Проектирование тепловой сети жилого района

4

Размещено на http://www.allbest.ru

4

Размещено на http://www.allbest.ru

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ростовский государственный университет путей сообщения»

(РГУПС)

Факультет - Энергетический

Кафедра «Теплоэнергетика на железнодорожном транспорте»

Специальность - 140104 Промышленная теплоэнергетика

Проектирование тепловой сети жилого района

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине

«Источники и системы теплоснабжения предприятий»

Студент группы

ЭП-IV-198 Гончаров Р.И.

Руководитель проекта Елманов А.М.

г. Ростов-на-Дону

2013



Реферат

ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ГРАФИК, ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ГРАФИК, ЭЛЕВАТОР, ТЕПЛОВЫЕ ПОТЕРИ, ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ, ОПОРА, КОМПЕНСАТОР, ЗАДВИЖКА, СЕКЦИИОНИРУЮЩАЯ ЗАДВИЖКА.

В данном курсовом проекте производится расчёт системы теплоснабжения. Проект включает в себя 50 страниц пояснительной записки, 13 таблиц, 1 чертеж формата А1, 2 чертежа формата А3, 1 чертеж формата А4.



Реферат

Введение

1. Определение отпуска тепла для жилого района

2.Определение расходов на участках сети

2.1Расчёт расхода сетевой воды для отпуска тепла

2.2 Расчётный расход воды для горячего водоснабжения

3.Гидравлический расчет

3.1Определение потерь напора в тепловых сетях

3.2Пьезометрический график

4.Выбор насосного оборудования

4.1Выбор сетевых насосов

4.2Выбор подпиточных насосов

5.Выбор элеватора

6.Выбор конструктивных элементов тепловой сети

6.1Выбор опор трубопровода

6.2Выбор секционирующих задвижек

6.3Выбор каналов для прокладки трубопроводов

6.4Выбор компенсаторов

6.5Выбор камер

7.Тепловые потери изолированными теплопроводами

8.Расчет тепловой изоляции

9.Годовые расходы теплоты жилыми и общественными зданиями

9.1Определение отпуска тепла для жилого района

9.2Определение тепловой нагрузки на отопление

9.3Определение тепловой нагрузки на вентиляцию

9.4Определение тепловой нагрузки на горячее водоснабжение

Заключение

Список использованных источников

Приложения

тепловая сеть напор трубопровод

Введение

Медные трубопроводы для систем отопления и водоснабжения

Медные трубопроводы широко используются во всем мире для систем отопления, водоснабжения, кондиционирования, газоснабжения, топливоподачи благодаря высокой коррозионной стойкости и эстетического внешнего вида.

СНиП 2.04.05-91 ( Москва 1997) разрешает применение медных трубопроводов в системах отопления, водоснабжения, вентиляции и кондиционирования.

Выпускаются четыре типа труб: твердые (не отожженные) диаметром 10-108 мм, полутвердые размером 6-159 мм, мягкие (отожженные) трубы 6-22 мм и отожженные трубы в полиэтиленовой оболочке 8-22 мм. Твердые и полутвердые трубы поставляются в виде штанг по 5 и 3 м. Мягкие трубы поставляются в бухтах по 25 или 50 м.

По сравнению с железными трубопроводами медные обладают целым рядом преимуществ:

- Высокая стойкость к коррозии. В ряду активностей металлов медь расположена правее железа, за водородом, ее электрохимический потенциал равен +0.34 В, в то время как у железа -0.44 В. Известен медный водосток в древнегреческом храме которому уже 4700 лет.

- Медь имеет меньший коэффициент шероховатости - 0.01 мм (у железных труб - 0.5 мм). Благодаря более гладкой внутренней поверхности, низкой поверхностной химической активности медные трубы в нормальных условиях не зарастают и не изменяют диаметра.

- Медные трубы легче, тоньше, их можно гнуть. Мягкие трубы можно гнуть вручную с радиусом изгиба 6,0-8,0 d или с помощью трубогибочного станка с радиусом 3,0-6,0 d. Полутвердые и твердые трубы гнут с помощью трубогибочных станков. Мягкие трубы можно прокладывать как кабель.

- После демонтажа системы трубы можно сдать в качестве лома, компенсировав значительную часть первоначальных затрат.

По сравнению с трубами из пластика медь также имеет ряд преимуществ:

- Не боится высоких температур. Температура плавления меди - 1083 С. Нет никаких проблем использовать медь для графика отопления 95/70.

- Не боится высоких давлений. Рабочее давление меди зависит от типа трубы, диаметра и толщины стенки, например для не отожженной трубы 15х1 давление - 85 атм, а для отожженной - 50 атм.

- Твердые и полутвердые трубы держат форму, не боятся ультрафиолетовых лучей и их можно прокладывать открытым способом.

- Ниже коэффициент линейного расширения. При нагреве на 60 С 1 м медной трубы удлиняется на 1 мм (железной на 0.8 мм), пластиковой на 1 см.

- Не проницаемы для кислорода, приводящего к коррозии радиаторов, арматуры особенно при высоких температурах.

- Не "съедобны" для грызунов, что в условиях России весьма актуально.

- Фитинги для капиллярной пайки имеют низкую стоимость, поэтому стоимость всей системы может оказаться ниже, чем стоимость системы из пластика.

Медь обладает прекрасными бактерицидными свойствами. В крови человека содержится 0.001 мг/л меди. В медных трубах не обнаружено развития бактерий легионеллы, которые опасны для жизни человека.

При выборе конкретных труб, следует помнить, что их долговечность зависит от чистоты металла, степени очистки от используемого в производстве масла, пассивации поверхности трубы, а также стабильности толщины стенки. Медные трубы можно соединять с помощью капиллярных, компрессионных, самофиксирующихся и пресс фитингов. Наиболее дешевый и часто используемый способ это соединение с помощью капиллярных фитингов. Капиллярные фитинги делают из отрезков медной трубы с помощью пресс форм, поэтому имеют низкую стоимость. Пайка мягким припоем происходит при температуре 230-250 С. Пайка твердым припоем происходит при 700 С. На предварительно очищенную трубу и фитинг наносится флюс, труба вставляется в фитинг, соединение нагревается пропановой горелкой до требуемой температуры. К краю фитинга подносится припой и капиллярные силы затягивают жидкий металл в пространство между трубой и фитингом с образованием ровного слоя. В табл. 6 даны характеристики таких соединений. При пайке трубопроводов водоснабжения во флюсе не должно быть свинца. Компрессионные фитинги состоят из латунного корпуса, зажимного кольца и прижимной гайки. Соединение осуществляется с помощью гаечных ключей. Этот способ подходит для твердых и полутвердых труб, а также мягких диаметром 6, 8 и 10 мм. Максимальное давление для труб диаметром 12-28 мм при 30 С составляет 20 атм, а при 90 С 10 атм. Пресс фитинги также делают из отрезков медной трубы. По краям фитингов в каналах находится высокотемпературная резина. Труба вставляется в фитинг и конец фитинга прессуется с помощью электрических щипцов при давлении 80 атм. Рабочее давление для таких фитингов при 90 С составляет 16 атм. Срок службы уплотняющего кольца 130 лет. Преимущества пресс фитингов - быстрота монтажа, отсутствие пламени и не высокая стоимость.

Для временной либо быстрой прокладки трубопроводов можно использовать самофиксирующиеся фитинги. Труба вставляется в фитинг с запрессованной прокладкой из высокотемпературной резины. Соединение выдерживает 10 атм при 65 С. При необходимости систему можно легко разобрать.

В заключении можно отметить, что медные трубопроводы являются самыми надежными, долговечными и безопасными.

В Европе ежегодно устанавливается более 300 000 тонн медной трубы.

1. Определение отпуска тепла для жилого района

На карте района города, снабжаемого теплом, указываем для каждого квартала расчётную нагрузку на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение с учётом тепловых потерь в сетях./1/

Расчёт отпуска тепла определим по формуле:

, МВт,

где расчётный отпуск тепла на отопление, МВт;

расчётный отпуск тепла на вентиляцию, МВт;

расчётный отпуск тепла на горячее водоснабжение, МВт.

Нагрузки по расходу тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для каждого квартала сведём в таблицу 2.

Таблица 1-Исходные данные.

Кварталы	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Нагрузка по кварталам,%	9	8	10	7	9	5	8	9	10	8	10	7

Тепловые нагрузки:

Qomax =50 МВт;

Qvmax = 12,38МВт;

Qhm = 20,2МВт.

Таблица 2 -Нагрузки по расходу тепла на отопление, вентиляцию и горячееводоснабжение.

Районы	Распределение нагрузок по кварталам, МВт.
	Qomax	Qvmax	Qhm	Q
1	4,5	1	2	7,5
2	4	1	1,6	6,6
3	5	1,25	2	8,25
4	3,5	0,88	1,4	5,78
5	4,5	1,13	1,8	7,43
6	2,5	0,63	1	4,13
7	4	1	1,6	6,6
8	4,5	1,13	1,8	7,43
9	5	1,25	2	8,25
10	4	1	1,6	6,6
11	5	1,25	2	8,25
12	3,5	0,88	1,4	5,78
Всего	50	12,37	20,2	82,57



2. Определение расходов на участках сети

2.1 Расчёт расхода сетевой воды для отпуска тепла

Принимаем центральное температурное регулирование отпуска тепла по отопительной нагрузке. При таком способе регулирования расход воды на отопление и вентиляцию определим по формулам/1/:

,

где расчётные температуры в прямом и обратном трубопроводах, °С.

2.2 Расчётный расход воды для горячего водоснабжения

Так как имеем открытую систему горячего водоснабжения, то расход воды на ГВС определим по формуле/1/:

,

где температура горячей воды, °С;

температура холодной водопроводной воды, °С.

Общий расход воды на участке/1/:



,

где коэффициент, учитывающий долю среднего расхода воды на ГВС.

Принимаем , т.к. система закрытая.

Расход воды на ГВС в летний период определяем по формуле/1/:

где температура холодной (водопроводной) воды в неотопительный период (принимается равной 15 °С);

температура холодной водопроводной воды, °С.

Расход воды на ГВС в летний период определяем о формуле/1/:

Данные по расходам сведём в таблицу 3

Таблица3- Расчет расхода сетевой воды на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение.

квартал	Gomax,т/ч	Gvmax,т/ч	Ghm,т/ч	Ghmax,зима, т/ч	Ghm(лето) т/ч	Gd, т/ч
1	48,36	10,75	17,2	41,27	11,01	76,31
2	42,99	10,75	13,76	33,02	8,8	67,49
3	53,74	13,43	17,2	41,27	11,01	84,37
4	37,62	9,4	12,04	28,89	7,7	59,06
5	48,36	12,09	15,48	37,14	9,9	75,93
6	26,87	6,72	8,6	20,64	5,5	42,18
7	42,99	10,75	13,76	33,02	8,8	67,49
8	48,36	12,09	15,48	37,14	9,9	75,93
9	53,74	13,43	17,2	41,27	11,01	84,37
10	42,99	10,75	13,76	33,02	8,8	67,49
11	53,74	13,43	17,2	41,27	11,01	84,37
12	37,62	9,4	12,04	28,89	7,7	59,06
всего	537,38	133	173,68	416,83	111,16	844,06



3. Гидравлический расчет

Основная задача гидравлического расчета состоит в определении диаметров труб по заданным расходам теплоносителя и располагаемым перепадам давлений во всей сети или в отдельных ее участках.

Результаты гидравлического расчета используются для построения пьезометрических графиков, выбора схемы присоединения абонентов, подбора насосного оборудования, определения стоимости тепловой сети и других целей.

3.1 Определение потерь напора в тепловых сетях

Определяем на участках потери давления в трубопроводах на трение и местных сопротивлениях по формуле/1/ :

гдеR - удельные потери давления на трение, Па/м;

приведенная длина трубопровода, м,

где сетевой расход воды на участке трубопровода, т/ч, принимается по таблице 3;

плотность воды,;

коэффициент гидравлического трения, определяем по формуле/1/:



где шероховатость труб, мм, Кэ=0,5 мм;

внутренний диаметр труб, мм.

Внутренний диаметр выбирается с учетом того, что значения удельных падений давления на одном метре длины в магистральной линии ограничены R=20…80 Па/м, а в ответвлениях R могут принимать значения от 180 до 280 Па/м;

Приведенная длина трубопровода:

,

где длина участка трубопровода по плану, м,

доля потерь давления в местных сопротивлениях, .

Скорость теплоносителя в трубопроводах определяется по формуле:

где сечение трубопровода, м2, определяется по формуле:

Узловые напоры на участках трубопровода определяются по формуле:

м в. ст.



Все расчеты сведены в таблицу 4 с учетом того, что требуемый располагаемый напор на элеватор составляет 20 м в. ст.

Таблица 4 - Расчет главной магистрали АJ.

обратный трубопровод (магистральная линия)
участок	G,кг/ч	l,м	l',м	Di,мм	л	R,Па/м	щ,м/с	?H,Па	узловой нап,м.в.ст.	f
A'
A'X'	844058,99	90	117	462	0,02	44,2	1,46	5171,28	0,52	0,17
X'G'	278415,33	990	1287	310	0,02	39,06	1,07	50275,13	5,54	0,08
G'H'	194047,05	580	754	259	0,02	48,76	1,07	36761,98	9,22	0,05
H'I'	126552,42	500	650	209	0,02	63,95	1,07	41564,59	13,38	0,03
I'G'	59057,8	520	676	184	0,03	27,18	0,64	18375,74	15,21	0,03
подающий трубопровод (магистральная линия)
									35,21
GI	59057,8	520	676	184	0,03	27,18	0,64	18375,74	37,05	0,03
IH	126552,42	500	650	209	0,02	63,95	1,07	41564,59	41,21	0,03
HG	194047,05	580	754	259	0,02	48,76	1,07	36761,98	44,89	0,05
GX	278415,33	990	1287	310	0,02	39,06	1,07	50275,13	49,91	0,08
XA	844058,99	90	117	462	0,02	44,2	1,46	5171,28	50,43	0,17

Таблица 4.1 - Расчет ответвлений.

обратный трубопровод(ответвление)
участок	G,кг/ч	l,м	l',м	Di,мм	л	R,Па/м	щ,м/с	?H,Па	узловой напор,м.в.ст.	f
X'									0,52
X'B'	565643,66	200	260	406	0,02	39,12	1,27	10170,32	1,53	0,13
B'C'	421841,41	340	442	310	0,02	89,68	1,62	39637,75	5,50	0,08
C'D'	362783,62	390	507	310	0,02	66,33	1,39	33627,27	8,86	0,08
D'E'	244668,02	470	611	259	0,02	77,51	1,35	47359,72	13,60	0,05
E'F'	84368,28	460	598	209	0,02	28,42	0,71	16995,30	15,30	0,03
подающий трубопровод(ответвление)
F									35,30
FE	84368,28	460	598	209	0,02	28,42	0,71	16995,30	37,00	0,03
ED	244668,02	470	611	259	0,02	77,51	1,35	47359,72	41,73	0,05
DC	362783,62	390	507	310	0,02	66,33	1,39	33627,27	45,09	0,08
CB	421841,41	340	442	310	0,02	89,68	1,62	39637,75	49,06	0,08
BX	565643,66	200	260	406	0,02	39,12	1,27	10170,32	50,08	0,13

3.2 Пьезометрический график

Распределение давлений в тепловых сетях удобно изображать в виде пьезометрического графика, который дает наглядное представление о давлении или напоре в любой точке тепловой сети и поэтому обеспечивает большие возможности учета многочисленных факторов (рельеф местности, высота зданий, особенности абонентских систем и т. д.) при выборе оптимального гидравлического режима.

При построении пьезометрического графика принимаем (см. приложения):

-?Нист= 10м в.ст. -гидравлическое сопротивление у источника теплоты (гидравлическое сопротивление сетевого подогревателя);

- ?Нэл= 20м в.ст.- располагаемый напор перед элеватором;

- Нпод- напор создаваемый подпиточными насосами при остановке сетевых насосов, Нпод= 28 м в. ст. (должен превышать на 5 м геометрические отметки верхнего этажа самого высокого здания потребителей теплоты).

На графике используются следующие обозначения:

?Нсн - напор создаваемый сетевыми насосами;

?Нп - потеря напора в подающей магистрали;

?Нобр - потеря напора в обратном трубопроводе;

В результате анализа построенного пьезометрического графика в табл.5 заносим значения давлений в узловых точках:

Нсн - статический напор в нижней точке здания потребителя теплоты, м.в.ст.;

Ндн - динамический напор в нижней точке здания потребителя теплоты, м.в.ст.;

Нсв - статический напор в верхней точке здания потребителя теплоты, м.в.ст.;

Ндв - динамический напор в верхней точке здания потребителя теплоты, м.в.ст.;

Нрас- располагаемый напор в узловой точке у потребителя теплоты, м.в.ст..

Таблица 5 - Давления в узловых точках.

точки	Нсн, м.в.ст.	Нсв, м.в.ст	Ндс,м.в.ст.	Ндв, м.в.ст.	Нрас, м.в.ст.
G	20	5	27,54	12,54	39,35
H	20	5	31,22	16,22	31,98
I	22	7	37,37	22,37	23,67
J	21	6	38,21	23,21	20
B	27	12	30,53	15,53	47,53
C	28	13	35,5	20,5	39,59
D	30	15	39,86	24,86	32,87
E	26	11	41,6	26,60	23,4
F	20	5	37,3	22,3	20

Из таблицы наблюдается выполнение следующих условий:

1) Динамический и статический напоры превышают более чем на 5 м в. ст. геометрические отметки верхних этажей зданий;

2) Динамический и статический напоры в нижних этажах зданий не превышают 60 м в. ст. (предельно-допустимое давление для отопительных приборов);

3) Располагаемый напор во всех зданиях превышает или равен 20 м в. ст.;

На основании проведенного анализа пьезометрического графика принято осуществить присоединение абонентов по зависимой схеме, т. е. присоединение абонентов к системе отопления осуществляется через элеватор.



4. Выбор насосного оборудования

4.1 Выбор сетевых насосов

Требуемый расход воды Gсн=844,06 т/ч.

Требуемый напор согласно пьезометрическому графику с учетом гидравлического сопротивления источника теплоты (в проекте приняли ?Нист= 10 м.в.ст. -это гидравлическое сопротивлениесетевого подогревателя вместе с пиковым водогрейным котлом) ?Нсн=65м. в.ст..

Выбираем 3 сетевых насоса с параллельным подключением (2 - рабочих, 1 - резервный) марки СЭ 500-70-16/4/:

подача 500 т/ч;

напор 70 м;

электродвигатель 4AH280S2;

мощность 320 кВт.

Требуемый расход воды для летнего режима

Требуемый напорНснs = 10,15м.в.ст.

Выбираем 3 сетевых насоса с параллельным подключением (2 - рабочих, 1 - резервный) марки К 290/30 /4/:

подача 290 т/ч;

напор 30 м;

обороты 1460 об/мин;

мощность 40 кВт.

4.2 Выбор подпиточных насосов

Величина расход воды для подпиточного насоса определяется по формуле:



где Vтс---- фактического объема воды в трубопроводах тепловых сетей, м3/ч;

Vм.с-мы - расчетная емкость одного бака аккумулятора, м3/ч.

При закрытых системах теплоснабжения, а также при отдельных тепловых сетях на горячее водоснабжение должны предусматриваться баки-аккумуляторы химически обработанной и деаэрированнойподпиточной воды.

.

Полученные результаты сведем в таблицу 6.

Таблица 6 - Объемы трубопроводов тепловой сети

Участок	длина,м	диаметр,мм	V, м3
АX	90	462	15,08
XG	990	310	74,68
GH	580	259	30,54
HI	500	209	17,14
IJ	520	184	13,82
XB	200	406	25,88
BC	340	310	25,65
CD	390	310	29,42
DE	470	259	24,75
EF	460	209	15,77
Всего:	545,49

Расчет бака-аккумулятора

Объем воды в системах теплоснабжения при отсутствии данных по фактическим объемам воды допускается принимать равным 65 м3 на 1 МВт -- при закрытой системе.

Vм = 65·82,58 = 5367,38 м3;

Vтеплосети = Vм+Vт.с;

Vтеплосети= 5367,38+545,49= 5912,86.

Объем подпиточных баков:

Vбак = Vтеплосети·0,03, м3/ч;

Vбак =5912,86·0,03 = 177,39м3/ч.

Объем одного бака-аккумулятора равен Vбак/2 = 88,7 м3/ч.

Выбираем бак-аккумулятор с d = 4, тогда площадь сечения бака будет равна 12,56 и высота бака 7 м.

Расчет напора подпиточного насоса по формуле:

где Нпг - наибольший напор по пьезометрическому графику (статический или динамический), м.в.ст.;

?Нпн = 5 м.в.ст.;

Z - разница высоты нижнего уровня в баке подпиточной воды и осью сетевого насоса, м.в.ст.

По произведенному расчету выбираем 3подпиточных насоса марки

Кс-20-50.



5. Выбор элеватора

Элеваторы применяются при непосредственном присоединении водяных систем отопления жилых и общественных зданий к тепловым сетям с перегретой водой и служат для понижения температуры воды, поступающей в местную систему отопления и для обеспечения ее циркуляции.

Элеватор состоит из цилиндрической камеры смешения, диффузора, сопла и предкамеры, соединяющей камеру смешения с входными патрубками и соплом; изготовляется из чугунного литья или стали.

Работа элеватора заключается в подмешивании к перегретой воде обратной воды местной системы и повышений давления смешанной воды до величины большей, чем давление в обратном трубопроводе. Для нормальной работы элеватора, необходимо иметь разность давлений в подающей и обратной трубах тепловой сети на вводе достаточную для преодоления гидравлических сопротивлений элеватора и местной системы отопления - принята в курсовом проекте 20 м.в.ст.

.

Рисунок 1 - Схема элеватора

1- сопло;

- камера всасывания;

3- камера смешения (горловина);

4 -диффузор



Рисунок 2 - график распределения давлений при работе водоструйного элеватора.

ро---- давление вкамере смешения;

р1 - давление подающем трубопроводе;

р2- давление в обратном трубопроводе.

Выбор элеваторов и расчет элеватора

Рисунок 3 - Схема индивидуального теплового пункта

Расчетный коэффициент смешения элеватора определяется по формуле:

U'=,

где ф1 - температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети,°С, ф1=150 °С;

ф2 - температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети, °С,

ф2=70 °С;

ф3 - температура воды в подающем трубопроводе отопительной системы после смесительного устройства (элеватора), °С, ф3=95 °С.

U'==2,2.

При подборе элеваторов коэффициент смешения принимается на 15% выше его расчетного значения с учетом возможности наладки присоединенной системы, т. е.

U=1,15·U';

U=1,15·2,2=2,53.

Диаметр горловины элеватора в точке М рассчитывается по формуле:

dг= 8,5·, мм,

где Gi - расход воды для отопления абонента (из подающего трубопровода),т/ч;

Нм - потери напора в системе отопления, м в. ст., приняты Нм= 1,0 м в.ст.

Стандартный элеватор выбирается ближайший с меньшим диаметром горловины.

Диаметр горловины элеватора будет равен:

Расчет выходного отверстия сопла элеватора

Диаметр выходного отверстия сопла элеватора рассчитывается по формуле:



dc= 9,4·, мм,

где Gi - расход воды на отопление абонента, т/ч;

ДН - располагаемый напор, м в. ст., определяется по формуле:

ДН=Р-Р', м в. ст.,

где Р - узловой напор в прямой линии абонента, м в. ст.;

Р' - узловой напор в обратной линии абонента, м в. ст.

?Н = м.в.ст.;

Стандартный элеватор выбирается с ближайшим меньшим диаметром горловины (dг=41 мм): принимаем элеватор № 5 , таблица 4-4 /3/.



6. Выбор конструктивных элементов тепловой сети

6.1 Выбор опор трубопровода

В проекте принята установка подвижных опор скользящего типа. При канальной надземной прокладке трубопроводов и в местах углов поворотов устанавливаются подвижные опоры.

Опоры выбираются по условному диаметру трубопровода. Расстояния между опорами приняты по справочным материалам /3/. Результаты по выбору подвижных опор приведёны в таблице 7.

.

Таблица 7 - Выбор подвижных опор

Уча-сток	Диаметр, мм	Длина,м	Марка опоры	Расстояние, м	Количество	Количество в одной линии	Кол-во в сети
АX	450	90	ОП-5	10	9	9	18
XG	300	990	ОП-3	8	123,75	124	248
GH	250	580	ОП-3	8	72,5	73	146
HI	200	500	ОП-2	5	100	100	200
IJ	180	520	ОП-2	6	86,67	87	174
XB	400	200	ОП-4	8,5	23,53	24	48
BC	300	340	ОП-3	8	42,5	43	86
CD	300	390	ОП-3	8	48,75	49	98
DE	250	470	ОП-3	8	58,75	59	118
EF	200	460	ОП-2	5	92	92	184
ВСЕГО	660	1320

Для закрепления трубопроводов тепловой сети в проекте принята установка неподвижных щитовых железобетонных опор.

Опоры выбираются по условному диаметру трубопровода. Тип опор принят по справочным материалам /3/.

Количество неподвижных опор равно количеству теплофикационных камер, в которых установлены сальниковые компенсаторы.

Выбор неподвижных опор приведен в таблице 7.1.

Таблица 7.1 - Выбор неподвижных опор

Расчетные точки	Диаметр, мм	название опоры
А	450	НО-3-2
X	450	НО-3-2
G	300	НО-2-2
H	250	НО-2-1
I	200	НО-2-1
J	180	НО-2-1
B	400	НО-3-1
C	300	НО-2-2
D	300	НО-2-2
E	250	НО-2-1
F	200	НО-2-1
Всего в подающей магистрали	В2020202020сег20о 20
Всего в тепловой сети	40

6.2 Выбор секционирующих задвижек

Секционирующие задвижки устанавливают по длине теплотрассы, чтобы иметь возможность отключать участки тепловой сети для обслуживания и ремонта. Расстояние, на котором они устанавливаются одна от другой, зависит от условного диаметра трубопровода. Cекционирующие задвижки устанавливают не более чем через 1000 метров в теплофикационных камерах. В теплофикационных камерах устанавливают также задвижки на ответвлениях.

На трубопроводах водяных тепловых сетей Dу100 мм секционирующие задвижки устанавливаются на расстоянии не более 1000 м друг от друга с устройством перемычки между подающим и обратным трубопроводами диаметром, равным 0,3 диаметра трубопровода, но не менее 50 мм; на перемычке предусматривается две задвижки и контрольный вентиль между ними Dу = 25 мм.

Секционирующие задвижки устанавливают в теплофикационных камерах.

На всех ответвлениях в теплофикационных камерах устанавливают задвижки.

На трубопроводах более 500 мм устанавливают задвижки с электроприводом и обводными линиями

Задвижки выбираются по условному диаметру трубопровода, условному давлению, температуре./3/

Таблица 8 - Выбор секционных задвижек

Участок	Условный Диаметр Dу, мм	Тип задвижки
А-X	450	Тип 30c572нж Р =2,45МПа (25ати), t=300оС
X-G	300	Тип 30ч66р Р=0,981МПа (10ати), t=200оС
H-I	200	Тип 30ч66р Р=0,981МПа (10ати), t=200оС
D-E	250	Тип 30ч66р Р=0,981МПа (10ати), t=200оС
E-F	200	Тип 30ч66р Р=0,981МПа (10ати), t=200оС

6.3 Выбор каналов для прокладки трубопроводов

Для населенных пунктов по архитектурным соображениям рекомендуется применять подземную прокладку теплопроводов. Канальные прокладки предназначены для защиты трубопроводов от механического воздействия грунтов и коррозионного влияния почвы. Стены каналов облегчают работу трубопроводов, поэтому канальные прокладки допускаются для теплоносителей с давлением до 2,2 МПа и температурой до 350 °С.



Рисунок 4 - Сборные каналы для тепловых сетей

а - тип КЛ, б - тип КПжм и КЛс, в, г - тип КС (справа показаны схемы сборки парных каналов).

Выбор каналов по условному диаметру трубопроводов /3/ сведен в таблицу 9.

Таблица 9 - Выбор каналов

Участки	Диаметр, мм	марка канала
А-X	450	КЛс 120-90
X-G	300	КЛ 120-60
G-H	250	КЛ 120-60
H-I	200	КЛ 90-60
I-J	180	КЛ 90-60
X-B	400	КЛ 150-60
B-C	300	КЛ 120-60
C-D	300	КЛ 120-60
D-E	250	КЛ 120-60
E-F	200	КЛ 90-60

6.4 Выбор компенсаторов

Для уменьшения напряжений, возникающих при удлинении трубопровода, возникающих в результате нагрева, применяются компенсаторы различных типов.

Сальниковые компенсаторы по своей конструкции делятся на односторонние и двусторонние, которые состоят из корпуса и подвижного стакана.(выбираем двусторонние компенсаторы)

Тепловое удлинение трубопровода между опорами:

,

гдекоэффициент линейного удлинения стали, мм/м·°С,

;

действительная длина трубопровода между неподвижными опорами, мм;

температура теплоносителя, °С, ф1=150 °С;

tо - расчетная температура наружного воздуха при проектировании отопления, °С, tо= -26 °С.

Компенсирующая способность сальникового компенсатора определяется свободным ходом стакана в корпусе. Рабочая компенсирующая способность компенсаторов на 100 мм меньше их конструктивной компенсирующей способности.

По рабочей компенсирующей способности компенсаторов рассчитывается их количество на каждом участке трубопровода.

Количество сальниковых компенсаторов на участках трубопровода определяется по формуле:

;



где тепловое удлинение трубопровода на участке, мм;

рабочая компенсирующая способность компенсатора, мм.

Рисунок 5 - Установка стяжек на сальниковых компенсаторах

В камерах тепловых сетей, на резервных вводах, сальниковые компенсаторы крепятся стяжками, размеры которых указаны на рис.2-12

По условному диаметру трубопровода выбираем тип компенсатора и их компенсирующие способности /3/.

Таблица 10 - Выбор компенсаторов

Участок	D,мм	l,м	?lком,мм	?l,мм	Марка компенсатора	компенсир.спообность	колличество	колличество	кол.втепл.
А-X	450	90	900	162	T1.66	2х500	0,18	1	2
X-G	300	990	700	1782	T1.60	2х400	2,55	3	6
G-H	250	580	700	1044	T1.58	2х400	1,49	2	4
H-I	200	500	700	900	T1.56	2х400	1,29	2	4
I-J	180	520	400	936	T1.54	2х250	2,34	3	6
X-B	400	200	900	360	T1.64	2х500	0,40	1	2
B-C	300	340	700	612	T1.60	2х400	0,87	1	2
C-D	300	390	700	702	T1.60	2х400	1,00	2	4
D-E	250	470	700	846	T1.58	2х400	1,21	2	4
E-F	200	460	700	828	T1.56	2х400	1,18	2	4
всего	19	38

6.5 Выбор камер

Камеры устанавливают по трассе подземных трубопроводов для размещения в них задвижек, сальниковых компенсаторов, неподвижных опор, ответвлений, дренажных и воздушных устройств, измерительных приборов. Расстояния между камерами обычно принимают равными расстояниям между неподвижными опорами. Внутренние габариты камер зависят от числа и диаметров труб, размеров оборудования. Высота камер принимается не менее 2 м./3/

Таблица 11 - Выбор камер

Расч. точки	Диаметр мм	размер, м	внутр. размер,м	наруж. размер, м	Количество
А	509	3,0х3,0(3,26х3,26)	3,4	3,71
X	509	3,0х3,0(3,26х3,26)	3,4	3,71
G	462	3,0х3,0(3,26х3,26)	3,4	3,71
H	462	3,0х3,0(3,26х3,26)	3,4	3,71
I	462	3,0х3,0(3,26х3,26)	3,4	3,71
J	401	3,0х3,0(3,26х3,26)	3,4	3,71
B	359	3,0х3,0(3,26х3,26)	3,4	3,71
C	207	3,0х3,0(3,26х3,26)	3,4	3,71
D	310	3,0х3,0(3,26х3,26)	3,4	3,71
E	310	3,0х3,0(3,26х3,26)	3,4	3,71
F	259	3,0х3,0(3,26х3,26)	3,4	3,71
Всего	20



7. Тепловые потери изолированными теплопроводами

Определяем тепловые потери по всей длине трубопровода по формуле

ql=qlнорм·,Вт/м,

где q1норм - норма тепловых потерь при разности среднегодовых температур воды и температуре в канале, Вт,

t - средняя температура между температурами воды в падающем и обратном трубопроводах тепловой сети, 0С,

t==70 °С;

tос- температура воздуха в канале, 0С, принимаем равной 5 0С,

ср - средняя температура теплоносителя в падающем и обратном трубпроводе, определяется по температурному графику отпуска тепла, °С.

tср .= = 72,5 °С.

Определяем тепловые потери по всей длине трубопровода по формуле:

Q=ql·(1+в)·l, кВт,

где в - коэффициент, учитывающий вид прокладки теплосети, для канальной прокладки в = 0,2;

l - действительная длина трубопровода по плану, м.

Все расчеты сведены в таблицу 12.



Таблица 12 - Тепловые потери

Участок	диаметр,мм	длина труб.м	Qlнорм Вт/м	Ql Вт/м	Q,кВт
А-X	462	90	125	0,71	6,56
X-G	310	990	94	45,66	54,24
G-H	259	580	83	40,31	28,06
H-I	209	500	71	34,49	20,69
I-J	184	520	59	28,66	17,88
X-B	406	200	115	55,86	13,41
B-C	310	340	94	45,66	18,63
C-D	310	390	94	45,66	21,37
D-E	259	470	83	40,31	22,74
E-F	209	460	71	34,49	19,04
Итого					222,6

8. Расчет тепловой изоляции

Выбираем в качестве тепловой изоляции армопенобетон.

Коэффициент теплоотдачи в канале принимаем равным 11 Вт/(м·°С).

=, (м·°С)/Вт,

где d1- наружный диаметр подающего трубопровода, м;

из -толщина изоляции подающего трубопровода, м.

Для определения толщины изоляции подающего и обратного трубопроводов по заданной, нормированной линейной плотности потока и , Вт/м, предварительно определяют по ним температуру воздуха в канале по формуле:

где , - линейные плотности теплового потока от подающего и обратного трубопроводов, Вт/м.Находим по таблице 8/5/;

Ккоэффициент дополнительных потерь, учитывающий теплопотери через теплопроводные включения в теплоизоляции, обусловленных наличием крепежных деталей и опор.На открытом воздухе и каналах при условном проходе 150 мм и более К=1,15.

Rкан - термическое сопротивление теплоотдачи от воздуха к поверхности канала, (мС)/Вт;

где b - ширина непроходного канала, м;

h - высота непроходного канала, м.

- термическое сопротивление грунта, Вт/(мС), определяется по формуле:

где Н - расстояние до перекрытия канала, м; лгр - теплопроводность грунта, Вт/(мС),( грунт - глинистый, лгр = 1,66 Вт/(м·°С)).

Находим В, предварительно задавшись :

.

Затем находим толщину слоя изоляции:

.

зависит от температуры теплоносителя, поверхности изоляции, условного диаметра и вида прокладки.

Результаты расчетов сведены в таблицу 13.

Таблица 13 -Расчеты изоляции трубопроводов для непроходных каналов

Участок	Н, м	Ширина, м	Высота, м	Диаметры, м	Rкан	Rгр	q1+q2	tкан, °C	RLн1	B	д, м
А-X	0,7	1,2	0,9	0,462	0,028	0,13	250	33,05	0,018	1,15	0,034
X-G	0,7	1,2	0,6	0,310	0,036	0,14	188	26,89	0,02	1,23	0,035
G-H	0,7	1,2	0,6	0,259	0,036	0,14	166	23,46	0,02	1,28	0,036
H-I	0,7	0,9	0,6	0,209	0,04	0,16	142	21,73	0,03	1,34	0,036
I-J	0,7	0,9	0,6	0,184	0,04	0,16	118	17,66	0,03	1,46	0,042
X-B	0,7	1,5	0,6	0,406	0,034	0,13	230	30,96	0,02	1,17	0,034
B-C	0,7	1,2	0,6	0,310	0,036	0,14	188	26,89	0,02	1,23	0,035
C-D	0,7	1,2	0,6	0,310	0,036	0,14	188	26,89	0,02	1,23	0,035
D-E	0,7	1,2	0,6	0,259	0,036	0,14	166	23,46	0,02	1,28	0,036
E-F	0,7	0,9	0,6	0,209	0,04	0,16	142	21,73	0,03	1,34	0,036

9. Годовые расходы теплоты жилыми и общественными зданиями

9.1 Определение отпуска тепла для жилого района

Q?=Qomax+ Qvmax +Qhm, МВт,

где Qomax - расчетный отпуск тепла на отопление, МВт, Qomax=50 МВт;

Qvmax - расчетный отпуск тепла на вентиляцию, МВт, Qvmax=12,4 МВт;

Qhm - среднечасовой расчетный отпуск тепла на горячее водоснабжение, МВт, Qhm=20,2 МВт;

Q?=50+ 12,4+20,2=82,5 МВт.

9.2 Определение тепловой нагрузки на отопление

Средний тепловой поток на отопление определяется по формуле

Qоm=Qomax·, МВт,

где ti - температура воздуха внутри отапливаемого помещения, °С, ti=18°C принимается для жилых и общественных зданий;

tот - средняя температура наружного воздуха за отопительный период, при tн? 8 °С; Принимается по таблице 1/6/:tот = -2,4 °С;

to - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, °С. Принимается по таблице 1/6/: to =-26 °С.

Qоm=50•МВт.



9.3 Определение тепловой нагрузки на вентиляцию

Средний тепловой поток на вентиляцию определяется по формуле:

Qvm=Qvmax·, МВт,

гдеtv - расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции, °С. Принимается по таблице 1/6/: tv= -26 °С.

Qvm= 12,4•МВт.

9.4 Определение тепловой нагрузки на горячее водоснабжение

Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение в зимний период принимается равная расчетной Qhm= 20,2 МВт;

В летний период определяется по формуле

Qhs=Qhm··в, МВт,

где th - температура горячей воды, °С, th=55 °С;

tcs - температура холодной (водопроводной) воды в летний период, °С,

tcs=15 °С;

tc- температура холодной воды (водопроводной) в отопительный период,°С, tc=5 °C,

в - коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному периоду;

в= 0,8 - для жилищно-коммунального сектора;

Qhs= 20,2··0,8=12,9 МВт.

Годовые расходы теплоты, кДж, жилыми и общественными зданиями определяются по формулам:

-на отопление жилых или общественных зданий:

, МДж,

-на вентиляцию общественных зданий:

, МДж,

-на горячее водоснабжение жилых или общественных зданий:

, МДж,

гдеno--продолжительность отопительного периода, сут, соответствующая периоду со средней суточной температурой наружного воздуха 8C и ниже, принимаемому по СНиП 2.01.01-82;

Z--усредненное за отопительный период число часов работы системы вентиляции общественных зданий в течение суток (при отсутствии данных принимается равным 16 ч);

nhy--расчетное число суток в году работы системы горячего водоснабжения. При отсутствии данных следует принимать 350 сут.

МДж;

МДж;

МДж.

Q = + + = МДж.

Определяем расход топлива по формуле:

где з - кпд котла, принимаем равным 0,9;

Qрн - низшая теплота сгорания топлива, ( 34,5 МДж/нм3).



Заключение

В данной курсовой работе проведён расчёт тепловой сети. Выполнен гидравлический расчёт магистрали и ответвлений. Начерчен пьезометрический график, монтажная схема. Выбраны компенсаторы, неподвижные и подвижные опоры, секционирующие задвижки и их конструкции.



Список использованных источников

СНиП 41-02-2003. Тепловые сети

Проектирование и эксплуатация систем теплоснабжения. Часть I. Гидравлический расчет водяных радиальных тепловых сетей. Методические указания к выполнению курсового проекта. И.Р. Герцык. Ростов-на-Дону, РИИЖТ, 1981.- 18с.

Переверзев В.А., Шумов В.В. Справочник мастера тепловых сетей.- Л.: Энергия. Ленингр. отделение, 1980.- 248с.

Роддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности/ Под ред. К.Ф. Роддатиса.- М.: Энергоатомиздат, 1989.- 488с.

СНиП 41-03-2003 Тепловая изоляция

СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика/ Госстрой СССР.- М.: Стройиздат, 1983.-136с.

Размещено на Allbest.ru