Теплогазоснабжение многоквартирного жилого дома

МелеховаЕвангелинаТГС ПЗ.docx

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
«Воронежский государственный технический университет»
Кафедра теплогазоснабжения и нефтегазового дела
по дисциплине «Теплогазоснабжение с основами теплотехники»
на тему «Теплогазоснабжение многоквартирного жилого дома»
Мелехова Евангелина Игоревна
Принял: руководитель
Проектирование системы газоснабжения .. .4
Проектирование системы горячего водоснабжения . 7
Проектирование системы отопления .. ..16
Расчет теплообменных аппаратов: воздухоподогревателя . 23
Список литературы . ..30
Целью курсовой работы по дисциплине «Теплогазоснабжение с основами теплотехники» является закрепление знаний теоретического курса и приобретение навыков самостоятельного решения задач связанных с проектированием системы газоснабжения горячего водоснабжения и отопления жилого дома и методов расчета теплообменных аппаратов.
В первой части курсовой работы рассматриваются теоретические основы расчета и конструирование системы газоснабжения многоквартирного жилого дома во второй части рассматриваются теоретические основы расчета и конструирование системы горячего водоснабжения в третьей части – теоретические основы расчета и конструирование системы отопления четвертая часть содержит расчеты теплообменных аппаратов: воздухоподогревателя.
Проектирование системы газоснабжения
2 Выбор расчетной схемы сети
Производится разводка газопроводов на плане первого и типового этажей дома строится расчетная аксонометрическая схема внутридомовой сети с наиболее удаленным от начальной точки проектирования стояком. Остальные стояки показываются в виде обрывов с соответствующей нумерацией. После нумеруются узлы и выделяются расчетные участки сети.
3 Вычисление расчетных расходов газа по участкам внутридомовой сети
Расчетный расход газа на участке внутридомовой сети м3ч:
где k0 - коэффициент одновременности включения газовых приборов [3];
QpН - низшая теплота сгорания топлива в курсовом проекте QpН=37822 кДжм3;
m - число типов приборов или групп приборов;
ni - число однотипных приборов или групп приборов.
При установке в квартире бытовой газовой плиты и газового водонагревателя:
qi= q пг4 + q впг (1.2)
где q пг4 – тепловая нагрузка конфорочных горелок и горелки духового шкафа бытовой газовой плиты кДжч;
qвпг – тепловая нагрузка горелки проточного или емкостного водонагревателя Джч;
q пг4 = 419*(4*1600+4000) = 43576 кДжч;
q впг = 0072*G*(tr+tх) = 0072*8*(68-8) = 124416 кДжч;
На участке 10-11 установлен только газовая четырех-комфорочная плита:
qi= q пг4 = 43576 кДжч
4 Гидравлический расчет внутридомовой сети
Для внутренних газопроводов расчетная длина участка определяется по формуле:
– сумма коэффициентов местных сопротивлений участка длиной lrk. значения приведены в табл. 1.1 и 1.2 по [1]
По номограмме в прил. 2 с [1] при известном расчетном расходе Qrk и диаметре участка dyrk определяются удельные потери давления Rrk.
Удельные потери давления ΔPrk определяются по формуле:
ΔPrk = Rrk* lp.rk (1.4)
Rrk - удельные потери давления участка;
lp.rk - расчетная длина участка.
После определяется суммарный перепад давления участка ΔPrk.
Результаты расчета представлены в таблице 1.1.
Суммарные потери давления сети по всем участкам расчетной схемы от ее начала до последнего прибора включая потери давления бытовых газовых приборов определяются по формуле:
ΔPC = ΔPrk + ΔPпл + ΔPвн + ΔPсч (1.5)
Где ΔPпл – потери давления в арматуре и трубах плиты ΔPпл=50Па;
ΔPвн - потери давления в арматуре и трубах проточного водонагревателя ΔPвн=90Па;
ΔPсч - потери давления газового счетчика ΔPсч=100Па;
ΔPC = 349785+ 50 + 90 + 100 = 589785 Па
Расчетные потери давления ΔPC не должны превышать нормативные ΔPНС отличаясь от него не более чем на 25%. Те попадать в интервал от 450 до 750 Па
Результаты расчета внутридомовой газовой сети
Перечень местных сопротивлений и их коэффициенты
Тройник поворот. =15
Пробочный кран (d40) =2
Отвод гнутый 90 х3 =09
Тройник проходной =1
Отвод гнутый 90 =03*2 Пробочный кран (d32) =2 Тройник проходной =1
Отвод гнутый 90 =03*3 Пробочный кран (d20) =2 Тройник проходной =1
Суммарный перепад давления участка ΔPrk
Потери давления участка ΔPrk
Удельные потери давления участка Rrk
Расчетная длина участка lp.rk
Сумма коэффициентов местных сопротивлений участка
Эквивалентная длина участка =1 lэ.rk
Действительная длина участка lrk
Условный диаметр участка dyrk
Расчетный расход участка Qrk
Проектирование системы горячего водоснабжения
Система теплоснабжения
Продолжительность отопит. сезона сут.
2 Расчетная схема трубопровода
На план типового этажа наносятся водоразборные приборы: ванны мойки умывальники. Наносятся подводки от приборов к стоякам которые нумеруются. На плане чердака изображаются магистральные трубопроводы баки-аккумуляторы и подводки к стоякам.
Строится расчетная аксонометрическая схема сети горячего водоснабжения на которой изображается наиболее удаленный от подогревателя стояк. Остальные стояки показываются в виде обрывов с соответствующей нумерацией.
Трубопроводы прокладываемые в подвале и на чердаке здания должны иметь тепловую изоляцию.
3 Секундный и часовой расход воды
Вероятность действия водоразборных приборов P определяется по формуле:
Где qич – норма расхода горячей воды на одного человека в час наибольшего водопотребления лч принимается по прил. 3.2 с [1];
g – расход воды одним водоразборным прибором лс который определяется по прил. 3.1 с [1];
N – количество приборов обслуживающих данный участок;
V – количество потребителей горячей воды находится по формуле:
Где F – суммарная жилая площадь здания м3;
f – Норма жилой площади на 1 человека f = 9-12 м2чел.
По найденному значению P определяется произведение NP а затем по [2] табл. 3 находится коэффициент а.
Используя полученные значения определяются расчетные секундные расходы горячей воды лс при водоразборе и на участках трубопроводов по формуле:
Результаты расчета представлены в таблице 2.2.
Максимальный часовой расход м3ч который соответствует вечернему пику потребления горячей воды и используется при определении поверхности нагрева водоподогревателей определяется по формуле:
Gч = 18*g*Kи*aч (2.4)
Где Kи – коэффициент использования водоразборного прибора в час наибольшего водопотребления принимается по прибору для которого часовой расход воды является характерным для данного здания. Для жилого здания – это кран смесителя у ванны для которого Kи = 028;
aч – безразмерная величина зависящая от числа приборов и вероятности их использования в час наибольшего водопотребления определяется аналогично а в зависимости от произведения NPч
Pч = 00185028 = 00661
NPч = 105*00661 = 69405
Для жилых домов в которых имеют ванны расход принимается по смесителю ванны g = 02 лс
Gч = 18*02*028*3181 = 3206 м3ч
Расчет секундных расходов
Кол-во приборов N шт
Кол-во потребителей V чел
Расход воды приборов g лс
Вероятность действия приборов P
Секундный расход на участке G лс
Часовые расходы тепла в системе горячего водоснабжения определяются по следующим формулам:
а) максимальный часовой для определения поверхности нагрева водонагревателей ( при отсутствии бака-аккумулятора):
б) среднечасовой (при наличии бака-аккумулятора):
в) среднечасовой за сутки наибольшего водопотребления при определении емкости бака-аккумулятора:
г) среднечасовой за неделю или за отопительный период при расчете потребления тепла системы:
Где p – плотность воды p = 1000 кгм3;
c – теплоемкость воды c = 49 кДж(кг*К);
tг.ср – средняя расчетная температура горячей воды в системе tг.ср=55С;
tх – расчетная температура водопроводной воды в зимнее время tх = 5С;
ΔQn и ΔQц – теплопотери подающими и циркуляционными трубопроводами принимаются соответственно 22071кДжч и 1113 кДжч;
Gи – расход горячей воды за сутки наибольшего водопотребления м3сут. определяется по формуле:
Gи = 0001*gи*V = 0001*120*140 = 168 м3сут.
Где gи – норма расхода горячей воды за сутки небольшого водопотребления определяется по табл.П.3.2 по [1];
Gис – среднесуточный расход воды за отопительный период при расчете потребления тепла системой горячего водоснабжения м3сут. определяется по формуле:
Gис = 0001*gис*V = 0001*105*120 = 147 м3сут.
Где gис – среднесуточная норма расхода горячей воды за отопительный период определяется по табл.П.3.2 по [1].
Qмгв = = 3206 *1000*49*(55-5)+22071+1113 = 808654 кДжч
Qмгв = 80865424 = 336939167 кДжч
Qсргв = (168*1000*49*(55-5))24 +22071+1113 = 194684 кДжч
Qср.нгв = (147*1000*49*(55-5))24 +22071+1113 = 1732465 кДжч
Среднечасовой расход тепла в летний период ГДжч:
где - коэффициент учитывающий снижение расхода горячей воды =08;
tхл – температура водопроводной воды в летний период tхл = 15С.
Qлгв = 1732465*((55-15)(55-5))*08*10-6 = 1732465*10-6 = 01732 ГДжч
Годовой расход тепла на горячее водоснабжение ГДжгод:
Где n0 – продолжительность отопительного периода чгод
Qгодгв = 1732465*(195*24*36)*10-6+01732*(8400-(195*24*36)) = 146271432 ГДжгод
5 Гидравлический расчет подающих трубопроводов
На основе рассчитанных в табл.2.2 расходов воды G по табл. П3.3 из [1] определяются предварительные расчеты условных диаметров dy скоростей W и удельных потерь напора Rl.
Результаты расчета представлены в таблице 2.3.
Гидравлический расчет подающих трубопроводов
Предварительный расчет
Условный диаметр dy мм
Удельная потеря напора Rl Пам
6 Расчет и выбор бака-аккумулятора
Переменная тепловая нагрузка системы горячего водоснабжения жилого дома усложняет эксплуатацию и вызывает удорожание оборудования которое должно быть рассчитано на покрытие максимума тепловой нагрузки. Для снижения начальных затрат на сооружение систем горячего im водоснабжения применяются специальные аккумуляторы тепла которые устанавливаются у абонентов или в отдельных узлах системы теплоснабжения.
Требуемую емкость бака-аккумулятора для выравнивания заданного графика тепловой нагрузки удобно определять графическим методом. Для этого необходимо построить график суточного теплопотребления системой горячего водоснабжения (рис. 2.1).
Рис. 2.1 График расхода теплоты по часам
По оси ординат откладывается величина теплопотребления % а по оси абсцисс – время суток в часах.
Интегральный расход тепла в течение суток
Часовой расход тепла кДжч
Интегральный расход тепла ГДж
Требуемые данные Qсргв для табл.2.4 определяются по формуле (2.9).
На основе суточного графика расхода тепла по часам (рис. 2.1) строится интегральный график поданного и израсходованного количества теплоты (рис 2.2). Каждая ордината интегрального графика равна суммарному расходу тепла от начала суток до момента соответствующего указанной ординате. Интегральным графиком подачи при суточном выравнивании расхода тепла является прямая соединяющая начало координат с конечной ординатой суточного интегрального графика расхода тепла.
Интегральная линия расхода тепла строится на основании значений указанных в табл. 2.3. Тепловая мощность аккумулятора Qак требуемая для указанного выравнивания тепловой нагрузки равна максимальной разности ординат интегральных линий подачи 1 и расхода тепла 2 (рис. 2.2).
Рис. 2.2 Интегральный график теплопотребления
Объем бака-аккумулятора определяется по формуле:
Где Qак – тепловая мощность аккумулятора ГДж;
Vак = 1*106(419*1000*(55-5)) = 4773л
Для установки баков-аккумуляторов в систему горячего водоснабжения принимают 2 штуки по 50% производительности каждый. Для верхней разводки устанавливают прямоугольные баки.
Проектирование системы отопления
Расчетная скорость ветра
Продолжит. отопит периода
2 Расчет тепловой мощности системы отопления
Расход инфильтрующего воздуха через не плотности в оконных проемах и балконных дверей кгч определяется по формуле:
Где Aок – площадь световых проемов Aок = 18 м2;
Rи – сопротивление воздухопроницанию заполнений световых проемов Rи = 029 (м2чПа)кг;
ΔР – расчетная разность давлений на наружной и внутренней поверхностях каждой ограждающей конструкции Па вычисляется по формуле:
ΔР = (H-h)*(pн-pв)*g+0.5*g2н*pн*(Сн-Сз)*к (3.2)
Где H – высота здания от уровня средней планировочной отметки земли до верха карниза H = 975 м;
h – расчетная высота от уровня земли до верха окон: h1 = 305 м h2 = 605 м h3 = 905 м;
к – коэффициент учета изменения скоростного давления ветра в зависимости от высоты здания к = 065;
g2н – расчетная скорость ветра g2н = 70 мс;
g – ускорение свободного падения g = 981 мс2;
Сн Сз – аэродинамические коэффициенты соответственно для наветренной и подветренной поверхностей ограждений здания Сн = 08 Сз = -06;
pн pв – плотность соответственно наружного воздуха и воздуха в помещении определяется по формуле:
Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха Вт определяется по формуле:
Где Ср – удельная теплоемкость воздуха равная 1005 кДж(кгС);
k - коэффициент учета влияния встречного теплового потока k = 8;
Расход теплоты на нагревание вентиляционного воздуха для жилых зданий определяется по формуле:
Где Lн – расход удаляемого воздуха не компенсируемый подогретым проточным воздухом определяется по формуле:
Где Aп – площадь пола помещения м2.
Бытовые теплопоступление для жилых комнат определяют по формуле:
Расчетная тепловая нагрузка системы отопления Вт определяется по формулам:
а) для комнат жилых зданий:
Qот = Qогр + Qи – Qбыт
Qот = Qогр + Qв – Qбыт;
б) для помещений лестничных клеток и кухонь жилых зданий:
Где Qогр – основные и добавочные потери теплоты через ограждающие конструкции Вт.
Результаты расчета представлены в таблице 3.1.
Суммируя тепловую нагрузку на систему отопления всех помещений здания получим расчетную тепловую мощность системы отопления здания.
3 Определение удельной тепловой характеристики здания
Определив расчетную тепловую мощность системы отопления здания Qот вычисляется удельная тепловая характеристика здания Вт(м3С) по формуле:
где V - объем отапливаемой части здания по наружному объему м3;
V = 384*144*975 = 539136 м3
- расчетная разность температур между средней температурой воздуха в отапливаемых помещениях и температурной наиболее холодной пятидневки.
q = 720332383 (5391.36*(-29+4.4)) = -0.543 Вт(м3С)
Расход теплоты за отопительный период на отопление здания определяется по формуле:
Где tср.от – средняя за отопительный период температура наружного воздуха;
Z - продолжительность отопительного периода z=217 сут.
Qгод = 3600*720332383 *((18+44)(18+29))*24*217*10-9 = 634.66
Расход топлива для отопления жилого здания за отопительный период определяется по формуле:
Где Qрн – низшая теплотворная способность топлива которая для природного газа составляет 33530 кДжм3;
- коэффициент полезного действия котельной установки при сжигании газа равен 89-95%.
B = 634.66(0.9*33530 ) = 0.021
Расчет теплообменных аппаратов: воздухоподогревателя
Состав дымовых газов
Схема течения: прямоток
Расположение труб в пучках: коридорное.
2 Определение количества тепловой энергии передаваемое от греющей среды к нагреваемой
Количество тепла передаваемого от греющей к нагреваемой среде воздухоподогревателем определяется по формуле:
Q = φ*V1*CP1*( t’1- t’’1) = V2*CP2*( t’’2-t’2) (4.1)
Где φ – коэффициент сохранения тепла φ=(1- q5100)
q5 – относительная величина потерь тепла в окружающую среду%;
V1 – расход дымовых газов м3с;
V2 – расход нагреваемого воздуха м3с V2=G2p
Где p – плотность нагреваемого воздуха при t2ж по табл. П7.1 [1];
CP2 – средняя изобарная теплоемкость воздуха при t2ж по табл. П7.1 [1];
t2ж - средняя температура нагреваемой среда t2ж = 05*( t’2+ t’’2)
CP1 - средняя изобарная теплоемкость дымовых газов при t1ж по табл. 4.3 [1];
t1ж - средняя температура греющей среда t1ж = 05*( t’1+ t’’1)
t’1 и t’’1 - соответственно температура греющей среды на входе и выходе С
t’’2 и t’2 – соответственно температура воздуха на выходе и входе С.
Из левой части уравнения определяем Q:
Q = 0956*289*103*(332-140)=54638 Вт
3 Определяем температуру нагреваемой среды - t’’2 методом последовательных приближений
t ср2 =( t’’2 + t’2)2 =(90+60)2=75С;
t’’2 = (Q( G2* CP2))+ t’’2= (546.38(7.03*1.009))+60=137.03С;
t ср2 =( t’’2 + t’2)2 =(120+60)2=90С;
t ср2 =( t’’2 + t’2)2 =(140+60)2=100С;
Температура нагреваемой среды - t’’2 найденная методом последовательных приближений равна 137.03С
4 Определение коэффициента теплоотдачи со стороны греющей среды
Для воздухоподогревателя у которого греющей средой являются дымовые газы коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к стенке определяется по формуле:
Где ак – конвективная составляющая Вт(град*м2);
ал – лучистая составляющая ал=0 Вт(град*м2);
где Dв - внутренний диаметр трубы Dв = 48-23*2= 434 мм;
ж – определяется по табл. П.7.3 [1] при t1ж = 05*( t’1+ t’’1).
t1ж = 05*( 332+ 140) = 236С;
ж = 431*10-2 Вт(град*м);
W1ж – заданная скорость течения греющей среды W1ж = 129 мс;
V1ж – кинематический коэффициент вязкости греющей среды принимается при t1ж = 236С по табл. П.7.3 [1].
Re1ж = 129*434*10-3375*10-6 = 149296>104
При вынужденном течении жидкости в трубах критическое уравнение будет иметь вид:
При турбулентном режиме течения (те Re1ж >104):
Pr1ж и Pr1с – критерий Прандтля для греющей среды определяемый соответственно при температуре t1ж и t1с по табл. П.7.3 [1]. :
t1с = 05*(t1ж + t2ж )= 05*(236+98515)= 16726 С
t2ж = 05*( t’2+ t’’2) = 05*(60+137.03)=98515 С
Nu1ж = 00021*14929608*(06630677)025*0663043=3823
а1 = ак=(3823*431*10-2) 434*10-3=3797 Вт(град*м2)
5 Определение коэффициента теплоотдачи со стороны нагреваемой среды
Коэффициент теплоотдачи конвекции а2 при вынужденном движении потока в трубах для воздухонагревателя определяется в зависимости от режима течения нагреваемой среды.
Где ал=0 Вт(град*м2);
где Dн - внутренний диаметр трубы Dн = 48 мм;
ж – определяется по табл. П.7.3 [1] при t2ж = 05*( t’2+ t’’2).
ж = 312*10-2 Вт(град*м);
V2ж – кинематический коэффициент вязкости греющей среды принимается при t2ж = 98515 С по табл. П.7.3 [1].
Re2ж = 46*48*10-3214*10-6 = 1031776>104
При турбулентном режиме течения (те Re2ж >104):
Pr2ж и Pr2с – критерий Прандтля для нагреваемойй среды определяемый соответственно при температуре t2ж и t2с по табл. П.7.3 [1]. :
Nu2ж = 00021*103177608*(0690677)025*069043=2923
а2 = ак=(2923*312*10-2) 48*10-3=19 Вт(град*м2)
6 Определение коэффициента теплопередачи теплообменного аппарата
Коэффициент теплопередачи характеризует процесс теплопередачи от потока к потоку через разделяющую их стену.
Коэффициент теплопередачи теплообменного аппарата при переносе тепла через разделяющую стенку трубы может быть приближенно определен по формуле для плосках теплообменных поверхностей:
Где К - коэффициент теплопередачи теплообменного аппарата;
– термическое сопротивление слоя отложений со стороны дымовых газов;
а1 и а2 – соответственно коэффициент теплопередачи со стороны греющей и нагреваемой сред.
К=1((13797)+00004+(119))=1205 Вт(град*м2)
7 Определение среднего температурного напора
Средний температурный напор для аппаратов с перекрёстным или смешанным током рабочих сред определяется по формуле:
Где Δtб и Δtм – соответственно наибольшее и наименьшее значение температурного напора между средами в ходе и на выходе из Т.А.;
Для прямоточной схемы:
Δtб = t’1 - t’2 = 332-60 = 272 С
Δtм = t’’1 - t’’2 = 140-137.03 = 2.97 С
Δt – поправочный коэффициент определяемый в зависимости от параметров Р и R с помощью номограммы рис. П 9.2 [1]
P = (13703-60)(332-60) = 028
R = (332-140)(13703-60) = 249
Δt = 095*((272-2.97)ln(2722.97)) = 56.58 С
8 Определение площади расчетной теплообменной поверхности
Расчетная теплообменная поверхность теплообменного аппарата определяется по формуле:
Hp=54738(1205*5658) = 0801 м2
В курсовой работе была рассчитаны и запроектированы системы газоснабжения горячего водоснабжения отопления многоквартирного жилого дома и рассчитаны теплообменные аппараты.
При конструировании системы газоснабжения были вычислены расчетные расходы газа сделан гидравлический расчет построена его аксонометрическая схема подобран диаметр трубопровода и определены потери давления в результате рассчитана суммарная потеря давления.
При конструировании сетей горячего водоснабжения были определены секундные и часовые расходы воды и теплоты на горячее водоснабжение сделан гидравлический расчет подающих трубопроводов построена его аксонометрическая схема рассчитан и выбран бак-аккумулятор.
При конструировании системы отопления были определены расходы тепла на нагревание воздуха расчетная тепловая нагрузка системы тепловая мощность системы расход теплоты и топлива на отопление здания.
В ходе расчета теплообменного аппарата – воздухоподогревателя были вычислены количество тепловой энергии передаваемой от греющей среды к нагреваемой температура нагреваемой среды коэффициент теплоотдачи со стороны греющей и нагреваемой сред коэффициент теплопередачи теплообменного аппарата средний температурный напор и на основании вычисленных значений была определена площадь расчетной теплообменной поверхности.
Чудинов Д.М. Теплогазоснабжение многоквартирного жилого дома: учеб.-метод. Пособие Д.М. Чудинов Н.В. Колосова Н.А. Петрикеева [и др.] – Воронеж 2014. – 89 с.
Хузин В.Ю. Теплогазоснабжение многоквартирного жилого дома: учеб.-метод. Пособие В.Ю. Хузин А.В. Бахметьев В.В. Помогаева – Воронеж 2015. – 50 с.
СП 42-101-2003. Газораспределение системы. – Введ. 2002-12-23 - М.:ГУП ЦПП 2003. - 42с.

ТГС.dwg

План первого этажа М 1:100
План типового этажа М 1:100
Аксонометрическая схема
внутридомовой газовой сети М 1:100
Планы первого и типового этажей.
Аксонометрическая схема Г1.
Кафедра теплогазоснабжения
и нефтегазового дела
Газоснабжение многоквартирного жилого
многоквартирного жилого
Аксонометрическая схема системы
План чердачного помещения М 1:100
Аксонометрическая схема Г1
Горячее водоcнабжение
теплогазоснабжения и
Планы типового этажа
чердачного помещения
аксонометрическая схема