Курсовой проект на тему теплоснабжения района города с пояснениями

чертеж.dwg

Сальниковый компенсатор Dу =400 мм
Сальниковый компенсатор Dу =500 мм
Примечание. Тепловая нагрузка
кВт 1376-на отопление 165-на вентиляцию 534-на горячее водоснабжение
Номер разреза Внутренний разрез канала
Отметка потолка канала
Проектная отметка земли
Натуральная отметка земли
Н2 УТ2 Н3 Н4 УТ3 Н5 Н6 УТ4 Н7 Н8 УТ5 Н9 УТ6 Н10 Н11 УТ7 Н12 Н13 УТ8 Н14 Н15 УТ9 Н16 УТ10 Н17 Н18 УТ11 Н19 Н20 УТ12 Н21 Н22 УТ13 Н23 Н24 УТ14 Н25 К15 К16 К17 УТ15 К19 К20 К21 К22 К23 К24 УТ16 К26 К27 К28 К29 К30 К31 УТ17 К3 К4 К5 К6 К7 К8 К9 К10 К11 К12 К13 К14 К18 К25 К32
Н26 Н27 Н28 Н29 Н30 Н31 Н32 Н33 Н34 Н35 Н36 Н37 Н38 Н39 Н40 Н41
Схема двухтрубного теплпровода в канале КЛ 210-120
-ЖЕЛЕЗОБЕТОННАЯ РАМНАЯ СЕКЦИЯ 2-ЖЕЛЕЗОБЕТОННАЯ ПЛИТА 3-ОПОРНАЯ ПОДУШКА СКОЛЬЗЯЩЕЙ ОПОРЫ 4-ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ 5-ОПОРНЫЙ ПОЛУЦИЛИНДР СКОЛЬЗЯЩЕЙ ОПОРЫ
Продольный профиль основной магистрали
Масштабы горизонтальный 1:6000 вертикальный 1:100
Номер участка Длина участка
Расход тч Диаметр участка
напор подающего трубопровода
Линия обратного трубопровода
Пьезометрический график
Н27 Н28 Н29 Н30 Н31 Н32 Н33 Н34 Н36 Н37 Н38 Н39 Н40
Н47 Н48 Н49 Н51 Н52 Н53 Н54 Н55 Н57 Н58 Н59 Н60 Н70
Н72 Н73 Н74 Н76 Н77 Н78 Н79 Н80 Н82 Н83 Н84 Н85 Н86
Н88 Н89 Н90 Н92 Н93 Н94 Н95 Н96 Н97 Н98 Н99 Н100 Н101
Н103 Н104 Н105 Н107 Н108 Н109 Н110 Н110 Н112 Н113 Н114 Н115 Н116
УТ30 К113 Н120 УТ31 К114 Н122 УТ32 К115 Н124 УТ34 К116 Н126 УТ35 К117 Н128 УТ36 К118 Н130 УТ37 К119 Н131 УТ38 К129 Н133 УТ39 К130 Н135 УТ40 К131 Н137
94-на горячее водоснабжение
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ РАЙОНА ГОРОДА
ГЕНПЛАН РАЙОНА ГОРОДА
монтажная схема аксонометрическая схема план и разрез тепловой камеры
теплоснабжение района города
продольный профиль пьезометрический график разрез по каналу
Аксонометрическая схема тепловой камеры УТ1
Сальниковый компенсатор Dу =600 мм
Тепловая камера подземного типа УТ2

РАСЧЕТ щенникова.docx

Министерство образования Российской Федерации
Чувашский государственный университет имени И. Н. Ульянова
“Источники и системы теплоснабжения”
Теплоснабжение района
Плотность населения (брутто) Р
Расчётные параметры теплоносителя
Продолжительность отопительного периода n
Расчётная температура воздуха для проектирования отопления tН.О
Средняя температура воздуха отопительного периода
Средняя температура внутри помещения tП
Расчёт и построение графика годового расхода теплоты
Общая площадь застраиваемых микрорайонов определяемая по масштабу генплана (2)
где P - плотность населения (брутто) челга;
F – площадь застраиваемых кварталов га (по генплану)
Общая жилая площадь квартала:
где норма общей площади жилого здания на одного человека (9-10 м2).
Максимальный тепловой поток Вт на отопление жилых и общественных зданий:
где укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление
жилых зданий на 1 м2 жилой площади принимаемой из таблицы 2;
K1 - коэффициент учитывающий расход тепла на отопление общественных
зданий; при отсутствии данных по общественным зданиям
- oбщая жилая площадь квартала.
tн.о = - 28 С – расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления;
Укрупнённый показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м2 общей площади q0 Втм2
Наименование показателя
Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления tо °С
Укрупненный показатель Втм2
Примечание - Таблица соответствует температуре наружного воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 092.
Таблица 3-Климатические параметры холодного периода года.
Расчетную нагрузку на вентиляцию вычисляют по формуле:
где коэффициент учитывающий расход тепла на вентиляцию
общественных зданий; при отсутствии данных по общественным зданиям
Среднечасовой расход тепла в отопительное время на горячее водоснабжение составит:
а – норма расхода воды в жилых зданиях лсут на одного человека при температуре воды 55 0С принимаемая в зависимости от степени комфортности здания в размере 110 лч на одного человека;
в - норма расхода воды в общественных зданиях принимаемая в размере 25 лсут на одного человека;
- температура холодной (водопроводной) воды в отопительный период принимаемый равной 50С;
удельная теплоемкость воды равная 4187 .
Максимальный расход тепла на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий рассчитывают по формуле:
В летний период который в теплоснабжении условно определяется периодом с наружными температурами tн > +8 работает из трех тепловых нагрузок только горячее водоснабжение.
Среднечасовой расход тепла на горячее водоснабжение в летний период составит:
где - коэффициент учитывающий снижение среднечасового расхода воды на горячее водоснабжение в летний период по отношению к отопительному периоду; принимается равным 08 а для южных и курортных городов – 15.
Исходя из этого получим:
Тепловая нагрузка на отопление при
Определяя расчетный расход теплоты для района города учитывают что при транспорте теплоносителя происходят потери теплоты в окружающую среду которые принимаются равными 5% тепловой нагрузки. Поэтому суммарные расходы теплоты на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение умножают на коэффициент 105.
Суммарный расход тепла:
Суммарный расход тепла при
Годовой расход теплоты на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение жилых и общественных зданий кДж
Qoy=864*Qom*no=864*8215*214=151892064 ГДж
Qvy=36*Z*Qvm *no=36*16*986*214=12153830 ГДж
Qhy=864*Qhm*no+864*Qshm *(nhy-no)=864*6509*214+864*6509(350-
где Qom Qvm – средний тепловой поток на отопление и вентиляцию за отопительный период:
no – продолжительность отопительного периода сутки
tom – средняя температура наружного воздуха за отопительный период
Z – усредненное за отопительный период число часов работы систем вентиляции общественных зданий в течение суток Z=16
nhy – расчетное число суток в году работы системы горячего водоснабжения 350 суток.
Таблица 4. Число часов за отопительный период со среднесуточнойтемпературой наружного воздуха равной и ниже данной (для ориентировочных расчетов).
Температура наружного воздуха 0С
На основании полученных тепловых нагрузок и таблицы 4 строим график продолжительности тепловой нагрузки в течении года.
Построение графика годового расхода тепла по продолжительности тепловой нагрузки производят по графику суммарной часовой нагрузки с использованием данных по продолжительности наружных температур.
Макс тепл поток на отопл
Макс тепл поток на вентил Q-v max
Ср тепл поток на ГВС
Макс тепл поток на ГВС
СУММАРНЫЙ Q-cymm с уч потерь
Расчет и построение графиков регулирования отпуска тепла
Поскольку в данном расчёте предусматривается одновременная подача тепла по двухтрубным водяным тепловым сетям на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение должно применяться центральное качественное регулирование отпуска тепла по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснабжения (повышенный график температур).
В данном расчёте принимается что в каждом тепловом пункте района города установлены регуляторы расхода воды необходимо присоединять подогреватели:
– повышенный график;
– двухступенчатая последовательная схема.
Делаем вывод: выбираем двухступенчатую последовательную схему теплоснабжения и необходимо в дальнейшем построение повышенного графика.
1 Построение температурного графика при качественном регулировании по отопительной нагрузке
Расчётная температура сетевой воды на абонентском вводе перед отопительными установками (до смесительных устройств):
Расчётная температура воды в обратном трубопроводе после отопительной установки:
Расчётная температура воды в подающем трубопроводе после смесительного узла:
Средняя температура внутреннего воздуха:
Определим температурный напор отопительной установки при расчётном режиме:
Определим расчётный перепад температур в тепловой сети:
Определим перепад температур в отопительной установке:
Температура наружного воздуха tН 0С
Относительная тепловая нагрузка
Температура сетевой воды на абонентском вводе перед отопительными установками (до смесительных устройств) 0С
Температура воды в обратном трубопроводе после отопительной установки 0С
Температура после смесительного узла 0С
Температура сетевой воды на абонентском вводе перед отопительными установками (до смесительных устройств)
Разность между температурой обратной воды после системы отопления:
Построение повышенного графика
Поправочный коэффициент для компенсации небаланса теплоты на отопление вызываемого неравномерностью суточного графика горячего водоснабжения при отсутствии аккумуляторов для жилых зданий:
Определим балансовую нагрузку на горячее водоснабжение:
Определим суммарный перепад температур сетевой воды в подогревателях 1-ой и 2-ой ступенях:
Недогрев в нижней ступени подогревателя:
Определим температуру водопроводной воды после нижней ступени подогревателя (есть бак аккумулятор):
Температура горячей воды в отопительный период:
Определим перепад температур сетевой воды в нижней ступени подогревателя горячего водоснабжения:
Определим перепад температур сетевой воды в верхней ступени подогревателя горячего водоснабжения:
Определим перепад температур сетевой воды в нижней степени подогревателя горячего водоснабжения:
Определим перепад температур сетевой воды в верхней степени подогревателя горячего водоснабжения:
Перепад температур сетевой воды во 2-ой ступени подогревателя 0С
Перепад температур сетевой воды во 1-ой ступени подогревателя 0С
Температура сетевой воды в подающей линии тепловой сети при повышенных наружных температурах 0С
Температура сетевой воды в обратном линии тепловой сети при повышенных наружных температурах 0С
Регулирование вентиляционной нагрузки
Регулирование отпуска теплоты на вентиляцию можно осуществить изменением расхода сетевой воды или нагреваемого воздуха. Регулирования отпуска теплоты на вентиляцию применяют способ регулирования изменением расхода сетевой воды.
На основании графиков расхода теплоты на вентиляцию Qv = f(tн) и температуры воды в подающей магистрали 1 = f(tн) весь отопительный период можно разбить на три диапазона:
I диапазон – от tн = +8оС до когда температура сетевой воды в подающей магистрали постоянна а расход теплоты на вентиляцию изменяется. В этом диапазоне температур наружного воздуха дополнительно к центральному регулированию осуществляют местное количественное регулирование путем изменения расхода сетевой воды через калорифер.
Температуру воды после калорифера 2v определяют из уравнения
где - температура сетевой воды в подающей магистрали при ; - температура воды после калорифера при .
Данное уравнение решается методом последовательных приближений или графоаналитическим способом.
График температур при центральном регулировании по совместной нагрузке отопления и ГВС
График расхода сетевой воды на отоплениевентиляцию и ГВС
Построение графика расхода теплоносителя для закрытой двухступенчатой схемы
Расход сетевой воды на отопление:
Расход сетевой воды на вентиляцию:
Расход сетевой воды на отопление при 80С:
Расход сетевой воды на вентиляцию при 80С: При центральном качественном регулировании отпуска теплоты по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения расчетный расход сетевой воды в двухтрубных тепловых сетях определяется
Gd = Gomax + Gvmax .
Расход сетевой воды на отопление и вентиляцию:
Расход сетевой воды на отопление и вентиляцию при температуре наружного воздуха 80С:
Расход сетевой воды таблица 9
Выбор конструкции тепловой сети и разработка монтажной схемы.
Проектирование тепловых сетей начинается с выбора трассы и способа их прокладки. В городах и других населенных пунктах трасса должна предусматриваться в отведенных для инженерных сетей технических полосах параллельно красным линиям улиц дорогам и проездам вне проезжей части и полосы зеленых насаждений а внутри микрорайонов и кварталов — вне проезжей части дорог. На территории кварталов и микрорайонов допускается прокладка теплопроводов по проездам не имеющим капитального дорожного покрытия тротуарам и зеленым зонам. Диаметры трубопроводов прокладываемых в кварталах или микрорайонах по условиям безопасности следует выбирать не более 500 мм а их трасса не должна проходить в местах возможного скопления населения (спортплощадки скверы дворы общественных зданий и др.).
При выборе трассы теплопроводов необходимо учитывать экономичность и надежность работы тепловых сетей. Следует стремиться к наименьшей протяженности тепловых сетей к меньшему количеству тепловых камер применяя по возможности двухстороннее подключение кварталов. Водяные тепловые сети следует принимать как правило 2-х трубными подающими теплоноситель одновременно на отопление вентиляцию горячее водоснабжение и технологические нужды. Схемы квартальных тепловых сетей принимаются тупиковыми без резервирования..
В населенных пунктах для тепловых сетей предусматривается как правило подземная прокладка. Надземная прокладка в городской черте может применяться на участках со сложными грунтовыми условиями при пересечении железных дорог общей сети рек оврагов при большой густоте подземных сооружений и в других случаях [СНиП 41-02-2003]. Уклон тепловых сетей независимо от направления движения теплоносителя и способа прокладки должен быть не менее 0.002.
Подземная прокладка тепловых сетей может осуществляться в каналах и бесканально. Широкое распространение в настоящее время получила прокладка в непроходных каналах различных конструкций. Наиболее перспективны для строительства тепловых сетей непроходные каналы типа МКЛ а также КЛп обеспечивающие свободный доступ к трубопроводам при производстве сварочных изолировочных и других видов работ.
С целью повышения надежности работы теплосетей целесообразно устраивать резервирование подачи теплоты потребителям за счет совместной работы нескольких источников теплоты а также устройства блокировочных перемычек между магистралями тепловых сетей при подземной прокладке.
При выборе трассы тепловых сетей необходимо выдерживать нормативные расстояния от их строительных конструкций до зданий сооружений и инженерных коммуникаций.
При выборе трассы предусматривается один ввод тепловых сетей в каждый квартал. Допускается подключать рядом расположенные кварталы из одной тепловой камеры. В курсовом проекте применяются унифицированные типовые конструкции сборных железобетонных каналов размеры которых зависят от диаметров теплопроводов.
Выбор труб и арматуры при проектировании осуществляют по рабочему давлению и температуре теплоносителя. Для тепловых сетей применяются электросварные стальные прямошовные трубы по ГОСТ 10704-91. Соединяют трубы с помощью сварки. Основным видом запорной арматуры являются стальные задвижки с ручным приводом при диаметре до 500 мм и электрическим при диаметре более 500 мм.
Монтажная схема вычерчивается в две линии причем подающий теплопровод располагается с правой стороны по ходу движения теплоносителя от источника теплоты. В местах ответвлений к кварталам или зданиям предусматривают тепловые камеры.
Разработка монтажной схемы заключается в расстановке на трассе тепловых сетей неподвижных опор компенсаторов и запорно-регулирующей арматуры. На участках между узловыми камерами т.е. камерами в узлах ответвлений размещают неподвижные опоры расстояние между которыми зависит от диаметра теплопровода типа компенсатора и способа прокладки тепловых сетей. На участке между двумя неподвижными опорами предусматривают компенсатор.
Неподвижные опоры следует предусматривать:
а) упорные - при всех способах прокладки трубопроводов;
б) щитовые - при бесканальной прокладке и прокладке в непроходных каналах при размещении опор вне камер;
в) хомутовые - при прокладке надземной и в тоннелях (на участках с гибкими компенсаторами и самокомпенсацией).
Повороты трассы теплосети под углом 90-130° используют для самокомпенсации температурных удлинений а в местах поворотов под углом более 130° устанавливает неподвижные опоры.
Компенсация температурных деформаций в тепловых сетях обеспечивается компенсаторами - сальниковыми сильфонными радиальными а также самокомпенсацией - использованием участков поворотов теплотрассы. Сальниковые компенсаторы имеют большую компенсирующую способность малую металлоемкость однако требуют постоянного наблюдения и обслуживания. В местах размещения сальниковых компенсаторов при подземной прокладке должны быть предусмотрены тепловые камеры. Сальниковые компенсаторы выпускаются с Dу = 100-1400 мм на условное давление до 25 МПа и температуру до 300С односторонние и двухсторонние. Сальниковые компенсаторы желательно применять на прямолинейных участках трубопроводов с большими диаметрами. Сильфонные компенсаторы выпускаются для трубопроводов диаметром от 50 до 1000 мм. Они не требуют обслуживания и могут применяться при любых способах прокладки. Однако они имеют сравнительно небольшую компенсирующую способность (до 100 мм) и их допускается применять с использованием направляющих опор. Широкое применение получили радиальные (в основном П-образные) компенсаторы. Радиальные компенсаторы могут применяться для любых диаметров они не требуют обслуживания однако металлоемки имеют значительную осевую реакцию и большее гидравлическое сопротивление по сравнению с сальниковыми и сильфонными. При решении вопросов компенсации температурных деформаций в тепловых сетях в первую очередь необходимо использовать для самокомпенсации естественные углы поворота трассы и уже затем применять специальные компенсирующие устройства.
В проекте предусматриваются унифицированные сборные железобетонные камеры. Неподвижную опору располагают на теплопроводах большего диаметра. Для спуска в камеру и выхода из нее предусматривают не менее двух люков металлические лестницы или скобы. При площади камеры по внутреннему обмеру более 6 м2 устанавливается четыре люка: Дно устраивается с уклоном 002 в сторону приямка для сбора и удаления воды. На всех ответвлениях теплопроводов в камере устанавливают отключающую арматуру. Переход на другой диаметр труб осуществляют в пределах камеры. Минимальная высота камеры принимается 2 м.
С целью уменьшения высоты камеры и заглубления тепловых сетей задвижки могут устанавливаться под углом 45° или горизонтально. В местах установки секционирующих задвижек со стороны источника теплоты устраивается перемычка между подающим и обратным теплопроводами диаметром равным 03 диаметра теплопровода. На перемычке устанавливается две задвижки а между ними — спускной контрольный вентиль d = 25 мм. Допускается увеличивать расстояние между секционирующими задвижками до 1500 м на трубопроводах d = 400 — 500 мм при условии заполнения секционированного участка водой или спуска ее в течение 4 ч для трубопроводов d 600 мм - до 3000 м при условии заполнения участка водой или спуска воды в течение 5 ч а для надземной прокладки d 900 мм - до 5000 м.
При установке задвижек большого диаметра с электроприводом независимо от способа прокладки тепловых сетей вместо тепловых камер могут устраиваться надземные павильоны. В камерах на ответвлениях к отдельным зданиям при диаметре ответвлений до 50 мм и длине до 30 м запорную арматуру допускается не устанавливать. При этом должна предусматриваться запорная арматура обеспечивающая отключение группы зданий с суммарной тепловой нагрузкой до 06 МВт.
Гидравлический расчет водяных тепловых сетей
Гидравлический расчет – один из важнейших разделов проектирования и эксплуатации тепловых сетей.
При проектировании в гидравлический расчет входят следующие задачи:
Определение диаметров трубопроводов;
Определение падения давления (напора);
Определение давлений (напоров) в различных точках сети;
Увязка всех точек системы при статическом и динамическом режимах с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и абонентских системах.
Результаты гидравлического расчета дают следующий исходный материал:
Для определения капиталовложений расхода металла и основного объема работ по сооружению тепловой сети;
Установления характеристик циркуляционных и подпиточных насосов количества насосов и их размещения;
Выяснение условий работы источников теплоты тепловой сети и абонентских систем м выбора схем присоединения теплопотребляющий установок к тепловой сети;
Выбора средств авторегулирования в тепловой сети;
Разработки режимов эксплуатации систем теплоснабжения.
Прежде всего необходимо вычертить на ватманской бумаге генплан района города затем нанести на план ТЭЦ и тепловую сеть с попарными ответвлениями к микрорайонам.
В целях экономии капитальных затрат тепловую сеть прокладывают не по каждой улице а через улицу. Находят главную линию тепловой сети и ближайшее к ТЭЦ ответвление для гидравлического расчета. Определяют расчетные расходы воды в каждом микрорайоне. Определяют оптимальное удельное линейное падение напора в магистрали не более 30-80 и ответвлении не более 50-300 .
Подбор диаметров труб участков магистрали и ответвления при предварительном гидравлическом расчете произведен в зависимости от расходов воды и удельных падений напоров. Потери напора в местных сопротивлениях при предварительном расчете учитывают коэффициентом местных потерь . Предварительный гидравлический расчет начинают от последнего к источнику теплоты участка и сводят в таблицу.
Предварительный гидравлический расчет Таблица 10
Невязка потерь напора по главной линии (от места ответвления) и по ответвлению допускается в пределах 5% и определяется по формуле:
Невязка меньше 5% условие выполняется.
После предварительного расчета производят окончательный гидравлический расчет при котором потери напора в местных сопротивлениях определяют более точным способом на основе эквивалентных длин фактических узлов местных сопротивлений. Для этого вычерчивают в две линии монтажную схему главной линии и ответвления с нанесением неподвижных опор секционирующих задвижек компенсаторов переходов перемычек спускников и воздушников теплокамер смотровых колодцев.
По выполненной монтажной схеме определяют эквивалентные длины узлов местных сопротивлений и заносят в Таблицу 11.
Местное сопротивление
местное сопротивление
Коэффициент местных сопротивлений
Тройник на ответвление
В окончательном гидравлическом расчете по уточненным эквивалентным длинам определяют падение напора по участкам. Результаты окончательного гидравлического расчета сводят в таблицу 12
Невязка потерь напора по главной линии (от места ответвления) и по ответвлению допускается в пределах 10 % и определяется по формуле:
Разработка графика давления
Распределение давлений в тепловых сетях удобно изображать в идее пьезометрического графика которые дает наглядное представление давлении напоре в любой точке тепловой сети и поэтому обеспечивает большие возможности учета многочисленных факторов (рельефа местности высота зданий особенности абонентских систем и т.д.) при выборе оптимального гидравлического режима.
Пьезометрический график разрабатывается для зимних и летних расчетных условий. Проектирование открытых систем теплоснабжения связано с необходимостью построения пьезометрических графиков для отопительного сезона с учетом максимальных водоразборов из подающего и отдельно из обратных трубопроводов.
Давлений. выраженное в линейных единицах измерения называется напором давления. В системах теплоснабжения пьезометрические графики характеризуют напоры соответствующие избыточному давлению и они могут быть измерены обычными манометрами с последующим переводом результатов измерения в метры.
Пьезометрический график позволяет: определить напор и располагаемый напор в любой точке сети; учесть взаимное влияние рельефа местности высоты присоединенных потребителей и потерь напора в сети при разработке гидравлического режима; выбрать схемы присоединения потребителей; подобрать сетевые и подпиточные насосы авторегуляторы.
При построении пьезометрического графика нужно выполнять следующие условия:
Давление в непосредственно присоединяемых к сети абонентских системах не должно превышать допускаемого как при статическом так и при динамическом режиме. Для радиаторов системы отопления максимальное избыточное давление должно быт не более 06 МПа (60м).
Максимальный напор в подающих трубопроводах ограничивается прочностью труб и всех водоподогревательных установок.
Напор в подающих трубопроводах по которым перемещается вода с температурой выше 100 С должен быть достаточным ля исключения парообразования.
Для предупреждения кавитации напор во всасывающем патрубке сетевого насоса должен быть не меньше 5 м.
В точках присоединения абонентов следует обеспечить достаточный напор для создания циркуляции воды в местных системах. При элеваторном смешении на абонентском вводе располагаемый напор должен быть не меньше 10-15 м.
Уровни пьезометрических линий как при статическом так и при динамическом режиме следует устанавливать с учетом возможности присоединения большинства абонентских систем по наиболее дешевым зависимым схемам. Статическое давление также не должно превышать допускаемого давления для всех элементов системы теплоснабжения. При определении статического давления возможность вскипания воды в подающих трубах можно не учитывать.
Пьезометрический график строится для статического и динамического режимов системы теплоснабжения. При его построении за начало координат принимают отметку оси сетевых насосов условно считая что она совпадает с отметкой земли на выходе теплопровода из ТЭЦ. По оси ординат откладывают значения напоров в подающей и обратной магистралях тепловой сети отметки рельефа местности и высоты присоединяемых потребителей; по оси абсцисс строят профиль местности и откладывают длину расчетных участков теплопровода. Ось теплотрассы условно принимают совпадающей с поверхностью земли.
После построения профиля местности и нанесения высот присоединяемых потребителей начинают разработку графика напоров при гидростатическом режиме когда циркуляция теплоносителя в тепловой сети отсутствует и напор в системе поддерживается подпиточными насосами. При таком режиме график напоров представляет собой прямую параллельную оси абсцисс. Построение линии статического напора ведут из условия заполнения водой отопительных установок всех потребителей и создания в их верхних точках избыточного напора 5м.
При выполнении проекта следует стремиться к установлению одинакового статического напора для всей системы теплоснабжения когда невозможно достигнуть этого условия систему теплоснабжения разделяют на несколько статических зон или присоединяют потребителей по независимой схеме.
После построения линии статического напора приступают к разработке графиков напоров при гидродинамическом режиме когда циркуляция теплоносителя в тепловой сети осуществляется сетевыми насосами. Построение пьезометрического графика при данном режиме начинают с нанесения линий максимальных и минимальных пьезометрических напоров для подающей и обратной магистралей тепловых сетей. Линии максимальных и минимальных напоров наносят параллельно профилю поверхности земли по длине трассы. Линии действительных напоров подающего и обратного теплопроводов не должны выходить за линии предельных значений напоров. При построении пьезометрического графика необходимо учитывать что требуемый напор у всасывающего патрубка сетевого насоса зависит от марки насоса..
Разработка и построение продольного профиля тепловых сетей
Продольный профиль участка теплосети строится в масштабах вертикальном 1:100 и горизонтальном 1:5000 или 1:1000. Построение начинают с определения минимальной глубины тепловой камеры по трассе с учетом габаритных размеров устанавливаемого в них оборудования. Следует стремиться к минимальной глубине заложения каналов или теплопроводов. С этой целью в тепловых камерах допускается установка задвижек в горизонтальном положении или под углом 45о. Количество сопряжения участков с обратными уклонами должно быть по возможности наименьшим. Уклон теплопроводов независимо от способа прокладки должен составлять не менее 0002. При прокладке теплопроводов по конструкциям мостов при пересечении рек оврагов уклоны могут не предусматриваться.
На продольном профиле показывают: отметки поверхности земли (проектные – сплошной линией существующие – штриховой); все пересекаемые инженерные сети и сооружения с отметками верха их конструкции при расположении проектируемой тепловой сети сверху и с отметками низа инженерных сетей и конструкций при нижнем расположении тепловых сетей; отметки низа трубы тепловой сети дна и потолка канала; глубину заложения теплопровода; уклон и длину участков тепловой сети; диаметр теплопровода и тип канала; дается развернутый план трассы с указанием углов поворота ответвлений неподвижных опор компенсаторов компенсаторных ниш и тепловых камер. При проектировании продольного дренажа указываются отметки лотка диаметр и уклон дренажных труб.
При надземном способе прокладки на продольном профиле даются отметки верха несущей конструкции и низа теплопровода. В самых низких точках теплопроводов предусматривают дренажные выпуски а в самых высоких – устройства для выпуска воздуха. Необходимо соблюдать допустимые расстояния по вертикали от конструкций тепловой сети до инженерных коммуникаций.
Механический расчет теплопроводов
Расчёт неподвижных опор
Определить напряжение от термических деформаций в трубопроводе диаметром dв=159 мм у неподвижной опоры С при расчетной температуре теплоносителя 150 С и температуре окружающей среды to= – 28 С. Модуль продольной упругости стали Е=2·105 МПа коэффициент линейного удлинения α=12·10-6 С-1. Угол поворота φ=90 ° (=0). Допустимое напряжение изгиба в трубопроводе доп=80МПа. Длинное плечо l1=60м малое плечо l2=30 м .
Линейное удлинение длинного плеча:
Расчёт П-образных компенсаторов
Определить габариты П-образного компенсатора и силу упругой деформации для участка трубопровода диаметром dн=273 мм со сварными отводами при температуре теплоносителя =150 С и температуре окружающей среды to= – 28 °С.
Модуль продольной упругости стали Е=2·105 МПа. Допускаемое напряжение доп=110 МПа .
Линейное удлинение компенсируемого участка теплопровода
Расчетное тепловое удлинение при монтажной растяжке компенсатора на 50 %
Принимаем l=5м l1=5 м.
Центральный момент инерции сечения трубопровода:
где толщина стенки трубопровода
При применении жестких отводов:
радиус отводов R=0 коэффициент жесткости k=1 поправочный коэффициент напряжения m=0
Расчетное осевое усилие
Максимальное напряжение в средней части спинки компенсатора
Изгибающее напряжение в т.В
Изгибающее напряжение в т.А
Расчёт усилий на опоры на прямолинейном участке
Рассмотрим в качестве примера участок между опорами H8 и H9 в соответствии с монтажной схемой.
Давление в подающем трубопроводе pр = 115 МПа
- коэффициент трения в сальниковых компенсаторах
а) Результирующее усилие на неподвижную опору А при закрытой задвижке (а=1).
Принимая по таблице 415 силу тяжести 1 м подающей трубы определяем результирующее усилие на неподвижную опору при закрытой задвижке (коэффициент a=1)
б) Задвижка открыта (a=0)
Сила трения в подвижных опорах на участке
Подбор сетевых насосов
По пьезометрическому графику находим напор сетевых насосов:
Нсн=125-3365+10=10135 м
Выбираем насос марки СЭ-800-100 с основными техническими характеристиками
Основные технические характеристики сетевого насоса СЭ-800-100
Частот вращения 1мин
троим характеристику сети:
где S – сопротивление сети
где - расчетное количество сетевой воды.
По полученному значению можно определит расчетный напор для выбора сетевых насосов по формуле
Характеристику работы насоса получим из уравнения
где n-количество насосов принимаем n=3
Тогда расчетный напор сетевых насосов
К установке принимаем 4 насоса 3 рабочий и 1 резервный.
Подбор бустерных насосов
Количество бустерных насосов определяется по той же методике что и сетевые насосы только напор в бустерных насосах составляет 25 м. Расход тот же . По известным значениям напора и расхода сетевой воды определяем общее сопротивление тепловой сети:
по полученному значению S можно определить расчетный напор для выбора бустерных насосов
Выбираем насос марки Д200-36 (Dк=426 мм) с основными характеристиками:
- сопротивление насоса
К установке принимаем 4 насоса 3 рабочий и 1 резервный
Подбор подпиточных насосов
Статический напор по пьезометическому графику составляет 50м.
Расход подпиточной воды с учетом аварийного режима:
По значениям напора и расходу воды определяем общее сопротивление тепловой сети: где
По полученному значению можно определит расчетный напор для выбора подпиточных насосов по формуле:
На графике изменяя расход до расчетного количества подпиточной воды получим характеристику сети.
Выбираем подпиточный насос марки КМ 4555 с основными характеристиками:
Подбор паровых турбин ТЭЦ
Для подбора паровых турбин ТЭЦ необходимо знать требуемое суммарное количество пара из отборов турбин необходимое для нагрева воды в основных подогревателях 110 - 115С. Температура подпитки . Для этого следует задаться ориентировочно величиной коэффициента теплофикации αТЭЦ = 067.
Количество тепла поступающее из отбора турбин будет равно:
Доля нагрузки пикового водогрейного котла:
Для покрытия нагрузки на теплофикационных турбинах выбираем (по номинальной нагрузке отборов) следующие турбины: 2Т-50-60 -130 по 398 ГДжч.
Турбина Т-50-60-130 имеет два теплофикационных отбора пара давлением 005-02МПа в первом оборе и 006-025 МПа во втором отборе. Номинальная нагрузка теплофикационного отбора 398 ГДжч расход пара в отборе Д=180тч. Турбина укомплектована двумя горизонтальными подогревателями ПСГ с поверхностью нагрева каждого F=1300 м2.
Уточним коэффициент теплофикации:
По давлению пара в отборе определяем температуру насыщенного пара:
при p=010 МПа tн = 100
при p=020 МПа tн = 120
Принимая величину недогрева в подогревателе нижней ступени в верхней ступени находим температуру сетевой воды после подогревателей нижней и верхней ступеней.
Средняя температуру обратной сетевой воды
Находим среднюю температуру сетевой воды на входе в подогреватель нижней ступени (с учётом нагрева воды в теплофикационном пучке конденсатора на 20.
Распределим тепловую нагрузку между подогревателями:
Произведём поверочный расчёт подогревателей нижней и верхней ступеней.
Среднелогарифмическая разность температур сетевой воды у подогревателей:
Коэффициент теплопередачи подогревателей:
Подбор пиковых котлов производится по величине суммарной пиковой тепловой нагрузки:
Принимаем следующие пиковые котлы типа:
С помощью графика продолжительности тепловой нагрузки находят температуру наружного воздуха при которой включаются в работу пиковые котлы а также число часов работы пикового источника теплоты в течение отопительного периода.
Тепловой расчет теплоизоляционной конструкции.
В конструкциях теплоизоляции оборудования и трубопроводов с температурой содержащихся в них веществ в диапазоне от 20 до 300 °С для всех способов прокладки кроме бесканальной следует применять теплоизоляционные материалы и изделия с плотностью не более 200 кгм3 и коэффициентом теплопроводности в сухом состоянии не более 006 Вт(м · К).
При тепловом расчёте требуется: выбрать толщину основного слоя изоляционной конструкции рассчитать потери теплоты теплопроводами определить падение температуры теплоносителя по длине теплопровода и рассчитать температурные поля вокруг теплопровода.
Толщина основного слоя изоляционной конструкции выбирается на основе технико-экономического расчёта или по нормам потерь теплоты при заданной конечной температуре теплоносителя и соответствии с перепадом температур.
Для первого от ТЭЦ участка Dy=630 мм.
Первоначально принимаем толщину изоляции из =100 мм
Теплоизоляционный слой – плиты из стеклянного штапельного волокна полужесткие технические.
Вид покрытия для защиты наружных поверхностей труб тепловых сетей - бризол(п=0005м)
dв = 644 мм – внутренний диаметр подающего и обратного теплопровода.
Среднегодовая температура теплопровода в подающем теплопроводе - 1=90в обратном-=50
Грунты – смешанные с температурой на глубине заложения tl = 5.Глубина заложения канала – 15м
Выбираем непроходной канал: КЛ 210-120:
внутренние размеры: 18401200 мм
наружные размеры: 21601400 мм
расстояние от стенки канала до изоляции 110 мм
расстояние между изолирующими поверхностями 200 мм
расстояние от дна канала до изоляции 180 мм
расстояние от перекрытия до изоляции 100 мм
Эквивалентный внутренний и наружный диаметры канала:
Коэффициент теплопроводности штапельного волокна
средняя температура теплоизоляционного слоя
tm=05(tср+40)=05(90+40)=65
Термическое сопротивление на внутренней поверхности канала
коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности канала и наружной бризола.
Принимаем коэффициент теплопроводности конструкции канала
Термическое сопротивление стенок канала
Термическое сопротивление грунта при коэффициенте теплопроводности грунта
Термическое сопротивление покровного слоя для каждой трубы
где коэффициент теплопроводности бризола .
Термическое сопротивление поверхности покровного слоя:
Нормируемая плотность теплового потока
ql1=f(tср под=90С непроходной канал) = 109 Втм - подача
ql2=f(tср обр=50C непроходной канал) = 41 Втм - обратка
Находим термическое сопротивление теплопроводов
Сопротивление слоя изоляции подающего теплопровода:
Сопротивление слоя изоляции обратного теплопровода:
Находим толщину теплоизоляционного слоя для подающего и обратного теплопроводов:
Вывод: плиты из МС-35 обеспечивают нормируемую плотность теплового потока.
Витальев В. П. Бесканальные прокладки тепловых сетей. – М.: Энергоатомиздат 1983. – 278с.
Громов Н. К. Абонентские устройства водяных тепловых сетей. – М.: Энергия 1979. – 248с.
Ионич А. А. Хлыбов Б. М. и др. Теплоснабжение. – М.: Стройиздат 1982. – 360с.
Сафонов А. П. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям. 3-е изд. – М.: Энергоиздат 1985. – 232с.
Сенков Ф. В. Регулирование отпуска тепла в закрытых и открытых системах теплоснабжения: Учебное пособие. –М.: ВЗИСИ 1979. – 88с.
Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети. 4-е изд. – М.: Энергия 1975.- 376с.
Сорокин И. М. Кузнецов А. И. И др. Накладка систем централизованного теплоснабжения. – М.: Стройиздат 1979. – 223с.
Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетейПод ред. А. А. Николаева. – М.: Стройиздат 1965. – 360с.
Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Отопление водопровод канализация. Ч. Р.Под ред. И. Г. Староверова. – М.: Стойиздат 1975. – 430с.
Шубин Е. П. Левин Е. И. Проектирование теплоподогревательных установок ТЭЦ и котельных. – М.: Энергия 1970. – 496с.
СНиП 2.04.01-85. Внутренний водопровод и канализация зданий.
СНиП 3.05.03-85. Тепловые сети.