Теплоснабжение района города г.Дмитров

Курсовой проект.docx

Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
Недропользования строительства и менеджмента
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ (ПРОЕКТ)
Теплоснабжение района города
Срок предоставления проекта к защите
Исходные данные для проектирования (научного исследования)
Климатические данные для города Дмитров:
Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления tн.о.= -26 оС;
Средняя температура наружного воздуха за отопительный период tот= -28 оС;
Продолжительность отопительного периода Zот=210 суток.
Сведения по системе теплоснабжения:
Система теплоснабжения – закрытая;
Вид регулирования системы – качественное по суммарной нагрузке;
Расчетные температуры сетевой воды – 14070 оС;
Схема подключения водоподогревателя ГВС–двухступенчатая последовательная
Сведения по району теплоснабжения:
Расположение ТЭЦ – юго-восток;
Расстояние от ТЭЦ до жилого района – 1000 м;
Плотность населения – 400 челга;
Отметки горизонталей рельефа: а=360 б=358 в=356 г=354 д=356 е=358.
Содержание пояснительной записки к курсовой работе (проекту)
Выбор схемы подключения потребителей к тепловым сетям
Регулирование отпуска теплоты
Пьезометрический график
Механический расчет элементов тепловой сети
Приложения: А Б В Г Д
Библиографический список
Перечень графического материала
Лист А1. План схема тепловой сети района.
План схема участка от ТЭЦ до УТ-1.
Руководитель работы (проекта)
Задание принял к исполнению
Выбор схемы подключения потребителей к тепловым сетям10
Регулирование отпуска теплоты11
Гидравлический расчет тепловой сети15
Пьезометрический график18
Механический расчет элементов тепловой сети20
График тепловых потоков в зависимости от температуры наружного воздуха25
Принципиальная схема подключения потребителей к тепловой сети26
Температурный отопительный график регулирования тепловой нагрузки27
Расчетная схема тепловой сети28
Пьезометрический график29
Библиографический список30
Средняя температура наружного воздуха за отопительный период
Продолжительность отопительного периода Zот = 210 суток.
Схема подключения водоподогревателя ГВС – двухступенчатая последовательная.
Отметки горизонталей рельефа: а = 360 б = 358 в = 356 г = 354 д = 356 е =358.
Таблица 1. Характеристика района города
Общая площадь зданий квартала м2
1 Максимальный тепловой поток на отопление жилых и общественных зданий определим по формуле:
где qо – укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м2 общей площади [8] приложение 2 qо=87 Вт;
А – общая площадь жилых зданий м2;
К1 – коэффициент учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий [8] п. 2.4. К1=025.
2 Определим максимальный тепловой поток на вентиляцию общественных зданий:
где К2 – коэффициент учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий [8] п. 2.4. К2=06.
3 Максимальный тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий определим по формуле:
где 24 – коэффициент неравномерности учета водопотребления на горячее водоснабжение;
- средний тепловой поток на горячее водоснабжение в средние сутки за неделю в отопительный период для жилых и общественных зданий который найдем по формуле
где qh – укрупненный показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение на одного человека [8] приложение 3 в зависимости от нормы расхода горячей воды в сутки qh=407 Вт (при 105 л);
m – количество жителей.
4 Для построения графика зависимости тепловых потоков от температуры наружного воздуха вычислим величины тепловых потоков для расчетных режимов.
4.1. Средний тепловой поток на отопление жилых и общественных зданий определим по формуле:
где tв – средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий
tн – температура наружного воздуха для расчетного режима tн = 8 оС;
tн.о – расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления tн.о= - 26 оС.
4.2 Тепловой поток на вентиляцию для расчетного режима при tн = 8 оС равен:
5.1 Среднечасовой тепловой поток на отопление за отопительный период (при tот= - 28 оС) определим по формуле:
5.2 Среднечасовой тепловой поток на вентиляцию за отопительный период составляет:
6 Средний тепловой поток на горячее водоснабжение жилых районов для неотопительного периода (лета) составляет:
где - температура холодной (водопроводной) воды в неотопительный период =15 оС;
- температура холодной (водопроводной) воды в отопительный (зимний) период =5 оС;
– коэффициент учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному периоду =08 [8].
Расчетные данные заносим в таблицу 2.
Таблица 2. Расчетные тепловые потоки
Вид тепловой нагрузки
Тепловые потоки при tн
Горячее водоснабжение
На основе полученных данных построим график зависимости тепловых потоков от температуры наружного воздуха (приложение А).
7 Годовые расходы теплоты жилыми и общественными зданиями определяем по следующим формулам:
где n – усредненное за отопительный период число часов работы системы вентиляции общественных зданий в течение суток n=16 ч;
в) на горячее водоснабжение
где пгвс у – расчетное число суток в году работы системы горячего водоснабжения пгвс у=350 сут.
Система теплоснабжения – закрытая. В закрытой системе теплоснабжения подогреватели горячего водоснабжения устанавливаются в центральных тепловых пунктах (ЦТП). Подключение систем отопления следует осуществлять по зависимой схеме через элеваторы которые должны находиться на абонентских вводах потребителей т.е. в индивидуальных тепловых пунктах (ИТП). В ИТП общественных зданий предусматривается так же подключение калориферов системы вентиляции.
Подогреватели горячего водоснабжения и ступени соединены по сетевой воде последовательно с теплообменником отопления. Сетевая вода прежде чем попасть в отопительный теплообменник проходит подогреватель горячего водоснабжения ступени где отдает часть своего тепла нагреваемой водопроводной воде. В результате в среднем за сутки температура воды поступающей в теплообменник отопления ниже чем в тепловой сети (приложение Б).
Целью расчета регулирования отпуска теплоты является определение температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети в зависимости от температуры наружного воздуха.
1 Температуру воды в подающем трубопроводе тепловой сети 01 оС определим по формуле:
где t – температурный перепад воды в нагревательных приборах системы отопления равный
и 2 – расчетные температуры воды соответственно в подающем трубопроводе системы отопления и обратной воды для жилых районов 3=95 оС 2=70 оС;
Q – относительный расход тепла на отопление равный
tн – текущее значение температуры наружного воздуха за отопительный период;
tн.о – расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления;
– расчетный перепад температур сетевой воды в тепловой сети равный
и 2 – расчетные температуры сетевой воды соответственно в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети 1=140 °С 2=70 °С
– расчетный перепад температур сетевой воды в системе отопления равный
Температура сетевой воды в обратном трубопроводе системы отопления 02 °С рассчитывается по следующей формуле:
Температура воды в подающем трубопроводе системы отопления после смесительного устройства 03 °С определяется по формуле:
Задаваясь различными значениями температур наружного воздуха tн определяем температуры 01 02 03 и строим отопительный график.
Относительный расход тепла на отопление:
Температура воды в подающем трубопроводе:
Температура сетевой воды в обратном трубопроводе системы отопления:
Температура сетевой воды в подающем трубопроводе системы отопления:
Результаты расчетов сводим в таблицу 3.
Таблица 3. Температурный отопительный график
Обозначение величины
Значение величины при tн
Относительная отопительная нагрузка Q
Температура сетевой воды в подающем трубопроводе тепловой сети 01
Температура сетевой воды в обратном трубопроводе системы отопления 02
Температура сетевой воды в подающем трубопроводе системы отопления 03
По данным расчета построим температурный отопительный график (приложение 3). Приняв минимальную температуру воды в подающем трубопроводе тепловой сети равной 70°С получим температуру наружного воздуха в точке излома графика = 3 °С. Точке излома температурного графика будут соответствовать температуры сетевой воды
= 70 °С = 435 °С = 492 °С.
2 Определим температуры воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети и при и (при повышенном графике температур сетевой воды).
Найдем температуру водопроводной воды после первой ступени нагревателя при наружной температуре по формуле:
где - величина недогрева в первой ступени обычно принимается равной
Принимаем тогда температура после первой ступени:
Найдем суммарный перепад температур по формуле в обеих ступенях:
где - суточный баланс тепла равный
Найдем суммарный перепад температур в обеих ступенях
Перепад температур сетевой воды в первой ступени для температуры :
Тот же перепад при :
Определим температуру воды в обратном трубопроводе при и :
Перепад в верхней ступени при и :
Температура сетевой воды в подающем трубопроводе по повышенному графику:
Гидравлический расчет тепловой сети
Целью гидравлического расчета является определение диаметров труб и потерь давления в них увязка всех точек системы при статическом и динамическом режимах подбор насосов и другого оборудования сетей предназначенных для транспортирования теплоносителя.
Расчетные расходы сетевой воды для определения диаметров труб в водяных тепловых сетях определяем по формулам:
где с – удельная теплоемкость воды равная с=4187 кДж(кг·°С);
– температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха;
– температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети;
в) на горячее водоснабжение для закрытой системы теплоснабжения при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей:
среднечасовой расход
где – температура воды после первой ступени подогрева при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей = 335 °С;
- температура холодной (водопроводной) воды в отопительный (зимний) период = 5 оС;
- температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети в точке излома графика температуры воды = 70 °С;
- температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети после системы отопления зданий =360 °С;
максимальный расход
Суммарный расчетный расход сетевой воды определим по формуле:
где К3 – коэффициент учитывающий долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления при регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения К3=0
Удельный расход воды на единицу площади g т(ч·га) вычислим по формуле
где Fi – площадь квартала га.
Расход теплоносителя на квартал Gi мч найдем по формуле
Расчетные расходы вносим в таблицу 4.
Таблица 4. Расход сетевой воды по участкам расчетной схемы
Для выполнения гидравлического расчета построим расчетную схему тепловой сети (приложение Г).
Таблица 5. Гидравлический расчет водяной тепловой сети
Расход воды G лс (тч)
Диаметр трубы dн·S мм
Удельные потери давления R Пам
Эквивалентная длина lэ м
Суммарная длина l+lэ м
Потери давления на участке P Па
Суммарные потери давления P Па
Напор на участке H м
Пьезометрический график строится для наглядного изображения изменений давления в системе теплоснабжения позволяет учесть рельеф местности высоту зданий особенности абонентских вводов (приложение Д).
По пьезометрическому графику можно легко определить давление и располагаемый перепад давлений в любой точке сети и абонентской системе подобрать сетевые и подпиточные насосы.
1. Сетевой насос выбирают по напору и производительности. Согласно пьезометрическому графику напор сетевого насоса равен ΔНс.н=687 м.
Подача (производительность) сетевого насоса для закрытых систем теплоснабжения в отопительный период равен суммарному расчетному расходу воды районом города т.е. Gс.н=G= 64365 тч.
Квадратичная зависимость напора от расхода имеет вид:
где S – характеристика сопротивления м(т·ч).
Тогда характеристику сопротивления можно вычислить по формуле:
По приложению выбираем сетевой насос марки СЭ-1250-70-11 со следующими техническими характеристиками: мощность N =260 кВт КПД не менее 80% частота вращения п=1500 обмин. Число сетевых насосов равно двум один из которых является резервным.
2. Подпиточные насосы в системах теплоснабжения устанавливаются для восполнения утечки воды из тепловой сети.
Величину часовой утечки воды из тепловой сети принимаем в размере 075% от объема воды в трубопроводах тепловой сети и абонентских системах. Объем воды в системе теплоснабжения в свою очередь определим по формуле:
где Q – мощность системы теплоснабжения равная Q=616 МВт;
– удельный объем воды в системе теплоснабжения при закрытой системе теплоснабжения объем воды допускается принимать равным 65 м3 на 1 МВт расчетного теплового потока;
Тогда величина часовой утечки составит
Подачу подпиточных насосов Gп.н в закрытых системах теплоснабжения следует принимать равной расчетному расходу воды на компенсацию утечки из тепловой сети Gут т.е. Gп.н= Gут=30 м3ч.
Напор подпиточного насоса ΔНп.н находим по пьезометрическому графику ΔНп.н= 20 м.
По приложению выбираем центробежный насос марки 3К 6А который имеет следующие технические данные: частота вращения п=2900 обмин мощность электродвигателя N=14 кВт диаметр рабочего колеса Dк=192 мм. Число параллельно включенных подпиточных насосов в закрытой системе теплоснабжения следует принимать не менее двух один из которых является резервным.
В населенных пунктах для тепловых сетей предусматривается подземная прокладка (бесканальная в каналах или в городских и внутриквартальных тоннелях совместно с другими инженерными сетями). В данном курсовом проекте использована прокладка трубопроводов тепловой сети в непроходных каналах марки КЛ(КЛс) 180-60. Этот тип прокладки может применяться в любых грунтовых условиях для теплопроводов диаметром до 500-700 мм.
Канал выбранной марки собирается из двух лотковых элементов укладываемых один на другой. Промежуточные опоры трубопроводов в непроходном канале выполняются в виде плоских прямоугольных сборных железобетонных подушек. Опорные подушки укладывают на пол канала на цементном растворе.
На подземных теплопроводах оборудование требующее обслуживания (задвижки сальниковые компенсаторы спускники воздушники и др.) размещают в специальных камерах. Камеры как и каналы сооружают из сборных железобетонных элементов. Габаритные размеры камер выбирают из условия обеспечения удобства и безопасности обслуживания оборудования. Для защиты камер от грунтовых и поверхностных вод их наружную поверхность оклеивают несколькими слоями гидроизола или металлоизола а иногда дополнительно накладывают на внутреннюю поверхность стен и днища цементную штукатурку.
1. Определение толщины стенки трубы производим на основную нагрузку которой является внутреннее давление теплоносителя. Данный расчет выполним для участка трубы ТЭЦ-1 с наружным диаметром Dн=377 мм.
Толщина стенки трубы S мм находящейся под внутренним давлением определяется в зависимости от типа устанавливаемых компенсаторов. При сальниковых компенсаторах эта формула имеет вид:
где р – рабочее давление среды кгссм2 р=1 МПа=10 кгссм2;
доп – допустимое напряжение от внутреннего давления [5 таблица V.23] при расчетной температуре стенки трубопровода 140 °С и марки стали 20 допустимое напряжение равно доп=14 кгсмм2;
φ – коэффициент прочности продольного шва принимаемый равным 08- для сварных труб с продольным швом [5];
С – прибавка к расчетной толщине стенки трубы мм. Величина прибавки для сварных труб при толщине стального листа 8 мм равна С=08 мм [5].
Заданная толщина стенки трубы находящейся под внутренним давлением должна удовлетворять условию пр ≤ доп
где пр – приведенное напряжение от внутреннего давления кгсмм2 равное
где Sрасч – расчетная толщина стенки трубы мм равная
S – принятая номинальная толщина стенки трубы S=8 мм [5 таблица V.24];
С' – минусовой допуск на толщину стенки для сварных труб С' =С=08 мм;
Так как 27614 значит условие пр ≤ доп соблюдается. Тогда
Вывод: данная толщина стенки трубы достаточна для применения.
2. Выбор габаритов П-образного компенсатора производим при следующих данных: диаметр трубы равен 377×7 мм; расстояние между неподвижными опорами равно 67 м (участок ТЭЦ-1).
Величина теплового удлинения расчетного участка трубопровода Δl мм определяется по формуле:
где α – средний коэффициент линейного расширения углеродистых трубных сталей α=125·10-2 мм(м·°С) [5 таблица V.25];
t1 – максимальная температура стенки трубы t1=140 °С;
t2 – минимальная температура стенки трубы принимаем равной расчетной температуре наружного воздуха для отопления t2= tн.о= - 26 °С;
Расчетное тепловое удлинение участка с учетом предварительной растяжки в размере 50% составит
При спинке компенсатора равной половине вылета компенсатора т.е. при В=05Н и Δlрасч=1245 мм по номограмме на листе V.13. рис. 2 [5] находим вылет П-образного компенсатора со сварными отводами Н=65 м и силу упругой деформации рк=145 т.
3. Проверим возможность использования для самокомпенсации угла поворота трассы.
наружный диаметр участка трубопровода Dн=377 мм=377см;
толщина стенки трубы S=8 мм;
угол поворота трассы α=90 °;
максимальная температура теплоносителя t=140 °С;
расчетная температура наружного воздуха tн.о=-26 °С.
Решаем задачу по формулам для схемы №2 [5 лист V.14 таблица V.27]: расчетный угол =α-90=90-90=0°; длины плеч одинаково равны 570 м соотношение плеч п=5757=1;
расчетная разность температур Δt=140-(-26)=166 °С.
По номограммам [5 лист V.14. рис. 6-7] определяем значения вспомогательных коэффициентов при п=1 и =0 °С; С=30; А=12; В=12.
Определяем значения вспомогательных величин для Dн=377 см и S=7 мм по таблице V.28. [5]:
Продольное изгибающее компенсационное напряжение в заделке а как и в заделке b определим по формуле
Полученное значение а не превышает допустимого предела доп=8 кгсмм2 следовательно размеры плеч достаточны.
Силы упругой деформации в заделке плеч Рx и Рy определим по формулам:
4. Определим установочную и монтажную длины сальникового компенсатора.
наружный диаметр участка трубопровода Dн=219 мм;
условный диаметр участка трубопровода Dу=200 мм;
длина участка между неподвижными опорами
температура наружного воздуха при которой производится монтаж трубопровода tм=+8 °С;
По таблице V.26. [5] находим максимальную длину компенсатора Ам=1170 мм и его наибольшую компенсирующую способность lк=300 мм.
Определяем тепловое удлинение участка по формуле
Расчетная компенсирующая способность компенсатора равна
где z – величина учитывающая возможное смещение неподвижных опор и неточность изготовления для односторонних компенсаторов эта величина равна z=40-50 мм;
Установочная длина компенсатора равна
Монтажную длину компенсатора определим по следующей формуле:
5. Определим горизонтальную осевую нагрузку на неподвижную опору.
По таблице V.29. [5] выбираем номер схемы – схема №1. Горизонтальная осевая нагрузка в этом случае равна
где Рс – сила трения в сальниковом компенсаторе.
Силы трения в сальниковых компенсаторах определяются по формулам:
от внутреннего давления
где п – число болтов шт;
- коэффициент принимаемый равным не менее 10 кгссм2;
b – длина набивки по оси компенсатора см;
Dсн – наружный диаметр стакана компенсатора см;
– коэффициент трения набивки =015;
Р – рабочее давление среды равное Р=10 кгссм2.
Силу трения в сальниковом компенсаторе определим по номограмме [5 лист V.8. рис.3]: при Dу=250 мм и Р=10 кгссм2 сила трения равна Рс=154 т.
Тогда осевое усилие на неподвижную опору трубопровода равно
График тепловых потоков в зависимости от температуры наружного воздуха
Принципиальная схема подключения потребителей к тепловой сети
Температурный отопительный график регулирования тепловой нагрузки
Расчетная схема тепловой сети
Апарцев М.М. Наладка водяных систем централизованного теплоснабжения: Справочное пособие. – Москва: Энергоатомиздат 1983. – 204 с. ил.
Артеева Л.В. Теплоснабжение района города: Методические указания. – Ухта: УГТУ. – 20 с. ил.
Водяные тепловые сети: Справочное пособие по проектированию Под ред. Громова Н.К. Шубина Е.П. – Москва: Энергоатомиздат 1988. – 376 с. ил.
Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник Манюк В.И. Каплинский Я.И. Хиж Э.П. и др. – 3-е изд. перераб. и доп. – Москва: Стройиздат 1988. – 432 с. ил.
Справочник по теплоснабжению и вентиляции. Книга 1: Отопление и теплоснабжение Щекин Р.В. Кореневский С.М. Бем Г.Е. и др. – 4-е изд. перераб. и доп. - Киев: Будивельник 1976. – 416 с.
Теплоснабжение: Учебное пособие для студентов вузов Козин В.Е. Левина Т.А. Марков А.П. и др. – Москва: Высшая школа 1980. – 408 с. ил.
Теплоснабжение: Учебнике для вузов Ионин А.А. Хлыбов Б.М. Братенков В.Н. и др. – Москва: Стройиздат 1982.
СП 124.13330.2012. Свод правил. Тепловые сети. Актуализированная редакция СНиП 41-02-2003. – 85 с.
ГОСТ 21.705-2016. Межгосударственный стандарт. Система проектной документации для строительства. Правила выполнения рабочей документации тепловых сетей. – Москва: Стандартинформ 2017. – 36 с.
Тихомиров А.К. Теплоснабжение района города: Учебное пособие. – Хабаровск: Изд-во Тихоокеанского государственного технического университета 2006. – 126 с.

Чертеж А1.dwg

План тепловой сети М 1:2000
Централизованная система теплоснабжения
план тепловой сети от ТЭЦ до УТ-1
схема тепловой сети от ТЭЦ до УТ-1
УГТУ 3802 08.03.01-48-21
План тепловой сети от ТЭЦ до УТ1 М 1:2000
Схема тепловой сети от ТЭЦ до УТ1
Линия статического давления
Приложение Г Расчетная схема тепловой сети
Приложение А График тепловых потоков в зависимости от температуры наружного воздуха
Приложение В Тепмературный отопительный график регулирования тепловой нагрузки
Приложение Д Пьезометрический график