплоносія на опалення вентиляцію чи гаряче водопостачання визначені вище кгс;
- площа j-того кварталу га;
S = 252 га – площа кварталів з невідомою забудовою.
Після центрального теплового пункту (ЦТП) для кварталу з відомою забудовою розрахункові витрати теплоносія для окремої ділянки теплових мереж опалення та вентиляції дорівнюють
де Gо; G в- відповідно розрахункові витрати теплоносія на опалення й вентиляцію кгс.
Для мереж гарячого водопостачання зокрема для подавального трубопроводу відповідно до рекомендації [4] витрати теплоносія розраховують за формулою
де g - характерна витрата теплоносія для даної ділянки лс;
a- коефіцієнт який ураховує кількість водорозбірних точок котрі обслуговують окрему ділянку та вірогідність їх одночасної дії тобто
де N - кількість водорозбірних точок;
Р- вірогідність їх одночасної дії.
Витрати в циркуляційному трубопроводі досить приблизно можна прийняти в розмірі 20% від витрат у подавальному трубопроводі.
Витрати теплоносія для ділянок магістральних і внутрішньоквартальних трубопроводів наведені у наступних розділах в таблицях гідравлічних розрахунків.
Гідравлічний розрахунок трубопроводів магістральних теплових мереж
Гідравлічний розрахунок теплових мереж від джерела теплоти до ЦТП (у закритих теплових мережах) і до центральної теплової камери (ЦТК) (у відкритих) виконують у два етапи: попередній гідравлічний розрахунок та остаточний. Мета попереднього гідравлічного розрахунку - визначити матеріальну характеристику теплової мережі при довільно прийнятому градієнтові тиску на головній магістралі. Це дасть можливість надалі визначити оптимальний градієнт тиску на головній магістралі.
1 Оптимальний градієнт тиску та попередній гідравлічний розрахунок
При попередньому гідравлічному розрахунку задаються довільним значенням градієнта тиску по головній магістралі до 80 Пам та за допомогою номограми для гідравлічного розрахунку з [5] або [7] призначають діаметри на ділянках і розраховують матеріальну характеристику теплової мережі.
При цьому необхідно пильнувати щоб перепад тиску для окремих відгалужень був однаковий.
Матеріальну характеристику потрібно розраховувати для всієї теплової мережі тобто для головної магістралі та відгалужень. Матеріальна характеристика для всієї мережі (враховуючи подавальний і зворотний трубопроводи) дорівнює
Попередній гідравлічний розрахунок виконуємо у табличній формі задавшись градієнтом тиску Rо = 80 Пам.
Таблиця 5 – Попередній гідравлічний розрахунок
Головна магістраль Rо = 80 Пам
R6-8 = Rol6-7l6-8 = 80750300 = 200 Пам
R5-10 = Rol5-7l5-10 = 80925550 = 135 Пам
R5-11 = Rol5-7l5-11 = 80925550 = 135 Пам
R4-12 = Rol4-7l4-12 = 801600300 = 427 Пам
R3-13 = Rol3-7l3-13 = 801700400 = 340 Пам
R2-14 = Rol2-7l2-14 = 802550400 = 510 Пам
R2-15 = Rol2-7l2-15 = 802550300 = 680 Пам
Мо = 31448252 = 628965 м2.
Оптимальний градієнт тиску по головній магістралі обчислюють за допомогою рівняння
де Мо - матеріальна характеристика теплової мережі визначена на основі попереднього гідравлічного розрахунку м2;
Rо - градієнт тиску по головній магістралі Пам;
Gо- розрахункова витрата теплоносія в тепловій мережі кгс;
L - загальна довжина головної магістралі L=2= 7570 м (подавальний і зворотний трубопроводи);
j- коефіцієнт який залежить від техніко-економічних показників та обладнання теплової мережі Втм2
де hн.у.- ККД насосної установки hн.у=06;
fт.м - частка відрахувань на амортизацію ремонт і обслуговування теплової мережі приймають 0075 1рік;
Ен- нормативний коефіцієнт ефективності Ен= 012 1рік; в- коефіцієнт який характеризує вартість теплової мережі грн.м2 його значення приймають залежно від типу грунту й способу прокладення теплової мережі;
к- коефіцієнт теплопередачі від теплоносія в навколишнє середовище при техніко-економічних розрахунках можна приймати к=1Вт(м2оС);
tсер.- середня температура теплоносія в тепловій мережі приймають по опалювальному графіку залежно від середньої температури зовнішнього повітря в опалювальний період;
tо - температура навколишнього середовища при підземному прокладанні приймають середню температуру рунту на глибині осі трубопроводу tгр.= 5оС;
b - коефіцієнт котрий ураховує втрати теплоти неізольованими ділянками теплової мережі тобто засувками сальниковими компенсаторами й іншими ділянками b=12;
n - кількість годин роботи теплової мережі протягом року;
Вт - вартість теплової енергії грн.ГДж;
Ве- вартість електричної енергії грн.кВтгод.;
a- коефіцієнт який ураховує втрати тиску на місцевих опорах a=03;
nм.н.- кількість годин використання розрахункової потужності мережних насосів.
2 Остаточний гідравлічний розрахунок
Після попереднього гідравлічного розрахунку виконують остаточний гідравлічний розрахунок головної магістралі призначають діаметри трубопроводів орієнтуючись на оптимальний градієнт тиску на ділянках далі розраховують відгалуження. Якщо не вдається ув’язати відгалуження за допомогою діаметрів встановлюємо діафрагму діаметр якої розраховуємо за формулою:
де G – витрата води на ділянці тгод;
ΔР – необхідна втрата тиску на ділянці м. вод. ст.
При виконанні гідравлічного розрахунку використовують номограми або таблиці для гідравлічного розрахунку водяних теплових мереж із [3] чи [5]. При остаточному гідравлічному розрахунку розробляють монтажну схему. Подавальний трубопровід при будівництві прокладають із правого боку по ходу води від джерела теплоти а зворотний - із лівого. При підземному прокладенні трубопроводів як правило застосовують П-подібні компенсатори. Для трубопроводів діаметром більше від 100 мм можна використовувати при обгрунтуванні сальникові. Нерухомі опори встановлюють у камерах або в каналі біля камери.
На всіх відгалуженнях від магістралі та відгалуженнях до споживачів необхідно встановити відмикаючу арматуру. Для обслуговування сальникових компенсаторів також передбачають камери. Монтажну схему трубопроводів викреслюють не додержуючись масштабу але візуально співвідношення довжин окремих ділянок якщо можна необхідно витримати.
Остаточний гідравлічний розрахунок виконуємо у табличній формі.
Таблиця 6 – Остаточний гідравлічний розрахунок
Головна магістраль Rопт = 92 Пам
з(64) 3*2ск(274) 1ск(228) L(228)
Тпр(263) 1ск(131) 2*2ск(158)
Тпр(139) 3*2ск(834) 1ск(417) L(417)
Відгалуження 6--8 ΔРр = 511 кПа
R = ΔРр[(1+α)l] = 511103[(1+03)300] = 131 Пам
з(43)Тв(252) 2ск(101) 1ск(5)
Встановлюємо діафрагму діаметром
Відгалуження 5-9-10 ΔРр = 72 63 кПа
R = ΔРр[(1+α)l] = 7263103[(1+03)550] = 102 Пам
Тв(252) з(43) 2*2ск(101)
Трозд(278) з(417) 2ск(834)
Відгалуження 5-9-11 ΔРр = 72 63 кПа
Відгалуження 4--12 ΔРр = 14387 кПа
R = ΔРр[(1+α)l] = 14387103[(1+03)300] = 369 Пам
Тв(252) з(43) 2ск(101) 1ск(5)
Відгалуження 3--13 ΔРр = 16152 кПа
R = ΔРр[(1+α)l] = 16152103[(1+03)400] = 311 Пам
Відгалуження 2--14 ΔРр = 26122 кПа
R = ΔРр[(1+α)l] = 26122103[(1+03)400] = 502 Пам
Тв(208) з(417) 2*2ск(834)
Відгалуження 2--15 ΔРр = 26122 кПа
R = ΔРр[(1+α)l] = 26122103[(1+03)300] = 670 Пам
Тв(89) з(238) 2*2ск(357)
Гідравлічний розрахунок трубопроводів внутрішньоквартальних теплових мереж
1 Розрахунок мережі гарячого водопостачання
Розрахунок мережі гарячого водопостачання починаємо з визначення максимальних секундних витрат. Розрахунок секундних витрат проводимо у табличній формі.
Таблиця 7 – Розрахунок секундних витрат
Добуток NР визначається за формулою:
де quч = 12 для школи; quч = 45 для дитячого садка; quч = 10 для житлового будинку.
Виконуємо попередній розрахунок подаючого трубопроводу. Діаметри труб підбираємо орієнтуючись на швидкість руху води: у головній магістралі – до 15 мс у відгалуженнях – до 2-3 мс. Розрахунок проводимо у табличній формі.
Таблиця 8 – Розрахунок подаючого трубопроводу внутрішньоквартальної мережі гарячого водопостачання
Втрати тиску визначаються за формулою:
Н = іl(1 + кm)n кгсм2.
Виконуємо кінцевий гідравлічний розрахунок методом еквівалентних довжин. Розрахунок проводимо у табличній формі.
2 Розрахунок мережі опалення і вентиляції
Гідравлічний розрахунок проводимо методом еквівалентних довжин аналогічно попередньому. Розрахунок проводимо у табличній формі.
Таблиця 9 – Розрахунок внутрішньоквартальної мережі гарячого водопостачання
Твідг(495) з(165) 3*п(38)
Твідг(382) з(128) 2*п(35)
*Тпр(255) з(128) п(35)
*Тпр(13) з(065) п(24)
Трозд(194) з(0) п(2)
Тпр(196) з(065) п(24)
Твідг(262) з(065) 3*п(24)
Твідг(192) з(0) 2*п(19)
*Тпр(144) з(0) п(19)
*Тпр(113) з(0) п(18)
Відгалуження 1- -6 ΔРр = 47516 м. вод. ст.
Тпр(145) з(072) 2*п(26) 2*L(044)
Тпр(13) з(065) п(24) L(04)
Твідг(192) з(0) п(19)
Твідг(15) з(0) п(18)
Тпр(113) з(0) 2*п(18) 2*L(022)
Тпр(086) з(0) п(17) L(017)
Сума по не спільних ділянках
Похибка Δ = [(47516 - 43954)47516]100 = 7% 10%
Відгалуження 1- -21 ΔРр = 28193 м. вод. ст.
Тпр(255) з(128) п(35)
Твідг(196) з(065) п(24)
Твідг(145) з(0) п(2) L(029)
Твідг(114) з(0) п(17)
Твідг(114) з(0) п(17) L(017)
Похибка Δ = [(28193 - 26615)28193]100 = 6% 10%
Відгалуження 1- -15 ΔРр = 28193 м. вод. ст.
Твідг(3) з(1) 2*п(32)
Твідг(145) з(0) п(2)
Твідг(15) з(0) 2*п(18)
Тпр(086) з(0) 2*п(17)
Похибка Δ = [(28193 - 26044)28193]100 = 8% 10%
Таблиця 10 – Розрахунок внутрішньоквартальної мережі опалення і вентиляції
Головне кільце 1- -20
Тпр(724) з(29) п(84)
Твідг(109) з(29) 3*п(84)
Твідг(66) з(22) 2*п(56)
*Тпр(33) з(165) п(38)
Відгалуження 1- -6 ΔРр = 10623 м. вод. ст.
Твідг(66) з(22) п(56)
Тпр(33) з(165) 2*п(38) 2*L(098)
Тпр(2) з(1) п(32) L(06)
Похибка Δ = [(10623 - 11635)10623]100 = -95% 10%
Відгалуження 1- -21 ΔРр = 7802 м. вод. ст.
Твідг(495) з(165) п(38)
Похибка Δ = [(7802 - 8171)7802]100 = -5% 10%
Відгалуження 1- -15 ΔРр = 7802 м. вод. ст.
Твідг(495) з(165) 2*п(38)
Тпр(33) з(165) 2*п(38)
Похибка Δ = [(7802 - 7426)7802]100 = 5% 10%
Розрахунок теплоізоляції
Теплову ізоляцію передбачають для трубопроводів теплових мереж із метою зменшення втрат теплоти. Теплова ізоляція складається з основного ізоляційного шару та покривного шару. Товщину теплової ізоляції розраховуємо на основі норм утрати теплоти [5].
Розрахунок виконуємо для ділянки 16-17 внутрішньоквартальної теплової мережі з діаметрами: dH dH dH x S = 445 х 25 (гв цирк).
За заданою нормою втрат теплоти загальний опір передачі теплоти від теплоносія до навколишнього середовища повинен бути не меншим від
де q - норма втрат теплоти Втм;
t- температура теплоносія оС;
tо- температура навколишнього середовища.
З іншого боку загальний опір теплопередачі при прокладанні трубопроводів у непрохідних каналах становить
SR= Rв+ Rтр.+ Rіз.+ Rп.ш.+ Rз.+ Rкан.+ Rгр.+R1-2 моСВт
де Rіз. Rп.ш. Rз Rкан. Rгр. R1-2 - відповідно опір передачі теплоти ізоляційного шару покривного шару опір теплообміну між поверхнею конструкції теплоізоляції та повітрям у каналі а також між цим повітрям і внутрішньою поверхнею каналу опір грунту й опір взаємного впливу труб моСВт.
з цього рівняння можна визначити опір теплопровідності основного ізоляційного шару
Rіз= SR - ( Rп.ш.+ Rз.+Rкан.+Rгр.+R1-2) моСВт.
Подаючий трубопровід о+в
В якості основного ізоляційного шару приймемо мінераловатні плити: із = 30 мм λіз = 0053 + 000019tср ВтмоС. Температура повітря у непрохідному каналі приблизно рівна tо 40 оС.
В якості покрівельного шару приймемо азбесто-цементні шкаралупи: із = 8 мм λп.ш = 038 ВтмоС.
Задаємося непрохідним каналом типу КЛ90-45.
Рисунок 3 – Непрохідний канал типу КЛ90-45
Опір теплопередачі покрівельного шару:
Опір теплообміну зовнішньої поверхні конструкції:
Опір теплообміну внутрішньої поверхні каналу:
Опір взаємного впливу труб:
Необхідний опір основного ізоляційного шару:
Необхідна товщина основного ізоляційного шару:
Зворотній трубопровід о+в
В якості основного ізоляційного шару приймемо мінераловатні плити: із = 30 мм λіз = 0064 ВтмоС. В якості покрівельного шару приймемо азбесто-цементні шкаралупи: із = 8 мм λп.ш = 038 ВтмоС.
Подаючий трубопровід гв
Задаємося непрохідним каналом типу КЛ60-45.
Рисунок 4 – Непрохідний канал типу КЛ60-45
Циркуляційний трубопровід гв
В якості основного ізоляційного шару приймемо мінераловатні плити: із = 30 мм λіз = 0063 ВтмоС. В якості покрівельного шару приймемо азбесто-цементні шкаралупи: із = 8 мм λп.ш = 038 ВтмоС.
Вибір будівельних конструкцій теплової мережі
1 Розрахунок рухомих опор
При прокладанні теплових мереж у непрохідних каналах використовують ковзні опори. х установлюють із метою щоб виключити провисання трубопроводів тобто для зменшення стріли провисання. Відстань між рухомими опорами залежить від діаметра трубопроводу. Відстань між рухомими опорами визначають за допомогою формули
W- момент опору трубопроводу м3 ;
g - маса 1 м трубопроводу разом з ізоляцією і теплоносієм;
j - коефіцієнт міцності зварювального шва;
[s] - допустима напруга яка залежить від температури стінки трубопроводу марки сталі робочого тиску та способу компенсації температурних деформацій. Величину допустимої напруги визначають за [5];
– коефіцієнт який враховує дію зосередженого навантаження приймається рівним у межах 04-06.
2 Розрахунок сальникових компенсаторів
При розрахунку сальникового компенсатора необхідно визначити монтажну й установочну довжину сальникового компенсатора на ділянці. Розраховуємо компенсатор К1 на ділянці 1-2 магістральної теплової мережі. Розрахунок ведемо за [5]. Установочна довжина визначається за формулою:
де А – довжина компенсатора мм;
z – невикористана компенсуюча здатність мм.
Lуст = 2620 – 80 = 2540 мм.
Монтажна довжина визначається за формулою:
Lмонт = Lуст – 0012(tм – tз.о)L мм
де tм – температура зовнішнього повітря при якій ведеться монтаж трубопровода оС;
tз.о – температура найхолоднішої п’ятиденки оС;
L – відстань між нерухомими опорами м.
Lмонт = 2540 – 0012(18 + 22)320 = 23864 мм.
3 Розрахунок П-подібних компенсаторів
Розрахунок ведемо за [13] для ділянки 16-17 внутрішньоквартальної теплової мережі.
Величина теплового подовження трубопровода визначається за формулою:
де α – коефіцієнт лінійного розширення трубної сталі мммоС;
– максимальна температура теплоносія оС;
tз.о – температура найхолоднішої п’ятиденки оС.
Величина розрахункового теплового подовження трубопровода визначається за формулою:
де Е = 05 при 250 оС.
За величиною Δlрозр за номограмами визначаємо розміри спинки компенсатора В м вильоту Н м силу пружної деформації Рк т.
В = 1 м Н = 185 м Рк = 0235 т.
В = 1 м Н = 14 м Рк = 03 т.
В = 07 м Н = 11 м Рк = 021 т.
В = 04 м Н = 12 м Рк = 0088 т.
4 Розрахунок ділянки самокомпенсації
Розрахунок ведемо за [13] для вузла повороту П4 ділянки 12-21 внутрішньоквартальної теплової мережі.
Рисунок 5 – Схема вузла самокомпенсації П4
Для даної схеми вузла самокомпенсації розрахунок ведеться за формулами:
де а б – поздовжнє вигинаюче компенсаційне напруження у відповідній точці кгсмм2;
Рх Ру – сили пружної деформації кгс;
А С - допоміжні величини які визначаються за відповідними номограмами і таблицями.
С = 3; А = 12; = 0454 кгсоС; = 00108 кгсммм2оС;
Визначаємо поздовжнє вигинаюче компенсаційне напруження:
Визначаємо сили пружної деформації:
С = 3; А = 12; = 0271 кгсоС; = 000768 кгсммм2оС;
5 Розрахунок нерухомих опор
Нерухомі опори розподіляють трубопровід на незалежні ділянки відносно температурних деформацій. Вони сприймають осьові зусилля які виникають за рахунок цих деформацій. При підземному прокладанні нерухомі опори розташовують у камерах (лобові опори) або безпосередньо на трасі в каналах (щитові опори). Тип опори вибирають керуючись величиною осьового зусилля. Розрахунок проводимо за [5].
Для розрахунку вибираємо нерухомі опори розташовані у теплофікаційній камері ТК14 між ділянками 16-17 і 17-18 внутрішньоквартальної теплової мережі. Для ділянки 17-18 маємо: dH dH dH x S = 38 х 25 (гв цирк). Для розрахунку необхідно підібрати П-подібні компенсатори на ділянці 17-18. Так як довжини ділянок 16-17 і 17-18 однакові П-подібні компенсатори також будуть однакові отже сили пружної деформації теж будуть однакові. Розрахунок проводимо за наступними формулами:
де - зусилля яке сприймає нерухома опора від відповідної ділянки т;
- реакція сил тертя рухомої опори на відповідній ділянці т;
Рк – сила пружної деформації П-подібного компенсатора на відповідній ділянці т;
mі – маса відповідної труби з водою кгм;
fрух.оп – коефіцієнт тертя рухомих опор;
- відстань між нерухомими опорами м;
Fрез – результуюче зусилля яке сприймає нерухома опора т.
Визначаємо реакції сил тертя рухомих опор:
Визначаємо зусилля які сприймає нерухома опора:
Визначаємо результуюче зусилля яке сприймає нерухома опора:
Fрез = 0602 - 0516 = 0086 т.
Вибираємо опору МВН 1316-06 тип II.
Рисунок 6 – Нерухома опора МВН 1316-06 тип II
– упор; 2 – несуча конструкція
Fрез = 0667 - 0581 = 0086 т.
Fрез = 0491 - 0449 = 0042 т.
Вибираємо опору МВН 1316-05 тип II.
Fрез = 0229 - 0216 = 0013 т.
Вибираємо опору МВН 1316-23 тип I.
Рисунок 7 – Нерухома опора МВН 1316-23 тип I
6 Теплофікаційні камери
Камери споруджують для розташування в них засувок сальникових компенсаторів кранів для відведення повітря або спорожнення теплової мережі. х виконують із збірних залізобетонних елементів монолітного бетону чи цегли. Відстань між осями трубопроводів приймають на основі стандартного розташування трубопроводів у каналі . Габаритні розміри самої камери визначають з урахуванням мінімальних відстаней від обладнання до будівельних конструкцій указаних у [3 ] і [5].
Рисунок 8 –Теплофікаційна камера ТК10 магістральної теплової мережі
Підбір теплофікаційного обладнання ТЕЦ
На ТЕЦ теплова й електрична енергія виробляється комбіновано. Теплофікаційне обладнання на ТЕЦ служить для нагрівання теплоносія та транспортування тепловими мережами. У курсовому проекті необхідно підібрати теплофікаційне обладнання тобто теплообмінники (основні і пікові) та насоси (мережні й підживлюючі).
1 Розрахунок основних і пікових теплообмінників
Мета розрахунку теплообмінників- визначити їх кількість.
Розрахункова витрата теплоносія становить:
Теплова продуктивність теплообмінників становить:
Q = 05Qр = 05346146 = 173073 кВт.
Максимальна температура теплоносія на виході з основних теплообмінників становить:
Розрахунок основних теплообмінників
Площа нагрівальної поверхні теплообмінників повинна бути не меншою ніж необхідна площа яку визначають за допомогою формули
де Q - теплова продуктивність теплообмінників(основних або пікових) Вт;
к - коефіцієнт теплопередачі Вт(м2оС);
- середня логарифмічна різниця температур пари і води оС.
Коефіцієнт теплопередачі теплообмінника розраховують за формулою
де a1 - коефіцієнт тепловіддачі від пари (первинного теплоносія) до поверхні стінки трубок Вт(моС);
a2 - коефіцієнт тепловіддачі від стінки трубки до вторинного теплоносія Вт(моС).
Коефіцієнт тепловіддачі a1 для вертикальних теплообмінників визначають за допомогою формули
де tн.п.- температура насиченої пари оС:
tн.п = осн + (10 – 15 оС) = 99 + 11 = 110 оС;
tст.- температура стінки трубок оС:
де tсер.- середня температура води оС:
tсер.к.- середня температура конденсату оС:
h - відстань між перегородками м; попередньо задаємося теплообмінником БП-200У із h = 1 м fнагр = 200 м2 fw = 0123 м2.
Коефіцієнт тепловіддачі від стінки трубки до вторинного теплоносія (мережної води) a2 розраховують за формулою
де w - швидкість мережної води в трубках мс. Задаємося w = 105 мс;
dвн.- внутрішній діаметр трубок м.
Визначаємо середню логарифмічну різницю температур:
Δtб = tнп – 2о = 110-70 = 40 оС;
Δtм = tнп – осн = 110-99 = 11 оС;
Визначаємо необхідну площу теплообмінників:
Визначаємо кількість теплообмінників:
Уточнюємо фактичну швидкість вторинного теплоносія:
Похибка по швидкості становить:
Втрати тиску на одному теплообміннику визначають за формулою:
h = 162097 = 157 м. вод. ст.
Розрахунок пікових теплообмінників
tн.п = 1о + (10 – 15 оС) = 130 + 10 = 140 оС;
Задаємося w = 105 мс.
Коефіцієнт тепловіддачі від стінки трубки до вторинного теплоносія:
Δtб = tнп – осн = 140-99 = 41 оС;
Δtм = tнп – 1о = 140-130 = 10 оС;
Втрати тиску на одному теплообміннику:
Підбір мережних насосів
Продуктивність мережного насоса визначаємо за формулою:
Gм.н = 11Gр = 11143836 = 5694 м3год.
Напір що має розвивати насос визначаємо за п’єзометричним графіком з урахуванням запасу 10%:
Нм.н = 11Рм.н = 111409 = 155 м. вод. ст.
Вибираємо до встановлення два насоси (один – у якості резервного) СЭ5000 – 160 з такими параметрами:
G = 5700 м3год; Н = 159 м. вод. ст.; N = 2500 кВт; = 80%.
Підбір підживлюючих насосів
Підживлюючі насоси мають забезпечити втрати води які в закритій системі приймають на рівні 075% від об’єму води в трубопроводах теплової мережі. Об’єм води в системах теплопостачання визначають за [10]
де Q - теплове навантаження МВт;
Vм- питомий об’єм води в тепловій мережі тобто об’єм води на 1 МВт теплової потужності м3МВт;
Vгр- питомий об’єм мережної води в системах опалення громадських будинків м3МВт.
V = 346146(40+26) = 22846 м3;
Gп.н = 075V1000 = 075228461000 = 171 кгс = 617 м3год.
Так як передбачаємо встановлення двох робочих і одного резервного насосів Gп.н = 6172 = 309 м3год.
Нп.н = 11Рп.н = 11317 = 35 м. вод. ст.
Вибираємо до встановлення насоси К4530 з такими параметрами:
G = 36 м3год; Н = 35 м. вод. ст.; N = 5 кВт; = 65%.
Рисунок 9 – Схема ТЕЦ
Паровий котел 11.Живильний насос
Пароперегрівач 12.Підігрівач високого тиску
Паропровід високого тиску 13.Основні теплообмінники
Частина турбіни високого тиску пари 14. Пікові теплообмінники
Частина турбіни середнього і низького тиску пари 15. Обвідна лінія
Генератор електричної енергії16. Мережні насоси
Конденсатор17. Підживлюючі насоси
Конденсаційний насос18. Подаючий трубопровід тм
Підігрівач низького тиску19. Зворотній трубопровід тм
СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика.- М.: Стройиздат 1983.- 139 с.
Манюк В.И. и др. Справочник по наладке и эксплуатации водяных тепловых сетей. - М.: Стройиздат 1982.-214 с.
Строй А.Ф. Скальский В.Л. Расчет и проектирование тепловых сетей. - К.: Будивельнык 1981.- 144 с.
СНиП 2.04.07-86. Тепловые сети Госстрой СССР.- М.: ЦИТП Госстроя СССР 1987.-48 с.
Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей
Под ред. А.А. Николаева. - М.: Стройиздат 1965.-358 с.
СНиП 2.04.01-85. Внутренний водопровод и канализация зданий Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР 1986.-56 с.
Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.: Энергоиздат 1982.-360 с.
Теплоснабжение: Учебник для вузов Под ред. А.А. Ионина.- М.: Стройиздат 1982.-336 с.
Копко В.М. Зайцева Н.К. Теплоснабжение (курсовое проектирование). -Минск: Вышейшая школа 1985. - 139 с.
Теплоснабжение: Учебное пособие для вузовВ.Е. КозинТ.А. Левина и др. - М.: Высш. шк. 1980.-480 с.
Методичні вказівки до виконання курсового проекту на тему “Теплопостачання житлового району міста” для студентів спеціальності 6.092100 “Теплогазопостачання і вентиляція” денної та заочної форм навчання.- Полтава: ПолтНТУ 2005.- 34 с. Укладачі: А.Ф. Строй доктор техн. наук професор; Е.О. Личковаха асистент.
Методичні вказівки до виконання курсової роботи на тему “Гаряче водопостачання будинку” для студентів спеціальності 6.092100 “Теплогазопостачання і вентиляція” денної та заочної форм навчання.- Полтава: ПолтНТУ 2005.- 24 с.Укладачі: А.Ф. Строй доктор техн. наук професор; Е.О. Личковаха асистент.
Щекин Р.В. и др. Справочник по теплоснабжению и вентиляции. Кн.1. Отопление и теплоснабжение.- К.: Будівельник 1976.

004Підвищ. графік.cdw