Теплоснабжение района города

2.docx

Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ивановская государственная архитектурно-строительная академия»
Факультет инженерных сетей
Кафедра теплогазоснабжения и вентиляции
На тему: Теплоснабжение района города
Состав курсового проекта:
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Руководитель к.т.н. доцент Кулагин С.М.
Определение расчётных часовых и годовых расходов теплоты на отопление вентиляцию горячее водоснабжение и суммарного расхода 5
Построение графиков расхода теплоты в зависимости от температуры наружного воздуха 7
Расчет и построение графиков регулирования отпуска теплоты .10
Определение расходов теплоносителя 12
Разработка конструкции трубопроводов тепловой сети 14
Гидравлический расчет тепловой сети 15
Построение пьезометрического графика 19
Выбор сетевого оборудования ..21
Расчет труб на прочность ..22
Расчет компенсации температурных удлинений трубопроводов .22
Расчет самокомпенсации 22
Выбор и расчет П-образных компенсаторов 23
Проектирование тепловой изоляции 24
Библиографический список 30
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.
Дисциплина Теплоснабжение является одной из основных в учебном плане инженеров по специальности 290700 Теплогазоснабжение и вентиляция.
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.
Настоящие методические указания включают задание на проектирование состав и объем проекта рекомендации по выполнению отдельных разделов требования к оформлению расчетно-пояснительной записки и графической части. В них приводится список нормативной справочной и другой литературы.
Исходные данные к курсовому проекту
«Теплоснабжение района города»
Географический пункт строительства и его климатические условия
Температура наружного воздуха °С
Продолжительность отопительного периода сут.
расчетная для проектирования
средняя отопительного периода
Этажность застройки района расчетные температуры сетевой воды вид системы теплоснабжения
Расчетные температуры
Вид системы теплоснабжения
в подающей магистрали
в обратной магистрали
Характеристика грунта и глубина заложения грунтовых вод
Глубина залегания грунтовых вод м
теплопроводность Вт(м·°С)
Способ прокладки тепловой сети тип теплоизоляционной конструкции
Данные о теплоизоляционной конструкции
Способ прокладки тепловой сети
теплоизоляционный материал
плиты из минеральной ваты
Примечание. Средняя температура теплоизоляционного слоя определяется по формуле где tт – расчетная температура теплоносителя °С.
Характеристика грунта и глубина заложения грунтовых вод: вариант №5;
Способ прокладки тепловой сети тип теплоизоляционной конструкции: вариант №6.
Задание выдал доцент кафедры ТГВ Кулагин С.М.
Задание принял студент Устинов М. А.
Определение расчетных часовых и годовых расходов теплоты на отопление вентиляцию горячее водоснабжение и суммарного расхода
Тепловые нагрузки разнородны по характеру поэтому расчетные расходы теплоты определяются отдельно для отопления вентиляции и горячего водоснабжения. Нагрузки отопления и горячего водоснабжения должны предусматриваться для всех типов зданий – жилых и общественных. Вентиляционная нагрузка связана с подогревом воздуха подаваемого в помещения средствами механической вентиляции. Эта тепловая нагрузка характерна только для общественных зданий в жилых зданиях она отсутствует.
В курсовом проекте разрабатывается система теплоснабжения района с неизвестной застройкой поэтому тепловые нагрузки определяются по укрупненным показателям в соответствии с указаниями СНиП [1]. Исходным показателем является удельный расход теплоты на отопление 1 м2 жилой площади q который выбирается в зависимости от расчетной температуры наружного воздуха:
tн.о °С = -30 q Втм2 = 174
Суммарный расход теплоты на микрорайон равен сумме тепловых нагрузок
Тепловые нагрузки на отопление.
Расчет нагрузки на отопление производиться по формуле:
- нагрузка на отопление жилых зданий находиться по
- укрупненный показатель расчетного часового расхода тепла на отопление жилых зданий принимаемый зависимости от расчетной температуры наружного воздуха для проектирования отопления;
- нагрузка на отопление общественных зданий находиться по
- коэффициент учитывающий расход тепла на отопление общественных зданий принимаем равным 025.
Нагрузки на отопление:
Тепловые нагрузки на вентиляцию.
Расчет нагрузки на вентиляцию производиться по формуле:
- коэффициент учитывающий расход тепла на вентиляцию общественных зданий принимаем равным 04.
Тепловые нагрузки на горячее водоснабжение.
Расчет нагрузки на горячее водоснабжение производиться по формуле:
- количество жителей;
- удельный показатель потребления горячей воды для жилых зданий при расчетной температуре горячей воды ;
- удельный показатель потребления горячей воды для общественных зданий при расчетной температуре горячей воды ;
- плотность теплоносителя;
- теплоемкость теплоносителя;
- расчетная температура горячей воды;
- расчетная температура холодной (водопроводной) воды в зимний период;
Суммарный расход тепла на микрорайон составил:
Построение графиков расхода теплоты в зависимости от температуры наружного воздуха.
Расходы теплоты на отопление и вентиляцию определяются климатическими условиями. Для них строят графики изменения нагрузки в зависимости от температуры наружного воздуха которые представляют собой прямую линию. Для их построения достаточно иметь две точки одна из которых определяется при расчетной температуре наружного воздуха другая при любой другой. Пересчет нагрузок отопления и вентиляции на любую текущую температуру наружного воздуха tн производится по формуле:
где - расчетная тепловая нагрузка отопления или вентиляции МВт;
tВ – температура внутреннего воздуха принимаемая равной 18 °С;
tНР – расчетная для проектирования отопления и вентиляции температура наружного воздуха °С.
Расход теплоты на горячее водоснабжение не зависит от температуры наружного воздуха поэтому его график представляет собой прямую линию параллельную оси абсцисс.
Расчет среднечасовых нагрузок на отопление и вентиляцию производится по формуле:
Расчет годовых нагрузок на отопление производится по формуле:
Расчет годовых нагрузок на горячее водоснабжение производится по формуле:
Среднечасовой расход тепла на ГВС в летний период для жилых и общественных зданий:
- расчетная температура холодной (водопроводной) воды в летний период;
- коэффициент учитывающий снижение расхода горячей воды в летний период;
Вычисляем максимальный часовой расход тепла на горячее водоснабжение
Суммарный годовой расход тепла на микрорайон:
Расходы теплоты на отопление и вентиляцию определяются климатическими условиями. Для них строят графики изменения нагрузки в зависимости от температуры наружного воздуха которые представляют собой прямую линию. Для их построения достаточно иметь две точки одна из которых определяется при расчетной температуре наружного воздуха другая при любой другой. Пересчет нагрузок отопления и вентиляции на любую текущую температуру наружного воздуха tн производится по формуле
где - расчетная тепловая нагрузка отопления или вентиляции МВт.
По данным таблицы 1 построим температурный график тепловых нагрузок:
Рис. 2.1. Графики расходов теплоты в зависимости от температуры наружного воздуха.
Расчет и построение графиков регулирования отпуска теплоты.
Так как Qгвср Qo(015) 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. = -30оС и температурам теплоносителя:
- в подающем трубопроводе
= tв + (пр.о. – tв) · Qo08 + (1o - пр.о.) · Qo
с = tв + (пр.о. – tв) · Qo08 + (1o - пр.о.) · Qo Go
- в обратном трубопроводе
с = tв + (пр.о. – tв) · Qo0.8 – 05 · (см.о. - 2о) · Qo Go
где tв – температура внутреннего воздуха tв = 20 оС;
пр.о. – температура воды в отопительном приборе пр.о = 825 оС;
o и 2о – температуры теплоносителя соответственно в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети 1o = 150 оС и 2о = 70 оС;
см.о. – температура смешения см.о. =95 оС;
Qo = (tв – tн) (tв – tн.о.);
Go = [1 – 05 · (см.о. - 2о) · (tг – tх)] [1 + (tг - tв) · (tг – tх) · Qo – (пр.о. – tв) · (tг – tх) · Qo0.2
tг и tх – температуры горячей и холодной воды tг = 55 оС и tх = 5 оС;
Балансовая нагрузка:
температура наружного воздуха
Рис.3.1. Скорректированный температурный график.
Определение расходов теплоносителя.
Определяем часовой расход воды на отопление по формуле
где 1 – температура в подающем трубопроводе 1 =150 оС;
– температура в обратном трубопроводе 2 = 70 оС.
Вычисляем часовой расход воды на вентиляцию
Определяем среднечасовой расход воды на горячее водоснабжение по формуле
где tг tх QUOTE tх – температуры горячей и холодной воды tг =55 °С QUOTE tх=5° tх=5°С
Вычисляем максимальный часовой расход воды на горячее водоснабжение
Находим суммарный часовой расход воды
Gр = Gо + Gв = 589+472 = 6362 тч
Определяем расход воды в летний период по формуле
где - коэффициент учитывающий снижение среднечасового расхода воды на горячее водоснабжение в летний период = 08
Gрл = 0.8 · 403 = 3224 тч.
Расчёт расхода теплоносителя
Расчетный расход сетевой воды на микрорайон:
Разработка конструкции трубопроводов тепловой сети.
Материалы трубы и арматура для тепловых сетей запроектированы в соответствии с Правилами устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды Госгортехнадзора и требованиями СНиП [1].
В тепловых сетях применяются следующие типы труб:
- стальные бесшовные для прямых участков трубопроводов сортамент по ГОСТ 8732-78 технические условия по ТУ 14-3-190-82 для труб с Dу 50-400 мм параметры воды Pу25 МПа t200°C материал сталь по ГОСТ 1050-74*;
- стальные электросварные прямошовные по ГОСТ 10704-76* технические условия по ГОСТ 10705-80 гр.В параметры воды Pу16 МПа t200°C материал сталь по ГОСТ 1050-74* для труб с Dу 15-400 мм .
Запроектированные в тепловых сетях детали трубопроводов: отводы переходы диаметров заглушки фланцы и т.п. - стальные и удовлетворяют Правилам Госгортехнадзора.
В тепловых сетях запроектирован крутоизогнутый отвод заводского изготовления с радиусом сгиба равным 15-2 диаметра трубы применяемый для условных давлений теплоносителя до 64 МПа установленный на участке 1-2.
Запроектированная арматура в тепловых сетях предназначена для управления их работой и для регулирования режимов потребления теплоты. Предусмотрена запорная и регулирующая арматура.
Запорная арматура в тепловых сетях предусмотрена:
- на всех трубопроводах выводов тепловых сетей от источников теплоты независимо от параметров теплоносителя и диаметров трубопроводов; при этом не допускается дублирование арматуры внутри и вне здания;
- в водяных тепловых сетях в узлах на трубопроводах ответвлений условным диаметром свыше 100 мм а также на ответвлениях к отдельным зданиям.
На выводах тепловых сетей от источников теплоты и на вводах в центральные тепловые пункты предусмотрена стальная запорная арматура.
В качестве запорной арматуры запроектированы задвижки 30с41нж.
В пределах тепловых пунктов предусмотрена арматура из высокопрочного чугуна в соответствии с Правилами Госгортехнадзора.
Для тепловых сетей запроектирована фланцевая арматура.
В проекте запроектированы неподвижные опоры которые служат для разделения теплопроводов на участки независимые друг от друга в восприятии усилий от температурных деформаций и внутреннего давления. Размещаются неподвижные опоры между компенсаторами и участками трубопроводов с естественной компенсацией температурных удлинений.
Согласно [1] неподвижные опоры предусмотрены щитовые.
На трубопроводах запроектированы П-образные компенсаторы с крутоизогнутыми отводами.
В нижних точках трубопроводов водяных тепловых сетей предусматриваем штуцера с запорной арматурой для спуска воды dу=100мм .
В высших точках трубопроводов тепловых сетей предусматриваем штуцера с запорной арматурой для выпуска воздуха (воздушники) dу=32мм и 25мм. Выбираем 3 сетевых насоса КЕ9512РJNK200-500 и 2 подпиточных насоса ТР 150-6504 РN 25 в сумме 5 включая резервные.
Гидравлический расчет тепловой сети.
Ввиду большой протяженности тепловых сетей преобладающими гидравлическими потерями будут потери давления на трение. 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 Пам 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 Pотврасп- располагаемый перепад давления на ответвлении численно равный потерям давления на параллельных с ответвлением участках главной магистрали определённых от общей точки Па
ам – коэффициент учитывающий местные потери давления
lотв – 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 тепловой сети
(Циркуляционное кольцо №1)
Расчетный расход Gр тч
Диаметр трубопровода
Удельная потеря давления R Пам
Местные сопротивления
Эквивалентная длина lэкв м
Приведенная длина lпр=l+lэкв м
Потери давления Н=Rlпр 1000 м
Главная магистраль 1-15-Здание №22
П-обр.компенс2тройн-прох1задвиж.
П-обр.компенс 2 тройн-прох.
П-обр.компенс 1тройн-прох.
П-обр.компенс 2тройн-прох. 1задвиж.
П-обр.компенс 2тройн-прох.1 отвод
П-обр.компенс 2тройн-прох.
тройн-прох. 1задвиж.
Итого по главному циркуляционному кольцу
(Циркуляционное кольцо №2)
П-обр.компенс 1тройн-прох.1 задвижка
задвижка 1тройн-прох.
Невязка потерь давления по главной магистрали:
- Условие выполняется.
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:
Давление во всасывающем патрубке сетевого насоса составляет 30 м что достаточно для предотвращения кавитации. Линия давлений в обратной магистрали расположена выше всех зданий что обеспечивает заполнение водой всех абонентских систем отопления.
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 обратной магистрали не превышает допустимого давления по прочности отопительных приборов (364660м).
Давление в подающей магистрали не превышает допустимого давления по прочности труб (6292100).
Располагаемый перепад у всех абонентов достаточен для нормальной работы элеваторов.
Уровни пьезометрических линий следует устанавливать с учетом возможности присоединения абонентских систем по наиболее дешевым схемам.
Расчет необходимых точек для построения пьезометрического графика:
Рис. 7.1. Пьезометрический график.
Выбор сетевого оборудования
Производим выбор сетевого и приточного насосов.
Производительность сетевого насоса будет равна суммарному расходу теплоносителя в тепловой сети.
В двухтрубных системах теплоснабжения при наличии круглогодовой нагрузки горячего водоснабжения целесообразна установка двух одинаковых сетевых насосов с параллельным подключением: два для работы в холодный период с максимальной производительностью один из них – для перекачки воды в системе горячего водоснабжения в теплое время года. Производительность этих насосов: Напор каждого 4292 м.
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 тч 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 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 Qкот- расчетный расход теплоты в котельной МВт;
Qо Qв Qг.в – расчетные расходы теплоты на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение соответственно МВт.
Выбираем насосы: КЕ9512РJNK200-500 –сетевые насосы (мощность 100кВт)
ТР 150-6504 РN 25– подпиточный насос (мощность 75кВт КПД=947%).
Расчет труб на прочность
где рас - расчетное сопротивление металла трубы;
т - предел текучести.
вр - временное сопротивление разрыву трубы вр=4106 МПа.
k1 - коэффициент однородности металла при разрыве k1=085 для электросварных труб;
m1 =08 – коэффициент условной работы металла при разрыве;
m2 =06 – коэффициент условной работы трубопровода (для магистралей);
n – коэффициент перегрузки n=1.1;
dв – внутренний диаметр.
S=Pрабdнn2(рас+nPраб)
S=Pрабdнn2(09т+nPраб)
) S=1135103426112(093106+111135103)=67 см
) рас=41060850806=17106 Па
S=1135103426112(17106+111135103)=9 см
Следовательно выбранная толщина стенки трубы удовлетворяет требованиям прочности.
Расчет компенсации температурных удлинений трубопроводов
1.Расчет самокомпенсации
Расчет самокомпенсации выполняем для поворота трубопровода по формуле:
В приведённых формулах
d – диаметр трубопровода м.
- коэффициент линейного расширения α=0012 ммм ;
E – модуль упругости E = 202105 МПа;
n – отношение большего расстояния от поворота до опоры к меньшому;
Поворот УП1: =90° ; n=5050=1
=1.51+11802.021050.01210-30300502=016 МПа100 МПа
(меньше допускаемого напряжения изгиба трубопровода).
Поворот УП2: =90° ; n=5050=1
=1.51+11802.021050.01210-30200502=011 МПа100 МПа
2. Выбор и расчет П-образных компенсаторов
Определяем температурные удлинения компенсаторов по формуле:
где α - коэффициент линейного расширения α=0012 ммм ;
t – разность температур нагрева трубопровода oC.
Вычисляем расчетное тепловое удлинение по формуле: x=l
где - коэффициент учитывающий релаксацию компенсационных напряжений и предварительную растяжку компенсатора в размере 50 % полного теплового удлинения l то есть = 0.5.
25315273685По наружному диаметру трубопровода на участке dн и по x подбираем компенсаторы с определенными значениями спинки B и вылета H причем B=05H
l=0012117180+30=22604 мм
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
Проектирование тепловой изоляции
В соответствии со строительными нормами и правилами для трубопроводов тепловых сетей включая арматуру и фасонные изделия запроектирована тепловая изоляция. Для тепловой изоляции предусмотрены полносборные или комплектные конструкции заводского изготовления. В качестве теплоизоляционного материала принят армопенобетон.
В курсовом проекте в качестве среднегодовой температуры воды можно применять:
для подающей tвпод =90ºС
для обратной tвобр =50ºС
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 41-03-2003
tв tн – температуры теплоносителя и окружающей среды при которых задана норма потерь тепла.
Определяем все термические сопротивления:
Термическим сопротивлением покровного слоя пренебрегаем.
Термическое сопротивление грунта:
– глубина заложения оси трубопровода м.
–наружный диаметр конструкции трубопровода
Термическое сопротивление возникающее за счет взаимного влияния труб:
– 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=426мм
Подающая магистраль:
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 ИТ-1:
Тепловые потери на участке ИТ-1
Падение температур на участке ИТ-1
Подобным образом находим падение температуры теплоносителя и для других участков.
Диаметр трубопровода
Нормы потерь на отдельных участках Втм
Суммарные тепловые потери Вт
Расчётный расход G тч
Падение температур по участкам
Эффективность изоляции:
из=Qобщ-QпотQобщ100%=69.41-060269.41100=99.1%
В курсовом проекте «Теплоснабжение района города» была разработана в сокращенном объеме система централизованного теплоснабжения района города с жилищно-коммунальной застройкой. В качестве теплоносителя использовалась горячая вода.
Библиографический список
СНиП 41-02-2003 Тепловые сети. М.: 2004
СНиП 23-01-99 “Строительная климатология” - М.: Стройиздат 2003.
Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник В.И.Манюк Я.И.Каплинский Э.Б.Хиж и др. - М.: Стройиздат 1977.
Калинушкин М.П. Насосы и вентиляторы.-М.: Высш.шк.1987.
Гладкоскок В.П. Работа нагнетателей в сети и их подбор. – Киев.;1993.
Тепловые сети. Справочник проектировщика. Под ред. Николаева М.Н: 1965.
Теплоснабжение района города. Методические указания к выполнению курсового проекта (300). – ИИСИ: 1988.
Теплоснабжение района города. Методические указания к выполнению курсового проекта (301). - ИИСИ: 1988.
Теплоснабжение: Учебное пособие для студентов вузов. В. Е. Козин и др. – М.: Высшая школа 1980.
Шумов В. В. Компенсаторы для трубопроводов тепловых сетей. – Л.: Энергоатомиздат 1990.
Водяные тепловые сети: справочное пособие по проектированию; Под редакцией Н.К. Громова. – М.: Энергоатомиздат. 1988.

1.doc

Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ивановский государственный архитектурно-строительный университет»
Факультет инженерных сетей
Кафедра теплогазоснабжения и вентиляции
На тему: Теплоснабжение района города
Состав курсового проекта:
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Руководитель к.т.н. доцент
Определение расчетных часовых и годовых расходов теплоты на отопление
вентиляцию горячее водоснабжение и суммарного расхода 5
Построение графиков расхода теплоты в зависимости от температуры
Расчет и построение графиков регулирования отпуска теплоты 8
Определение расходов теплоносителя 10
Разработка конструкции трубопроводов. 12
Гидравлический расчет тепловой сети 13
Построение пьезометрического графика 16
Выбор сетевого оборудования 17
Расчет компенсации температурных удлинений трубопроводов 19
1. Расчет самокомпенсации 19
2. Выбор и расчет П-образных компенсаторов 20
Тепловой расчет тепловой сети 21
Библиографический список 24
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
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. = -20 оС.
Вариант генерального плана –№5.
Вариант расположения источника теплоты – №1.
Этажность застройки – 6.
Жилая площадь – 238000м2
Количество жителей – 26460 человек
Расчётные температуры сетевой воды –
в подающей магистрали – 140 °С
в обратной магистрали – 70 °С
в системе отопления – 95 °С
Вид системы теплоснабжения – открытая.
Данные о грунте – №1
Способ прокладки тепловой сети – бесканальный.
Теплоизоляционный материал – армопенобетон.
вентиляцию горячее водоснабжение и суммарного расхода
По tн.о. = - 20оС 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
aсут –среднесуточная за отопительный период норма расхода воды на одного
человека в жилых зданиях aсут = 100 л [pic]
b – среднесуточная за отопительный период норма расхода воды на одного
человека в общественных зданиях b = 25 л сут;
( - плотность воды ( = 1 кг л;
c – удельная теплоемкость воды с = 4187 Дж ([p
tг.ср. – температура горячей воды tг.ср. = 55 оС;
2 – коэффициент учитывающий теплоотдачу от трубопроводов систем
Суммарная нагрузка :
[pic]=4491+0359+9617=14467 МВт
Определяем среднечасовой расход тепла на горячее водоснабжение в летний
где tх.л. – температура холодной воды в летний период tх.л. = 15 оС;
( - коэффициент учитывающий снижение расхода воды в летний период
Вычисляем максимальный часовой расход тепла на горячее водоснабжение
Определение суммарных расходов теплоты:
-на горячее водоснабжение
Графики расходов тепла на отопление и вентиляцию строим по следующим
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=-20 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
(1с = tв + ((пр.о. – tв) · Qo + ((1o - (пр.о.) · Qo Go
- в обратном трубопроводе
(2с = tв + ((пр.о. – tв) · Qo0.8 – 05 · ((см.о. - (2о) · Qo Go
где tв – температура внутреннего воздуха tв = 18 оС;
(пр.о. – температура воды в отопительном приборе (пр.о = 825 оС;
(1o и (2о – температуры теплоносителя соответственно в подающем и обратном
трубопроводах тепловой сети (1o = 160 оС и (2о = 70 оС;
(см.о. – температура смешения (см.о. =825 оС;
Qo = (tв – tн) (tв – tн.о.);
Go = [1 – 05 · ((см.о. - (2о) · ( (tг – tх)] [1 + (tг - tв) · ( (tг
– tх) · Qo – ((пр.о. – tв) ·( (tг – tх) · Qo0.2
tг и tх – температуры горячей и холодной воды tг = 55 оС и tх = 5 оС;
Блансовоая нагрузка:
Температура 1 2 1с 2c
+8 6155 3807 6780 3706
+7 6464 3921 7047 3827
+6 6772 4033 7313 3945
+5 7077 4142 7578 4062
+4 7381 4250 7842 4176
+3 7683 4357 8105 4289
+2 7983 4461 8366 4400
+1 8282 4565 8627 4509
Определение расходов теплоносителя
Определяем часовой расход воды на отопление по формуле
где (1 – температура в подающем трубопроводе (1 =160 оС;
(2 – температура в обратном трубопроводе (2 = 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 ( - коэффициент учитывающий снижение среднечасового расхода воды на
горячее водоснабжение в летний период ( = 08
Gрл = 0.8 · 12805 = 102.44 кгc.
Расчёт расхода теплоносителя
№ потребителя Площадь м2 Расход теплоносителя кгс
Всего: 344920 15669
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
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
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 [pic]- располагаемый перепад давления на ответвлении численно равный
потерям давления на параллельных с ответвлением участках главной
магистрали определённых от общей точки Па
[pic] – коэффициент учитывающий местные потери давления
[pic] – 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
Гидравлический расчет тепловых сетей
УчастокРасчетныйДлина Диаметр Удельная Местные сопротивления ЭквивалентПриведеннаПотери
расход участктрубопроводпотеря ная длина я длина давления
Gр кгс а l ма давления lэкв м lпр=l+lэквp=Rlпр кПа
Главная магистраль 1-10-Здание №3
-1 15669 180 350 6641 1 задвиж 2 П-обр.компенс 1235 3035 2015544
-2 9766 83 300 6396 1 П-обр.компенс. 2 678 1508 9645168
-3 8623 170 300 4928 2 П-обр.компенс. 2 1078 2778 1368998
-4 7255 1485 250 8165 1 П-обр.компенс. 1 223 1708 1394582
-5 6474 126 250 65 2 П-обр.компенс. 1 335 1595 103675
-6 613 72 250 6333 1 П-обр.компенс. 1 223 943 5972019
-7 5468 89 250 502 1 П-обр.компенс. 2 334 1224 614448
-8 3393 171 200 5725 2 П-обр.компенс. 2 354 2064 118164
-9 1657 154 150 8261 2 П-обр.компенс. 1 174 1714 1415935
-10 945 120 125 7045 2 П-обр.компенс. 1 отвод 134 1334 939803
-зд3 945 16 125 7045 1 задвижка 22 182 128219
Итого по магистрали: 1165764
Отвод 0-1-11-12-13-14-15-16-зд2
-11 5903 72 200 17257 1 П-обр.компенс. 2 2946 10146 1750895
-12 4735 152 200 11128 1 П-обр.компенс. 1 177 1697 1888422
-13 4070 175 200 822 2 П-обр.компенс. 2 354 2104 1729488
-14 2928 113 175 8755 1 П-обр.компенс. 1 1564 12864 1126243
-15 2041 90 150 12513 1 П-обр.компенс. 2 165 1065 1332635
-16 1224 108 150 4507 2 П-обр.компенс. 1 214 1294 5832058
-зд2 542 18 100 7004 1 задвижка 165 1965 1376286
Итого по отводу: 1056406
Определяем невязку потерь давления и располагаемого давления на
( = (1165764 – 1056406) ·100 1165764 = 938 % 15 %. Значит расчет
Gр кгс а l ма давления lэкв м lпр=l+lэквp=Rlпр Па
-7 5468 93 250 502 1 П-обр.компенс. 2 334 1224 614448
-8 3393 176 200 5725 2 П-обр.компенс. 2 354 2064 118164
-9 1657 158 150 8261 2 П-обр.компенс. 1 174 1714 1415935
-10 945 130 125 7045 2 П-обр.компенс. 1 отвод 134 1334 939803
Итого по участку: 4280045
-6’ 663 52 80 327 1 П-обр.компенс.1 93 613 200451
’-зд7 663 16 80 327 1 задвижка 165 1765 577155
Итого по отводу: 2581665
( = (4280045– 2581665) ·100 4280045 = 3968>15 %.
Так как невязка превышает установленные пределы то необходимо установить
Диаметр отверстия определяется по формуле:
где [pic]-расход воды на участке ответвления тч
[pic]-перепад давлений срабатываемый на дроссельной диафрагме кПа
Так как минимальный диаметр дроссельной шайбы не должен быть меньше 3 мм и
[pic] равен 0543Па то устанавливаем 31 дроссельную шайбу [pic]
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
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
Уровни пьезометрических линий следует устанавливать с учетом
возможности присоединения абонентских систем по наиболее дешевым
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 [pic]
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
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. [pic] Расход подпиточного насоса м3ч
для подпитки открытой тепловой сети
определяется по формуле:
где V – объем воды в системе теплоснабжения м3;
[pic]- 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
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.
( - коэффициент линейного расширения [p
E – модуль упругости E = 2 ·105 МПа;
n – отношение большего расстояния от поворота до опоры к меньшому;
Поворот УП1: [p [pic]
(меньше допускаемого напряжения изгиба трубопровода)
Поворот УП3: [p [pic]
Поворот УП4: [p [pic]
2. Выбор и расчет П-образных компенсаторов
Определяем температурные удлинения компенсаторов по формуле:
[pic] – разность температур нагрева трубопровода oC.
Вычисляем расчетное тепловое удлинение по формуле: [pic]
где ( - коэффициент учитывающий релаксацию компенсационных напряжений и
предварительную растяжку компенсатора в размере 50 % полного теплового
удлинения [pic] то есть ( = 0.5.
По наружному диаметру трубопровода на участке dн и по [pic]
подбираем компенсаторы с определенными значениями спинки B и вылета H
Аналогично проводим расчёт для остальных компенсаторов
Все полученные результаты сводим в таблицу
Номер Условный Длина Тепловое Размеры Усилие
компенсатордиаметр компенсацудлинение мм компенсатора гибкого
а мм ионного м компенсатора
на плане участка кН
Полное Расчётн.высота ширина
К1 K2 377 90 20088 10044 4 2 215
K3 325 83 18526 9263 36 18 95
K4 K5 95 21204 10602 42 21 135
K6 273 65 14508 7254 28 14 115
K7 81 18079 9040 35 175 96
K8 60 13392 6696 27 135 118
K9 67 14954 7477 285 1425 114
K11 89 19865 9932 375 1875 9
K12 K20 219 80 17856 8928 325 1625 64
K13 91 20311 10156 361 1805 605
K18 72 16070 8035 31 155 69
K19 55 12276 6138 275 1375 75
K21 95 21204 10602 362 181 59
K22 194 50 11160 5580 235 1175 56
K14 159 75 16740 8370 28 14 3
K15 79 17633 8816 27 135 32
K23 90 20088 10044 32 16 27
K24 48 10714 5357 21 105 38
K25 50 11160 5580 215 1075 37
K16 133 60 13392 6696 225 1125 24
K17 50 11160 5580 21 105 27
K10 108 52 11606 5803 2 1 23
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
для подающей [pic]= 90ºС
для обратной [pic]= 50ºС
Расчёт толщины изоляции проводится следующим образом:
– определяется сопротивление переходу тепла от теплоносителя к
Вычисляем сопротивление переходу тепла от теплоносителя к окружающей
где q – норма потерь тепла принимается по СНиП
( toкр.ср. – температуры теплоносителя и окружающей среды при которых
задана норма потерь тепла.
Определяем все термические сопротивления:[pic]
Термическое сопротивление покровного слоя: Rпокр.слоя=002 м°СВт
Термическое сопротивление грунта:
[pic]– глубина заложения оси трубопровода м.
[pic]–наружный диаметр конструкции трубопровода
Термическое сопротивление возникающее за счет взаимного влияния труб:
[pic]-коэффициент учитывающий взаимное влияние труб:
а – расстояние по горизонтали между осями трубопроводов
Определяем Rиз для подающей и обратной магистрали: [pic]
Определяем толщину тепловой изоляции: [pic]
Расчёт изоляции трубопроводов тепловой сети
№ Наружный Потери тепла Термические сопротивления Толщина
qпод qобр Подающая магистральОбратная магистраль
Определение тепловых потерь и падения температур
Суммарные тепловые потери: [pic]
где q – норма потерь тепла;
[pic] - коэффициент учитывающий потери тепла через неизолированные
элементы тепловой сети; [pic]=1.15
Падение температуры теплоносителя:
Gуч – расход воды на участке кгс
с – теплоемкость воды [pic]
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
Библиографический список
Теплоснабжение района города. Методические указания к выполнению
курсового проекта (300). – ИИСИ: 1988.
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
График регулирования отпуска теплоты
График расхода теплоты в зависимости от температуры наружного воздуха

1.dwg

ИГАСУ 290700 ТГВ-42n004377
План района городаnУзел трубопроводов УТ2nПлан
Теплоснабжение района города Находка
Условные обозначения
УТ - узел трубопроводов
УП - узел поворота теплотрассы
Н - неподвижная опора
К - П-образный компенсатор
План тепловых сетей района города М 1:2000
Узелnтрубопроводов УТ2nМ 1:40nПлан
Т1 толщина изоляции 30мм
Т2 толщина изоляции 20мм
ИГАСУ ФИС 290700 ТГВ-42n004377
Продольный профиль участка тепловой сети
Проектная отметка земли
Натурная отметка земли
Отметка верха изоляции
Номер поперечного разреза
Диаметр изолир. констр. мм
горизонтальный М 1:3000
вертикальный М 1:100
Конструкция из швелеров
Трубы сварные бесшовные
Спецификация к монтажной схеме

2.dwg

План тепловых сетей района города М 1:2000
План узла трубопроводов УТ8
Узел трубопроводов УТ11
ИГАСУ ФИС 290700 ТГВ-42
Продольный профиль участка тепловой сети
горизонтальный М 1:1000
вертикальный М 1:100
Спецификация к монтажной схеме
Продольный профиль участка тепловой сетиnМонтажная схема
Монтажная схема М 1:1000
Условные обозначения
УТ - узел трубопроводов
УП - узел поворота теплотрассы
Н - неподвижная опора
К - П-образный компенсатор
- дренажный трубопровод
Теплоснабжение района города
Проектная отметка земли
Натурная отметка земли
Отметка верха изоляции
Диаметр изол.констр.мм