Курсовой отопление и вентиляция

Содержание

Содержание:

1. Общая часть

2. Тепловой пункт

2.1. Расчет тепловой потребности здания на отопление

2.2. Расчет оборудования

Расчет теплообменника

Расчет грязевика

Расчет расширительного бака

2.3. Гидравлический расчет теплопроводов

2.4. Расчет насосного циркуляционного давления, выбор циркуляционного насоса

3. Центральное отопление здания

3.1 Гидравлический расчет основного циркуляционного кольца

3.2 Гидравлический расчет второстепенных циркуляционных колец

3.2.1. Циркуляционное кольцо через стояк

3.2.2. Циркуляционное кольцо через стояк

3.2. Тепловой расчет отопительных приборов

4. Печное отопление

4.1. Тепловой расчет печи

4.2. Расчет топливника

4.3. Проверка тепловосприятия печи

4.4. Расчет скорости движения газов в каналах печи

4.5. Проверка теплоаккумуляции печи

4.6. Проверка плотности теплоотдачи печи

4.7. Проверка амплитуда колебания температуры воздуха

Библиографический список

Курсовой проект

«Отопление гражданского здания»

Общая часть

Район строительства г. Владивосток.

Наименование объекта - административное здание (3 этажа).

Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций :

наружных стен 2,78 М2*0С/Вт

перекрытий 0,41 М2*0С/Вт

окон 0,68 М2*0С/Вт

потолка 3,13 М2*0С/Вт

Высоты этажей:

1-го этажа 3,6 м

2-го этажа 3,6 м

3-го этажа 3,6 м

высота отметки земли 0,9 м

высота подвала 2,5 м

Размеры окон: 1,6х2,1 м и 2,4х2,1 м

Размеры входных дверей: 1,6х2,1 м

Главный фасад обращен на юг.

Климатическая характеристика района строительства. По СНиП 23.0199 "Строительная климатология"

Средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 - t1 0.92 =24 0С;

Средняя температура наиболее холодных суток обеспеченностью 0,92 – t1 0.92 =26 0С ;

Средняя температура отопительного сезона (период со средней суточной температурой воздуха <8 0С – tот.пер. = 3,9 0С;

Продолжительность отопительного сезона – Zот.пер = 196 суток.

Расчетная скорость ветра для холодного периода, -как максимальная из средних скоростей по румбам за январь, повторяемость которой не ниже 16%) - Vн = 13,5 м/с;

Источником теплоснабжения является городская тепловая городская сеть.

Теплоносителем является вода, с температурой в подающем трубопроводе tг=95°С, и в обратном трубопроводе tо=70°С.

В здании запроектированы две системы отопления: двухтрубная система отопления с нижней разводкой трубопроводов, с попутным движением воды в магистралях (отапливает административную и лечебно-профилактическую части здания) и горизонтальная система отопления, с попутным движением воды в магистралях (отапливает боксы для машин скорой помощи).

В двухтрубной системе отопления запроектированы отопительные приборы: чугунные секционные радиаторы серии МС140АО с подводкой к прибору «сверху вниз». В горизонтальной системе запроектированы отопительные приборы: гладкотрубные регистры.

Тепловой пункт

Расчет тепловой потребности здания на отопление

помещениях (при прокладке обеих магистралей в техподполье или подвале k = 1,03; при прокладке одной из магистралей на чердаке k=l,l), принимаем k = 1,03;

Qзд - расчетные теплопотери отапливаемого здания, Qзд = 127320 Вт;

β1 - коэффициент учета дополнительного теплового потока отопительных приборов за счет округления их площади сверх расчетной величины, принимаем β1 = 1,04; по табл.1, прил.12 [1]

β2 - коэффициент учета дополнительных потерь теплоты приборами, расположенными у наружных ограждений, принимаем β2 = 1,02; таб.2, прил.12,[1]

, Вт.

Расчетная температура воды.

Температура воды в подающей магистрали тепловой сети: Т1 = 150 оС.

Температура воды в обратной магистрали тепловой сети: Т2 = 70 оС.

Температура воды на входе в систему отопления: tг = 95 оС.

Температура воды на выходе из системы отопления: tо = 65 оС.

Общий расход воды в системе отопления.

, кг/ч, (2)

где:

Qc – Расчетное теплопотребление системы отопления здания, Qc = 139110 Вт;

с – удельная теплоемкость воды, с = 4,2 кДж/кг оС;

tг – температура воды на входе в систему отопления, tг = 95 оС;

tо – температура воды на выходе из системы отопления, tо = 65 оС;

кг/ч.

Диаметр труб в тепловом пункте выбирается из учета, что при данном расходе скорость воды в трубах будет составлять 1…1,5 м/с, выбираем трубы 40 мм, скорость составит w = 1 м/с, удельные потери давления – R = 480 Па.

Система отопления присоединяется к тепловой сети по независимой схеме в качестве водоподогревателя используется скоростной водоводяной теплообменник по ОСТ 3458868. Необходимый расход греющей воды определяется по формуле аналогичной формуле (2):

кг/ч.

По величине А выбираем теплообменник по таб.14.14 [13] и определяются его основные конструктивные характеристики:

площадь поверхности нагрева – А1 = 1,11 м2;

длина одной секции – l1 = 2 м;

количество секций – n =5;

наружный диаметр трубок – dн =0,016 м;

внутренний диаметры трубок – dв = 0,014 м;

количество трубок в одной секции – Z1 = 12;

площадь живого сечения трубок – fтр = 0,00185 м2;

площадь межтрубного пространства – fм.тр = 0,0026 м2;

внутренний диаметр корпуса теплообменника – DВ = 0,082 м.

Действительный коэффициент теплопередачи теплообменника:

Вт/м2 ОС.

Действительная теплоотдающая способность теплообменника:

Вт.

Требуемый запас величины Qто по отношению к Qс должен составлять не менее 10 %, запас: , теплообменник выбран правильно.

Потери давления в межтрубном пространстве теплообменника:

Па, (7)

где:

А – коэффициент, зависящий от конструкции теплообменника, А = 0,54 по таб.14.16 [3].

Па.

Действительная схема теплового пункта в аксонометрической проекции на листе 7.

Расчет грязевика.

Грязевик подбираем по диаметру подводящих труб. При диаметре 40 мм принимаем теплообменник по данным ОРГРЭС.

Диаметр подводящих патрубков – Dу = 40 мм;

диаметр корпуса – D = 216 мм;

высота корпуса – H = 350 мм

высота от дна корпуса до оси поводящего патрубка – h = 275 мм

высота перегородки – L = 175 мм

толщина стенок – S = 15 мм

длина подводящих патрубков – C = 120 мм

Скорость воды в грязевике не должна превышать 0,05 м/с. Она определяется по формуле: м/с, что меньше чем 0,05 м/с. Грязевик подобран правильно.

Центральное отопление здания

3.1 Конструкция схемы системы отопления.

В здании запроектированы две системы отопления, т.к. в здании существует два корпуса: административный и боксы для машин. В административном корпусе запроектирована двухтрубная система отопления с нижней разводкой магистралей и с попутным движением теплоносителя в теплопроводе. В боксах для машин запроектирована горизонтальная система отопления с попутным движением воды в магистралях. Теплопроводы проложены под уклоном i=0.003 по направлению к тепловому пункту. Подающая магистраль покрывается тепловой изоляцией, обратная магистраль не изолируется и используется для отопления подвала. Воздух из системы удаляется с помощью кранов Маевского, установленных на приборах последнего этажа. Перед прибором на подводках устанавливаются регулирующая арматура: кран двойной регулировки

Гидравлический расчет основного циркуляционного кольца.

Основное циркуляционное кольцо (ОЦК) выбирают в наиболее протяженной и нагруженной части системы, где удельные потери давления на трение имеют наименьшее значение.

Выбираем ОЦК через 13й стояк.

, Па/м

Фактические потери давления в системе отопления определяется по формуле аналогичной формуле (10):

, Па. (13)

Для удобства расчета разобьем (ОЦК) на участки (трубопроводы системы отопления с постоянным расходом воды), подсчитаем потери давления отдельно на каждом участке. Расход воды на участке определяется по формуле аналогичной формуле (2):

, кг/ч. (14)

Потери давления на трение находим из прил.II, таб.1, [2].

Коэффициенты местного сопротивления находим по прил.II, таб.1220, [2].

Z находим по сумме КМС на участке и по табл.3, прил.II, [2].

Результаты расчета ОЦК по удельным потерям давления сведены в табл.1

Запас давления должен составлять 5…10%, определяется по формуле:

3.3 Гидравлический расчет второстепенных циркуляционных колец.

При попутном движении воды магистралях выбирают кольца через первый и дальний стояки.

При расчете второстепенных циркуляционных колец (ВЦК) учитываются только участки не входящие в ОЦК. Расчет участков ВЦК аналогичен расчету ОЦК. Суммарные потери давления в расчетных участках ВЦК сравнивают с величиной ΔРр.вцк – располагаемое давление на участках ВЦК:

, Па, (16)

где:

(Rl+Z)1 – суммарные потери давления на участках ОЦК, гидравлически параллельных расчетным участкам ВЦК.

Невязка определяется по формуле:

. (17)

Полученная невязка не должна превышать 5%.

3.2.1. Циркуляционное кольцо через стояк 1.

В расчете циркуляционного кольца проходящего через стояк 1 участвуют участки с 23 по 30. Располагаемое давление на участках ВЦК:

Па.

Результаты расчета ВЦК через 1-й стояк сведены в табл.2.

Невязка:

3.3.2. Циркуляционное кольцо через стояк 19.

В расчете циркуляционного кольца проходящего через стояк 1 участвуют участки с 31 по 41. Располагаемое давление на участках ВЦК:

Па.

Результаты расчета ВЦК через 19й стояк сведены в табл. 3

Невязка:

На рисунке 1 представлена эпюра распределения циркуляционного давления в магистралях. Построена в соответствии с рекомендациями

Действительная плотность теплового потока на поверхности отопительного прибора определяется по формуле:

Округление дробного числа N до целого осуществляется в большую сторону.

Расчет площади и числа элементов проводится для всех отопительных приборов системы отопления. Результаты теплового расчета приборов занесем в таблицу 4. Для приборов горизонтальной системы число элементов определяется ориентировочно по осредненным значениям плотности теплового потока с использованием данных детального расчета.

4. Печное отопление.

4.1. Конструкция и размер печи.

Разместим печь в помещении №126 на первом этаже. Помещение имеет размер в плане 6,0х4,2м, высоту 3,6м, тройные окна площадью 8,82 м2, внутреннюю дверь, площадью1,8 м2 Qп.=1888 Вт Выбираем печь ОПТ1 с Q = 2000 ккал/ч. Печь изготовлена из глиняного обыкновенного и тугоплавкого кирпича (336 шт).

В качестве решетки используется колосниковая решетка размером 25х252 мм. Средняя теплоотдающая способность стенок составляет:

передней – 400 Вт;

- задней – 400 Вт;

правой – 600 Вт;

левой – 600 Вт

Топливо для печи – уголь подмосковный с Qнр=12600 кДж/кг. Печь обладает коэффициентом М=0,4.

4.2. Расчет топливника.

Требуемую высоту топливника определяют используя зависимость удельного теплового напряжения объема топливника Qт/Vт, Вт/м3 от вида топлива.

Hm=G*Qнр*ηm*(3.6*m*Aпод.*[Qm/Vm]), м, где

ηm – КПД топливника, учитывающий неполное сгорание и провал в зольник части топлива (для колосниковой решетки ηm=0,9)

m – продолжительность топки (для для угля m=1,9 ч)

Qm/Vm – допустимое удельное тепловое напряжение объема топливника, Qm/Vm=440000 Вт/м3.

Qнр – низшая теплота сгорания топлива, Qнр=12600 кДж/кг.

G – расход топлива во время одной топки печи.

G=3.6*Qп*(m+n)/(Qнр*ηн), кг/ч, где

Qп – расчетные теплопотери помещения, Qп=1888 Вт

n – срок остывания печи n=12m=121.9=10.1 ч;

ηn=КПД печи (ηn=0,7).

G=3.6*1888*12/(12600*0.7)=11.3 кг/ч

Расчетная площадь пода печи определяется по формуле:

Ак.р.=G/(m*Bр);

Bр – допустимое удельное напряжение колосниковой решетки, кг/(ч*м2)

Ак.р.=11,3/(1,9*120)=0,05 м2, что меньше действительного значения 0,255х0,242=0,06 м2.

Найдем высоту топливника:

Нm=11.3*126000.9/(3.6*1.9*0.126*440000)=0.75 м.

Высоту топливника оставляем без изменения. Скорость движения воздуха в поддувальном отверстии определяется по формуле:

Vг=G*Lo*(1+tв/273)/(3600*m*Aкан), м/с, где

tв=21°С

Lo – объем воздуха практически необходимого при его температуре 0°С и нормальном атмосферном давлении для сжигании 1 кг топлива, м3/кг Lo=12 м3/кг, Aкан – площадь поперечного сечения каналов/поддувального отверстия, м3, Aкан=0,14*0,13=0,0182 м2.

Vг=11,3*12*(1+21/273)/(3600*1,9*0,0182)=1,9 м/с.

Скорость движения воздуха находится в допустимых пределах.

4.3. Проверка тепловосприятия печи.

За период времени от начала одной топки до другой от печи должно быть передано общее количество теплоты, Qобщ., кДж, равное теплопотерям помещения за этот период: Qобщ.=3,6*Qтп*(m+n)=3.6*1888*12=99661.54 кДж.

По чертежу найдем площадь внутренней поверхности топливника и газоходов печи.

Топливник:

Скорости движения газов находятся в допустимых пределах.

4.5.Проверка теплоаккумуляции печи.

Печь должна аккумулировать количество теплоты:

Qакк.тр.=3,6*Qп*n=3,6*1888*10,1=83881,79 кДж

Активный объем печи:

Va=2,38*0,51*0,77=0,93 м3

Объем полостей печи:

-в топливнике – 0,65*0,63*0,27=0,10546 м3

-в поддувало – 0,16*0,16*0,12=0,00307 м3

-в 1-ом газоходе – 0,12*0,72*0,27+0,28*0,17*0,27+0,14*0,36*0,27+0,13*0,13*0,27=0,07512 м3.

-в последнем газоходе – 0,96*0,13*0,27=0,0337 м3

∑Vпол.=0,27169 м3

Действительная аккумуляция печи:

Qакк.=(VaVпол.)*ρм*см*Δt, кДж, где:

ρм – плотность массива. кг/м3 ( для кирпича 1800 кг/м3).

см – теплоемкость массива, кДж/(кг*°С) (для кирпича 0,7 кДж/(кг*°С)).

Δt – среднее изменение температуры массива, °С, Δt=80°С.

Qакк.=(0,930,27169)*1800*0,7*80=79357,64 кДж.

Δ=100%*(83881,7979357,64)/83881,79=5,3%, что соответствует допустимому отклонению 15%.

4.6.Проверка плотности теплоотдачи печи.

Должно соблюдаться следующее условие:

Qп.=q*Aакт., Вт, где

Q – средняя теплоотдача 1 м2 активной поверхности печи, Вт/м2.

Аакт. – площадь теплоотдающей поверхности печи, м2 в пределах активной высоты. При расчете учитывают не только площадь открытой поверхности печи, но и боковой поверхности, обращенной в отступку (с коэффициентом 0,75 при узкой и закрытой с боков отступки).

Аакт.=2,38*0,92+2,38*0,53+2,38*0,92*0,75+2,78*0,53*0,75+0,92*0,53*0,75=4,38 м2.

Q=Qп/Аакт=2000/4,38=456 Вт/м2.

Находится в допустимых пределах.

4.7.Проверка амплитуды колебаний температуры воздуха.

Определяем амплитуду колебания температуры воздуха в помещении:

Аt=0,7*М*Qп/(∑(Вi*Ai)≤3°C, где

М – коэффициент неравномерности теплоотдачи выбранного типа печи.

В – коэффициент теплопоглощения.

∑(Вi*Ai) – сумма произведений коэффициента теплопоглощения i-ой поглощающей конструкции помещения на соответствующие площади этих ограждений.

Аt=0.7*0.4*2306,98/(2,67*9+7,04*74,37+2,9*1,8+9,76*45,1+5,86*45,1)=1,3°С < 3°С

Значение амплитуды колебаний находятся в пределах нормы.

Вывод: печь пригодна для использования в качестве отопительного агрегата выбранного помещения.

Библиографический список

СНиП 2.04.05 – 91. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. М.: ЦИТП, 1998.

Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч. Ч.1. Отопление / Под ред. И.Г. Староверова. – Изд. 4е, М.: Стройиздат, 1990

Монтаж внутренних санитарно-технических устройств / Ю.Б. Александрович и др. ; Под ред. И.Г. Староверова. – Изд. 3е, М.: Стройиздат, 1984

Богословский В.Н., Сканави А.Н. Отопление: Учебник для ВУЗов. М.: Стройиздат, 1991

Семенов Л.А. Печное отопление. – Изд. 3-е. М.: Стройиздат, 1968

А.Н. Сканави, Л.М. Махов, Методические указания к выполнению курсового и дипломного проектов.