Теплоснабжение городского микрорайона

курсовая работа Теплоснабжение городского микрорайона.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации
ГОУ ВПО «Магнитогорский Государственный Технический Университет имени Г.И.Носова»
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
По дисциплине «Теплоснабжение»
На тему: «Теплоснабжение городского микрорайона
Исполнитель: Ширгазин Р.Б. студент 5 курса группа 270109
Руководитель: Старкова Л.Г. доцент кандидат технических наук
Магнитогорск 2010 г.
Целью работы является конструирование и расчет системы теплоснабжения жилого микрорайона города с учетом следующих условий:
а) тепловые сети двухтрубные водяные тупиковые;
в) приготовление воды для ГВС – в ЦТП от группового В.П.;
г) системы отопления зданий присоединены по зависимой схеме со смешением;
д) отопительные приборы: чугунные радиаторы;
е) расчетная температура теплоносителя 150-70 0С.
В работе учитываются технико-экономические и экологические факторы определяющие надежность и эффективность работы системы теплоснабжения.
Исходные данные для проектирования.
Город: Казань. Расчетная географическая широта – 520 с.ш.
Влажностная зона: 2 - нормальная (СНиП II-3-79 прил. 1)
Коэффициент обеспеченности: 092
Средняя температура наиболее холодной пятидневки: -32
Средняя температура наиболее холодных суток: -36
Абсолютная минимальная температура: -47
Средняя температура отопительного периода: -57 оС
Продолжительность отопительного периода: 218 сут.
Температура воды в подающем трубопроводе Т1=1500С в обратном трубопроводе Т2=700С.
Максимальная скорость ветра за январь – 57 мс.
Максимальная скорость ветра за июль – 42 мс.
Технико-экономические показатели микрорайона:
площадь микрорайона – 740.8 га;
жилой фонд – 885369 м2;
население – 34431 чел;
плотность населения – 467 челга;
Расчет паспортов кварталов.
Общая площадь жилых зданий
Количество жилых зданий
Величина РН челга определяется по табл. 12 прил.4 [1].
Число жителей в квартале m определяется по формуле:
mI =195*467 = 8943 чел
mII =22.38*467 = 10451 чел
mIII =26*467 = 12142 чел
mIV =6.2*467 = 2895 чел.
Жилая площадь квартала Fж определяется по формуле:
Где - норма жилой площади на человека принимаемая 18 м2чел
I = 8943*18 =160974 м2
II = 10451*18 =188118 м2
III = 12142*18 =218556 м2
IV = 2895*18 =52110 м2
Общая площадь жилых зданий квартала А определяется по формуле:
Где К =07 – безразмерный планировочный коэффициент квартиры.
АI = 160974 07 = 229963 м2
АII = 188118 07 = 268740 м2
АIII = 218556 07 = 312223 м2
АIV = 52110 07 = 74443 м2
Количество жилых зданий N определяем по формуле:
где = 2323 м2 по каталогу СК № III-105-148 с.13.89.
NI = 229963 232.3*9 =110
NII = 268740 232.3*9 =129
NIII = 312223 232.3*9 =150
NIV = 74443 232.3*9 =35
Определение тепловой нагрузки системы теплоснабжения. Построение годового графика расхода теплоты.
1.Определение тепловой нагрузки системы теплоснабжения.
Определяем тепловые нагрузки для систем отопления вентиляции и горячего водоснабжения по первому способу – когда известны площади районов застройки количество типы зданий и число жителей.
Максимальный тепловой поток Вт на отопление жилых и общественных зданий определяют по формуле:
где =87 – укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м2 общей площади Втм2 принимается
А – общая площадь жилых зданий смотри п.3 курсового проекта.
К1 =025 – коэффициент учитывающий тепловой поток на отопление жилых и общественных зданий.
Максимальный тепловой поток Вт на вентиляцию определяют по формуле:
где К2 = 06 – коэффициент учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий.
Средний тепловой поток Вт на горячее водоснабжение без аккумулирования определяют по формуле:
m – число жителей смотри пункт 3 курсового проекта;
=407 – укрупненный показатель максимального среднего теплового потока на горячее водоснабжение.
Расчет теплопотребления сводим в таблицу 2.
Расчетные расходы теплоты
С учетом теплопотерь теплопроводами в размере 5%
от Q расчетные расходы теплоты составляют
2.Построение годового графика расхода теплоты.
График расходов теплоты применяется для решения важных вопросов теплофикации и централизованного теплоснабжения: выбора оборудования источника; составления графика регулирования тепловой нагрузки; ремонта оборудования; координации графика отпусков персонала.
Построение графика выполняется графоаналитическим способом.
Для этого график разбивается на части:
- вспомогательную (левую);
- основную (правую).
Во вспомогательной части строим графики зависимостей часовых расходов теплоты на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение от наружной температуры воздуха tН а также график для суммарной тепловой нагрузки. Все эти графики представляют собой прямые. Они строятся по двум точкам. Точка 1 соответствует значениям расчетных нагрузок Значения нагрузок для построения точки 2 рассчитываются тем же способом укрупненного расчета что и значения максимальных нагрузок. Расчет ведем для промежуточного значения tН мы выбрали -5 оС. В соответствии с этой температурой определим показатель =65 [2]. Результаты расчета сводим в таблицу 3.
Расчет пиковой тепловой нагрузки при -5 оС
Для построения основной части годового графика расходов теплоты выписывают из климатологических таблиц [4] продолжительность стояния различных температур для заданного географического района. Значения записываем в часах.
Выписку продолжительности стояния различных температур начинают с с шагом 5 оС включая в интервал продолжительность стояния данной температуры и температуру ниже ее в часах. Результаты заносим в таблицу 4.
Далее на оси х справа откладываем последовательно в масштабе время повторяемости для каждого интервала наружных температур в часах ( ось z). Ординаты точек отложенных для каждого интервала температур определяем с помощью графика зависимости суммарного расхода теплоты от tН . Полученные в правой части точки графика соединяем плавной кривой и получаем график отпуска теплоты в течении отопительного сезона. Затем добавляем летнюю часть графика соответствующую расходу теплоты на горячее водоснабжение в летний период и получаем суммарный годовой график расхода теплоты.
Площадь фигуры ограниченной осями координат и графиком выражает в масштабе годовой расход теплоты ГДжгод:
Где - годовой расход теплоты ГДжгод;
см2 - площадь фигуры под линией графика;
М =10 МВт см2 – масштабный коэффициент выражающий количество теплоты приходящееся на принятую единицу площади.
= 671804*10 = 671804 МВтгод *36 = 2420000ГДжгод
После построения графика наносим на него два основных показателя:
)Среднечасовой расход теплоты ГДжч:
Если 1676 ГДжч то в качестве источника теплоснабжения принимаем котельную если больше принимаем ТЭЦ.
В нашем случае выбираем котельную.
Площадь прямоугольника ограниченного отрезками zгод и Qср.ч. равна площади фигуры образованной графиком потребления теплоты т.е. равна годовому расходу теплоты Qгод.
)Число сжигания максимума:
= 671804 14856 = 4509 часов.
Площадь прямоугольника образованного отрезками и равна годовому расходу теплоты или площади криволинейной фигуры.
Построение смотри Приложение лист 3.
Определение расходов теплоносителя.
Теплоноситель – вода (по заданию).
Расчетные температуры – 150-70 оС.
Расчетные расходы теплоносителя определяются исходя из максимальных тепловых нагрузок на системы отопления вентиляцию и горячего водоснабжения с последующим их суммированием для каждого квартала.
Расход воды для систем отопления GОТ кгч определяем по формуле:
Где с=419 кДжкг* оС – удельная теплоемкость воды.
- расчетные температуры теплоносителя.
Расход теплоносителя для систем вентиляции GВ кгч
Расход теплоносителя для систем горячего водоснабжения при двухступенчатых водоподогревателях в час наибольшего водопотребления:
Результаты расчетов занес в таблицу 5.
Тепловая нагрузка Q кВт
Расчетный расход воды кгч
Построение розы силы и повторяемости ветров и обоснование выбора места положения источника.
Одним из важных элементов влияющих на выбор места расположения источника теплоснабжения и конструирование системы теплоснабжения является роза силы и повторяемости ветров. На основании
СНиПа 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика выписываем данные по городу Казань:
В графической части работы на первом листе строим в масштабе розу силы и повторяемости ветров. На основании построенной схемы делаем вывод:
Оптимальное расположение источника на северо-восточной части района. Минимальная сила и повторяемость ветра плюс близость водоема.
Гидравлический расчет тепловой системы (предварительный окончательный) с вычерчивание расчетной схемы сети.
Основной задачей гидравлического расчета трубопроводов тепловых сетей является экономически целесообразное определение диаметров трубопроводов и падение давления при заданных расходах теплоносителя. Определения потери давления в тепловой сети с целью подбора насосного оборудования.
Чем меньше диаметр трубопровода тем меньше стоимость строительства но возрастают расходы на эксплуатацию так как возрастает скорость и потери давления. В такой ситуации сеть проектируют так чтобы совокупность затрат была оптимальной.
Для создания устойчивой работы сети используют закон: равномерное распределение давления по всей сети – это значит что потери давления во всех участках тепловой сети должны проходить равномерно и быть одинаковыми на каждом метре расчетной магистрали сети.
Потери давления рассчитываются отдельно на каждом участке.
Потери давления на участке складываются из линейных потерь и потерь на местные сопротивления.
Линейные потери (потери на трение) зависят от вязкости жидкости шероховатости и скорости. Для стандартных трубопроводов существуют таблицы в которых указаны постоянные величины сопротивления при движении единицы массы воды: R – удельное сопротивление 1 погонного метра трубопровода [4 стр. 190-196].
- потери давления на местные сопротивления можно определить тремя способами:
- укрупненная формула для многотрубных сетей.
=001 – коэффициент для водяных тепловых сетей;
- расход теплоносителя в головном участке тепловой сети тч.
1.1.Составляем расчетную схему тепловой сети (смотри приложение лист1).
На схеме показываем:
- источник тепловой энергии;
- трассу теплопровода в масштабе;
- местные сопротивления (П-образные компенсаторы переходы отводы тройники).
1.2. выбираем расчетную ветвь и выполняем маркировку расчетных участков с указанием: номера участка расхода теплоносителя в тч длинны участка в м и позже диаметра условного прохода трубопровода в мм.
1.3. Выполняем предварительный подбор оптимальных диаметров участков главной расчетной ветки по правилу средних удельных потерь давления в следующем порядке:
а) определяем долю падения давления в местных сопротивлениях:
б) значение среднего удельного падения давления:
= 80 пам = 8 ммм – рекомендуемое удельное падение давления (СНиП).
в) по известным расходам на участках с помощью таблиц и номограмм [4] диаметры труб с округлением до стандартных размеров.
1.4.Выбираем П-образные компенсаторы и расставляем их на расчетной схеме. Для этого расставляем неподвижные опоры с соблюдением допустимых расстояний [7 табл. 3.7 стр.36]. между двух неподвижных опор устанавливаем компенсатор на прямолинейных участках трассы.
2.1. После того как на расчетной схеме будут указаны все местные сопротивления приступаем к окончательному гидравлическому расчету главной ветви который сводим в таблицу 6.
2.2. На каждом участке определяется количество и тип местных сопротивлений и по табл. 4.15 [4] находим сумму коэффициентов местных сопротивлений.
2.3. по таблицам и номограммам для гидравлического расчета трубопроводов [4 стр. 190-196] определяем фактические удельные потери напора на трение R и скорость теплоносителя на участке V мс. Затем определяем линейные потери напора на участках ΔНл м:
2.4. Потери напора в местных сопротивлениях ΔНм определяем по номограмме рис. 4.34 [4] в зависимости от скорости воды и суммы коэффициентов местных сопротивлений на участке.
2.5. определяем сумму линейных и местных потерь напора:
ΔН = ΔНл + ΔНм (22)
3. Проводим увязку ответвлений. Потери напора в ответвлении должны быть равны потерям напора на параллельно присоединенном участке магистрали. Невязка не должна превышать 15%.
3.1. определяем РРАСЧ для каждого ответвления:
РРАСЧ I = 125+322 = 447 ммм
РРАСЧ IV = 125+322+03 = 477 ммм
3.2. определяем RСР для каждого ответвления:
3.3. по расчетный значениям RСР выбираем наиболее подходящий диаметр.
3.4. расставляем на ответвлениях неподвижные опоры и компенсаторы.
3.5. выполняем основной гидравлический расчет в той же таблице 6.
3.6. определяем невязку потерь давления:
Характеристика участка
Расчетные данные участка
Потери напора на участке
На одном трубопроводе
Расчет участка с П-образным симметричным компенсатором.
Расчет искусственного компенсатора выполняется для участков трубопроводов всех диаметров на которых нет возможности для естественной компенсации с помощью углов поворота трассы менее 1500 подъемов или изгибов трубопровода.
Для расчета выбираем произвольно участок с диаметром менее 450 мм. Расчет ведем по [5 стр. 208-209].
Цель расчета: подобрать или проверить размеры компенсатора при которых напряжения сжатия возникающие на спинке и на участках прилегающих к компенсатору были бы меньше допустимых:
Расчет ведем в следующем порядке:
)Вычерчиваем расчетную схему участка трубопровода с компенсатором. Проводим оси X и Y. (приложение лист 2).
В = 5 м – спинка компенсатора;
Н = 5 м – вылет компенсатора;
l1 = l5 = 66 м – плечо компенсатора.
)Выписываем основные характеристики гнутых гладких отводов для диаметра 377 мм [5 табл. 10.13]
R = 1500 мм – радиус изгиба оси трубопровода;
k = 413 – коэффициент гибкости;
m = 166 – коэффициент концентрации продольных напряжений.
)Рассчитываем приведенную длину участка трубопровода Lпр м:
Lпр = l1+2* l2+ l3+ l5+628*R*k = 66+4+2+2+66+6.28*1.5*4.13 = 165.4 м (25)
)Определяем координаты упругого центра тяжести ( точка О) м.
Для случая симметричного относительного оси Y компенсатора:
Наносим точку центра тяжести О на расчетную схему и проводим через нее дополнительные оси х0 и . Для случая симметричного относительно оси у компенсатора оси у и совпадают.
)Определяем центральный момент инерции Iх0 м3 относительно осей х0 и: (28)
Для случая симметричного относительного оси у компенсатора
)Определяем расчетное тепловое удлинение Δх мм вдоль оси х:
=0.5 – коэффициент предварительной растяжки по табл. 10.12 [5];
для Ст3 α=125*10-2 ммм Е=193 *10-6 кгссм2
Т1 = 1500 – температура теплоносителя в подающей трубе;
t0 = 400 – температура окружающей среды для канальной прокладки;
L=140 м – длинна расчетного участка.
Δl=125*10-2 * (150-40) *140 = 1925 мм
)Определяем силы упругой деформации возникающие в центре тяжести Рк кгс; для случая симметричного относительно оси у компенсатора:
I – момент инерции поперечного сечения стенки трубы см4
= 005*(3774 -3594) = 17952 см4
= 377 мм – наружный диаметр трубы
= 359 мм – внутренний диаметр трубы.
)Определяем точку наиболее напряженного сечения наносим ее на расчетную схему и определяем максимальный изгибающий момент в этой точке:
Так как =01705*5 (31)
)Определяем возникающие изгибающие напряжения и сравниваем их с допустимыми значениями .
W – момент сопротивления поперечного сечения стенки трубы см3
= 10 кгсмм2 > 606 кгсмм2.
Вывод: фактические значения меньше допустимых – принятые размеры компенсатора соответствуют требованиям прочности.
Расчет тепловой изоляции трубопроводов тепловой сети.
Принятая конструкция тепловой изоляции должна отвечать следующим требованиям:
- иметь толщину не более нормативной определенной по [2 прил. 12];
- обеспечивать непревышение нормативных теплопотерь определенных по [5 табл. 13.4-13.6];
- обеспечивать допустимую температуру на поверхности изоляции;
- обеспечивать заданные пределы изменения температуры теплоносителя на всех участках тепловой сети;
- быть экономически оптимальной.
Расчет толщины тепловой изоляции ведется методом последовательных приближений исходя из условия не превышения нормативных теплопотерь.
Расчет ведем для участка надземной прокладки для одного подающего трубопровода в следующем порядке:
)Выписываем нормативные допустимые удельные тепловые потери gнорм для выбранного участка.
При диаметре трубы 529 мм и Т1 = 1500 gнорм = 196 ккалм*ч.
С помощью формулы (33) определяем требуемое термическое сопротивление слоя тепловой изоляции:
Где Т=1500 – температура теплоносителя в подающем трубопроводе;
=-320 – температура окружающей среды;
R – полное термическое сопротивление теплопровода м*0СВт.
Подставляя в формулу (33) значение gнорм определяем требуемое значение термического сопротивления трубопровода
)В качестве основного теплоизоляционного материала выбираем стекловатные прошивные изделия марки 170. В качестве покровного материала выбираем оцинкованный лист толщиной 05 мм = 00005 м.
Фактическое сопротивление теплопередаче теплоизоляционной конструкции при надземной прокладке принимаем:
Где - термическое сопротивление теплопередаче слоя изоляции м*0СВт определяется по формуле:
- термическое сопротивление от поверхности к окружающей среде м*0СВт определяется по формуле:
Где λ=0042 Втм* - коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала (принял стекловатные прошивные изделия) [5 табл. 13.1 стр. 256].
= 209 Втм2* - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности к воздуху [5 стр. 263 при скорости ветра 5 мс].
- диаметр изолированного трубопровода м. Для определения диаметра изолированного трубопровода необходимо задаться толщиной основного слоя ИЗ=60 мм [5 рис. 13.1 стр. 262] при = 02 и диаметре трубопровода 529 мм.
= 529+2*60 = 649 мм = 065 м
=529 мм = 053 м - наружный диаметр трубопровода.
Подставляем все значения в формулу 38:
- необходимо увеличивать толщину изоляции:
Принимаем ИЗ=65 мм = 529+2*065 = 659 мм = 066 м
Принятая нами изоляция соответствует всем требованиям предъявляемым к тепловой изоляции трубопроводов тепловой сети.
Библиографический список.
СНиП 2.07.01-89. Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений. – М.: Государственный строительный комитет СССР 1989.
СНиП 2.04.07-86. Тепловые сети. – М.: Государственный строительный комитет СССР 1987.
Ионин А.А. Теплоснабжение. – М.: Стройиздат 1982.
Манюк В.И. и др. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей.
– М.: Стройиздат 1988 – 432 с.
Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей Под ред. А.А. Николаева. – М.: Стройиздат 1965.
СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. М.: Стройиздат 1983.
Козин В.Е. Теплоснабжение. – М.: Высш. шк. 1980.

Чертеж-вертеж.cdw

Магистральная на ЦТП III
и ответвление на ЦТП II
Годовой график тепловой нагрузки
труба стальная электросварная прямошовная
два слоя праймера на битумной основе
стекловатные прошивные изделия марки 170 (65 мм)
-площадь фигуры под линией графика.
- масштабный коэффициент.
теплоснабжение района города
Районная котельная 276 ГДжч.
Точки опуска в землю
паспорта микрорайнов
Стеклопрошивные изделия марки 170.
Ответвление на ЦТП IV
Ответвление на ЦТП I
Схема к расчету П-образного компенсатора
Пьезометрический график. Профиль трассы
Cхема неподвижной лобовой 4-х упорной опоры.
Несущая конструкция
швеллер №40 (400*115*8)
подкладка 8лист Ст3 20 мм
косынка 8лист СТ3 20 мм
Схема тепловой изиляции
Характерные размеры смотри в ПЗ