Размещено на http://www.allbest.ru/

Росжелдор

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Ростовский государственный университет путей сообщения"

(ФГБОУ ВПО РГУПС)

Кафедра: ТЭЖТ

Дисциплина: Источники систем теплоснабжения

Курсовой проект

Проектирование тепловой сети жилого района

Выполнил:

студент группы ЭПБ-4-200

Тищенко В.А.

Проверил:

ст. преподаватель

Елманов А.М.

Ростов-на-Дону

2014 г.



Реферат

В данном курсовом проекте производится расчёт системы теплоснабжения.

Проект включает в себя 49 страниц пояснительной записки формата А4, 13 таблиц, 1 чертеж формата А1, 1 чертеж формата А3, 1 чертеж формата А4,7 использованных источника, 3 рисунка

Расход, пьезометричсекий график, элеватор, тепловые потери, тепловая изоляция, опора, компенсатор, неподвижная опора, подпиточный насос, эквивалентная длина.



Содержание

Введение

1. Определение отпуска теплоты для жилого района

1.1 Расчёт расхода сетевой воды для отпуска теплоты

1.2 Расчет расхода воды для горячего водоснабжения

2. Гидравлический расчет

2.1 Определение потерь напора в тепловых сетях

2.2 Пьезометрический график

2.3 Определение недорасхода напора в ответвлении

2.4 Температурный график

3. Выбор насосного оборудования

3.1 Выбор сетевых насосов

3.2 Выбор подпиточных насосов

3.3 Выбор баков аккумуляторов

4. Выбор элеватора

5. Выбор конструктивных элементов тепловой сети

5.1 Выбор опор трубопровода

5.2 Выбор задвижек

5.3 Выбор каналов для прокладки трубопроводов

5.4 Выбор компенсаторов

5.5 Выбор камер

6.Тепловой расчет сети

6.1 Тепловые потери изолированными теплопроводами

6.2 Расчет толщины тепловой изоляции

7. Годовой расход теплоты жилым районом

7.1 Определение средней тепловой нагрузки на отопление

7.2 Определение средней тепловой нагрузки на вентиляцию

7.3 Определение тепловой нагрузки на горячее водоснабжение

7.4 Определение расхода топлива

Заключение

Список использованных источников



Введение

Общие сведения о компенсаторах

Все трубопроводы при изменении температуры транспортируемого продукта и окружающей среды подвержены температурным деформациям.

Вследствие теплового удлинения в трубопроводе возникают значительные продольные усилия, которые оказывают давление на конечные закрепленные точки (опоры), стремясь сдвинуть их с места. Эти усилия настолько значительны, что могут разрушить опоры, вызвать продольный изгиб трубопровода или привести к нарушению фланцевых и сварных соединений.

Для защиты трубопровода от дополнительных нагрузок, возникающих при изменении температуры, его проектируют и конструктивно выполняют так, чтобы он имел возможность свободно удлиняться при нагревании и укорачиваться при охлаждении без перенапряжения материала и соединений труб. Способность трубопровода к деформации под действием тепловых удлинений в пределах допускаемых напряжений в материале труб называется компенсацией тепловых удлинений. Способность трубопровода компенсировать тепловые удлинения за счет эластичности конструкции участка линии и упругих свойств металла, без специальных устройств, встраиваемых в трубопровод, называется самокомпенсацией.

Самокомпенсация осуществляется благодаря тому, что в линии трубопровода, кроме прямых участков, между неподвижными опорами имеются повороты или изгибы (отводы). Расположенный между двумя прямыми участками поворот или отвод обеспечивает компенсацию значительной части удлинения благодаря эластичности конструкции, а остальная часть компенсируется за счет упругих свойств металла прямого участка трубопровода.

Когда при проектировании и монтаже нельзя использовать самокомпенсацию трубопроводов или ее недостаточно для защиты трубопровода от усилий, возникающих под действием тепловых удлинении, устанавливают специальные устройства, называемые компенсаторами.

В зависимости от конструкции, принципа работы компенсаторы делятся на четыре основные группы: П-образные, линзовые, волнистые и сальниковые.

П-образные компенсаторы обладают большой компенсационной способностью (до 600-700 мм) и применяются в трубопроводах для широкого диапазона давлений и температур. П-образные компенсаторы получили наибольшее применение в технологических трубопроводах ввиду сравнительной простоты их изготовления в эксплуатации. Их недостатки - большой расход труб, большие габаритные размеры и необходимость сооружения специальных опорных конструкций.

П-образные компенсаторы особенно неэкономичны для трубопроводов больших диаметров, так как значительно удорожают стоимость строительства и увеличивают расход труб.

П-образные компенсаторы изготовляют полностью гнутыми из одной трубы или сварными с применением гнутых, крутоизогнутых или сварных отводов. Компенсаторы гнутые и сварные с крутоизогнутыми отводами можно устанавливать на трубопроводов для любых давлений и температур. При этом компенсационная способность трубопроводов с крутоизогнутыми отводами выше, чем гнутых, за счёт более длинных прямых участков.

П-образные компенсаторы из сварных отводов используют для трубопроводов условным диаметром не более 500 мм. Для трубопроводов пара и горячей воды такие компенсаторы можно применять на трубопроводах III и IV категорий на условное давление до 64 кгс/см².

П-образные компенсаторы, как правило, устанавливают в горизонтальном положении, соблюдая необходимый уклон газопровода. При ограниченной площади компенсаторы можно устанавливать в вертикальном и наклонном положении петлей вверх или вниз, при этом они должны быть снабжены дренажными устройствами и воздушниками.

Для трубопроводов, требующих разборки для очистки, П-образные компенсаторы изготовляют с присоединительными концами на фланцах.

Конструкция П-образных компенсаторов и их размеры должны быть указаны в проекте.

Линзовые компенсаторы состоят из ряда последовательно включённых в трубопровод линз. Линза сварной конструкции состоит из двух тонкостенных стальных штампованных полулинз, и благодаря своей форме легко сжимается. Компенсирующая способность каждой линзы сравнительно небольшая (10-16 мм). Число линз компенсатора выбирают в зависимости от необходимой компенсирующей способности. Для уменьшения сопротивления движению продукта внутри компенсатора устанавливают стаканы. Для спуска конденсата в нижних точках каждой линзы вварены дренажные штуцера. Линзовые компенсаторы применяют на уcловное давление до 6кгс/см² при температуре до +450^оС. Устанавливают их на газопроводах и паропроводах диаметром от 100 до 1600 мм.

Преимущество линзовых компенсаторов по сравнению с П-образными это небольшие размеры и масса; недостатки - небольшие допускаемые давления, малая компенсирующая способность и большие продольные усилия, передаваемые на неподвижные опоры.

Волнистые компенсаторы - наиболее совершенные компенсаторные устройства. Они имеют большую компенсационную способность, небольшие габариты и могут применяться при сравнительно высоких давлениях и температурах.

Отличительной особенностью волнистых компенсаторов по сравнению с линзовыми является то, что гибкий элемент представляет собой тонкостенную стальную гофрированную высокопрочную и эластичную оболочку. Профиль волны имеет омегообразную или U-образную форму, благодаря чему гибкий элемент может сокращаться или увеличиваться в длину, а также изгибаться при приложении нагрузки. В основу технологии изготовления гибкого элемента компенсатора положен принцип гидравлической вытяжки (формовки) волн в цилиндрической обечайке с осадкой её по высоте (для этой цели применяют специальные гидравлические прессы).

Волнистые осевые компенсаторы КВО-2 устанавливают на прямых участках трубопроводов и на повороте.

Волнистые универсальные шарнирные компенсаторы КВУ-2 и КВУ-3 устанавливают в П-образных, Z-образных и угловых шарнирных системах трубопроводов по 2-3 в каждой системе.

Шарнирные сдвоенные компенсаторы КВШ устанавливают в угловых, Z-образных и П-образных системах и на ответвлениях.

Компенсаторы КВУ и КВШ устанавливают на участках трубопроводов при значительных температурных перепадах или при больших расстояниях между жёсткими опорами, на которые передаются сравнительно небольшие усилия.

Волнистые компенсаторы предназначены для работы при температуре от -40 до +450^оС.

Сальниковый компенсатор представляет собой два патрубка, вставленных один в другой. В зазоре между патрубками установлено сальниковое уплотнение с грундбуксой.

Сальниковые компенсаторы имеют высокую компенсирующую способность, небольшие габариты, но из-за трудности герметизации сальниковых уплотнений в технологических трубопроводах применяются редко, а для трубопрводов горючих, токсичных и сжиженных газов их применять нельзя.

Основные недостатки сальниковых компенсаторов следующие: необходимость систематического наблюдения и ухода за ними в процессе эксплуатации, сравнительно быстрый износ сальниковой набивки и, как следствие, отсутствие надёжной герметичности.

Сальниковые компенсаторы утсанавливают на водо-, паро- и теплопроводах, а также на трубопроводах, транспортирующих негорючие жидкости. Вследствие малых габаритов они легко размещаются в камерах и проходных туннелях. Стальные сальниковые компенсаторы применяют на условное давление до 16 кгс/см², а чугунные (из серого чугуна марки не ниже Сч 15-32) - до 13 кгс/см² при температуре не выше 300^оС. По конструкции сальниковые компенсаторы делятся на односторонние и двухсторонние, разгруженные (не создающие большого осевого усилия на неподвижные опоры) и неразгруженные. Компенсаторы соединяют с трубопроводом сваркой или на фланцах.

1. Определение отпуска теплоты 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.

Расчёт отпуска теплоты определим по формуле:

,

где расчётный отпуск теплоты на отопление, МВт;

расчётный отпуск теплоты на вентиляцию, МВт;

расчётный отпуск теплоты на горячее водоснабжение, МВт.

Нагрузки по расходу теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для каждого квартала сведём в таблицу 1.

Таблица 1 - Нагрузки по расходу теплоты на отопление, вентиляцию и ГВС

Квартал	Нагрузка, %	, МВт	, МВт	, МВт	, МВт
1	7	4,13	1,05	1,68	6,86
2	6	3,54	0,9	1,44	5,88
3	8	4,72	1,2	1,92	7,84
4	14	8,26	2,1	3,36	13,72
5	9	5,31	1,35	2,16	8,82
6	12	7,08	1,8	2,88	11,76
7	6	3,54	0,9	1,44	5,88
8	13	3,54	0,9	1,44	5,88
9	7	4,13	1,05	1,68	6,86
10	6	3,54	0,9	1,44	5,88
11	12	7,08	1,8	2,88	11,76
Всего	100	59	15	24	98



1.1 Расчёт расхода сетевой воды для отпуска теплоты

Принимаем центральное температурное регулирование отпуска теплоты по отопительной нагрузке. При таком способе регулирования расход воды на отопление ,т/ч, и вентиляцию т/ч, определим по формулам:

где расчётные температуры в прямом и обратном трубопроводах.

1.2 Расчётный расход воды для горячего водоснабжения

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

где температура горячей воды в местной системе ГВС;

температура холодной водопроводной воды.

Общий расход сетевой воды на участке Gd, т/ч:



где коэффициент, учитывающий долю среднего расхода воды на ГВС.

Принимаем , т.к. система открытая и тепловая нагрузка меньше 100 МВт./1/

Данные по расходам сетевой воды сведём в таблицу 2.

Таблица 2 - Расчет расхода сетевой воды на отопление, вентиляцию, ГВС

Кварталы	Расходы сетевой воды, т/ч
	Gomax	Gvmax	Ghm	Gd
1	44,4	11,3	22,2	73,5
2	38	9,7	19	63
3	50,7	12,9	25,4	83,9
4	88,8	22,6	44,4	146,9
5	57,1	14,5	28,6	94,4
6	76,1	19,3	38,1	125,9
7	38	9,7	19	63
8	38	9,7	19	63
9	44,4	11,3	22,2	73,5
10	38	9,7	19	63
11	76,1	19,3	38,1	125,9
Всего	589,7	149,9	295,2	975,8



2. 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.

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.

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

2.1 Определение потерь напора в тепловых сетях

Определяем на участках потери давления в трубопроводах на трение и местных сопротивлениях ?H, Па, по формуле:

где R - удельные потери давления на трение, Па/м;

приведенная длина трубопровода, м.

где коэффициент гидравлического трения, определяется по формуле:



где шероховатость труб, Кэ=0,5 мм;

внутренний диаметр труб, мм;

сетевой расход воды на участке трубопровода, принимается по таблице 2, т/ч;

плотность воды, ./1/

Приведенная длина трубопровода , м, равна:

,

где длина участка трубопровода по плану, м;

доля потерь давления в местных сопротивлениях, (для вновь проектируемых тепловых сетей).

Скорость теплоносителя в трубопроводах ,м/с, определяется по формуле:

где сечение трубопровода, м², определяется по формуле:

Узловые напоры на участках трубопровода p, м в. ст., определяются по формуле:



Все расчеты сведены в таблицы 3 и 4 с учетом того, что требуемый располагаемый напор на индивидуальный тепловой пункт составляет 20 м в. ст.

Таблица 3 - Гидравлический расчет главной магистрали

Участок	G, т/ч	l, м	l', м	л	R, Па/м	w, м/с	Di, мм	ДН, Па	Pi, м в. ст.
Магистральная линия A-F (обратный трубопровод)
А-B	975,8	400	520	0,0194	34,08	1,37	513	17721,5	1,77
B-C	461,6	1400	1820	0,0206	25,06	1,02	409	45611,9	6,33
C-D	283,3	750	975	0,0221	41,12	1,10	309	40095,8	10,34
D-E	220,3	550	715	0,0231	62,84	1,21	259	44933,4	14,84
E-F	146,9	110	143	0,0243	86,13	1,24	209	12316,1	16,07
Падение давления на тепловом пункте 20 м в. ст. Подающий трубопровод
									36,07
F-E	146,9	110	143	0,0243	86,13	1,24	209	12316	37,30
D-E	220,3	550	715	0,0231	62,84	1,21	259	44933,4	41,79
C-D	283,3	750	975	0,0221	41,12	1,10	309	40095,7	45,80
B-C	461,6	1400	1820	0,0206	25,06	1,02	409	45611,8	50,36
B-A	975,8	400	520	0,0194	34,08	1,37	513	17721,5	52,14

Таблица 4 - Гидравлический расчет обратной магистрали

Ответвление B-M (обратный трубопровод)
B									1,77
G-B	514,1	500	650	0,0206	31,08	1,14	409	20202,5	3,79
H-G	325,2	800	1040	0,0213	24,67	0,93	359	25654,2	6,36
M-H	199,3	550	715	0,0231	51,44	1,10	259	36782,2	10,04
Подающий трубопровод
В									34,6
M-H	199,3	550	715	0,0231	51,44	1,10	259	36782,2	33,71
H-G	325,2	800	1040	0,0213	24,67	0,93	359	25654,2	36,28
G-B	514,1	500	650	0,0206	31,08	1,14	409	20202,5	38,30



2.2 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):

- ?Нит = 20 м в. ст. - гидравлическое сопротивление у источника теплоты (гидравлическое сопротивление водогрейного котла);

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

- ?Нпод=16 м в. ст. - потеря напора в подающей магистрали;

- Но1=

- Но - напор создаваемый подпиточными насосами при останове сетевых насосов, Но=36 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;

?Нпод - потеря напора в подающей магистрали;

?Ноб - потеря напора в обратном трубопроводе.

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

Нсн - статический напор в нижней точке здания потребителя теплоты;

Ндн - динамический напор в нижней точке здания потребителя теплоты;

Нсв - статический напор в верхней точке здания потребителя теплоты;

Ндв - динамический напор в верхней точке здания потребителя теплоты;

Нрас- располагаемый напор в узловой точке у потребителя теплоты.

Таблица 5 - Давления в узловых точках теплосети

Точка	Нсн , м в. ст.	Нсв, м в. ст.	Ндн, м в. ст.	Ндв, м в. ст.	Нрас, м в. ст.
B	34	19	31,77	16,77	50,36
C	18	3	20,33	5,33	44,03
D	19	4	25,34	10,34	35,46
E	19	4	29,84	14,84	26,96
F	21	6	33,07	18,07	20
G	21	6	32,79	17,79	34,51
H	33	18	34,36	19,36	29,92
M	32	17	40,04	25,04	20

Из таблицы 5 можно сделать следующие выводы:

1) Динамический и статический напоры превышают 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.;

4) Линии вскипания проходят выше геометрических отметок жилых зданий.

На основании проведенного анализа пьезометрического графика принято осуществить присоединение абонентов по зависимой схеме со смешением, т.е. присоединение системы отопления абонентов к тепловой сети осуществляется через водоструйный элеватор.



2.3 Определение недорасхода напора в ответвлении

Определяем недорасход напора в ответвлении ?Нд:

Ответвление B-M:

?Hд=52,14-38,30=13,84 м в. ст.

Если не погасить эти избыточные напоры, то потребители получат больше воды, чем им полагается, а последующие потребители по магистральной линии недополучат расчетного количества воды. Поэтому погасим избыточные напоры при помощи диафрагм, устанавливаемых на участке присоединения ответвления к магистрали.

Диаметр отверстия диафрагмы dд, мм, определяется по формуле:

где G - расход воды на участке, т/ч;

?Hд - недорасход напор, м в. ст.

Ответвление B - M (условный диаметр трубопровода 400 мм)

мм

2.4 Температурный график

Качественное регулирование - это изменение температуры при постоянном расходе. Это самый распространенный вид центрального регулирования тепловых сетей.

При центральном качественном регулировании отпуска теплоты по отопительной нагрузке в тепловой сети.

Температуры определяются по следующим формулам:

где - относительная отопительная нагрузка, кВт;

- падение температуры воды на отопительных приборах, ;

- изменение температуры на источнике, ;

- расчетный температурный напор нагревательного прибора, ;

- средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий, принимаемая для жилых и общественных зданий равной 18С;

- температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха С;

- температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха С;

- температура воды в трубопроводе после смешения в водоструйном элеваторе при расчетной температуре наружного воздуха, С.

Произведен расчет и сведен в таблицу 6.



Таблица 6 - Температурный график

tнв, С	Q	Дtр, С	ф1, С	ф2, С	фэл, С
18	0,00	64,5	18	18	18
16	0,05	64,5	26,86	23,05	24,24
14	0,10	64,5	34,26	26,64	29,02
12	0,14	64,5	41,24	29,81	33,38
10	0,19	64,5	47,97	32,74	37,50
8	0,24	64,5	54,53	35,49	41,44
7	0,26	64,5	57,76	36,81	43,36
6	0,29	64,5	60,96	38,10	45,25
5	0,31	64,5	64,1	39,37	47,11
4	0,33	64,5	67,28	40,62	48,95
3,13155641	0,35	64,5	70,00	41,68	50,53
1	0,40	64,5	76,61	44,22	54,34
0	0,43	64,5	79,68	45,39	56,10
-2	0,48	64,5	85,77	47,68	59,58
-4	0,52	64,5	91,81	49,90	63,00
-6	0,57	64,5	97,79	52,08	66,36
-8	0,62	64,5	103,73	54,21	69,69
-10	0,67	64,5	109,63	56,30	72,97
-12	0,71	64,5	115,49	58,35	76,21
-14	0,76	64,5	121,32	60,37	79,41
-16	0,81	64,5	127,11	62,35	82,59
-18	0,86	64,5	132,87	64,30	85,73
-19	0,88	64,5	135,74	65,27	87,29
-20	0,90	64,5	138,61	66,23	88,85
-21	0,93	64,5	141,47	67,18	90,39
-22	0,95	64,5	144,32	68,13	91,94
-23	0,98	64,5	147,16	69,07	93,47
-24	1,00	64,5	150,00	70,00	95,00

На основании вышеизложенных формул, построен температурный график регулирования отпуска теплоты.



Рисунок 1 - Температурный график



3. Выбор насосного оборудования

3.1 Выбор сетевых насосов

Требуемый расход сетевой воды Gсв=975,84 т/ч.

Требуемый напор согласно пьезометрическому графику с учетом гидравлического сопротивления источника теплоты (в проекте приняли ?Нист= 20 м.в.ст. - это гидравлическое сопротивление водогрейного котла) ? Нсн =72 м. в.ст.

Выбираем 2 сетевых насоса с параллельным подключением (1 - рабочий, 1 - резервный, рисунок 1) марки СЭ 1250-70-11 /4/:

подача 1250 м³/ч;

напор 70 м;

мощность 315 кВт.

Рисунок 2 - Насос СЭ 1250-70-11

3.2 Выбор подпиточных насосов

Расчетный расход воды, м³/ч, для подпитки тепловых сетей следует принимать в открытых системах теплоснабжения -- равным расчетному среднему расходу воды на горячее водоснабжение с коэффициентом 1,2 плюс 0,75% фактического объема воды в трубопроводах тепловых сетей и присоединенных к ним системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения зданий.

Определяем расход воды на подпитку т/ч, по формуле:



где Vут - расход воды на утечки, т/ч;

Vhm - расход воды на ГВС, т/ч.

где Vm.c. - расход воды в тепловой сети, т/ч;

V c-мы - расход воды в системе, т.

где Qобщ - общая тепловая нагрузка, МВт.

Требуемый напор согласно пьезометрического графика Нд = 42 м в. ст.

Выбираем 3 подпиточных насоса (2 - рабочих, 1 - резервный) марки

НКУ - 250-32 /3/: производительность 250 м³/ч; напор 32 м.; мощность электродвигателя 45 кВт.



3.3 Выбор баков аккумуляторов

гидравлический трубопровод жилой водоснабжение

Размещение баков-аккумуляторов горячей воды возможно как на источнике теплоты, так и в районах теплопотребления. При этом на источнике теплоты должны предусматриваться баки-аккумуляторы емкостью не менее 25% общей расчетной емкости баков. На территории источников теплоты установку баков-аккумуляторов следует предусматривать по нормам Минтопэнерго России.

Внутренняя поверхность баков должна быть защищена от коррозии, а вода в них от аэрации.

Группа баков должна быть ограждена валом высотой не менее 0,5 м. Обвалованная территория должна вмещать объем наибольшего бака и иметь отвод воды в канализацию.

Устанавливать баки-аккумуляторы горячей воды в жилых кварталах не допускается. Расстояние от баков-аккумуляторов горячей воды до границы жилых кварталов должно быть не менее 30 м. При этом на грунтах I типа просадочности расстояние, кроме того, должно быть не менее 1,5 толщины слоя просадочного грунта.

При размещении баков-аккумуляторов вне территории источников теплоты следует предусматривать их ограждение высотой не менее 2,5 м для исключения доступа посторонних лиц к бакам.

Для открытых систем теплоснабжения, а также при отдельных тепловых сетях на горячее водоснабжение должны предусматриваться баки-аккумуляторы химически обработанной и деаэрированной подпиточной воды, расчетной емкостью равной десятикратной величине среднего расхода воды на горячее водоснабжение.

Требуемый объем воды аккумуляторного бака Gбак, т/ч, для жилого района при открытой системы ГВС определяется по формуле:



Gбак=10•295,2=2952 т.

Выбираем 3 цилиндрических бака: d=11,2 м, h=10 м, Vбак=985 м³.



4. 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.

Рисунок 3 - Водоструйный элеватор

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.

Минимальный напор, при котором обеспечивается нормальная работа элеватора, определяется по формуле:

м в.ст.

где потери напора в системе отопления, м в. ст.,

коэффициент смешения.

Принимаем располагаемый напор перед элеватором м в.ст.

Основной расчетной характеристикой для элеваторов является коэффициент смешения, он определяется по формуле:

,

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

ф2 - температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети,

ф2=70°С;

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

.

При подборе элеваторов коэффициент смешения принимается на 15% выше его расчетного значения с учетом возможности наладки присоединенной системы:

Диаметр горловины элеватора dг, мм, рассчитывается по формуле:

,



где расход воды для отопления абонента, т/ч;

потери напора в системе отопления, м в. ст.

Принимаем Нм=1,0 м в.ст.

Стандартный элеватор выбирается с ближайшим меньшим диаметром горловины.

Диаметр выходного отверстия сопла элеватора , мм, рассчитывается по формуле:

,

где расход сетевой воды на отопление абонента, т/ч;

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

,

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

узловой напор в обратной линии абонента, м в. ст.

Выбираем элеватор типов ВТИ -- Теплосети Мосэнерго и 40С10бк-М.

Расчет и выбор элеваторов приведен в таблице 7.

Таблица 7 - Расчет элеваторов

№ квартала	Qomax, МВт	G, т/ч	dг, мм	dст, мм	№ элеватора	dс, мм	Количество элеваторов
1	4,13	4,9	33,8	34	5	9,4	9
2	3,54	4,8	33,2	34	5	8,6	8
3	4,72	5,1	34,2	35	5	8,9	10
4	8,26	5,2	34,7	35	5	10,2	17
5	5,31	5,2	34,6	35	5	8,5	11
6	7,08	5,1	34,2	35	5	9,8	15
7	3,54	4,8	33,2	34	5	9,0	8
8	3,54	4,8	33,2	34	5	8,6	8
9	4,13	4,9	33,8	34	5	9,7	9
10	3,54	4,8	33,2	34	5	9,0	8
11	7,08	5,1	34,2	35	5	8,9	15



5. Выбор конструктивных элементов тепловой сети

5.1 Выбор опор трубопровода

Неподвижные опоры для трубопроводов это металлические конструкции в виде стальной трубы, расположенной на стальном листе, который принимает на себя основную нагрузку, и стаканов стальной трубы, которые защищают от повреждений оцинкованную или полиэтиленовую оболочку, а также выполняют функцию теплоизолятора. Между опорами расположены компенсаторы, воспринимающие нагрузки от удлинения труб при изменении температурного режима.

Для закрепления трубопроводов при температурных удлинениях применяются неподвижные щитовые железобетонные опоры.

Рисунок 4 - Неподвижные опоры

Опоры выбираются по условному диаметру трубопровода в таблице 8.

Таблица 8 - Неподвижные опоры

Точка	Диаметр, мм	Тип	Длина, мм	Ширина, мм	Высота, мм
A	513	НО-3-2	3500	2000	250
B	513	НО-3-2	3500	2000	250
C	409	НО-3-1	3500	2000	250
D	309	НО-2-2	2500	1500	200
E	259	НО-2-1	2500	1500	200
F	209	НО-2-1	2500	1500	200
G	409	НО-3-1	3500	2000	250
H	409	НО-3-1	3500	2000	250
M	259	НО-2-1	2500	1500	200

При канальной надземной прокладке трубопроводов и в местах углов поворотов устанавливаются подвижные опоры.

Подвижные опоры поддерживают трубопроводную систему и способствуют естественному распределению температурных деформаций, не препятствуя смещениям труб.

Их главное назначение -- восприятие вертикальных нагрузок, когда трубопровод нагружен.

Опоры выбираются по условному диаметру трубопровода /3/ и сводятся в таблицу 9.

Таблица 9 - Подвижные опоры

Участок	Диаметр, мм	Длина, мм	Марка опоры	Расстояние между опорами	Количество
A-B	513	400	ОП-5	10	40
B-C	409	1400	ОП-4	8,5	165
C-D	309	750	ОП-3	8	94
D-E	259	550	ОП-3	8	69
E-F	209	110	ОП-2	6	19
M-H	259	550	ОП-3	8	69
H-G	359	800	ОП-3	8	100
G-B	409	500	ОП-4	8,5	59

5.2 Выбор задвижек

Секционирующие задвижки устанавливают по длине теплотрассы, чтобы иметь возможность отключать участки тепловой сети для обслуживания и ремонта.

Секционирующие задвижки устанавливают не более чем через 1000 метров в теплофикационных камерах.

Задвижки выбираются по условному диаметру трубопровода, условному давлению, температуре теплоносителя. Выбор задвижек сведен в таблицу 10.

Таблица 10 - Секционирующие задвижки

Участок	Dy	Тип задвижки
A-B	513	Тип 30с572нж; P=2,45 МПа; T<=300
B-C	409	Тип 30с572нж; P=2,45 МПа; T<=300
C-D	309	Тип 30с564нж; P=2,45 МПа; T<=300
G-B	409	Тип 30с572нж; P=2,45 МПа; T<=300
H-G	359	Тип 30с564нж; P=2,45 МПа; T<=300

5.3 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. Выбор каналов представлен в таблице 11.

Таблица 11 - Непроходные каналы

Участок	Диаметр	Тип	Длина, мм	Ширина, мм	Высота, мм
A-B	513	КН - 5	1990	1740	540
B-C	409	КН - 3	1990	1390	410
C-D	309	КН - 2	1990	1140	340
D-E	259	КН - 1	1990	890	280
E-F	209	КН - 1	1990	890	280
M-H	259	КН - 1	1990	890	280
H-G	359	КН - 3	1990	1390	410
G-B	409	КН - 3	1990	1390	410



5.4 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.

Рисунок 5 - Сальниковые компенсаторы

Тепловое удлинение трубопровода между опорами :

,

где коэффициент теплового линейного удлинения,

для стали

,

действительная длина трубопровода между неподвижными опорами, мм;

температура теплоносителя, ф1=150°С;

температура окружающей среды принимаем 3,9°С /7/.

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

По компенсирующие способности компенсаторов рассчитываем их количество на каждом участке трубопровода.

Определим количество сальниковых компенсаторов на участках трубопровода n, шт по формуле:

,

где тепловое удлинение трубопровода, мм;

компенсирующая способность компенсатора, мм.

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

Расчет компенсаторов сведен в таблицу 12.

Таблица 12 - Компенсаторы

Участок	D, мм	l, м	Дl, мм	Тип	?lком, мм	Кол-во
A-B	513	400	835,2	Т1 68.00.000.СБ	2х300	2
B-C	409	1400	2923,2	Т1 64.00.000.СБ	2х400	4
C-D	309	750	1566	Т1 60.00.000.СБ	2х400	2
D-E	259	550	1148,4	Т1 59.00.000.СБ	2х200	4
E-F	209	110	229,68	Т1 55.00.000.СБ	2х200	1
B-G	409	500	1044	Т1 63.00.000.СБ	2х300	2
G-H	359	800	1670,4	Т1 62.00.000.СБ	2х400	2
H-M	259	550	1148,4	Т1 57.00.000.СБ	2х200	4

5.5 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 принимают равными расстояниям между неподвижными опорами. Внутренние габариты камер зависят от числа и диаметров труб, размеров оборудования. Высота камер принимается не менее 2 м. Выбор камер представлен в таблице 13.

Таблица 13 - Теплофикационные камеры

Участок	Размеры	Высота	Количество
		Внутренняя	Наружная
A-B	3,0 х 3,0 (3,26 х 3,26)	3,4	3,71	1
B-C	3,0 х 3,0 (3,26 х 3,26)	3,4	3,71	5
C-D	3,0 х 3,0 (3,26 х 3,26)	3,4	3,71	2
D-E	3,0 х 3,0 (3,26 х 3,26)	3,4	3,71	4
E-F	3,0 х 3,0 (3,26 х 3,26)	3,4	3,71	2
B-G	3,0 х 3,0 (3,26 х 3,26)	3,4	3,71	3
G-H	3,0 х 3,0 (3,26 х 3,26)	3,4	3,71	3
H-M	3,0 х 3,0 (3,26 х 3,26)	3,4	3,71	4



6. Тепловой расчет сети

6.1 Тепловые потери изолированными теплопроводами

Определяем тепловые потери по всей длине трубопровода по формуле:

,

Где

q1норм - норма плотности теплового потока при разности среднегодовых температур воды и температуре в канале Вт/м, представлена в таблице 14 /6/;

t - нормируемая температура воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети, ;

tос - температура воздуха в канале, принимаем равной 5;

ос - средняя температура теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе, определяется по температурному графику отпуска теплоты (рисунок 1).

Таблица 14 - Нормы плотности теплового потока

Наружный диаметр труб dн, мм	Нормы плотности теплового потока для трубопроводов двухтрубных водяных сетей при подземной канальной прокладке и продолжительности работы в год более 5200 ч
	Среднегодовая температура теплоносителя (подающий/обратный), °С
219	61
273	71
325	79
426	96
480	104
530	116

Определяем тепловые потери по всей длине трубопровода Q, кВт, по формуле:

,

где в - коэффициент, учитывающий вид прокладки теплосети, для канальной прокладки в=0,2 /3/;

l- действительная длина трубопровода по плану, м.

Падение температуры сетевой воды на участке , находится по формуле:

где Q - тепловые потери по всей длине трубопровода на участке, кВт;

Gi - расход воды на участке, т/ч;

сi - теплоемкость воды, кДж/(кг•К).

Фактическую температуру сетевой воды в подающем трубопроводе t, , находим по формуле:

Все расчеты сведены в таблицу 15.

Таблица 15 - Тепловые потери в сети

Участок	Диаметр, мм	Длина, мм	Расход, т/ч	ql норм, Вт/м	q1, Вт/м	Q, кВт	Дt, ?С	t, °C
A-B	513	400	975,8	116	94,7	55,68	0,049	149,95
B-C	409	1400	461,6	96	78,4	161,28	0,300	149,65
C-D	309	750	283,3	79	64,5	71,1	0,215	149,43
D-E	259	550	220,3	71	58	46,86	0,182	149,25
E-F	209	110	146,9	61	49,8	8,052	0,047	149,20
B								149,95
G-B	409	500	514,1	96	78,4	57,6	0,096	149,90
H-G	359	800	325,2	79	64,5	75,84	0,200	149,70
M-H	259	550	199,3	71	58	46,86	0,202	149,50

6.2 Расчет тепловой изоляции

Выбираем в качестве тепловой изоляции пенополиуретан- это разновидность газонаполненных пластмасс (пенопластов), структура которых представляет собой ячейки, наполненные теплоизолятором (газ фреон или угликислый газ). При нанесении на поверхность пенополиуретан вспенивается, образуя однородный слой теплоизолирующего материала. На сегодняшний день, напыляемый пенополиуретан - это самая современная и эффективная тепло-, паро-, гидро-, и звукоизоляция, получаемая непосредственно на месте проведения работ.

Коэффициент теплопроводности пенополиуретана Вт/(м•К).

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 tн - средняя температура воздуха за отопительный период;

-линейные плотности теплового потока от подающего и обратного трубопроводов, Вт/м;

К- коэффициент дополнительных потерь;

- термическое сопротивление теплоотдаче от воздуха к поверхности канала, ;

- термическое сопротивление грунта, .

;



где b, h - ширина и высота канала, м;

- коэффициент теплоотдачи в канале, .

;

где H - глубина прокладки трубопровода, м ;

-коэффициент теплопроводности грунта, Вт/(м К).

Затем вычисляются значения толщин изоляции по формулам

;

;

где - наружные диаметры подающего и обратного трубопровода.

При расчете изоляции канальных прокладок тепловых сетей в качестве температур внутренней среды принимают среднегодовые температуры теплоносителя в подающих и обратных трубопроводах /3/.

За расчётную температуру наружной среды принимают среднюю за год температуру грунта на глубине заложения трубопровода. При расстоянии от поверхности грунта до перекрытия канала 0,7 м и менее за расчетную температуру наружной среды должна приниматься та же температура наружного воздуха, что и при надземной прокладке. Температура наружного воздуха принимается равной холодной пятидневки.Результаты расчетов сведены в таблицу 15



Таблица 15 - Расчет изоляции трубопроводов для наружной прокладки

Участок	Di, мм	qlнорм, Вт/м	tкан,	R1н,	В, мм	диз , мм
A-B	530	116	41,29	0,05	1,085	22,4
B-C	426	96	33,50	0,06	1,123	26,2
C-D	325	79	26,87	0,08	1,171	27,7
D-E	273	71	23,76	0,09	1,203	27,7
E-F	219	61	19,86	0,10	1,258	28,3
G-B	426	96	33,50	0,06	1,123	25,1
H-G	373	96	33,50	0,07	1,121	21,7
M-H	273	71	23,76	0,09	1,203	26,3



7. Годовой расход теплоты жилым районом

7.1 Определение средней тепловой нагрузки на отопление

Средний тепловой поток на отопление Qот, МВт определяется по формуле:

Qот=Qomax,

где ti - температура воздуха внутри отапливаемого помещения, ti=18°C принимается для жилых и общественных зданий и ti=16°C для производственных зданий;

tот - средняя температура наружного воздуха за отопительный период, tот =-3,9°С;

to - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, to =-24°С.

Qоm=59•

7.2 Определение средней тепловой нагрузки на вентиляцию

Средний тепловой поток на вентиляцию Qvm, МВт определяется по формуле:

Qvm=Qvmax,



где tv - расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции, tv =-24°С.

Qvm=15•

7.3 Определение тепловой нагрузки на горячее водоснабжение

Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение в зимний период принимается равная расчетной Qhm = 24 МВт.

В летний период определяется по формуле:

Qhs=Qhm··в,

Где

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

tcs - температура холодной (водопроводной) воды в летний период, tcs=15°С;

tc - температура холодной воды (водопроводной) в отопительный период, 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=24··0,8=15,3.



Годовые расходы теплоты жилыми и общественными зданиями определяются по формулам:

- на отопление жилых или общественных зданий Qоу, кДж:

,

- на вентиляцию общественных зданий Qоv, кДж:

,

- на горячее водоснабжение жилых или общественных зданий Qhу, кДж:

,

где no -- продолжительность отопительного периода, сут, соответствующая периоду со средней суточной температурой наружного воздуха 8C и ниже,[7];

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.



Общее годовое количество теплоты:

7.4 Определение расхода топлива

Годовой расход топлива Во, определяем по формуле:

где - КПД котла, принимаем 0,9 ;

- низшая теплота сгорания топлива, принимаем 31,8 МДж/м³.



Заключение

В данной курсовом проекте проведён расчёт тепловой сети.

Выполнили гидравлический расчёт трубопроводов магистрали и ответвлений. Начертили пьезометрический график, схему присоединения систем горячего водоснабжения, схему теплового пункта. Выбрали компенсаторы, неподвижные и подвижные опоры, секционирующие задвижки и их конструкции.



Список использованных источников

1. СНиП 2.04.07-86(2000) Тепловые сети

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

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

4. В.М. Лебедев.- М.:ФГБОУ "Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте", Источники и системы теплоснабжения предприятий / В.М. Лебедев, С.В. Приходько и др.; под ред. В.М. Лебедева. 2013. - 384 с.

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

6. СНиП 41-03-2003 Тепловая изоляция.

7. СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизика.

Размещено на Allbest.ru