Теплоснабжение района города

1 (2).dwg

Генеральный план М 1:1000
К - П-образный компенсатор
Н - неподвижная опора
УТ - узел трубопроводов
Условные обозначения
Спецификация монтажной схемы
Трубы сварные бесшовные
Спецификация для УТ12
План узла трубопроводов УТ12
Монтажная схема М 1:1000
М 1:100 - вертикальный
М 1:1000 - горизонтальный
Продольный профиль участка тепловой сети
Отметка пола каналам
Отметка потолка каналам
Натурная отметка землим
Проектная отметка землим
Продольный профиль план и
разрез УТ12 разрез 2-2
ИТ - источник теплоты

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 (5).doc

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ивановский государственный архитектурно-строительный университет»
Факультет инженерных сетей
Кафедра теплогазоснабжения и вентиляции
На тему: Теплоснабжение района города
студент ТГВ-42 Новиков С.А.
Состав курсового проекта:
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Руководитель: к.т.н. доцент Кулагин С.М.
Определение расходов теплоты
Разработка схемы регулирования отпуска теплоты
Определение расходов теплоносителя
Гидравлический расчёт
Построение пьезометрического графика
Расчёт труб на прочность
Определение расстояния между подвижными опорами
Расчёт компенсирующих устройств
Расчёт толщины тепловой изоляции
Разработка конструкции теплопроводов тепловой сети
Библиографический список
Температура наружного воздуха оС:
- расчётная для проектирования отопления: -23
- расчётная для проектирования вентиляции: -23
- средняя отопительного периода: -22
Продолжительность отопительного периода сут: 196
Этажность застройки: 6
Жилая площадь м2: 238000
Количество жителей чел.: 26460
Расчётные температуры сетевой воды оС:
- в подающей магистрали: 140
- в обратной магистрали: 70
- в системе отопления: 95.
Вид системы теплоснабжения: открытая.
- вид грунта: суглинок
- плотность кгм3: 800
- состояние грунта: сухой
- теплопроводность Вт(м*оС): 045.
Глубина залегания грунтовых вод: -
Данные о теплоизоляционной конструкции:
- теплоизоляционный материал: плиты из пенопласта
- плотность кгм3: 75
- теплопроводность Вт(м*оС): 0043+000022tср.
Способ прокладки тепловой сети: канальный.
Вариант генерального плана района: 8
Вариант месторасположения источника теплоты и рельефа местности: 6
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.
В курсовом проекте «Теплоснабжение района города» разрабатывается в
сокращенном объеме система централизованного теплоснабжения района города с
жилищно-коммунальной застройкой. В качестве теплоносителя используется
Определение расходов теплоты.
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 qо.А который выбирается в зависимости от расчетной температуры
tн.о °С -20 -25 -30 -35 -40 -45
qо.А Втм2 151 162 174 180 186 191
В рассматриваемом случае qо.А составляет 1576 Втм2 т.к.
расчётная температура наружного воздуха составляет -23 оС.
Тепловые нагрузки рекомендуется определять в МВт. Последуем
) Тепловая нагрузка жилых зданий на отопление:
qо.А – удельный расход теплоты на 1 м2;
F – жилая площадь в районе.
К1 - коэффициент показывающий долю теплового потока на отопление
общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным 025.
) Общая отопительная нагрузка:
) Вентиляционная тепловая нагрузка:
К2 - коэффициент учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных
зданий; принят равным 04.
) Средний тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и общественных
m – количество людей проживающих в данном районе;
а - норма расхода воды на горячее водоснабжение при температуре 55 оС
на одного человека в сутки проживающего в здании с горячим
водоснабжением принимаемая в зависимости от степени комфортности зданий
принята в размере 100 л(сут*чел);
b - норма расхода воды на горячее водоснабжение потребляемого в
общественных зданиях при температуре 55 оС принимаемая в размере 25
с - удельная теплоемкость воды принимаемая в расчетах равной 4187
tг – температура горячей воды 55 оС;
tх - температура холодной (водопроводной) воды в отопительный период
(при отсутствии данных принимается равной 5 оС).
Расходы теплоты на отопление и вентиляцию определяются климатическими
условиями. Для них строят графики изменения нагрузки в зависимости от
температуры наружного воздуха [pic] [pic] 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; однако примем три. Пересчет нагрузок отопления и вентиляции на
любую текущую температуру наружного воздуха tн производится по формуле
tв - температура внутреннего воздуха помещения принята в размере 18
tн – наружная температура воздуха;
tнр - расчетная температура наружного воздуха для проектирования
отопления и вентиляции в холодный период года принимаемая по исходным
Расход теплоты на горячее водоснабжение не зависит от температуры
наружного воздуха поэтому его график представляет собой прямую линию
параллельную оси абсцисс.
Рис.1 График расходов теплоты
Проводим расчёт годовых расходов теплоты по следующим формулам:
no – длина отопительного периода сут;
[pic] - средний тепловой поток на отопление (вентиляцию):
tср.о. – средняя температура отопительного периода оС.
) На горячее водоснабжение:
[pic] - расход теплоты на горячее водоснабжение в неотопительный
период рассчитывается как
tх.л. – температура холодной воды в летний период принимается равной
[pic] - коэффициент учитывающий изменение среднего расхода воды на
горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному
периоду принимаемый при отсутствии данных равным 08 для жилищно-
коммунального сектора.
) Суммарные годовые расходы теплоты:
Разработка схемы регулирования отпуска теплоты.
В соответствии с указаниями СНиП [1] водяные тепловые сети должны
предусматриваться двухтрубными циркуляционными подающими одновременно
теплоту на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение. Для них должно
приниматься центральное качественное регулирование отпуска теплоты
согласно которому расход воды в тепловой сети остается постоянным а
температуры сетевой воды изменяются в зависимости от температуры наружного
воздуха. Конечным этапом при разработке центрального качественного
регулирования является график температур теплоносителя вид которого
зависит от принятого режима регулирования.
В основе качественного способа регулирования лежит температурный
график который показывает изменение температуры теплоносителя в
зависимости от температуры наружного воздуха. Он строится по следующим
2 – температуры воды соответственно в подающей и обратной
20 – температуры воды соответственно в подающей и обратной
магистрали в расчетном режиме °С;
пр.о - средняя температура воды в отопительном приборе рассчитываемая
пр.о= [pic] = [pic] = 825 оС
[pic] - температура воды на входе в отопительный прибор в расчётном
[pic]– относительная отопительная нагрузка при любой температуре
наружного воздуха tн определяемая по формуле
Для достаточно точного построения графика во всем диапазоне температур
наружного воздуха достаточно 5-6 точек. При этом учитывают что одна точка
уже задана при расчетной температуре. Порядок построения прост: задавшись
несколькими значениями tн определяют для них относительную отопительную
нагрузку по формуле (4.4) и далее температуры воды в подающей и обратной
магистрали (формулы 4.1 и 4.2).
Схема регулирования отпуска теплоты выбирается в зависимости от
соотношения нагрузок горячего водоснабжения и отопления и от вида системы
При соотношении нагрузок [pic] в закрытой системе теплоснабжения
применяется режим центрального регулирования по совместной нагрузке
отопления и горячего водоснабжения. Для этого рассчитывается повышенный
температурный график который строят на основании отопительного
предполагая что общий расход сетевой воды равен сумме расходов на
отопление и вентиляцию а расход на горячее водоснабжение равен нулю.
Режим центрального регулирования по совместной нагрузке отопления и
горячего водоснабжения в открытой системе теплоснабжения рекомендуется
применять при соотношении нагрузок [pic]. При этом строят скорректированный
график температур теплоносителя.
При других соотношениях нагрузок горячего водоснабжения и отопления
рекомендуется предусматривать регулирование по отопительной нагрузке для
чего строят отопительный температурный график.
В нашем случае: система – открытая соотношение [pic]строится
скорректированный график.
Во всех случаях центральное качественное регулирование ограничивается
наименьшими температурами воды в подающем трубопроводе необходимыми для
подогрева воды поступающей в систему горячего водоснабжения:
- для закрытой системы теплоснабжения 70 °С;
- для открытой системы теплоснабжения 60 °С.
Температуры наружного воздуха при которых температура воды достигает
указанных значений называются точками излома температурного графика. Они
определяются графическим построением.
Порядок построения скорректированного температурного графика для
открытой системы теплоснабжения:
– строится отопительный температурный график по формулам 4.1 и 4.2.
Рассчитываем [pic] для следующих температур:
Определяем [pic] и [pic] для этих температур:
-16оС: [pic] = 121оС
-23оС: [pic] = 140оС
– графически находится точка излома температурного графика tu при
температуре сетевой воды в подающей магистрали 60 °С. tи составляет +6оС.
– графически определяется температура наружного воздуха tнг при
которой температура сетевой воды в обратной магистрали достигает значения
°С. tнг составляет -18оС.
– определяется относительный расход сетевой воды на нужды отопления
при различных температурах наружного воздуха в диапазоне от tu до tнг по
[pic] = 11*(96469) = 023
Определим [pic] для температуры -13оС:
Определяем [pic] для следующих температур:
– для значений температур наружного воздуха в диапазоне от tu до tнг
строится скорректированный график по формулам:
Определение расходов теплоносителя.
Расчетный расход сетевой воды тч для определения диаметров труб в
водяных тепловых сетях при качественном регулировании отпуска теплоты
следует определять отдельно для отопления и вентиляции по следующим
[pic] - температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при
расчетной температуре наружного воздуха оС;
с - удельная теплоемкость воды принимаемая равной 4187 Дж(кг·оС)
Тепловые нагрузки в вышеперечисленные формулы подставляются в МВт.
Суммарные расчетные расходы сетевой воды в двухтрубных водяных сетях в
открытых и закрытых системах теплоснабжения при качественном регулировании
отпуска теплоты следует определять по формуле:
Коэффициент k3 учитывающий долю среднего расхода воды на горячее
водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления следует принимать по
табл. 4.1 [2]. При регулировании по совместной нагрузке отопления и
горячего водоснабжения коэффициент k3 принимается равным 0.
В нашем случае регулирование производится по совместной нагрузке
следовательно формула для определения расходов сетевой воды (23) переходит
Гидравлический расчет.
Задачами гидравлического расчета тепловых сетей являются:
- подбор диаметров трубопроводов на всех участках;
- определение потерь давления на всех участках;
- гидравлическая увязка всех циркуляционных колец.
Под гидравлической увязкой понимают равенство потерь давления во всех
циркуляционных кольцах. За основу расчета выбирают главное циркуляционное
кольцо (обычно наиболее протяженное) потери давления в котором должны быть
равны давлению создаваемому сетевым насосом. Это давление является
располагаемым давлением для всех остальных колец. В разветвленной тепловой
сети количество циркуляционных колец равно количеству потребителей тепловой
энергии т. е. количеству зданий. В тепловых сетях больших населенных
пунктов количество потребителей может быть велико поэтому задача увязки
всех циркуляционных колец может быть решена только с помощью ЭВМ.
В курсовом проекте ставится задача выполнения конструктивного
гидравлического расчета с целью подбора диаметров трубопроводов на всех
участках по рекомендуемым удельным потерям давления на трение на 1 м длины.
В курсовом проекте ориентируемся на то чтобы значение было наиболее
Ввиду большой протяженности тепловых сетей преобладающими
гидравлическими потерями будут потери давления на трение. Для расчета таких
трубопроводов удобнее использовать метод приведенных длин согласно
которому потери давления на трение и в местных сопротивлениях определяются
одной формулой. При этом потери давления в местных сопротивлениях
заменяются эквивалентными потерями давления на трение на участке длиной
Диаметры подающего и обратного трубопроводов двухтрубных водяных
тепловых сетей при совместной подаче теплоты на отопление вентиляцию и
горячее водоснабжение должны приниматься как правило одинаковыми.
Независимо от расчетного расхода теплоносителя диаметр труб должен
приниматься в тепловых сетях не менее 32 мм.
Исходными данными для гидравлического расчета являются расходы
теплоносителя и длины участков трубопровода взятые по плану тепловых
Гидравлический расчет водяных тепловых сетей проводят в следующем
На трассе трубопроводов выбирается главная расчетная магистраль из
условия что удельные потери давления на 1 м длины на ней наименьшие (это
трасса от источника теплоты до наиболее удаленного потребителя).
По расходам теплоносителя и ориентируясь на удельную потерю давления
R = 80 Пам с помощью таблиц для гидравлического расчета тепловых сетей
назначают диаметры трубопроводов на участках.
По тем же таблицам определяются фактические удельные потери давления
и скорости воды для каждого участка (следует обращать внимание что
скорость воды согласно нормам [1] не должна превышать 35 мс).
На плане тепловых сетей расставляются отключающие задвижки
неподвижные опоры компенсаторы определяются места расположения других
местных сопротивлений.
По виду местных сопротивлений определяются их эквивалентные длины и
для каждого участка вычисляется приведенная длина равная сумме
геометрической и эквивалентной длин (если местных сопротивлений несколько
то подставляется их сумма)
Затем вычисляются потери давления на каждом участке и на магистрали
в целом. В качестве удельных потерь давления в формулу подставляются их
фактические значения найденные по таблицам гидравлического расчета
Потери давления в обратной магистрали как правило отдельно не
рассчитываются а принимаются равными потерям давления в подающей
Проводится расчет всех ответвлений аналогично расчету главной
Рекомендуется удельные потери давления на трение в водяных тепловых
сетях принимать не выше 300 Пам.
После определения суммарных потерь давления для каждого ответвления
определяют невязку потерь давления по главной магистрали которая не должна
Результаты гидравлического расчета удобно представлять в табличной
форме показанной в таблице.
Гидравлический расчёт
24247 9322 273x8 14 862 Задв.П-обр.к. 2 Т-пр. 5353 14675
65 126 12 17142 11303 273x8 098 422 2 П-обр.к. 2 Т-пр.
2 19123 807 081 13 11725 10208 219x7 105 653 П-
обр.к.Т-распр. 402 14228 929 093
Обозначения местных сопротивлений:
П-обр. к. – П-образный компенсатор
Т-пр – тройник на проход
Т-распр – тройник на расхождение потока
) Между главной магистралью и второй ветвью 2% 10%
) Между главной магистралью и третьей ветвью 3% 10%
) Между главной магистралью и четвёртой ветвью 9% 10%
Построение пьезометрического графика.
Для анализа работы тепловых сетей выбора сетевого оборудования схем
подключения абонентов к тепловым сетям необходимо разрабатывать
гидравлические режимы водяных тепловых сетей (пьезометрические графики).
Они показывают изменение давления по длине трубопроводов и в элементах
тепловых сетей. Гидравлические режимы следует разрабатывать для
отопительных и неотопительных периодов а также для аварийных режимов.
Пьезометрический график строят для двух режимов работы: статического
когда сетевой насос не работает и динамического при работающем сетевом
насосе. При статическом режиме циркуляция воды отсутствует а давление ее
во всех точках трубопроводов одинаково. Величина этого давления должна быть
достаточной для заполнения местных систем отопления вентиляции и горячего
водоснабжения в случае останова сетевого насоса. На практике статическое
давление поддерживается работой подпиточного насоса подключаемого к
всасывающему патрубку сетевого насоса. Соответственно давление
развиваемое подпиточным насосом должно быть равно давлению перед сетевым
При расчете пьезометрического графика необходимо соблюдать следующие
Статическое давление в системах теплоснабжения при теплоносителе воде
не должно превышать допускаемое давление в оборудовании источника
теплоты в трубопроводах водяных тепловых сетей в оборудовании
тепловых пунктов и в системах отопления вентиляции и горячего
водоснабжения потребителей непосредственно присоединенных к тепловым
Статическое давление должно обеспечивать заполнение водой систем
отопления вентиляции и горячего водоснабжения потребителей
непосредственно присоединенных к тепловым сетям в случае останова
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 и обеспечивать
заполнение местных систем (превышать давление создаваемое столбом
воды в системах отопления многоэтажных зданий).
Давление и температура воды во всасывающих патрубках сетевых
подпиточных подкачивающих и смесительных 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 и в местной системе с коэффициентом 15 но не менее 015
Для построения пьезометрического графика необходимы данные:
потери давления на главной магистрали:
Нпод. = Нобр. = 65 м;
Нэт. – высота одного этажа (м) Нэт. = 3 м;
n – количество этажей n = 6.
Нзд. = 3 · 6 = 18 м;
перепад давления у потребителей:
перепад давления в котле:
напор воды во всасывающем патрубке сетевого насоса (А) принимаем
напор воды в обратном трубопроводе после всех потребителей (Б):
НБ = НА + Нобр. = 25 + 65 = 315м;
напор воды в подающем трубопроводе перед всеми потребителями (В):
напор воды после котла (Г):
НГ = НВ + Нпод. = 465 + 65 = 53 м; (7.4)
напор воды перед котлом (Д):
НД = НГ + [pic]Нкот = 53 + 5 = 58 м. (7.5)
Необходимые условия для выполнения пьезометрического графика:
Напор во всасывающем патрубке сетевого насоса выше 5м во избежание
Линия давления в обратной магистрали расположена выше всех зданий что
обеспечивает заполнение водой всех абонентских систем отопления. Условие
Напор обратной магистрали не превышает по прочности допустимого
Условие выполняется.
Напор в подающей магистрали НГ не превышает допустимого давления по
Напор в обратной магистрали в статическом и динамическом режимах не
превышает по прочности допускаемое давление в элементах систем
Давление в подающей магистрали превышает давление насыщения т.е. условие
невскипания для данной температуры теплоносителя равной 160°С соблюдается.
Выбор насосов осуществляется по [3].
I. Расчёт сетевых насосов.
Отапливаемый период.
Производительность сетевого насоса:
Напор сетевого насоса:
[pic] и [pic] - потери давления на главной и обратной магистралях по
[pic] = 15 м – перепад давления у потребителей.
Выбираем насос СЭ 800-55:
частота вращения – 3000 обмин;
мощность насоса – 150 кВт;
оптимальный КПД – 81%.
Обязательна установка резервного насоса той же марки.
Неотапливаемый период.
[pic] - максимальный расчётный расход теплоносителя на горячее
водоснабжение тч определяемый как:
[pic] - максимальный расчётный расход теплоты на горячее
водоснабжение МВт определяемый по формуле:
Выбираем насос Д-320-70:
диаметр рабочего колеса – 242 мм;
частота вращения – 2950 обмин;
мощность насоса – 90 кВт;
оптимальный КПД – 78%.
II. Расчёт подпиточных насосов.
Напор равен напору в т.А на пьезометрическом графике составляет 25 м.
Производительность подпиточного насоса тч:
V - объём воды в системе теплоснабжения м3.
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
Qр - суммарный расчетный расход теплоты в системе теплоснабжения МВт;
Qо Qв Qг.в – расчетные расходы теплоты на отопление вентиляцию и
горячее водоснабжение соответственно МВт.
Минимальное число рабочих подпиточных насосов принимается равным: в
закрытых системах – один в открытых – два. В обоих случаях
предусматривается один резервный насос той же производительности.
Выбираем насос Д-500-36:
диаметр рабочего колеса – 500 мм;
частота вращения – 1450 обмин;
мощность насоса – 160 кВт;
оптимальный КПД – 65%.
Расчёт труб на прочность.
Пример расчёта для участка трубопровода 1:
Расчет трубы на прочность при растяжении определяется по формуле:
Расчет трубы на прочность при текучести определяется по формуле:
где рас - расчетное сопротивление металла трубы на растяжение Па;
т - предел текучести Па;
n – коэффициент перегрузки принимается равным 11;
dв – внутренний диаметр трубопровода для участка 1 dв =
Pраб – рабочее давление развиваемое насосом Pраб = 76 м;
т для стали составляет (2-3) · 106 Па принимаем т = 25 ·
рас для стали рассчитывается по формуле:
рас = вр ·k1· m1 · m2 Па
где вр – временное сопротивление разрыву трубы Па
k1 – коэффициент однородности металла при разрыве для
бесшовных горячекатаных труб ГОСТ 8732 принимается равным 08;
m1 – коэффициент условий работы металла при разрыве
принимается равным 08;
m2 – коэффициент условия работы трубопровода принимается
рас = 4 · 106 · 08· 08 · 075 = 192 ·10 МПа
S рассчитывается по формулам:
где dн – наружный диаметр трубопровода для участка 1 dн = 377 см;
S – толщина стенки трубопровода.
S2 = [pic] = 98 (см).
S1 > S2 принимаем в расчет S1 = 183(см);
Расчет труб на прочность для участка 1 выполняется т.к.
· 106 Па расдоп = 192 · 106 Па
· 106 Па тдоп = 25 · 106 Па.
Определение расстояния между подвижными опорами.
Допустимые расстояния между подвижными опорами определяются рядом
От диаметра трубы и толщины стенки (для участка 1-2426х10 мм).
От параметров и вида теплоносителя (t = 160°С).
От способа компенсации температурных удлинений (П-образные
От способа прокладки (канальная).
Полная удельная нагрузка на 1 м длины трубы q(Нм) рассчитывается
q = [pic] (Нм) (10.1)
где qв – вертикальная нагрузка Нм;
qг – удельная горизонтальная нагрузка Нм.
Для канальной прокладки трубопровода полная удельная нагрузка на 1
м трубы равна вертикальной нагрузке:
Вертикальная нагрузка рассчитывается по следующей формуле:
qв = qтр + qтепл. + qиз. (Нм)
где qтр. – масса 1 метра трубы кг находим по [4]
для Dу = 400 мм qтр. = 1026 кг;
qтепл. – масса воды в 1 метре трубы находим по [4] для DнхS =
qиз. – масса изоляции кг рассчитывается по формуле:
qиз. =[pic] (кг) (10.4)
[pic] = 75 кгм3 (плиты пенопласта).
qв = 8169 + 1012 + 1123 = 19412 кг.
Максимальный пролет между подвижными опорами определяется по
lдоп. = [pic] [pic] (м)
W – момент сопротивления трубы м3 по [4]
W = 935 см3 = 0000935 м3;
Допустимая величина прогиба трубопровода в середине пролета
определяется по формуле:
f = [pic] (м) (10.7)
где Y – центральный момент инерции трубы м4 равный
Y = 005(dн4 – dв4) (м4)
Y = 005*(03774 – 03594) = 18·10-4 м4;
Е – модуль упругости материала труб (для стали Е = 2 ·105 МПа);
f = [pic] м воздушные мешки не образуются.
Количество подвижных опор на участке 1-2 определим по формуле:
где l1-2 – длина участка трубопровода от источника теплоты до УТ1
Расчёт компенсирующих устройств.
I. Расчёт самокомпенсации.
Расчет самокомпенсации проводится для рабочего состояния
трубопровода без учета предварительной растяжки труб на углах поворотов.
Расчетное тепловое удлинение для этих участков надлежит определять для
каждого направления координатных осей. Расчет ведем для участков 1-2 и 3-4
с Г-образными поворотами оси на 90°.
Максимальные напряжения возникающие в местах защемления коротких
плеч определяются по следующей формуле:
где n – отношение длинного плеча к короткому:
= 0 при угле поворота равном 90° ;
Е- модуль упругости углеродистой стали равный 2·105 МПа;
α – коэффициент теплового удлинения 1 м стального трубопровода
dн – наружный диаметр трубопровода м равный для участка 1-377 мм;
tт – максимальная температура теплоносителя в подающей магистрали °С
tн.р. – расчетная температура наружного воздуха °С tн.р. = -23 °С.
В частном случае при повороте оси трубы на 90° =0:
Самокомпенсация выполняется.
II. Расчет П-образных компенсаторов.
При расчете П-образных компенсаторов следует воспользоваться
номограммами приведенными в справочной литературе - (5(.
Трубопроводы тепловых сетей удлиняются при нагревании. Полное
тепловое удлинение на расчетном участке определяется по следующей формуле:
[pic]l = α · L(tп.т. – tн.р.) (мм)
где α – средний коэффициент линейного расширения стали при нагреве от 0
до t °С принимаемый равным 0012 мм(м·°С);
L – расстояние между неподвижными опорами м;
tп.т. – рабочая температура теплоносителя равная 160°С;
tн.р. – расчетная температура наружного воздуха для
проектирования отопления равная -30°С;
Расчетное тепловое удлинение трубопроводов для определения
размеров гибких компенсаторов следует определять по формуле:
[pic]X = [pic]l · (мм)
где – коэффициент учитывающий релаксацию компенсационных напряжений
и предварительную растяжку компенсаторов в размере 50% полного теплового
удлинения принимаемый равным 05.
Для примера приведем расчет компенсатора К1:
[pic]l = α · L(tп.т. – tн.р.) = 0012 ·100 (140+23) =196 мм
[pic]X = [pic]l · = 05 · 196 =98 мм
Для каждого диаметра трубы при [pic]X по номограммам определяем
размеры компенсатора м и его усилие кН
Остальные компенсаторы рассчитываются аналогично. Результаты
№ ком-ра dн Lм Δмм Δxмм h.м bм FкН Fтс 1 2 3 4 5 6
8 9 К1 377 100 196 98 6 12 491 05 К2 325 80 156 78
10 392 04 К3 325 64 125 63 4 8 343 035 К11 273 93
2 91 5 10 392 04 К12 273 66 129 65 35 7 245 025
К13 273 46 90 45 3 6 177 018 К4 219 48 94 47 3 6 451
6 К9 219 54 106 53 3 6 451 046 К14 219 102 200 100
68 510 052 К5 194 97 190 95 38 76 343 035 К7
4 53 104 52 3 6 235 024 К8 152 100 196 98 32 64
7 014 К10 159 100 196 98 32 64 137 014 К6 133 102
Расчет толщины тепловой изоляции.
Проектирование тепловой изоляции трубопроводов и оборудования следует
осуществлять на основании действующих нормативных документов среди которых
основными являются [6] и [7]. Нормы содержат основные требования к
теплоизоляционным конструкциям и свойствам используемых в них материалов.
Там же приведены нормы линейной плотности теплового потока (тепловых
потерь) от наружной поверхности трубопроводов при различных способах
прокладки. В [6] не включены методики расчета тепловой изоляции и
характеристики теплоизоляционных материалов.
Расчет толщины тепловой изоляции выполняется по методике изложенной в
Чтобы теплоизоляционные конструкции были эффективными и отвечали всем
предъявляемым к ним требованиям перед проектированием необходимо тщательно
проанализировать исходные данные.
- г. Иваново tн.р.= -30°С;
- подземная канальная прокладка;
- грунт сухой суглинок теплопроводность [pic] = 045 Вт(м·°С)
- теплоноситель – вода с температурой 160°С в подающей магистрали и
°С в обратной магистрали;
- теплоизоляционный материал – маты минераловатные плотность [pic] =
0 (кгм3) теплопроводность [pic]= 0063 Вт(м·°С) – для подающего
трубопровода и для обратного - [pic]= 0057 Вт(м·°С).
Теплопроводность теплоизоляционного материала рассчитана как
[pic] = 0043+000021*tср
где tср – средняя температура теплоизоляционного слоя рассчитываемая
где tT – расчётная температура теплоносителя оС.
Для подающего трубопровода tср = (160+40)2 = 100 оС для обратного tср =
(70+40)2 = 55 оС и [p [pic] =
43+000022*55 = 0055 Вт(м·°С) для подающего и обратного трубопровода
Тепловые потери через изолированную поверхность двухтрубных тепловых
сетей прокладываемых в непроходном канале с размерами b и h зависящими от
dу труб на глубине H = 1600мм от поверхности земли до оси канала
где ql – линейная плотность теплового потока через цилиндрическую
теплоизоляционную конструкцию Втм;
tв – температура теплоносителя внутри трубы °С за tв
принимается среднегодовая температура воды в трубопроводе для подающего
трубопровода - 116°С для обратного трубопровода - 50°С;
tн – температура окружающей среды °С при подземной прокладке
в каналах в качестве tн принимается средняя за год температура грунта на
глубине заложения оси трубопровода tн = 5°С;
Rобщ – общее термическое сопротивление переносу теплоты от
теплоносителя в окружающую среду (м*оС)Вт общее термическое
сопротивление переноса теплоносителя в окружающую среду включает :
для канальной подземной прокладки:
Rобщ = Rвн + Rст + Rиз + Rп.сл. + Rкан + Rгр + R1-2 (м*оС)Вт
где Rвн – термическое сопротивление на внутренней поверхности трубы
Rст – термическое сопротивление стенки трубы данными
Rп.сл. – термическое сопротивление покровного слоя данными
Rиз – термическое сопротивление изоляционного слоя;
Rкан – термическое сопротивление теплоотдаче от воздуха к
Rгр – термическое сопротивление грунта;
R1-2 – термическое влияние одного трубопровода на другой.
Термическое сопротивление теплоотдаче от воздуха к поверхности
Rкан = [pic] (м*оС)Вт (12.5)
где [pic] - коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции к воздуху
b h – размеры канала м.
Термическое сопротивление грунта определяется по формуле:
Rгр = [pic] (м*оС)Вт (12.6)
где Н – глубина заложения оси трубопровода м;
[pic] - теплопроводность грунта Вт(м*оС).
Термическое влияние одного трубопровода на другой определяется по
R1-2 =[pic]*(Rкан+Rгр ) (м*оС)Вт
где [pic] - коэффициент учитывающий взаимное влияние труб (для
подающего трубопровода [p
для обратного трубопровода [p qпод qобр – нормы потерь
тепла 1 м длины подающего и обратного трубопроводов)
Толщина изоляции рассчитывается по формуле:
где dн – наружный диаметр трубопровода мм
[pic] - теплопроводность изоляции в конструкции Вт(м*оС).
[pic] округляют в большую сторону до ближайшего стандартного
Для примера приведем расчет тепловой изоляции участка 1 с dн =
7мм подающий трубопровод:
[pic] 57 Втм tв = 116°С tн = 5°С
Rобщ = Rиз + Rкан + Rгр + R1-2 (м*оС)Вт;
Rиз = Rобщ - Rкан - Rгр -R1-2 (м*оС)Вт;
Rиз = Rобщ - Rкан - Rгр –R1-2= 195 – 00129– 058 -0.45=091
Принимаем стандартную толщину изоляции 100 мм.
Результаты расчетов сведем в таблицу
№ уч. dн мм ql Втм Rобщ Размеры канала м Rкан Rгр
R1-2 Rиз фактическая мм приведённая мм пм ом пм
ом b h пм ом пм ом пм ом
ом 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Определим общие тепловые потери в трубопроводах:
Qпот = Qпотпод + Qпотобр (Вт)
где L – полная длина трубопровода м
к – коэффициент дополнительных потерь учитывающий теплопотери
через теплопроводные включения в теплоизоляционную конструкцию
обусловленных наличием в них крепежных деталей и опор к = 115 для
канальной прокладки.
Qпотпод = 115 · 1252 · 518 = 7458164 Вт = 075 МВт
Qпотобр = 115 · 1252 · 342 = 4924116 Вт = 049 МВт
Qпот = 075 + 049= 124 МВт
Определим коэффициент полезного действия изоляции:
где Qобщ – суммарный расход теплоты на микрорайон Qобщ = 732 МВт.
Разработка конструкции теплопроводов тепловой сети.
Материалы трубы и арматуру для тепловых сетей независимо от параметров
теплоносителя следует принимать в соответствии с Правилами устройства и
безопасности эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды Ростехнадзора и
требованиями СНиП (1(.
В курсовом проекте предусмотрена арматура и детали трубопроводов из
стали углеродистой марки Ст10 20 (по ГОСТ 1050-74*) (выписка из ГОСТ 356-
(СТ СЭВ 253-76) с рабочим давлением 57 Па при наибольшей температуре
среды 200°С. Принимаются трубы бесшовные горячедеформированные по ТУ 14-3-
0-82. Для прямых участков трубопроводов принимаются трубы стальные
бесшовные (сортамент – по ГОСТ 8732-78 технические условия – по ТУ 14-3-
0-82 для труб с условным диаметром 50-400 мм; параметры воды: условное
давление ≤25 МПа температура ≤ 200°С по ГОСТ 1050-74*).
Принимаются тройники сварные равнопроходные с условным проходом 400-
00 мм обозначение Т96 (серия 4.903-10 выпуск 1); тройники сварные
переходные с условным проходом 400-1400 мм обозначение Т98 (серия 4.903-
выпуск 1); заглушки штампованные с условным проходом 40-500 мм
обозначение Т114 (серия 4.903-10 выпуск 1); фланцы литые стальные на
условный проход от 016 до 16 МПа из Ст20 - фланец 1-50-16 Ст20 ГОСТ
819-80. Материал для фланцевых соединений: стальные плоские приварные по
ГОСТ 12820-80: фланцы – ВСт3сп по ГОСТ 380-71* из листа по ГОСТ 14637-79
болты (по ГОСТ 5915-70*) – сталь марки 20 по ГОСТ 1050-74** класс
прочности 4.6 по ГОСТ 1759-70** гайки (по ГОСТ 5915-70*) – сталь марки
(10) по ГОСТ 1050-74** класс прочности 5 по ГОСТ 1759-70**.
Запроектированы опоры трубопроводов скользящие Т41.01-Т43.08 плиты опорные
с диэлектрическими прокладками под опоры скользящие (серия 4903-10 выпуск
) опоры трубопроводов неподвижные лобовые (серия 4.903-10 выпуск 4)
двухупорные тип 1 обозначение Т4.01-Т4.18.
Принимаются задвижки 30с64нж (ПФ-11010-00) с условным проходом 100 мм
присоединение к трубопроводу фланцевое и с концами под примварку;30с76нж с
условным проходом 250 мм присоединение к трубопроводу фланцевое; 30с572нж
с условным проходом 350 мм присоенинение к трубопроводу фланцевое и с
концами под приварку.
Предусмотрены компенсаторы односторонние П-образные (серия 4.903-10
выпуск 7) с условным проходом 100-350 мм условное давление 25 МПа
обозначение Т1.01-Т1.12 ; участки с естественным поворотом трассы на них
ставятся отводы крутоизогнутые 90° с условным проходом 40-500 мм
обозначение Т50 (серия 4.903-10 выпуск 1).
В нижних точках трубопроводов водяных тепловых сетей предусматрены
штуцера с запорной арматурой для спуска воды для условного диаметра
трубопровода 300-400 мм диаметр спускного устройства 100 мм.
В высших точках трубопроводов тепловых сетей предусматрены штуцера с
запорной арматурой для выпуска воздуха (воздушники) для условного диаметра
трубопровода 100-150 мм диаметр выпускного устройства 20 мм.
В данном курсовом проекте примем уклон трубопровода 0002.
В данном курсовом проекте был произведен расчет тепловой сети
района города Иваново с восьмиэтажной застройкой на 29540 жителей.
В курсовом проекте был построен скорректированный график
температур так как система теплоснабжения была принята открытая.
Спроектирован канальный способ прокладки тепловой сети. Построен
пьезометрический график для анализа работы тепловых сетей выбора сетевого
оборудования схем подключения абонентов к тепловым сетям. Пьезометрический
график показывает изменение давления по длине трубопроводов и в элементах
В курсовом проекте были выбраны насосы для отопительного и
неотопительного периодов: сетевые и подпиточные с обязательной установкой
Также были подобраны П-образные компенсаторы отводы на 90°
В курсовом проекте были рассмотрены узлы трубопровода (тепловые
камеры) каналы трубопровода.
Была подобрана оптимальная толщина теплоизоляции – матов
минераловатных определёна эффективность изоляции составившая 97%.
Библиографический список.
СНиП 41-02-2003 Тепловые сети. М.: 2004
Теплоснабжение района города: Методические указания к выполнению
курсового проекта для студентов специальности 290700
«Теплогазоснабжение и вентиляция»
Иван. гос. архит.-строит. универститет; Сост. С.М. Кулагин. –
Гладкоскок В.П. Работа нагнетателей в сети и их подбор. –
Тепловые сети. Справочник проектировщика. Под ред. Николаева М.Н:
Шумов В.В. Компенсаторы для трубопроводов тепловых сетей.-
Л.:Энергоатомиздат 1990.
СНиП 41-03-2003 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов.
СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и
СНиП 23-01-99 “Строительная климатология” - М.: Стройиздат 2003.
Козин В.Е. Левина Т.А. и др. Теплоснабжение: Учебное пособие для
студентов вузов. М.: Высшая школа 1980. – 480 с. ил.
Ионин А.А. Хлыбов Б.М. и др. Теплоснабжение: Учебник для вузов. М.:
Стройиздат 1982. – 336 с. ил.
Братенков В.Н. Хаванов П.А. Вэскер Л.Я. Теплоснабжение малых
населенных пунктов. - М.: Стройиздат 1988.
Строй А.Ф. Скальский В.А.“ Расчет и проектирование тепловых сетей”-

2 (2).dwg

Условные обозначения
ИТ - источник теплоты
УТ - узел трубопроводов
Н - неподвижная опора
К - П-образный компенсатор
Генеральный план М 1:2000

1.docx

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 на _33__ стр.
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Руководитель к.т.н. доцент
TOC o "1-3" h z u Содержание2
Определение расчетных часовых и годовых расходов теплоты на отопление вентиляцию горячее водоснабжение и суммарного расхода PAGEREF _Toc166864064 h 5
Построение графиков расхода теплоты в зависимости от температуры наружного воздуха PAGEREF _Toc166864065 h 7
Расчет и построение графиков регулирования отпуска теплоты PAGEREF _Toc166864066 h 8
Определение расходов теплоносителя PAGEREF _Toc166864067 h 11
Разработка конструкции трубопроводов. PAGEREF _Toc166864068 h 13
Гидравлический расчет тепловой сети PAGEREF _Toc166864069 h 14
Построение пьезометрического графика PAGEREF _Toc166864070 h 17
Выбор сетевого оборудования PAGEREF _Toc166864071 h 19
Расчет компенсации температурных удлинений трубопроводов21
1. Расчет самокомпенсации21
2. Выбор и расчет П-образных компенсаторов PAGEREF _Toc166864074 h 22
Расчет труб на прочность 23
Расчет тепловой изоляции PAGEREF _Toc166864075 h 25
Библиографический список30
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. = -35 оС.
Вариант генерального плана –№3.
Вариант расположения источника теплоты – №3.
Этажность застройки – 7.
Жилая площадь – 252000м2
Количество жителей – 28000 человек
Расчётные температуры сетевой воды –
в подающей магистрали – 160 °С
в обратной магистрали – 70 °С
в системе отопления – 95 °С
Вид системы теплоснабжения – закрытая.
Данные о грунте – известняк сухой плотностью 1400кгм3
Способ прокладки тепловой сети – бесканальный.
Теплоизоляционный материал – битумоперлит.
Определение расчетных часовых и годовых расходов теплоты на отопление вентиляцию горячее водоснабжение и суммарного расхода
По tн.о. = - 35оС 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 = 28000 жит;
aсут –среднесуточная за отопительный период норма расхода воды на одного человека в жилых зданиях aсут = 100 л QUOTE
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 ( QUOTE );
tг.ср. – температура горячей воды tг.ср. = 55 оС;
2 – коэффициент учитывающий теплоотдачу от трубопроводов систем теплоснабжения.
Суммарная нагрузка :
QUOTE =567 + 4536 + 10177 = 71413 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;
- коэффициент учитывающий снижение расхода воды в летний период
Вычисляем максимальный часовой расход тепла на горячее водоснабжение
Определение суммарных расходов теплоты:
-на горячее водоснабжение
QUOTE = 5069848 + 19282 + 2646637 = 7909305 ГДжгод
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 = 20 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=-35 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
В основе качественного способа регулирования лежит температурный график который показывает изменение температуры теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха. Он строится по следующим температурам теплоносителя:
- в подающем трубопроводе
- в обратном трубопроводе
где tв – температура внутреннего воздуха tв = 18 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 = 160 оС и 2о = 70 оС;
– относительная отопительная нагрузка при любой температуре наружного воздуха tн определяемая по формуле:
Температуры теплоносителя для температуры наружного воздуха +8оС:
Определяем суммарный перепад температур сетевой воды в обеих ступенях который остается постоянным во всем диапазоне температур наружного воздуха
Определяем разность температур между повышенным и отопительным графиками для подающей и обратной магистралей в точке излома:
где tпи – температура воды на горячее водоснабжение после первой ступени подогревателя принимаемая равной 30-35 °С.
Определяем температуры сетевой воды в подающей и обратной магистралях для повышенного графика в точке излома:
где - температура сетевой воды в подающей магистрали при повышенном и отопительном графике в диапазоне температур наружного воздуха от +8 °С до
- температура сетевой воды в обратной магистрали при повышенном и отопительном графике в диапазоне температур наружного воздуха от +8 °С до tu.
Определяем разность температур между повышенным и отопительным графиками для подающей и обратной магистралей в диапазоне температур наружного воздуха ниже точки излома до tнр:
Определяем температуры сетевой воды в подающей и обратной магистралях для повышенного графика в диапазоне температур наружного воздуха ниже точки излома
Строим отопительный и повышенный графики для подающей и обратной магистрали:
Все расчеты для построения отопительного и повышенного графиков приведены в таблице:
Определение расходов теплоносителя
Определяем часовой расход воды на отопление по формуле
где 1 – температура в подающем трубопроводе 1 =160 оС;
– температура в обратном трубопроводе 2 = 70 оС.
Вычисляем часовой расход воды на вентиляцию
Определяем среднечасовой расход воды на горячее водоснабжение по формуле
Вычисляем максимальный часовой расход воды на горячее водоснабжение:
-температура холодной (водопроводной) воды в отопительный период (при отсутствии данных принимается равной 5 оС);
-температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети в точке излома графика температур воды оС;
-то же в обратном трубопроводе тепловой сети после системы отопления зданий оС;
-температура воды после первой ступени подогрева при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей оС;
с - удельная теплоемкость воды принимаемая равной 4187 Дж(кг·оС)
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 · 663 = 102.44 кгc.
Находим суммарный часовой расход воды:
Коэффициент k3 учитывающий долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления. При регулировании по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения коэффициент k3 принимается равным 0.
G = Gо + Gв +k3Gгв = 15047 + 1204 + 0= 16251 кгс
Таблица SEQ Таблица * ARABIC 2 Расчёт расхода теплоносителя
Расход теплоносителя кгс
Разработка конструкции трубопроводов.
В курсовом проекте по ГОСТ 8732-78 принимаем бесшовные горячекатаные трубы с наружным диаметром от 89 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
Вначале 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 QUOTE - располагаемый перепад давления на ответвлении численно равный потерям давления на параллельных с ответвлением участках главной магистрали определённых от общей точки Па
QUOTE – коэффициент учитывающий местные потери давления
QUOTE – 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 Dн х S мм
Удельная потеря давления R Пам
Местные сопротивления
Эквивалентная длина lэкв м
Приведенная длина lпр=l+lэкв м
Потери давления p=Rlпр Па
Главная магистраль 1-8-Здание №20
задвиж 1 П-обр.компенсатор 1 тройн-прох 1 отвод
П-обр.компенсатор 1 тройн-отв.
П-обр.компенс. 1 тройн-прох1 задвиж.
П-обр.компенс. 1 тройн-прох.
П-обр.компенс. 1 тройн-прох. 1 отвод
П-обр.компенс. 2 тройн-прох 1 отвод 1 задвиж.
П-обр.компенс. 2 тройн-прох. 1 отвод
задвиж 1 П-обр.компенс.
Итого по магистрали:
Отвод 1-2-9-10-11-12- Здание №16
задвиж 1 П-обр.компенсатор 1 тройн-прох. 1 отвод
П-обр.компенсатор 2 тройн-прох.
отвод 1 П-обр.компенс. 2 тройн-прох. 1 задвиж
П-обр.компенс. 2 тройн-прох.
П-обр.компенс. 1 задвиж. 1 отвод
Определяем невязку потерь давления и располагаемого давления на ответвлении:
= (11857717 – 10389185) ·100 11857717 = 1238 % 15 %. Значит расчет выполнен правильно.
Диаметр трубопровода
П-обр.компенс. 3 тройн-прох. 1 отвод
П-обр.компенс. 1 тройн-прох. 2 тройн-отв 1 задвиж.
= (4889377– 2951022) ·100 4889377= 396%>15 %.
Так как невязка превышает установленные пределы то необходимо установить дроссельную шайбу
Диаметр отверстия определяется по формуле:
где QUOTE -расход воды на участке ответвления тч
QUOTE -перепад давлений срабатываемый на дроссельной диафрагме кПа
Так как минимальный диаметр дроссельной шайбы не должен быть меньше 3 мм и QUOTE равен 1054кПа то устанавливаем 18 дроссельных шайб QUOTE
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:
Комментарии к графику:
Давление во всасывающем фартуке составляет 35м что достаточно для предотвращения кавитации;
Линия давления в обратной магистрали расположено выше зданий что обеспечивает заполнение водой всех абонентских систем отопления;
Давление в обратной магистрали не превышает допустимого давления по прочности отопительных приборов (НБ60м);
Давление в подающей магистрали не превышает допустимого давления по прочности труб (Нг100м);
Условие невскипания соблюдается.
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 закрытой тепловой сети определяется по формуле:
где V – объем воды в системе теплоснабжения м3.
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 - суммарный объем воды в трубопроводах МВт;
Qк Qо Qв Qг.в – расчетные расходы теплоты на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение соответственно МВт;
gк go gB gгв– удельные объемы воды элементов системы теплоснабжения отнесенные к единице тепловой нагрузки м3МВт.
Сетевой насос фирмы Grundfos марки ТР 200-6204 PN 25 с параметрами:
Вес 1020 кг Мощность электродвигателя 110 кВт Расход 50 - 680 м3ч Напор 42 - 62 м Частота вращения 1480 обмин КПД электродвигателя 951%.
Подпиточный насос фирмы Grundfos марки ТР 32-3802 с параматрами:
Вес 682 кг Электродвигатель 3кВт Расход 12 м3ч Напор 36м Частота вращения 2910 обмин КПД насоса 51% КПД электродвигателя 875% Потребление энергии 12115 кВт ч год Стоимость 1242 руб.
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 QUOTE ;
E – модуль упругости E = 2 ·105 МПа;
n – отношение большего расстояния от поворота до опоры к меньшому;
Поворот УП1: QUOTE ; QUOTE
(меньше допускаемого напряжения изгиба трубопровода)
Поворот УП2: QUOTE ; QUOTE
Поворот УП3: QUOTE ; QUOTE
Поворот УП4: QUOTE ; QUOTE
Поворот УП5: QUOTE ; QUOTE
Поворот УП6: QUOTE ; QUOTE
2. Выбор и расчет П-образных компенсаторов
Определяем температурные удлинения компенсаторов по формуле:
где QUOTE - коэффициент линейного расширения QUOTE
QUOTE – длина участка трубопровода между опорами м;
QUOTE – разность температур нагрева трубопровода oC.
Вычисляем расчетное тепловое удлинение по формуле: QUOTE
где - коэффициент учитывающий релаксацию компенсационных напряжений и предварительную растяжку компенсатора в размере 50 % полного теплового удлинения QUOTE то есть = 0.5.
По наружному диаметру трубопровода на участке dн и по QUOTE подбираем компенсаторы с определенными значениями спинки B и вылета H причем QUOTE
Аналогично проводим расчёт для остальных компенсаторов.
Все полученные результаты сводим в таблицу
Длина компен. участка м
Тепловое удлинение мм
Размеры компенсатора м
Усилие гибкого ком-ра кН
Расчет труб на прочность
Для подающего и обратного трубопроводов водяных тепловых сетей рабочее давление принимают по наибольшему давлению в подающем трубопроводе за выходными задвижками на источнике теплоты при работе сетевых насосов с учетом рельефа местности но не менее 1МПа.
Температуру для выбора труб принимают по температуре в подающем трубопроводе при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления.
Для подающих и циркуляционных трубопроводов сетей горячего водоснабжения давление принимают по наибольшему давлению в подающем трубопроводе при работе насосов с учетом рельефа местности а температуру принимают равной 75оС.
Рабочее давление и температура теплоносителя должны приниматься едиными для всего трубопровода независимо от его протяженности от источника теплоты до теплового пункта каждого потребителя или до установок в тепловой сети меняющих параметры теплоносителя (водоподогреватели регуляторы давления и температуры). После указанных установок должны применяться параметры теплоносителя предусмотренные для этих установок.
рас – расчетное сопротивление металла трубы
т – предел текучести т = (2÷3) 106 Па
вр – временное сопротивление разрыву трубы вр= 4 106 Па
k1 – коэффициент однородности металла при разрыве для бесшовных горячекатаных труб - 08 для электросварных - 085;
m1 - коэффициент условий работы металла при разрыве m1=08;
m2 – коэффициент условий работы трубопровода для магистрали - 06 для распределительных трубопроводов – 075
рас = 4 106 08 08 06 = 154 МПа
Сравним приведенное напряжение в трубах с допускаемым напряжением от внутреннего давления:
Следовательно условие прочности соблюдается.
Тепловой расчет тепловой изоляции
Тепловую изоляцию предусматриваем для трубопроводов тепловых сетей арматуры компенсаторов и опор труб.
В качестве теплоизоляционного материала принимаем битумоперлит.
В курсовом проекте в качестве среднегодовой температуры воды можно применять:
для подающей QUOTE = 100ºС
для обратной QUOTE = 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 L– норма потерь тепла принимается по СНиП
tн – температура окружающей среды
tв – температура теплоносителя
Определяем все термические сопротивления:
Термическое сопротивление грунта:
– глубина заложения оси трубопровода м.
dн –наружный диаметр конструкции трубопровода
Термическое сопротивление возникающее за счет взаимного влияния труб:
а – расстояние по горизонтали между осями трубопроводов
Определяем Rиз для подающей и обратной магистрали:
Определяем толщину тепловой изоляции:
Термическое сопротивление
Подающая магистраль:
Для данного диаметра трубопровода теплоизоляция не требуется в связи с низкой теплопроводностью грунта.
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 0-1
Падение температур на участке ИТ-1
Подобным образом находим падение температуры теплоносителя и для других участков.
Нормы потерь на отдельных участках Втм
Падение температур на участках
Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки объемом 30-40 страниц и 2 листов чертежей формата А1.
Расчетно-пояснительная записка содержит следующие разделы:
определение расходов теплоты;
регулирование тепловой нагрузки;
разработка конструкции трубопроводов тепловой сети;
гидравлический расчет;
построение пьезометрического графика;
расчет компенсирующих устройств;
расчет толщины тепловой изоляции.
В расчетно-пояснительной записке содержатся следующие графики и схемы:
графики расходов теплоты в зависимости от температуры наружного воздуха;
температурный график центрального качественного регулирования отпуска теплоты;
пьезометрический график;
На чертежах представлены:
план тепловых сетей с нанесенными горизонталями трассой тепловой сети и источником теплоты;
поперечное сечение головного участка теплотрассы;
план и разрез узловой камеры тепловой сети;
продольный профиль участка теплотрассы длиной 500-700 м;
монтажная схема того же участка теплотрассы;
детали и элементы конструкции тепловой сети.
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
График регулирования отпуска теплоты
График расхода теплоты в зависимости от температуры наружного воздуха

2.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 на 27 стр.
Графическая часть на 2 листах формата А1
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Руководитель: к.т.н.доцент
Определение расходов теплоты
1. Тепловые нагрузки на отопление 4
2. Тепловые нагрузки на вентиляцию ..4
3. Тепловые нагрузки на горячее водоснабжение ..5
4. Изменение тепловых нагрузок в зависимости от изменения
температуры наружного воздуха .5
5. Построение отопительного графика 6
Определение расходов
Разработка конструкции
Гидравлический расчёт тепловой
Построение пьезометрического графика
Расчёт компенсации температурных удлинений трубопроводов
1. Расчет самокомпенсации 19
2. Выбор и расчет П-образных компенсаторов .19
Расчет толщины тепловой
Библиографический список
Географический пункт строительства: г.Саратов
Среднегодовая температура наружного воздуха: 53[pic]
Расчетная температура наружного воздуха для проектирования
вентиляции: -27[pic]
Средняя температура наружного воздуха отопительного периода: -5[pic]
Продолжительность отопительного периода: 198 суток
Этажность застройки: 8 этажей
Жилая площадь: 266000 м[pic]
Количество жителей: 29540
Расчетная температура сетевой воды в подающей магистрали: 160 [pic]
Расчетная температура сетевой воды в обратной магистрали: 70 [pic]
Расчетная температура сетевой воды в системе отопления: 95[pic]
Вид системы теплоснабжения: закрытая
Плотность: 1600 кгм3
Состояние грунта: влажный
Теплопроводность: 176 Вт(м·°С)
Глубина залегания грунтовых вод: 07
Теплоизоляционный материал: плиты из пенопласта
Плотность: 70-80 кгм3
Теплопроводность: 0043+000022 tср
Способ прокладки тепловой сети: канальный
Вариант генерального плана: №4
Вариант места расположения источника теплоты и рельефа местности: №1
Определение расходов теплоты.
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
tн.о = -27 °С q = 1668 Втм2
Суммарный расход теплоты на микрорайон равен сумме тепловых нагрузок
1 Тепловые нагрузки на отопление.
Расчет нагрузки на отопление производиться по формуле:
[pic] - нагрузка на отопление жилых зданий находиться по
[pic] - укрупненный показатель расчетного часового расхода тепла на
отопление жилых зданий принимаемый зависимости от расчетной температуры
наружного воздуха для проектирования отопления;
[pic] - нагрузка на отопление общественных зданий находиться по
[pic] - коэффициент учитывающий расход тепла на отопление общественных
зданий принимаем равным 025.
Нагрузки на отопление:
2 Тепловые нагрузки на вентиляцию.
Расчет нагрузки на вентиляцию производиться по формуле:
[pic] - коэффициент учитывающий расход тепла на вентиляцию
общественных зданий принимаем равным 06.
3 Тепловые нагрузки на горячее водоснабжение.
Расчет нагрузки на горячее водоснабжение производиться по формуле:
[pic] [pic]- удельный показатель потребления горячей воды для жилых
зданий при расчетной температуре горячей воды [p
[pic] [pic]- удельный показатель потребления горячей воды для
общественных зданий при расчетной температуре горячей воды [p
[pic] - расчетная температура холодной (водопроводной) воды в зимний
Суммарный расход тепла на микрорайон составил:
4 Изменение тепловых нагрузок в зависимости от
изменения температуры наружного воздуха.
Расходы теплоты на отопление и вентиляцию определяются климатическими
условиями. Для них строят графики изменения нагрузки в зависимости от
температуры наружного воздуха [pic] [pic] 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:
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
Расчет годовых нагрузок на отопление производится по формуле:
Расчет годовых нагрузок на горячее водоснабжение производится по
Среднечасовой расход тепла на ГВС в летний период для жилых и
общественных зданий:
[pic] - расчетная температура холодной (водопроводной) воды в летний
[pic] - коэффициент учитывающий снижение расхода гор.воды в летний
Суммарный годовой расход тепла на микрорайон:
Для построения достаточно найти три точки.
График суммарного расхода тепла строиться по сумме расхода тепла на
отопление и расхода тепла на ГВС.
5 Построение отопительного графика.
В соответствии с указаниями СНиП [1] водяные тепловые сети должны
предусматриваться двухтрубными циркуляционными подающими одновременно
теплоту на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение. Для них должно
приниматься центральное качественное регулирование отпуска теплоты
согласно которому расход воды в тепловой сети остается постоянным а
температуры сетевой воды изменяются в зависимости от температуры наружного
воздуха. Конечным этапом при разработке центрального качественного
регулирования является график температур теплоносителя вид которого
зависит от принятого режима регулирования.
В основе качественного способа регулирования лежит температурный
график который показывает изменение температуры теплоносителя в
зависимости от температуры наружного воздуха. Он строится по следующим
Определение температуры подающей магистрали:
Определение температуры обратной магистрали:
Определение температуры на входе в систему отопления:
Относительная отопительная нагрузка при любой температуре наружного
воздуха tн определяемая по формуле:
2 3 – температуры воды соответственно в подающей обратной
магистрали и на входе в систему отопления °С;
20 30 – то же в расчетном режиме °С;
пр.о- средняя температура воды в отопительном приборе;
Температуры сетевой воды в подающей и обратной магистрали
tн °С 8 1 -6 -13 -20 -27
[pic] 022 04 051 062 073 084
[pic]°С60 80 95165110051247151392
[pic]°С402 44 492655425 59015 636
Все расчеты для построения отопительного и повышенного графиков
приведены в таблице:
T Go Q t1c t2c Qср T1 T2
Определение расходов теплоносителя
Суммарные расчетные расходы сетевой воды в двухтрубных водяных сетях в
открытых и закрытых системах теплоснабжения при качественном регулировании
отпуска теплоты следует определять по формуле
При регулировании по совместной нагрузке отопления и горячего
водоснабжения коэффициент k3 принимается равным 0 поэтому расчет расхода
сетевой воды на горячее водоснабжение выполнять не обязательно.
Расчетный расход воды в двухтрубных водяных тепловых сетях в
неотопительный период определяется по формуле
Коэффициент [pic] учитывает изменение среднего расхода воды на горячее
водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному;
принимается при отсутствии данных: для жилищно-коммунального сектора равным
; для промышленных предприятий 10.
Расчетный расход сетевой воды тч для определения диаметров труб в
водяных тепловых сетях при качественном регулировании отпуска теплоты
следует определять отдельно для отопления вентиляции и горячего
водоснабжения по следующим формулам:
г) на горячее водоснабжение в открытых системах теплоснабжения:
Расчёт расхода теплоносителя
№ потребителя Площадь м2 Расход
Разработка конструкции трубопроводов.
В курсовом проекте по ГОСТ 8732-78 принимаем бесшовные горячекатаные
трубы с наружным диаметром от 108 до 426 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
Вначале 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
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
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
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
Участок Расчетный Длина Диаметр Удельная Местные сопротивления ЭквиваленПриведеннаПотери
расход Gр участка трубопроводпотеря тная я длина давления
тч l м а Dн х давления R длина lпр=l+lэквp=Rlпр
S мм Пам lэкв м м кПа
Главная магистраль ИТ-УТ9-Здание №1
Отвод ИТ-УТ4-УТ11-УТ16- Здание №5
Определяем невязку потерь давления:
( = (10481-9866) ·100 10481 = 59 % 15 %. Значит расчет выполнен
Отвод ИТ-УТ7-- Здание №16
Отвод ИТ-УТ4-УТ13- Здание №21
(1 = (10481-7841) ·100 7841 = 248 % > 15 %. Необходимо установить
шайбу на подключении к зданию.
(2 = (10481-7881) ·100 7881 = 248 % > 15 %. Необходимо установить
Построение пьезометрического графика.
Для анализа работы тепловых сетей выбора сетевого оборудования схем
подключения абонентов к тепловым сетям необходимо разрабатывать
гидравлические режимы водяных тепловых сетей (пьезометрические графики).
Они показывают изменение давления по длине трубопроводов и в элементах
тепловых сетей. Гидравлические режимы следует разрабатывать для
отопительных и неотопительных периодов а также для аварийных режимов.
Пьезометрический график строят для двух режимов работы: статического
когда сетевой насос не работает и динамического при работающем сетевом
насосе. При статическом режиме циркуляция воды отсутствует а давление ее
во всех точках трубопроводов одинаково. Величина этого давления должна быть
достаточной для заполнения местных систем отопления вентиляции и горячего
водоснабжения в случае останова сетевого насоса. На практике статическое
давление поддерживается работой подпиточного насоса подключаемого к
всасывающему патрубку сетевого насоса. Соответственно давление
развиваемое подпиточным насосом должно быть равно давлению перед сетевым
При расчете пьезометрического графика необходимо соблюдать следующие
Статическое давление в системах теплоснабжения при теплоносителе воде
не должно превышать допускаемое давление в оборудовании источника
теплоты в трубопроводах водяных тепловых сетей в оборудовании
тепловых пунктов и в системах отопления вентиляции и горячего
водоснабжения потребителей непосредственно присоединенных к тепловым
Статическое давление должно обеспечивать заполнение водой систем
отопления вентиляции и горячего водоснабжения потребителей
непосредственно присоединенных к тепловым сетям в случае останова
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 и обеспечивать
заполнение местных систем (превышать давление создаваемое столбом
воды в системах отопления многоэтажных зданий).
Давление и температура воды во всасывающих патрубках сетевых
подпиточных подкачивающих и смесительных 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 и в местной системе с коэффициентом 15 но не менее 015
Для построения пьезометрического графика необходимы данные:
потери давления на главной магистрали:
Нпод. = Нобр. = 105 м;
Нэт. – высота одного этажа (м) Нэт. = 3 м;
n – количество этажей n = 8.
Нзд. = 3 · 8 = 24 м;
Н = 575 – 45 = 125 м;
перепад давления у потребителей:
перепад давления в котле:
напор воды во всасывающем патрубке сетевого насоса (А) принимаем
напор воды в обратном трубопроводе после всех потребителей (Б):
НБ = НА + Нобр. = 345 + 105 = 45м;
напор воды в подающем трубопроводе перед всеми потребителями (В):
напор воды после котла (Г):
НГ = НВ + Нпод. = 60 + 105 = 705 м;
напор воды перед котлом (Д):
НД = НГ + [pic]Нкот = 705 + 10 = 805 м.
Необходимые условия для выполнения пьезометрического графика:
Давление во всасывающем патрубке составляет 345м что достаточно для
предотвращения кавитации;
Линия давления в обратной магистрали расположено выше зданий что
обеспечивает заполнение водой всех абонентских систем отопления;
Давление в обратной магистрали не превышает допустимого давления по
прочности отопительных приборов (НБ60м);
Давление в подающей магистрали не превышает допустимого давления по
прочности труб (Нг100м);
Условие невскипания соблюдается.
Выбор насосов осуществляется по [3].
I. Расчёт сетевых насосов.
Отапливаемый период.
Производительность сетевого насоса:
Напор сетевого насоса:
[pic] и [pic] - потери давления на главной и обратной магистралях по
[pic] = 15 м – перепад давления у потребителей.
Выбираем насос СЭ 800-55-11:
частота вращения – 1500 обмин;
мощность насоса – 200 кВт;
Обязательна установка резервного насоса той же марки.
Неотапливаемый период.
[pic] - максимальный расчётный расход теплоносителя на горячее
водоснабжение тч определяемый как:
[pic] - максимальный расчётный расход теплоты на горячее
водоснабжение МВт определяемый по формуле:
Выбираем насос 1Д-500-63б:
частота вращения – 1450 обмин;
мощность насоса – 78 кВт;
допускаемый кавитацонный запас – 5м.
II. Расчёт подпиточных насосов.
Напор равен напору в т.А на пьезометрическом графике составляет 345
Производительность подпиточного насоса тч:
V - объём воды в системе теплоснабжения м3.
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
Qр - суммарный расчетный расход теплоты в системе теплоснабжения МВт;
Qо Qв Qг.в – расчетные расходы теплоты на отопление вентиляцию и
горячее водоснабжение соответственно МВт.
Минимальное число рабочих подпиточных насосов принимается равным: в
закрытых системах – один в открытых – два. В обоих случаях
предусматривается один резервный насос той же производительности.
Выбираем насос Д-500-36:
диаметр рабочего колеса – 500 мм;
мощность насоса – 160 кВт;
оптимальный КПД – 65%.
Расчет компенсации температурных удлинений трубопроводов
1.Расчет самокомпенсации
Максимальные напряжения возникающие в местах защемления коротких
плеч определяются по следующей формуле:
d – диаметр трубопровода м.
( - коэффициент линейного расширения [p
E – модуль упругости E = 2 ·105 МПа;
n – отношение большего расстояния от поворота до опоры к меньшему;
Поворот УП1: [p [pic]
(меньше допускаемого напряжения изгиба трубопровода)
Поворот УП2: [p [pic]
2. Выбор и расчет П-образных компенсаторов
При расчете П-образных компенсаторов следует воспользоваться
номограммами приведенными в справочной литературе - (5(.
Трубопроводы тепловых сетей удлиняются при нагревании. Полное
тепловое удлинение на расчетном участке определяется по следующей формуле:
[pic]l = α · L(tп.т. – tн.р.) (мм)
где α – средний коэффициент линейного расширения стали при нагреве от 0
до t °С принимаемый равным 0012 мм(м·°С);
L – расстояние между неподвижными опорами м;
tп.т. – рабочая температура теплоносителя равная 160°С;
tн.р. – расчетная температура наружного воздуха для
проектирования отопления равная -27°С;
Расчетное тепловое удлинение трубопроводов для определения
размеров гибких компенсаторов следует определять по формуле:
[pic]X = [pic]l · (мм)
где – коэффициент учитывающий релаксацию компенсационных напряжений
и предварительную растяжку компенсаторов в размере 50% полного теплового
удлинения принимаемый равным 05.
Для примера приведем расчет компенсатора К22:
[pic]l = α · L(tп.т. – tн.р.) = 0012 ·44 (160+27) =987 мм
[pic]X = [pic]l · = 05 · 987 =4935 мм
Для каждого диаметра трубы при [pic]X по номограммам определяем
размеры компенсатора м и его усилие кН
Остальные компенсаторы рассчитываются аналогично. Результаты
Все полученные результаты сводим в таблицу
Номер Условный Длина Тепловое Размеры Усилие
компенсаторадиаметр компен.удлинение мм компенсатора м гибкого
на плане Полное Расчётнвысота ширина
К1 426 120 2693 13464 5 25 208
К2 426 98 2199 10995643 215 235
К3 426 100 2244 1122 44 22 237
К4К5 377 92 2064 1032244 2 2109
К6 377 86 1930 96492 39 195 226
К7 377 58 1302 65076 3 15 216
К8К9 273 72 1616 80784 32 16 109
К10 273 84 1885 94248 36 18 981
К11 273 90 2020 10098 37 185 942
К12 273 88 1975 98736 37 185 942
К13 273 112 2513 12566443 215 8535
К14 219 68 1526 76296 28 14 746
К15 219 44 987 49368 22 11 922
К16 194 48 1077 53856 2 1 628
К17 194 50 1122 561 22 11 569
К18 194 64 1436 71808 26 13 4905
К19 159 72 1616 80784 26 13 3335
К20К22 159 44 987 49368 2 1 402
К21 159 52 1167 58344 22 11 373
К23 273 48 1077 53856 24 12 1422
К24 273 70 1571 7854 32 16 108
К25 273 80 1795 8976 34 17 108
К26 273 78 1750 87516 34 17 108
К27 273 60 1346 6732 3 15 1099
К28К29 219 92 2064 10322434 17 628
К30 159 80 1795 8976 31 155 422
К31 159 84 1885 94248 3 15 294
К32 133 68 1526 76296 24 12 226
К33 133 52 1167 58344 21 105 25
К34 133 48 1077 53856 2 1 265
Расчет толщины тепловой изоляции.
Проектирование тепловой изоляции трубопроводов и оборудования следует
осуществлять на основании действующих нормативных документов среди которых
основными являются [6] и [7]. Нормы содержат основные требования к
теплоизоляционным конструкциям и свойствам используемых в них материалов.
Там же приведены нормы линейной плотности теплового потока (тепловых
потерь) от наружной поверхности трубопроводов при различных способах
прокладки. В [6] не включены методики расчета тепловой изоляции и
характеристики теплоизоляционных материалов.
Расчет толщины тепловой изоляции выполняется по методике изложенной в
Чтобы теплоизоляционные конструкции были эффективными и отвечали всем
предъявляемым к ним требованиям перед проектированием необходимо тщательно
проанализировать исходные данные.
- г. Саратов tн.р.= -27°С;
- подземная канальная прокладка;
- грунт – влажный песок теплопроводность [pic] = 176 Вт(м·°С)
- теплоноситель – вода с температурой 160°С в подающей магистрали и
°С в обратной магистрали;
- теплоизоляционный материал – плиты из пенопласта плотность [pic] =
(кгм3) теплопроводность [pic]= 0065 Вт(м·°С) – для подающего
трубопровода и для обратного - [pic]= 00551 Вт(м·°С).
Теплопроводность теплоизоляционного материала рассчитана как
[pic] = 0043+000022*tср
где tср – средняя температура теплоизоляционного слоя рассчитываемая
где tT – расчётная температура теплоносителя оС.
Для подающего трубопровода tср = (160+40)2 = 100 оС для обратного tср =
(70+40)2 = 55 оС и [p [pic] =
43+000022*55 = 00551 Вт(м·°С) для подающего и обратного трубопровода
Полное сопротивление теплопередаче от теплоносителя в окружающую среду
отнесенное к 1 м трубопровода
В данной формуле [pic]- расчетная среднегодовая температура воды в
водяных тепловых сетях которая принимается в соответствии с заданным
температурным графиком:
[pic]°С 7550 9050 9550
[pic]°С 13070 15070 16070
[pic]- расчетная температура окружающей среды которая принимается
равной среднегодовой температуре грунта на глубине заложения оси
трубопровода (выбирается по климатическим данным для заданного района
строительства при отсутствии данных принимается равным 5°С). При
расстоянии от поверхности грунта до перекрытия канала (или до верха
теплоизоляционной конструкции при бесканальной прокладке) 07 м и менее за
расчетную температуру окружающей среды принимают: при круглогодичной работе
тепловой сети — среднегодовую температуру наружного воздуха при работе
только в отопительный период — среднюю за отопительный период.
К - коэффициент дополнительных потерь учитывающий теплопотери через
теплопроводные включения в теплоизоляционных конструкциях обусловленных
наличием в них крепежных деталей и опор (при бесканальной прокладке
принимается равным 115; при канальной прокладке для трубопроводов условным
диаметром до 150 мм коэффициент равен 12; условным диаметром 150 мм и
[pic] - нормированная плотность теплового потока.
Rобщ – общее термическое сопротивление переносу теплоты от
теплоносителя в окружающую среду (м*оС)Вт общее термическое
сопротивление переноса теплоносителя в окружающую среду включает :
для канальной подземной прокладки:
Rобщ = Rиз + Rкан + Rгр + R1-2 (м*оС)Вт
где Rвн – термическое сопротивление на внутренней поверхности трубы
Rст – термическое сопротивление стенки трубы данными
Rп.сл. – термическое сопротивление покровного слоя данными
Rиз – термическое сопротивление изоляционного слоя;
Rкан – термическое сопротивление теплоотдаче от воздуха к
Rгр – термическое сопротивление грунта;
R1-2 – термическое влияние одного трубопровода на другой.
Термическое сопротивление теплоотдаче от воздуха к поверхности
Rкан = [pic] (м*оС)Вт
где [pic] - коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции к воздуху
b h – размеры канала м.
Термическое сопротивление грунта определяется по формуле:
Rгр = [pic] (м*оС)Вт
где Н – глубина заложения оси трубопровода м;
[pic] - теплопроводность грунта Вт(м*оС).
Термическое влияние одного трубопровода на другой определяется по
R1-2 =[pic] (м*оС)Вт
Толщина изоляции рассчитывается по формуле:
где dн – наружный диаметр трубопровода мм
[pic] - теплопроводность изоляции в конструкции Вт(м*оС).
[pic] округляют в большую сторону до ближайшего стандартного
Для примера приведем расчет тепловой изоляции участка 1 с dн =
6мм подающий трубопровод:
[pic] 124 Втм tв = 95°С tн = 5°С
Rобщ = Rиз + Rкан + Rгр + R1-2 (м*оС)Вт;
Rиз = Rобщ - Rкан - Rгр -R1-2 (м*оС)Вт;
Rиз = Rобщ - Rкан - Rгр –R1-2= 1– 001– 0072 -0025=0893 (м*оС)Вт;
Принимаем стандартную толщину изоляции 100 мм.
Результаты расчетов сведем в таблицу
№ уч. dн мм ql Втм Rобщ Размеры канала м Rкан Rгр
R1-2 Rиз фактическая мм приведённая мм пм ом b
ом 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 426
№ уч. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
[pic]кВт 266 438 38 2565 274 439 151 164 248 283 163
Суммарные тепловые потери: [pic]
где q – норма потерь тепла;
[pic] - коэффициент учитывающий потери тепла через неизолированные
элементы тепловой сети; [pic]=1.15
В данном курсовом проекте был произведен расчет тепловой сети
района города Саратов с восьмиэтажной застройкой на 29540 жителей.
Построен скорректированный график температур так как система
теплоснабжения была принята открытая.
Спроектирован канальный способ прокладки тепловой сети. Построен
пьезометрический график для анализа работы тепловых сетей выбора сетевого
оборудования схем подключения абонентов к тепловым сетям. Пьезометрический
график показывает изменение давления по длине трубопроводов и в элементах
Подобраны дроссельные шайбы диаметром 3мм. Диаметры трубопроводов
выбраны от 108мм до 426мм. Общая протяженность тепловой сети составила
В курсовом проекте были выбраны насосы для отопительного и
неотопительного периодов: сетевые и подпиточные с обязательной установкой
Также были подобраны и рассчитаны П-образные компенсаторы(34шт.) с
крутоизогнутыми отводами отводы на 90° задвижки тройники.
Общая потеря теплоты составила 40845кВт на подающем и обратном
В курсовом проекте были рассмотрены узлы трубопровода (тепловые
камеры) каналы трубопровода.
Была подобрана оптимальная толщина теплоизоляции – плиты из пенопласта.
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.
Козин В.Е. Левина Т.А. и др. Теплоснабжение: Учебное пособие для
студентов вузов. М.: Высшая школа 1980. – 480 с. ил.
Ионин А.А. Хлыбов Б.М. и др. Теплоснабжение: Учебник для вузов. М.:
Стройиздат 1982. – 336 с. ил.
Братенков В.Н. Хаванов П.А. Вэскер Л.Я. Теплоснабжение малых
населенных пунктов. - М.: Стройиздат 1988.
Строй А.Ф. Скальский В.А.“ Расчет и проектирование тепловых сетей”-
Шумов В.В. Компенсаторы для трубопроводов тепловых сетей.-
Л.:Энергоатомиздат 1990.
СНиП 41-03-2003 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов.
СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и
ГОСТ 21.605-82 (1997) СПДС. Сети тепловые (тепломеханическая часть).

1 (4).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

2 (2).doc

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 на 36 стр.
Графическая часть на 2 листах формата А1
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Руководитель к.т.н. доцент
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОЫХ НАГРУЗОК 5
1. Тепловые нагрузки на отопление 5
2. Тепловые нагрузки на вентиляцию 6
3. Тепловые нагрузки на горячее водоснабжение 6
4. Изменение тепловых нагрузок в зависимости от
изменения температуры наружного воздуха 6
5. Построение отопительного графика 8
6 Определение расходов теплоносителя 11
Разработка конструкции трубопроводов 14
Гидравлический расчет 17
1. Построение пьезометрического графика 22
Расчет компенсирующих устройств 27
1. Расчет самокомпенсации 27
2. Расчет П-образных компенсаторов 28
Расчет труб на прочность 30
Расчет толщины тепловой изоляции 31
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 36
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
Исходные данные к курсовому проекту
«Теплоснабжение района города»
Географический пункт строительства (город)
и его климатические условия [2]
ВариантГород Температура наружного воздуха °С Продолжител
среднегорасчетная для средняя
довая проектирования отопительн
отоплениявентиляции
Иваново 27 -30 -30 -44 219
Этажность застройки района расчетные температуры сетевой воды
вид системы теплоснабжения
ВариантЭтажностьЖилая КоличесРасчетные температуры Вид
застройкиплощадьтво сетевой воды °С системы
м2 жителей теплоснаб
в подающейв в системе
магистралиобратной отопления
6 238000 26460 150 70 95 закрытая
Характеристика грунта и глубина заложения грунтовых вод
Вариант Данные о грунте Глубина
вид грунтаплотностьсостояние теплопровод
песок 1200 сухой 094 -
Способ прокладки тепловой сети
тип теплоизоляционной конструкции
ВариантДанные о теплоизоляционной конструкции Способ прокладки
теплоизоляционный плотностьтеплопроводность
материал кгм3 Вт(м·°С)
армопенобетон 450 013 бесканальный
Вариант генерального плана района – 8
Вариант месторасположения источника теплоты – 7
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК
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
tн.о = -30 °С q = 174 Втм2
Суммарный расход теплоты на микрорайон равен сумме тепловых нагрузок
1 Тепловые нагрузки на отопление.
Расчет нагрузки на отопление производиться по формуле:
[pic] - нагрузка на отопление жилых зданий находиться по
[pic] - укрупненный показатель расчетного часового расхода тепла на
отопление жилых зданий принимаемый зависимости от расчетной температуры
наружного воздуха для проектирования отопления;
[pic] - нагрузка на отопление общественных зданий находиться по
[pic] - коэффициент учитывающий расход тепла на отопление общественных
зданий принимаем равным 025.
Нагрузки на отопление:
2 Тепловые нагрузки на вентиляцию.
Расчет нагрузки на вентиляцию производиться по формуле:
[pic] - коэффициент учитывающий расход тепла на вентиляцию
общественных зданий принимаем равным 04.
3 Тепловые нагрузки на горячее водоснабжение.
Расчет нагрузки на горячее водоснабжение производиться по формуле:
[pic] [pic]- удельный показатель потребления горячей воды для жилых
зданий при расчетной температуре горячей воды [p
[pic] [pic]- удельный показатель потребления горячей воды для
общественных зданий при расчетной температуре горячей воды [p
[pic] - расчетная температура холодной (водопроводной) воды в зимний
Суммарный расход тепла на микрорайон составил:
4 Изменение тепловых нагрузок в зависимости от
изменения температуры наружного воздуха.
Расходы теплоты на отопление и вентиляцию определяются климатическими
условиями. Для них строят графики изменения нагрузки в зависимости от
температуры наружного воздуха [pic] [pic] 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:
tВ – температура внутреннего воздуха принимаемая равной 20 °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
Расчет годовых нагрузок на отопление производится по формуле:
Расчет годовых нагрузок на горячее водоснабжение производится по
Среднечасовой расход тепла на ГВС в летний период для жилых и
общественных зданий:
[pic] - расчетная температура холодной (водопроводной) воды в летний
[pic] - коэффициент учитывающий снижение расхода гор.воды в летний
Суммарный годовой расход тепла на микрорайон:
Для построения достаточно найти три точки.
График суммарного расхода тепла строиться по сумме расхода тепла на
отопление и расхода тепла на ГВС.
Главная магистраль 1-12-Здание №20
ИТ-1 60078131 526 426х7 415 5П-обр.компенс 1 отвод. 475+10= 705 292
-8 20951117 556 273х8 608 6П-обр.компенс1тройн-прох628+11174398 452
-9 15075132 187 219х6 970 2П-обр.компенс2тройн-прох.2234+82506 243
-10 13156114 178 219х7 767 2П-обр.компенс2тройн-прох.2234+82416 185
-11 8584 095 179 194х6 614 2П-обр.компенс2тройн-прох.219+2723148 142
-12 4279 102 186 133х4 1140 2П-обр.компенс2тройн-прох.2125+22198 25
-Зд. 2139 078 12 108х4 890 1тройник 1задвиж. 66+165=2025 018
Итого по магистрали 1582
Итого по главному циркуляционному кольцу 3164
Гидравлический расчет тепловой сети
(Циркуляционное кольцо №2)
УчастокРасчетСкороДлина Диаметр УдельнаМестные сопротивления ЭквиваленПриведеннаПотери
ный сть участктрубопровоя тная я длина давления
расходводы а l мда потеря длина lпр=l+lэквp=Rlпр
Gр мч Dн x S ммдавлени lэкв м м 10000 м
Главная магистраль 1-7-Здание №6
-2 39127151 359 325х8 795 2П-обр.компенс1тройн-прох 234+22245337 36
-3 27805157 189 273х8 1080 2П-обр.компенс2тройн-прох. 228+2112952 319
-4 22664129 289 273х8 729 3П-обр.компенс2тройн-прох. 328+2113952 288
-5 16177092 85 273х8 375 1П-обр.компенс2тройн-прох. 28+21111152 043
-6 13884121 94 219х6 845 1П-обр.компенс2тройн-прох. 234+841342 113
-7 6942 115 186 159х45 1160 2П-обр.компенс2тройн-прох. 1462+52256 262
-Зд. 64803 087 12 152х45 700 1тройник 1задвиж. 104+2082448 017
Итого по магистрали 1403
Итого по главному циркуляционному кольцу 2806
Невязка потерь давления по главной магистрали:
[pic] - Условие выполняется.
1. Построение пьезометрического графика
Для анализа работы тепловых сетей выбора сетевого оборудования схем
подключения абонентов к тепловым сетям необходимо разрабатывать
гидравлические режимы водяных тепловых сетей (пьезометрические графики).
Они показывают изменение давления по длине трубопроводов и в элементах
тепловых сетей. Гидравлические режимы следует разрабатывать для
отопительных и неотопительных периодов а также для аварийных режимов.
Пьезометрический график строят для двух режимов работы: статического
когда сетевой насос не работает и динамического при работающем сетевом
насосе. При статическом режиме циркуляция воды отсутствует а давление ее
во всех точках трубопроводов одинаково. Величина этого давления должна быть
достаточной для заполнения местных систем отопления вентиляции и горячего
водоснабжения в случае останова сетевого насоса. На практике статическое
давление поддерживается работой подпиточного насоса подключаемого к
всасывающему патрубку сетевого насоса. Соответственно давление
развиваемое подпиточным насосом должно быть равно давлению перед сетевым
При расчете пьезометрического графика необходимо соблюдать следующие
Статическое давление в системах теплоснабжения при теплоносителе воде
не должно превышать допускаемое давление в оборудовании источника
теплоты в трубопроводах водяных тепловых сетей в оборудовании
тепловых пунктов и в системах отопления вентиляции и горячего
водоснабжения потребителей непосредственно присоединенных к тепловым
Статическое давление должно обеспечивать заполнение водой систем
отопления вентиляции и горячего водоснабжения потребителей
непосредственно присоединенных к тепловым сетям в случае останова
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 и обеспечивать
заполнение местных систем (превышать давление создаваемое столбом
воды в системах отопления многоэтажных зданий).
Давление и температура воды во всасывающих патрубках сетевых
подпиточных подкачивающих и смесительных 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 и в местной системе с коэффициентом 15 но не менее 015
По пьезометрическому графику видно что:
Напор во всасывающем патрубке сетевого насоса выше 5м во избежание
Линия давления в обратной магистрали расположена выше всех зданий что
обеспечивает заполнение водой всех абонентских систем отопления. Условие
Напор обратной магистрали не превышает по прочности допустимого
Условие выполняется.
Напор в подающей магистрали НГ не превышает допустимого давления по
Напор в обратной магистрали в статическом и динамическом режимах не
превышает по прочности допускаемое давление в элементах систем
Давление в подающей магистрали превышает давление насыщения т.е. условие
невскипания для данной температуры теплоносителя равной 150°С соблюдается.
Для подбора любого насоса необходимо знать его производительность
(подачу) и развиваемое давление (напор). При этом следует учитывать что
требуемые режимы работы (производительность и давление) должны находиться в
пределах рабочей области его характеристики. По требуемой подаче и напору
на сводном графике полей предварительно выбирают насос нужного типоразмера
а затем по графической характеристике уточняют правильность выбора и
определяют все остальные показатели (коэффициент полезного действия
мощность на валу электродвигателя число оборотов диаметр рабочего
Производительность сетевого насоса равна суммарному расходу
теплоносителя в тепловой сети на отопление вентиляцию и горячее
Давление сетевого насоса МПа расходуется на преодоление сопротивления
системы теплоснабжения
[pic]- потеря давления у абонента МПа.
Потери давления определяем по пьезометрическому графику.
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. Расход подпиточного насоса м3ч в зависимости от вида
системы теплоснабжения определяется по формулам:
- для подпитки закрытой тепловой сети
- для подпитки открытой тепловой сети
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 наружных трубопроводов [p
Для систем отопления [p
Для систем вентиляции [p
Для систем горячего водоснабжения [p
С учетом изложенного объем воды может быть определен по формуле
где [pic]- суммарный расчетный расход теплоты в системе теплоснабжения
[pic] [pic] [pic] – расчетные расходы теплоты на отопление вентиляцию и
горячее водоснабжение соответственно МВт.
Минимальное число рабочих подпиточных насосов принимается равным: в
закрытых системах – один в открытых – два. В обоих случаях
предусматривается один резервный насос той же производительности.
В системах теплоснабжения в качестве сетевых циркуляционных и
подпиточных насосов могут использоваться насосы следующих типов:
СЭ –горизонтальные спирального типа с рабочими колесами двойного
входа одноступенчатые. Насосы типа СЭ используют в качестве сетевых в
крупных системах теплоснабжения и устанавливают на подающих трубопроводах
тепловых сетей для перекачивания перегретой воды с температурой до 180°С и
с рабочим давлением на входе насосов от 04 до 25 МПа.
Д –горизонтальные одноступенчатые с полуспиральным подводом жидкости
к рабочему колесу. Предназначены для воды с температурой не выше 85°С и
максимальным подпором 20 м вод.ст.
К – Центробежные насосы консольного типа.
Характеристики насосов для тепловых сетей приведены в справочной
Расчет сетевого насоса:
Объем перекачиваемой воды для зимних условий:
Объем перекачиваемой воды для летних условий:
Выбираем два сетевых насоса:
Для зимнего периода два насоса марки Д630-90 с параметрами:
диаметр рабочего колеса – 450 номинальная подача – 630 м³час полный
напор – 63 м КПД – 75% Мощность на валу насоса – 365 кВт.
Для летнего периода Д200-95 с параметрами: диаметр рабочего
колеса – 240 номинальная подача – 200 м³час полный напор – 64 м КПД –
% Мощность на валу насоса – 70 кВт.
Также предусматривается один резервный насос марки Д630-90 и один
резервный марки Д200-95.
Расчет подпиточного насоса:
Объем перекачиваемой воды:
[pic] (м³) [pic] (м³)
Выбираем подпиточный насос К2030 с параметрами: диаметр рабочего
колеса – 162 номинальная подача – 20 м³час полный напор – 30 м КПД –
% Мощность на валу насоса – 27 кВт.
Предусматривается резервный насос такой же марки.
Расчет компенсирующих устройств
1.Расчет самокомпенсации
Компенсация температурных расширений трубопроводов назначается при
средней температуре теплоносителя более 50 °С.
Наиболее простая компенсация достигается естественной гибкостью
поворотов самого трубопровода изогнутого под углом не более 150 °. Такой
способ называется самокомпенсацией. Для него могут быть использованы
подъемы и опуски труб. К устройству искусственных компенсаторов следует
обращаться лишь после использования всех возможностей естественной
При проектировании естественной компенсации определяют длины плеч и
проверяют напряжения возникающие в опасных точках (точках защемления
Расчет проводится для рабочего состояния трубопровода без учета
предварительной растяжки труб на углах поворотов. Расчетное тепловое
удлинение для этих участков надлежит определять для каждого направления
Проектирование участков самокомпенсации проводится по номограммам или
по расчетным формулам [6 11].
Различают два типа естественной компенсации: Г-образную с углом
поворота оси трубы от 90 до 160° и соотношением длин прямых участков от 1
до 5 и Z-образную с углами поворота оси трубы 90° и с различным
соотношением длин прямых участков.
Максимальные напряжения возникающие в местах защемления коротких плеч
определяются по следующим формулам:
В частном случае при повороте оси трубы на 90° (=0)
б) Z-образная схема (в точках А В и С)
В приведенных формулах:
n – отношение длинного плеча к короткому (
– угол дополняющий 90° до угла поворота оси трубы;
Е – модуль упругости углеродистой стали равный 2·105 МПа;
- величина теплового удлинения 1 м трубопровода м;
dн – наружный диаметр трубопровода м;
α – коэффициент температурного удлинения стальной трубы равный 0012
В частном случае при повороте оси трубы на 90° =0:
Расчетные значения напряжений не должны превышать допустимое напряжение
изгиба которое при соединении труб на сварке принимается равным [и]=80
Если расчетное напряжение больше допустимого следует пересмотреть
длину плеч в сторону их увеличения.
Самокомпенсация выполняется.
2. Расчет П-образных компенсаторов
Для компенсации тепловых удлинений трубопроводов применяются
компенсирующие устройства:
а) гибкие компенсаторы из труб (П-образные) а также углы поворотов
трубопроводов от 90 до 130° (самокомпенсация) независимо от параметров
теплоносителя способов прокладки и диаметров труб;
б) сильфонные линзовые сальниковые и манжетные компенсаторы – для
трубопроводов с рабочими параметрами допускаемыми для данных типов
компенсаторов стандартами и техническими условиями.
Расчетное тепловое удлинение трубопроводов [pic] мм для определения
размеров гибких компенсаторов следует определять по формулам
где – коэффициент учитывающий релаксацию компенсационных напряжений и
предварительную растяжку компенсатора в размере 50% полного теплового
α –средний коэффициент линейного расширения стали при нагреве от 0 до t
°C принимаемый равным 0012 мм(м·°С);
[pic]- расчетный перепад температур принимаемый как разность между
рабочей температурой теплоносителя и расчетной температурой наруж-ного
воздуха для проектирования отопления °С;
L – расстояние между неподвижными опорами труб м.
В курсовом проекте необходимо выполнить расчет П-образных компенсаторов для
всех участков трубопроводов. При этом следует воспользоваться номограммами
приведенными в справочной литературе [6 11]. Результаты сводятся таблицу
Для примера приведем расчет компенсатора К1:
[pic]l = α · L(tп.т. – tн.р.) = 0012 · 171 (150+30) = 36936 мм
[pic]X = [pic]l · = 36936 · 05 = 18468 мм
Для каждого диаметра трубы при [pic]X по номограммам определяем
размеры компенсатора м и его усилие кН
Остальные компенсаторы рассчитываются аналогично.
Характеристика П-образных компенсаторов
№ компенсатора Dн x S мм Расчетное Размеры Усилие гибкого
тепловое компенсатора компенсатора
К1 К2 426х7 18468 6 3 21
К3-К5 426х7 7524 4 2 31
К6-К8 273х8 18216 66 33 20
К9 К10 273х8 8217 4 2 25
К12 К13 219х6 7029 3 15 16
К14 К15 219х7 8117 3 15 11
К16 К17 194х6 15444 4 5 02
К18-К19 133х4 6336 36 18 29
Расчет труб на прочность
Для участка трубопровода ИТ-1:
Расчет трубы на прочность при растяжении определяется по формуле:
Расчет трубы на прочность при текучести определяется по формуле:
где рас - расчетное сопротивление металла трубы на растяжение Па;
т - предел текучести Па;
n – коэффициент перегрузки принимается равным 11;
dв – внутренний диаметр трубопровода для участка ИТ-1 dв =
Pраб – рабочее давление развиваемое насосом Pраб =57Па;
т для стали составляет (2-3) · 106 Па принимаем т = 25 · 106 Па =25
рас для стали рассчитывается по формуле:
рас = вр ·k1· m1 · m2 Па
где вр – временное сопротивление разрыву трубы Па
k1 – коэффициент однородности металла при разрыве для бесшовных
горячекатаных труб принимается равным 08;
m1 – коэффициент условий работы металла при разрыве принимается
m2 – коэффициент условия работы трубопровода принимается равным
рас = 4 · 106 · 08 · 075 =24 ·106 Па = 24 МПа
S рассчитывается по формулам:
где dн – наружный диаметр трубопровода для участка ИТ-1 dн =36 (см);
S – толщина стенки трубопровода.
S2 > S1 принимаем в расчет с S2 = 525 (см);
Расчет труб на прочность для участка ИТ-1 выполняется т.к.
· 106 Па расдоп = 24 · 106 Па
· 106 Па тдоп = 225 · 106 Па.
Расчет толщины 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
для подающей tвпод =8091ºС
для обратной tвобр =50ºС
Расчёт толщины изоляции проводится следующим образом:
– определяется сопротивление переходу тепла от теплоносителя к окружающей
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
Определяем все термические сопротивления:[pic]
Термическим сопротивлением покровного слоя пренебрегаем.
Термическое сопротивление грунта:
[pic]– глубина заложения оси трубопровода м.
[pic]–наружный диаметр конструкции трубопровода
Термическое сопротивление возникающее за счет взаимного влияния труб:
[pic] – расстояние по горизонтали между осями трубопроводов
Определяем Rиз для подающей и обратной магистрали: [pic]
Определяем толщину тепловой изоляции: [pic]
Расчёт изоляции трубопроводов тепловой сети
№ Наруж- Потери Термические сопротивления Толщина
qподqобр Подающая магистраль Обратная магистраль
м·ºСВт под обр м м ИТ-1 0426 141 141
15 12-Зд. 20 0108 50 50 0545 0061 0958 0545 0061 034
Пример: при dн=426мм
Подающая магистраль:
В данном курсовом проекте был произведен расчет тепловой сети района
города Уфа с девяти этажной застройкой на 32690 жителей.
В курсовом проекте были определены тепловые нагрузки на отопление на
вентиляцию на горячее водоснабжение. Выполнено построение повышенного
графика температур так как система теплоснабжения была принята закрытая.
Определены расходы теплоносителя.
Материалы трубы и арматуру для тепловых сетей приняты в
соответствии с Правилами устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов
пара и горячей воды Ростехнадзора и требованиями СНиП [1].
Спроектирован канальный способ прокладки тепловой сети. Построен
пьезометрический график для анализа работы тепловых сетей выбора сетевого
оборудования схем подключения абонентов к тепловым сетям. Пьезометрический
график показывает изменение давления по длине трубопроводов и в элементах
Был выполнен гидравлический расчет выбраны диаметры трубопровода от
В курсовом проекте были запроектированы насосы для отопительного и
неотопительного периодов: сетевые и подпиточные с обязательной установкой
Также были подобраны П-образные компенсаторы отводы на 90°
задвижки тройники. Выполнен расчет труб на прочность.
Рассчитана толщина тепловой изоляции из минераловатных плит.
В курсовом проекте были рассмотрены узлы трубопровода (тепловые
камеры) каналы трубопровода построен продольный профиль участка тепловой
сети и монтажная схема этого участка.
ПЕРЕЧЕНЬ Используемой СПРАВОЧНОЙ И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
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
Калинушкин М.П. Насосы и вентиляторы.-М.: Высш.шк.1987.
Гладкоскок В.П. Работа нагнетателей в сети и их подбор. –
Тепловые сети. Справочник проектировщика. Под ред. Николаева М.Н:
Козин В.Е. Левина Т.А. и др. Теплоснабжение: Учебное пособие для
студентов вузов. М.: Высшая школа 1980. – 480 с. ил.
Ионин А.А. Хлыбов Б.М. и др. Теплоснабжение: Учебник для вузов. М.:
Стройиздат 1982. – 336 с. ил.
Братенков В.Н. Хаванов П.А. Вэскер Л.Я. Теплоснабжение малых
населенных пунктов. - М.: Стройиздат 1988.
Строй А.Ф. Скальский В.А.“ Расчет и проектирование тепловых сетей”-
Шумов В.В. Компенсаторы для трубопроводов тепловых сетей.-
Л.:Энергоатомиздат 1990.
СНиП 41-03-2003 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов.
СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и
ГОСТ 21.605-82 (1997) СПДС. Сети тепловые (тепломеханическая
часть). Рабочие чертежи.

1 (5).dwg

Продольный профиль участка тепловой сети
горизонтальный М 1:1000
вертикальный М 1:100
Условные обозначения
Н - неподвижная опора
УТ - узел трубопроводов
К - П-образный компенсатор
ИГАСУ ФИС 290700 ТГВ-42 07941
Продольный профильnМонтажная схемаnПлан узла трубопроводов УТ6
Теплоснабжение nрайона города
Монтажная схема М 1:1000
УП - угол поворота теплотрассы
План тепловых сетей района городаnРазрез
План тепловых сетей района города М 1:2000
Обратный трубопроводnизоляции нет
Подающий трубопроводnтолщина изоляции 16 мм
Проектная отметка земли
Натурная отметка земли
Отметка верха изоляции
D изолир. конструкции мм
План узла трубопроводов УТ6

1 (3).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

1.dwg

Условные обозначения
УТ - узел трубопроводов
УП - угол поворота теплотрассы
Н - неподвижная опора
К - П-образный компенсатор
Продольный профиль участка тепловой сети
горизонтальный М 1:1000
вертикальный М 1:100
Подающий трубопроводnизоляции нет
Обратный трубопроводnизоляции нет
ИГАСУ ФИС 290700 ТГВ-41 06371
План районаnУзел трубопроводов УТ2nРазрез
План тепловых сетей района города М 1:2000
Теплоснабжение nрайона города
Продольный профильnМонтажная схема
Монтажная схема М 1:1000

1 (2).doc

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ивановский государственный архитектурно-строительный университет»
Факультет инженерных сетей
Кафедра теплогазоснабжения и вентиляции
На тему: Теплоснабжение района города
студент ТГВ-41 Солилов Н. А.
Состав курсового проекта:
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Руководитель: к.т.н. доцент Кулагин С.М.
Определение расходов теплоты
Разработка схемы регулирования отпуска теплоты
Определение расходов теплоносителя
Гидравлический расчёт
Построение пьезометрического графика
Расчёт труб на прочность
Расчёт компенсирующих устройств
Расчёт толщины тепловой изоляции
Разработка конструкции теплопроводов тепловой сети
Библиографический список
Температура наружного воздуха оС:
- расчётная для проектирования отопления: -35
- расчётная для проектирования вентиляции: -35
- средняя отопительного периода: -59
Продолжительность отопительного периода сут: 213
Этажность застройки: 7
Жилая площадь м2: 252000
Количество жителей чел.: 28000
Расчётные температуры сетевой воды оС:
- в подающей магистрали: 150
- в обратной магистрали: 70
- в системе отопления: 95.
Вид системы теплоснабжения: открытая.
- вид грунта: суглинок
- плотность кгм3: 1200
- состояние грунта: маловлажный
- теплопроводность Вт(м*оС): 086.
Глубина залегания грунтовых вод: -2
Данные о теплоизоляционной конструкции:
- теплоизоляционный материал: битумоперлит
- плотность кгм3: 500
- теплопроводность Вт(м*оС): 011
Способ прокладки тепловой сети: безканальный.
Вариант генерального плана района: 2
Вариант месторасположения источника теплоты и рельефа местности: 0
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.
В курсовом проекте «Теплоснабжение района города» разрабатывается в
сокращенном объеме система централизованного теплоснабжения района города с
жилищно-коммунальной застройкой. В качестве теплоносителя используется
Определение расходов теплоты.
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 qо.А который выбирается в зависимости от расчетной температуры
tн.о °С -20 -25 -30 -35 -40 -45
qо.А Втм2 151 162 174 180 186 191
В рассматриваемом случае qо.А составляет 180 Втм2 т.к. расчётная
температура наружного воздуха составляет -35 оС.
Тепловые нагрузки рекомендуется определять в МВт. Последуем
) Тепловая нагрузка жилых зданий на отопление:
qо.А – удельный расход теплоты на 1 м2;
F – жилая площадь в районе.
) Тепловая нагрузка общественных зданий на отопление:
К1 - коэффициент показывающий долю теплового потока на отопление
общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным 025.
) Общая отопительная нагрузка:
) Вентиляционная тепловая нагрузка:
К2 - коэффициент учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных
зданий; принят равным 04.
) Средний тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и общественных
m – количество людей проживающих в данном районе;
а - норма расхода воды на горячее водоснабжение при температуре 55 оС
на одного человека в сутки проживающего в здании с горячим
водоснабжением принимаемая в зависимости от степени комфортности зданий
принята в размере 100 л(сут*чел);
b - норма расхода воды на горячее водоснабжение потребляемого в
общественных зданиях при температуре 55 оС принимаемая в размере 25
с - удельная теплоемкость воды принимаемая в расчетах равной 4187
tг – температура горячей воды 55 оС;
tх - температура холодной (водопроводной) воды в отопительный период
(при отсутствии данных принимается равной 5 оС).
Расходы теплоты на отопление и вентиляцию определяются климатическими
условиями. Для них строят графики изменения нагрузки в зависимости от
температуры наружного воздуха [pic] [pic] 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; однако примем три. Пересчет нагрузок отопления и вентиляции на
любую текущую температуру наружного воздуха tн производится по формуле
tв - температура внутреннего воздуха помещения принята в размере 18
tн – наружная температура воздуха;
tнр - расчетная температура наружного воздуха для проектирования
отопления и вентиляции в холодный период года принимаемая по исходным
Расход теплоты на горячее водоснабжение не зависит от температуры
наружного воздуха поэтому его график представляет собой прямую линию
параллельную оси абсцисс.
Рис.1 График расходов теплоты
Проводим расчёт годовых расходов теплоты по следующим формулам:
no – длина отопительного периода сут;
[pic] - средний тепловой поток на отопление (вентиляцию):
tср.о. – средняя температура отопительного периода оС.
) На горячее водоснабжение:
[pic] - расход теплоты на горячее водоснабжение в неотопительный
период рассчитывается как
tх.л. – температура холодной воды в летний период принимается равной
[pic] - коэффициент учитывающий изменение среднего расхода воды на
горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному
периоду принимаемый при отсутствии данных равным 08 для жилищно-
коммунального сектора.
) Суммарные годовые расходы теплоты:
Разработка схемы регулирования отпуска теплоты.
В соответствии с указаниями СНиП [1] водяные тепловые сети должны
предусматриваться двухтрубными циркуляционными подающими одновременно
теплоту на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение. Для них должно
приниматься центральное качественное регулирование отпуска теплоты
согласно которому расход воды в тепловой сети остается постоянным а
температуры сетевой воды изменяются в зависимости от температуры наружного
воздуха. Конечным этапом при разработке центрального качественного
регулирования является график температур теплоносителя вид которого
зависит от принятого режима регулирования.
В основе качественного способа регулирования лежит температурный
график который показывает изменение температуры теплоносителя в
зависимости от температуры наружного воздуха. Он строится по следующим
2 – температуры воды соответственно в подающей и обратной
20 – температуры воды соответственно в подающей и обратной
магистрали в расчетном режиме °С;
пр.о - средняя температура воды в отопительном приборе рассчитываемая
пр.о= [pic] = [pic] = 825 оС
[pic] - температура воды на входе в отопительный прибор в расчётном
[pic]– относительная отопительная нагрузка при любой температуре
наружного воздуха tн определяемая по формуле
Для достаточно точного построения графика во всем диапазоне температур
наружного воздуха достаточно 5-6 точек. При этом учитывают что одна точка
уже задана при расчетной температуре. Порядок построения прост: задавшись
несколькими значениями tн определяют для них относительную отопительную
нагрузку по формуле (4.4) и далее температуры воды в подающей и обратной
магистрали (формулы 4.1 и 4.2).
Схема регулирования отпуска теплоты выбирается в зависимости от
соотношения нагрузок горячего водоснабжения и отопления и от вида системы
При соотношении нагрузок [pic] в закрытой системе теплоснабжения
применяется режим центрального регулирования по совместной нагрузке
отопления и горячего водоснабжения. Для этого рассчитывается повышенный
температурный график который строят на основании отопительного
предполагая что общий расход сетевой воды равен сумме расходов на
отопление и вентиляцию а расход на горячее водоснабжение равен нулю.
Режим центрального регулирования по совместной нагрузке отопления и
горячего водоснабжения в открытой системе теплоснабжения рекомендуется
применять при соотношении нагрузок [pic]. При этом строят скорректированный
график температур теплоносителя.
При других соотношениях нагрузок горячего водоснабжения и отопления
рекомендуется предусматривать регулирование по отопительной нагрузке для
чего строят отопительный температурный график.
В нашем случае: система – открытая соотношение [pic]строится
скорректированный график.
Во всех случаях центральное качественное регулирование ограничивается
наименьшими температурами воды в подающем трубопроводе необходимыми для
подогрева воды поступающей в систему горячего водоснабжения:
- для закрытой системы теплоснабжения 70 °С;
- для открытой системы теплоснабжения 60 °С.
Температуры наружного воздуха при которых температура воды достигает
указанных значений называются точками излома температурного графика. Они
определяются графическим построением.
Порядок построения скорректированного температурного графика для
открытой системы теплоснабжения:
– строится отопительный температурный график по формулам 4.1 и 4.2.
Рассчитываем [pic] для следующих температур:
Определяем [pic] и [pic] для этих температур:
-16оС: [pic] = 106оС
-24оС: [pic] = 125оС
– графически находится точка излома температурного графика tu при
температуре сетевой воды в подающей магистрали 60 °С. tи составляет +32оС.
– графически определяется температура наружного воздуха tнг при
которой температура сетевой воды в обратной магистрали достигает значения
°С. tнг составляет -22оС.
– определяется относительный расход сетевой воды на нужды отопления
при различных температурах наружного воздуха в диапазоне от tu до tнг по
[pic] = 11*(102567) = 02
Определим [pic] для температуры -22оС:
Определяем [pic] для следующих температур:
– для значений температур наружного воздуха в диапазоне от tu до tнг
строится скорректированный график по формулам:
Определение расходов теплоносителя.
Расчетный расход сетевой воды тч для определения диаметров труб в
водяных тепловых сетях при качественном регулировании отпуска теплоты
следует определять отдельно для отопления и вентиляции по следующим
[pic] - температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при
расчетной температуре наружного воздуха оС;
с - удельная теплоемкость воды принимаемая равной 4187 Дж(кг·оС)
Тепловые нагрузки в вышеперечисленные формулы подставляются в МВт.
Суммарные расчетные расходы сетевой воды в двухтрубных водяных сетях в
открытых и закрытых системах теплоснабжения при качественном регулировании
отпуска теплоты следует определять по формуле:
Коэффициент k3 учитывающий долю среднего расхода воды на горячее
водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления следует принимать по
табл. 4.1 [2]. При регулировании по совместной нагрузке отопления и
горячего водоснабжения коэффициент k3 принимается равным 0.
В нашем случае регулирование производится по совместной нагрузке
следовательно формула для определения расходов сетевой воды :
Гидравлический расчет.
Задачами гидравлического расчета тепловых сетей являются:
- подбор диаметров трубопроводов на всех участках;
- определение потерь давления на всех участках;
- гидравлическая увязка всех циркуляционных колец.
Под гидравлической увязкой понимают равенство потерь давления во всех
циркуляционных кольцах. За основу расчета выбирают главное циркуляционное
кольцо (обычно наиболее протяженное) потери давления в котором должны быть
равны давлению создаваемому сетевым насосом. Это давление является
располагаемым давлением для всех остальных колец. В разветвленной тепловой
сети количество циркуляционных колец равно количеству потребителей тепловой
энергии т. е. количеству зданий. В тепловых сетях больших населенных
пунктов количество потребителей может быть велико поэтому задача увязки
всех циркуляционных колец может быть решена только с помощью ЭВМ.
В курсовом проекте ставится задача выполнения конструктивного
гидравлического расчета с целью подбора диаметров трубопроводов на всех
участках по рекомендуемым удельным потерям давления на трение на 1 м длины.
В курсовом проекте ориентируемся на то чтобы значение было наиболее
Ввиду большой протяженности тепловых сетей преобладающими
гидравлическими потерями будут потери давления на трение. Для расчета таких
трубопроводов удобнее использовать метод приведенных длин согласно
которому потери давления на трение и в местных сопротивлениях определяются
одной формулой. При этом потери давления в местных сопротивлениях
заменяются эквивалентными потерями давления на трение на участке длиной
Диаметры подающего и обратного трубопроводов двухтрубных водяных
тепловых сетей при совместной подаче теплоты на отопление вентиляцию и
горячее водоснабжение должны приниматься как правило одинаковыми.
Независимо от расчетного расхода теплоносителя диаметр труб должен
приниматься в тепловых сетях не менее 32 мм.
Исходными данными для гидравлического расчета являются расходы
теплоносителя и длины участков трубопровода взятые по плану тепловых
Гидравлический расчет водяных тепловых сетей проводят в следующем
На трассе трубопроводов выбирается главная расчетная магистраль из
условия что удельные потери давления на 1 м длины на ней наименьшие (это
трасса от источника теплоты до наиболее удаленного потребителя).
По расходам теплоносителя и ориентируясь на удельную потерю давления
R = 80 Пам с помощью таблиц для гидравлического расчета тепловых сетей
назначают диаметры трубопроводов на участках.
По тем же таблицам определяются фактические удельные потери давления
и скорости воды для каждого участка (следует обращать внимание что
скорость воды согласно нормам [1] не должна превышать 35 мс).
На плане тепловых сетей расставляются отключающие задвижки
неподвижные опоры компенсаторы определяются места расположения других
местных сопротивлений.
По виду местных сопротивлений определяются их эквивалентные длины и
для каждого участка вычисляется приведенная длина равная сумме
геометрической и эквивалентной длин (если местных сопротивлений несколько
то подставляется их сумма)
Затем вычисляются потери давления на каждом участке и на магистрали
в целом. В качестве удельных потерь давления в формулу подставляются их
фактические значения найденные по таблицам гидравлического расчета
Потери давления в обратной магистрали как правило отдельно не
рассчитываются а принимаются равными потерям давления в подающей
Проводится расчет всех ответвлений аналогично расчету главной
Рекомендуется удельные потери давления на трение в водяных тепловых
сетях принимать не выше 300 Пам.
После определения суммарных потерь давления для каждого ответвления
определяют невязку потерь давления по главной магистрали которая не должна
Результаты гидравлического расчета удобно представлять в табличной
форме показанной в таблице.
Гидравлический расчёт
2777 134 273х8 108 105 Задв.Т-1443
К4К5К6 273 73 162 81 35 3 14
К17 219 61 135 68 3 27 1
К7К8 194 64 142 71 3 34 09
К18 159 68 151 75 26 32 04
К9К10К19133 37 82 41 2 2 03
Тепловой расчет тепловой изоляции
Тепловую изоляцию предусматриваем для трубопроводов тепловых сетей
арматуры компенсаторов и опор труб.
В качестве теплоизоляционного материала принимаем битумоперлит.
В курсовом проекте в качестве среднегодовой температуры воды можно
для подающей [pic]= 100ºС
для обратной [pic]= 50ºС
Расчёт толщины изоляции проводится следующим образом:
Определяется сопротивление переходу тепла от теплоносителя к окружающей
Вычисляем сопротивление переходу тепла от теплоносителя к окружающей
где q L– норма потерь тепла принимается по СНиП
tн – температура окружающей среды
tв – температура теплоносителя
Определяем все термические сопротивления:[pic]
Термическое сопротивление грунта:
[pic]– глубина заложения оси трубопровода м.
dн –наружный диаметр конструкции трубопровода
Термическое сопротивление возникающее за счет взаимного влияния труб:
а – расстояние по горизонтали между осями трубопроводов
Определяем Rиз для подающей и обратной магистрали: [pic]
Определяем толщину тепловой изоляции: [pic]
№ НаружПотери Термическое сопротивление
диамеqпоqоб подающая обратная
тр д р магистраль магистраль
труб Rпод Rгр R1-2 RИЗ
qпод qобр Qпод Qобр [pic] [pic] 1 2 3 4 5 6
8 9 10 11 1 89 426х10 115 121 82 2315335 156907 658
08 0006 2 265 325х8 115 100 68 56975 38743 3803 004
2 3 62 325x8 115 100 68 13330 90644 26125 001 0008
72 273х8 115 90 60 13932 9288 1867 002 001 5 98 273х8
5 90 60 18963 12642 1788 003 002 6 136 194х6 115 70
20468 13158 889 005 004 7 84 133х4 115 61 38 110166
628 222 012 007 8 134 273х8 115 90 60 25929 17286
77 002 001 9 63 273х8 115 90 60 121905 8127 2397
137 273x8 115 90 60 265095 17673 1795 004 002 12
219х7 115 79 51 1036085 668865 1137 002 001 13 68
9х45 115 65 42 9503 61404 686 003 002 14 41 133х4
5 61 38 537715 33497 343 004 002 Сумма;
Разработка конструкции теплопроводов тепловой сети.
Материалы трубы и арматуру для тепловых сетей независимо от параметров
теплоносителя следует принимать в соответствии с «Правилами устройства и
безопасности эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды Ростехнадзора»
и требованиями СНиП (1(.
В курсовом проекте предусмотрена арматура и детали трубопроводов из
стали углеродистой марки Ст10 20 (по ГОСТ 1050-74*) (выписка из ГОСТ 356-
(СТ СЭВ 253-76) с рабочим давлением 57 Па при наибольшей температуре
среды 200°С. Принимаются трубы бесшовные горячедеформированные по ТУ 14-3-
0-82. Для прямых участков трубопроводов принимаются трубы стальные
бесшовные (сортамент – по ГОСТ 8732-78 технические условия – по ТУ 14-3-
0-82 для труб с условным диаметром 50-400 мм; параметры воды: условное
давление ≤25 МПа температура ≤ 200°С по ГОСТ 1050-74*).
Принимаются тройники сварные равнопроходные с условным проходом 400-
00 мм обозначение Т96 (серия 4.903-10 выпуск 1); тройники сварные
переходные с условным проходом 400-1400 мм обозначение Т98 (серия 4.903-
выпуск 1); заглушки штампованные с условным проходом 40-500 мм
обозначение Т114 (серия 4.903-10 выпуск 1); фланцы литые стальные на
условный проход от 016 до 16 МПа из Ст20 - фланец 1-50-16 Ст20 ГОСТ
819-80. Материал для фланцевых соединений: стальные плоские приварные по
ГОСТ 12820-80: фланцы – ВСт3сп по ГОСТ 380-71* из листа по ГОСТ 14637-79
болты (по ГОСТ 5915-70*) – сталь марки 20 по ГОСТ 1050-74** класс
прочности 4.6 по ГОСТ 1759-70** гайки (по ГОСТ 5915-70*) – сталь марки
(10) по ГОСТ 1050-74** класс прочности 5 по ГОСТ 1759-70**.
Запроектированы опоры трубопроводов скользящие Т41.01-Т43.08 плиты опорные
с диэлектрическими прокладками под опоры скользящие (серия 4903-10 выпуск
) опоры трубопроводов неподвижные лобовые (серия 4.903-10 выпуск 4)
двухупорные тип 1 обозначение Т4.01-Т4.18.
Принимаются задвижки 30с64нж (ПФ-11010-00) с условным проходом 100 мм
присоединение к трубопроводу фланцевое и с концами под примварку;30с76нж с
условным проходом 250 мм присоединение к трубопроводу фланцевое; 30с572нж
с условным проходом 350 мм присоенинение к трубопроводу фланцевое и с
концами под приварку.
Предусмотрены компенсаторы односторонние П-образные (серия 4.903-10
выпуск 7) с условным проходом 100-350 мм условное давление 25 МПа
обозначение Т1.01-Т1.12 ; участки с естественным поворотом трассы на них
ставятся отводы крутоизогнутые 90° с условным проходом 40-500 мм
обозначение Т50 (серия 4.903-10 выпуск 1).
В нижних точках трубопроводов водяных тепловых сетей предусматрены
штуцера с запорной арматурой для спуска воды для условного диаметра
трубопровода 300-400 мм диаметр спускного устройства 100 мм.
В высших точках трубопроводов тепловых сетей предусматрены штуцера с
запорной арматурой для выпуска воздуха (воздушники) для условного диаметра
трубопровода 100-150 мм диаметр выпускного устройства 20 мм.
В данном курсовом проекте примем уклон трубопровода 0002.
В данном курсовом проекте был произведен расчет тепловой сети
района города Уфы с семиэтажной застройкой на 28000 жителей.
В курсовом проекте был построен скорректированный график
температур так как система теплоснабжения была принята открытая.
Спроектирован безканальный способ прокладки тепловой сети.
Построен пьезометрический график для анализа работы тепловых сетей выбора
сетевого оборудования схем подключения абонентов к тепловым сетям.
Пьезометрический график показывает изменение давления по длине
трубопроводов и в элементах тепловых сетей.
В курсовом проекте были выбраны насосы для отопительного и
неотопительного периодов: сетевые и подпиточные с обязательной установкой
Также были подобраны П-образные компенсаторы отводы на 90°
В курсовом проекте были рассмотрены узлы трубопровода (тепловые
камеры) каналы трубопровода.
Была подобрана оптимальная толщина теплоизоляции – матов
Библиографический список.
СНиП 41-02-2003 Тепловые сети. М.: 2004
Теплоснабжение района города: Методические указания к выполнению
курсового проекта для студентов специальности 290700
«Теплогазоснабжение и вентиляция»
Иван. гос. архит.-строит. универститет; Сост. С.М. Кулагин. –
Гладкоскок В.П. Работа нагнетателей в сети и их подбор. –
Тепловые сети. Справочник проектировщика. Под ред. Николаева М.Н:
Шумов В.В. Компенсаторы для трубопроводов тепловых сетей.-
Л.:Энергоатомиздат 1990.
СНиП 41-03-2003 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов.
СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и
СНиП 23-01-99 “Строительная климатология” - М.: Стройиздат 2003.
Козин В.Е. Левина Т.А. и др. Теплоснабжение: Учебное пособие для
студентов вузов. М.: Высшая школа 1980. – 480 с. ил.
Ионин А.А. Хлыбов Б.М. и др. Теплоснабжение: Учебник для вузов. М.:
Стройиздат 1982. – 336 с. ил.
Братенков В.Н. Хаванов П.А. Вэскер Л.Я. Теплоснабжение малых
населенных пунктов. - М.: Стройиздат 1988.
Строй А.Ф. Скальский В.А.“ Расчет и проектирование тепловых сетей”-

2.dwg

Проектная отметка земли
Натурная отметка земли
Отметка верха изоляции
Номер поперечного разреза
Диаметр изолир. констр. мм
Условные обозначения
УТ - узел трубопроводов
УП - угол поворота теплотрассы
Н - неподвижная опора
К - П-образный компенсатор
Спецификация к плану узла УТ 1
План района городаnМ 1:2000
Генеральный план районаnУзел трубопроводов УТ2nРазрез
Теплоснабжение района города
ИГАСУ ФИС 290700 ТГВ-42
Продольный профиль участка тепловой сетиnМонтажная схема
План узла УТ 1nМ 1:30
Подающий трубопроводnтолщина изоляции 16 мм
Обратный трубопровод
Продольный профиль участка тепловой сети
горизонтальный М 1:2000
вертикальный М 1:100
Спецификация к монтажной схеме
Монтажная схема М 1:2000

1 (3).doc

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Ивановский государственный архитектурно-строительный университет
Факультет инженерных сетей
Кафедра теплогазоснабжения и вентиляции
На тему: Теплоснабжение района города
Гусакова Е.С. (444943)
Состав курсового проекта:
Расчетно-пояснительная записка на 23 стр.
Графическая часть на 2 листах формата А1
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Руководитель к.т.н. доцент
Определение расходов теплоты
Разработка схемы регулирования отпуска теплоты
Определение расходов теплоносителя
Гидравлический расчёт
Построение пьезометрического графика
Расчёт компенсирующих устройств
Расчёт толщины тепловой изоляции
Библиографический список
Географический пункт строительства (город) и его климатические условия:
ВариантГород Температура наружного воздуха °С Продолжител
среднегорасчетная для средняя
довая проектирования отопительн
отоплениявентиляции
Уфа 25 -35 -35 -66 214
Этажность застройки района расчетные температуры сетевой воды вид
системы теплоснабжения:
ВариантЭтажностьЖилая КоличесРасчетные температуры Вид
застройкиплощадьтво сетевой воды °С системы
м2 жителей теплоснаб
в подающейв в системе
магистралиобратной отопления
9 294000 32690 130 70 95 открытая
Характеристика грунта и глубина заложения грунтовых вод:
Вариант Данные о грунте Глубина
вид грунтаплотностьсостояние теплопровод
песок 1400 маловлажный 124 20
Способ прокладки тепловой сети тип теплоизоляционной конструкции:
ВариантДанные о теплоизоляционной конструкции Способ прокладки
теплоизоляционный плотностьтеплопроводность
материал кгм3 Вт(м·°С)
фенольный 100 005 бесканальный
Вариант генерального плана района №4
Вариант месторасположения источника теплоты и рельефа местности №3
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.
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.
Определение расходов теплоты.
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 qо.А который выбирается в зависимости от расчетной температуры
Максимальный тепловой поток МВт на отопление жилых и общественных
максимальный тепловой поток МВт на вентиляцию общественных зданий
в) средний тепловой поток МВт на горячее водоснабжение жилых и
г) максимальный тепловой поток МВт на горячее водоснабжение жилых и
где[pic]- коэффициент показывающий долю теплового потока на отопление
общественных зданий([p
[pic] - коэффициент учитывающий тепловой поток на вентиляцию
общественных зданий ([p
[pic]- укрупненный показатель максимального теплового потока на
отопление жилых зданий на 1 м2 общей площади;
[pic] - норма расхода воды на горячее водоснабжение при температуре 55
оС на одного человека в сутки проживающего в здании с горячим
водоснабжением (а=105 л(сут*чел);
[pic]- норма расхода воды на горячее водоснабжение потребляемого в
общественных зданиях при температуре 55 оС принимаемая в размере
лсутки на 1 человека;
[pic]– температура холодной воды в отопительный период ([pic]=5 оС).
Суммарный расход теплоты на микрорайон МВт равен сумме тепловых
Годовые расходы теплоты ГДж определяют по среднечасовым расходам:
- на горячее водоснабжение
Средние тепловые потоки МВт следует определять по формулам:
- на горячее водоснабжение в неотопительный период
где nо(продолжительность отопительного периода сут;
(в(число часов работы вентиляции в течение суток ((в =16);
[pic]- расчетное число суток в году работы системы горячего водоснабжения
[pic]- средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий
принимаемая для жилых и общественных зданий равной 18 оС;
[pic] - расчетная температура наружного воздуха для проектирования
отопления и вентиляции в холодный период года;
[pic]- коэффициент учитывающий изменение среднего расхода воды на
горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению к
отопительному периоду ([pic]=08).
Рис.3.1. Графики расходов теплоты в зависимости от температуры
В основе качественного способа регулирования лежит температурный
график который показывает изменение температуры теплоносителя в
зависимости от температуры наружного воздуха. Он строится по следующим
где 1 2 – температуры воды соответственно в подающей обратной
магистрали и на входе в систему отопления °С;
20 – то же в расчетном режиме °С;
пр.о- средняя температура воды в отопительном приборе (пр.о =825
[pic]– относительная отопительная нагрузка при любой температуре
наружного воздуха tн определяемая по формуле
Т.к. [pic] строится скорректированный график температур теплоносителя.
– строится отопительный температурный график по формулам (4.1) и
– графически находится точка излома температурного графика tu при
температуре сетевой воды в подающей магистрали 60 °С.
– графически определяется температура наружного воздуха tнг при
которой температура сетевой воды в обратной магистрали достигает значения
– определяется относительный расход сетевой воды на нужды отопления
при различных температурах наружного воздуха в диапазоне от tu до tнг по
– для значений температур наружного воздуха в диапазоне от tu до tнг
строится скорректированный график по формулам:
Результаты расчета сведем в таблицу:
Всего: 486400 106171
Задачами гидравлического расчета тепловых сетей являются:
- подбор диаметров трубопроводов на всех участках;
- определение потерь давления на всех участках;
- гидравлическая увязка всех циркуляционных колец.
В курсовом проекте ставится задача выполнения конструктивного
гидравлического расчета с целью подбора диаметров трубопроводов на всех
участках по рекомендуемым удельным потерям давления на трение на 1 м длины.
Диаметры подающего и обратного трубопроводов двухтрубных водяных
тепловых сетей при совместной подаче теплоты на отопление вентиляцию и
горячее водоснабжение должны приниматься как правило одинаковыми.
Независимо от расчетного расхода теплоносителя диаметр труб должен
приниматься в тепловых сетях не менее 32 мм.
Исходными данными для гидравлического расчета являются расходы
теплоносителя и длины участков трубопровода взятые по плану тепловых
На трассе трубопроводов выбирается главная расчетная магистраль;
Определяются диаметры трубопроводов на участках;
Определяются фактические удельные потери давления и скорости воды
для каждого участка;
На плане тепловых сетей расставляются отключающие задвижки
неподвижные опоры компенсаторы определяются места расположения
других местных сопротивлений;
По виду местных сопротивлений определяются их эквивалентные длины и
для каждого участка вычисляется приведенная длина:
Вычисляются потери давления на каждом участке и на магистрали в
Проводится расчет всех ответвлений аналогично расчету главной
После определения суммарных потерь давления для каждого ответвления
определяют невязку потерь давления по главной магистрали которая не
должна превышать 15%:
Результаты гидравлического расчета сведем в таблицу:
Участок РасчетнДлинаДиаметр Удельная Местные сопротивления Эквивалентная ПриведеПотери
ый участтрубопроводпотеря длина lэкв м нная давления
расход ка lа давления длина p=Rlпр
Gр тчм Dн x S мм R Пам lпр=l+l1000 кПа
Главная магистраль ИТ-УТ7-Здание №16
ИТ-УТ1 10617181 478х7 70 1тройн-прох 35 116 812
УТ1-УТ2 54743 452 426х10 37 4П-обр.компенс. 4х55+30+45+2х 7585 2806
тройн-отв. 1задвижка х20+12=3065
УТ2-УТ3 52124 176 426х10 31 2П-обр.компенс. 2х55+2х168=1433196 991
УТ3-УТ4 44877 192 377х9 48 2П-обр.компенс. 2х47+2х168=1273196 1534
УТ4-УТ5 33352 258 325х8 57 3П-обр.компенс. 3х40+2х139=1474058 2313
УТ5-УТ6 19732 288 273х8 55 4П-обр.компенс. 4х33+2х111=1544422 2432
УТ6-УТ7 11176 196 219х8 57 3П-обр.компенс. 3х248+84=8282788 1589
Ут7-Зд.165588 25 159х45 71 1задвижка 1тройн-отв. 224+84=1064 3564 253
Итого по магистрали 1273
Ответвление УТ1-УТ12-Здание №6
УТ1-УТ8 51425 88 377х9 63 1П-обр.компенс. 47+2х168+43=81729 1062
тройн-прох. 1задвижка 49
УТ8-УТ9 41385 150 325х8 88 2П-обр.компенс. 2х40+2х139=1072578 2268
УТ9-УТ10 36147 172 325х8 73 2П-обр.компенс. 2х40+2х139=1072798 2043
УТ10-УТ1127765 272 273х8 100 3П-обр.компенс. 3х33+2х111=1213932 3932
УТ11-УТ129692 282 194х6 80 3П-обр.компенс. 3х221+724=7335554 2844
УТ12-Зд.66025 30 159х45 85 1задвижка 1тройн-отв 224+84=1064 4064 345
Итого по отводу: 12494
Потери давления на главной магистрали:
Нпод. = Нобр. = 1273 м;
Нзд. = 3 * 9 = 27 м;
Перепад давления у потребителей:
Перепад давления в котле:
Напор воды во всасывающем патрубке сетевого насоса (А) принимаем
Расчет необходимых точек для построения пьезометрического графика:
Рис. 7.1. Пьезометрический график
Для подбора любого насоса необходимо знать его производительность
(подачу) и развиваемое давление (напор).
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.
Для холодного периода года:
Производительность сетевого насоса равна суммарному расходу
теплоносителя в тепловой сети на отопление вентиляцию и горячее
Напор сетевого насоса м:
[pic]- потеря напора у абонента м.
Выбираем насос СЭ 1250-70-11
Частота вращения – 1500 обмин
Мощность двигателя – 315 кВт
Обязательна установка резервного насоса той же марки.
Для теплого времени года:
Производительность второго насоса
где [pic]- максимальный расход воды на горячее водоснабжение м3ч.
Выбираем 2 насоса 1Д315-50б
Частота вращения – 2900 обмин
Мощность двигателя – 39 кВт
Расход подпиточного насоса м3ч определяется по формулам:
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):
Объем воды в системе теплоснабжения:
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 1Д630-90а
Мощность двигателя – 200 кВт
Наиболее простая компенсация достигается естественной гибкостью
поворотов самого трубопровода изогнутого под углом не более 150 °. Такой
способ называется самокомпенсацией. При проектировании естественной
компенсации определяют длины плеч и проверяют напряжения возникающие в
Расчет самокомпенсации:
Г-образная схема. В частном случае при повороте оси трубы на 90° (=0)
где n – отношение длинного плеча к короткому (
– угол дополняющий 90° до угла поворота оси трубы;
Е – модуль упругости углеродистой стали равный 2·105 МПа;
- величина теплового удлинения 1 м трубопровода м;
dн – наружный диаметр трубопровода м;
где [pic]- максимальная температура теплоносителя в подающей магистрали
α – коэффициент температурного удлинения стальной трубы (0012
Расчетные значения напряжений не должны превышать допустимое
напряжение изгиба которое при соединении труб на сварке принимается
8МПа80МПа – условие выполняется.
Расчет П-образных компенсаторов:
Для компенсации тепловых удлинений трубопроводов применяются
компенсирующие устройства.
Расчетное тепловое удлинение трубопроводов [pic] мм для определения
размеров гибких компенсаторов следует определять по формулам
где – коэффициент учитывающий релаксацию компенсационных напряжений и
предварительную растяжку компенсатора в размере 50% полного
теплового удлинения [p
α – средний коэффициент линейного расширения стали при нагреве от 0 до
t °C принимаемый равным 0012 мм(м·°С);
[pic] - расчетный перепад температур принимаемый как разность между
рабочей температурой теплоносителя и расчетной температурой
наружного воздуха для проектирования отопления °С;
L – расстояние между неподвижными опорами труб м.
Например расчет компенсатора К1:
По номограммам определяем размеры компенсатора м и его усилие кН
Н=64м В=32м Pк=1766 кН
Характеристика П-образных компенсаторов
Номер Условный Длина Тепловое Размеры Усилие
компенсатордиаметр компенсацудлинение мм компенсатора гибкого
а dyxSмм ммионного м компенсатора
на плане участка Рк кН
Полное Расчётн.ВысотаШири
K4 K5 88 17424 8712 58 29 1913
K6К7 377х9 96 19008 9504 56 28 2256
K18 88 17424 8712 54 27 2354
K8 K9 325х8 86 17028 8514 5 25 1668
K19К20 76 15048 7524 48 24 1766
K11 К12 273х8 72 14256 7128 46 23 1079
K23 К24 92 18216 9108 4 2 1275
K15 К16 219х45 66 13068 6534 3 15 981
K26 К27 194х6 96 19008 9504 32 16 647
Тепловую изоляцию предусматриваем для трубопроводов тепловых сетей
арматуры компенсаторов и опор труб.
Грунт – маловлажный песок теплопроводность [pic] = 0124 Вт(м·°С)
Теплоизоляционный материал – фенольный поропласт плотность [pic] = 100
(кгм3) теплопроводность [pic]= 005 Вт(м·°С) – для подающего и обратного
Расчет проводится для подающего и обратного трубопроводов в следующем
Определяется полное сопротивление теплопередаче от
теплоносителя в окружающую среду отнесенное к 1 м
где [pic]- расчетная среднегодовая температура воды в водяных тепловых
сетях которая принимается в соответствии с заданным температурным
К - коэффициент дополнительных потерь учитывающий теплопотери через
теплопроводные включения в теплоизоляционных конструкциях (К=115);
[pic] - нормированная плотность теплового потока.
Определяются все термические сопротивления входящие в состав
полного сопротивления теплопередаче:
- термическое сопротивление грунта м·(СВт:
Принимаем стандартную толщину изоляции 50 мм
- термическое сопротивление обусловленное тепловым взаимодействием
где К12 — расстояние между осями труб по горизонтали м.
Определяется термическое сопротивление теплоизоляционного
слоя [pic] в зависимости от условий прокладки трубопроводов
тепловых сетей по следующим формулам:
Определяется толщина тепловой изоляции.
где [pic]- сопротивление теплопередаче на 1 м длины теплоизоляционного слоя
трубопровода м·°СВт;
λиз – теплопроводность изоляционного слоя Вт(м·°С).
Например расчет толщины тепловой изоляции для участка трубопровода с
Подающая магистраль:
Обратная магистраль:
[pic] (м·°С)Вт для данного диаметра обратного трубопровода
теплоизоляция не требуется в связи с низкой теплопроводностью грунта.
№ Наруж. Потери Термическое сопротивление Толщина изоляции
подающая магистраль обратная магистраль
м 1 2 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 0426 155 063
В данном курсовом проекте был произведен расчет тепловой сети района
города Уфа с девятиэтажной застройкой на 32690 жителей.
В курсовом проекте был построен скорректированный график температур
так как система теплоснабжения открытая.
Был произведен гидравлический расчет тепловых сетей.
Спроектирован бесканальный способ прокладки тепловой сети. Построен
пьезометрический график для анализа работы тепловых сетей выбора сетевого
оборудования схем подключения абонентов к тепловым сетям. Пьезометрический
график показывает изменение давления по длине трубопроводов и в элементах
В курсовом проекте были выбраны насосы для отопительного и
неотопительного периодов: сетевые и подпиточные с обязательной установкой
Также были подобраны и рассчитаны П-образные компенсаторы отводы на
° задвижки тройники.
Была подобрана оптимальная толщина теплоизоляции – фенольный поропласт
СНиП 41-02-2003 Тепловые сети. М.: 2004
Теплоснабжение района города: Методические указания к выполнению
курсового проекта для студентов специальности 290700 «Теплогазоснабжение и
вентиляция» Иван. гос. архит.-строит. универститет; Сост. С.М. Кулагин.
Гладкоскок В.П. Работа нагнетателей в сети и их подбор. –
Тепловые сети. Справочник проектировщика. Под ред. Николаева М.Н:
СНиП 41-03-2003 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов.
СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и
СНиП 23-01-99 “Строительная климатология” - М.: Стройиздат 2003.
Шумов В.В. Компенсаторы для трубопроводов тепловых сетей.-
Л.:Энергоатомиздат 1990.
Ионин А.А. Хлыбов Б.М. и др. Теплоснабжение: Учебник для вузов. М.:
Стройиздат 1982. – 336 с. ил.
Строй А.Ф. Скальский В.А.“ Расчет и проектирование тепловых

1 (4).dwg

Условные обозначения
ИТ - источник теплоты
УТ - узел трубопроводов
Н - неподвижная опора
К - П-образный компенсатор
Подающий трубопроводnизоляции нет
Обратный трубопроводnизоляции нет
Продольный профиль план и
разрез УТ11 разрез 2-2
Проектная отметка землим
Отметка верха изоляциим
Продольный профиль участка тепловой сети
М 1:1000 - горизонтальный
М 1:100 - вертикальный
Монтажная схема М 1:1000
Трубы сварные бесшовные
Спецификация монтажной схемы
Натурная отметка землим
Отметка дна траншеим
План узла трубопроводов УТ12
Спецификация для УТ12
Пьезометрический график
Скорректированный график температур

2 (3).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