Проектирование и расчет элементов теплотехнического оборудования

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Исходные данные для проектирования

1. Географический район строительства - г. рославль;

2. Климатические данные района:

§ расчетная зимняя температура наружного воздуха для проектирования системы отопления

t^р_н = - 31⁰С;

§ средняя температура наружного воздуха за отопительный сезон

§ - t^ср_от = - 4,5⁰С;

§ продолжительность отопительного сезона - n_от = 222 сут.;

§ расчетная зимняя температура наружного воздуха для проектирования систем вентиляции

t^р_вент = -16⁰С.

3. Влажностный режим помещения - нормальный (?_в = 50-60%).

4. Основные характеристики здания:

§ наружные стены - из кирпича без наружной облицовки, с внутренней

§ известково-песочной штукатуркой ?_шт = 0,02 м.;

§ тип кирпичной кладки наружной стены - из силикатного кирпича;

§ коэффициент теплопроводности кладки - ?_к = 0,871 Вт/(мК);

§ теплопроводности штукатурки - ?_шт = 0,815 Вт/(мК);

§ подвал под полами первого этажа - не отапливается, без окон;

§ окна - с двойным остекленением на деревянных переплетах;

§ входная дверь - двойная с тамбуром, без тепловой завесы.

5. Размеры здания:

§ полная ширина - А = 12 м;

§ высота этажа - Н = 3,3 м;

§ ориентация фасада -В.

6. Площадь оконного проема - F_до = 3,0 м².

7. Площадь дверного проема - F_дд = 4,0 м².

8. Расчетные температуры воздуха внутри помещений t_в ⁰С:

§ в вестибюле (помещения 105) - 12 ⁰С;

§ на лестничной клетке, в санузлах (104;204) - 16 ⁰С;

§ во всех остальных помещениях - 18 ⁰С.

9. Системы отопления - двухтрубная, тупиковая.

10. Источник теплоснабжения - водяная теплосеть с температурой

воды 130/70 ⁰С.

11. Вид циркуляции - насосное.

12. Распределение воды - верхнее.

13. Присоединение к внешним тепловым сетям - через элеватор.

14. Вид топлива - уголь с низшей теплотой сгорания Q ^р_н = 32000 кДж/кг.

15. Расчетная температура воды в системе отопления:

§ горячей t_г = 95 ⁰С;

§ обратной t_о = 70 ⁰С.

16. Отопительные приборы:

§ тип, марка отопительного прибора - чугунные двухколонные радиаторы - МС-140-180;

§ площадь теплообменной поверхности секции f_с = 0,244 м²;

§ номинальная плотность теплового потока q_ном = 758 Вт/м²;

§ полная высота Н = 588 мм;

§ строительная длина секции l_с = 108 мм.

17. Схема присоединения отопительных приборов к стоякам - сверху вниз.

Исходные данные для расчета воздухообмена двухсветного зала (помещения 101)

1. Расчетное количество людей в зале - 100 человек.

2. Допустимая концентрация СО₂ в воздухе помещения в_уд - 2,0 л/м³

(задано условно).

3. Допустимая относительная влажность воздуха ?_доп = 50%.

4. Концентрация СО₂ в наружном воздухе в_пр = 0,4 л/м³.

5. Система вентиляции - приточно-вытяжная с механическим приводом и естественной вытяжкой, не связанная с отоплением.

6. Подача приточного воздуха производится в верхнюю зону.

7. Продолжительность работы калорифера системы вентиляции ?_кф = 1200 ч/год.

8. Средний коэффициент тепловой нагрузки ?_кф = 0,3.

отопление вентиляция гидравлический

2. Тепловой расчет системы отопления

Назначение системы отопления состоит в обеспечении теплового режима во всех помещениях здания в холодный период года. Для этого устанавливаются отопительные приборы, суммарная теплоотдача которых в каждом помещении компенсирует тепловые потери через наружные ограждения. Систему отопления проектируют на расчетную температуру наружного воздуха наиболее холодного периода года для города г. Ярославль t^р_н = -31⁰С.

2.1 Расчет тепловых потерь через наружные ограждения помещений здания

2.1.1 Максимально допустимая плотность теплового потока через наружное ограждение, Вт/м²

q_max = ?_в·t^н,

где:

?_в = 8,7 (Вт/м² К) - средний коэффициент теплоотдачи от воздуха к внутренней поверхности ограждающей конструкции;

t^н = t_в - t^?_ст - нормируемая (по санитарно-гигиеническим требованиям) разность температур воздуха внутри помещения t_в и внутренней поверхности ограждения t^?_ст [табл.6].

Для наружных стен q_max = 8,7 х 7,0 = 60,9 Вт/м²

Для чердачных перекрытий q_max = 8,7 х 5,5 = 47,85 Вт/м²

Для полов q_max = 8,7 х 2,5 = 21,75Вт/м²

2.1.2 Максимально допустимый коэффициент теплопередачи для ограждающих конструкций, (Вт/м²·К)

k_max = q_max / (t_в - t^р_н),

где:

- поправочный коэффициент на расчетную разность температур

(t_в - t^р_н), учитывает положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху.

Значение коэффициента принимают:

для наружных стен = 1;

для чердачных перекрытий = 0,9;

для перекрытий над неотапливаемыми подвалами без световых проемов, расположенных выше уровня земли, = 0,6.

t_в = 18^оC

t ^р_н = - 31^оC

Для наружных стен k_max = 60,9/(18 + 31) х 1 = 1,24 Вт/м² К;

Для чердачных перекрытий k_max = 47,85/(18 + 31) х 0,9 = 0,97 Вт²/м К;

Для полов k_max = 21,75/(18 + 31) х 0,6 = 0,44 Вт/м² К.

2.1.3 Требуемое минимальное по санитарно-гигиеническим условиям термическое сопротивление в процессе теплопередачи для каждой ограждающей конструкции, м²·К/Вт,

R_min = 1/k_max

R^нс _min =1/1,24 = 0,8 м² К/Вт

R^пер _min=1/0,97 = 1,03 м² К/Вт

R^под _min=1/0,44 = 2,27 м² К/Вт

2.1.4 Необходимая минимальная толщина наружных стен _кл^min, м.

Из выражения для термического сопротивления в процессе передачи теплоты через плоскую стену

R_min^нс = 1/_в+ _кл^min/_кл+_шт/_шт+1/_н^нс

где:

значение коэффициентов теплопроводности _кл и _шт Вт/(м·К ) (см. в табл.1 1);

_н^нс 23,2 Вт/(м²·К) - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стен к наружному воздуху.

R_min^нс = 1/8,7+ _кл^min/0,871+0,02/0,815+1/23,2 = 0,8 м² К/Вт

_кл^min = 0,548 м. т.е принимаем толщину стены = 55 см

R_расч^нс = 1/8,7+0,55/0,871+0,02/0,815+1/23,2 =0,81 м² К/Вт

2.1.5 Расчетный коэффициент теплопередачи для наружных стен, Вт/(м²·К)

k^нс_расч = 1/(1/_в + _кл/_кл+_шт/_шт+1/^нс_н)

k^нс_расч = 1/(1/8,7 + 0,55/0,871 + 0,02/0,815 + 1/23,2) =1/ 0,81 = 1,234Вт/м² К.

2.1.6 Расчетное термическое сопротивление теплопередаче, м²·К/Вт,

R_расч^нс = 1/ k_расч^нс

R_расч^нс =1/1,234 = 0,81>0,8м²К/Вт

R_расч^нс > R_min^нс

Для остальных ограждений принимаем:

§ для пола первого этажа - k_расч^пл = k_max^пл = 0,97 Вт/ м²К;

§ для потолка второго этажа - k_расч^пт = k_max^пт = 0,44 Вт/ м²К;

§ для окон - k^до= 2,9 Вт/м²К и наружных дверей - k^дд = 2,33 Вт/м²К.

2.1.7 Основные теплопотери через наружные ограждения

Основные теплопотери через каждое наружное ограждение находим по уравнению теплопередачи:

Q_осн = k_расч·F·(t_в - t ^р_н) ,

где:

F - площадь поверхности соответствующего наружного ограждения, м^2.

Измерения площади поверхности наружного ограждения F, м², производим по чертежам плана и разрезам здания (рис.1)

Величину F для потолков и пола определяем по размерам между осями внутренних стен и от внутренней поверхности наружных стен; для окон и двери - по наименьшим размерам строительных проемов в свету.

Высоту стен первого этажа определяем по размеру от уровня чистого пола первого этажа до уровня чистого пола второго.

Высоту стен второго этажа - по размеру от уровня чистого пола второго этажа до верха утепляющего слоя чердачного перекрытия.

Длину наружных стен неугловых помещений определяют по размерам между осями внутренних стен, а угловых помещений - по размеру от внешних поверхностей наружных стен до осей внутренних стен.

Основные теплопотери через наружные ограждения Q_осн, Вт, определяем для каждого помещения здания.

Теплопотери через внутренние стены не определяем, так как разность температур воздуха в смежных помещениях не превышает 5⁰С.

Рис.1.

2.1.8 Полные теплопотери через наружные ограждения

Q_полн = Q_осн + Q_доб

где:

Q_доб - добавочные теплопотери, Вт;

Q_доб определяем в процентах к основным теплопотерям в зависимости от ориентации ограждения помещения, на угловые помещения, на поступление холодного воздуха (для наружных дверей с кратковременным открыванием), на высоту.

Результаты расчетов внесены в табл.1.

2.1.9 Удельная тепловая характеристика здания, Вт/м³·K,

q_от = Q_полн/V_зд·(t_в - t_н^р) , Вт/м³·K,

где:

Q_полн - полные потери через наружные ограждения для здания в целом, Вт;

V_зд - объём здания по наружному обмеру, м³, определяют умножением площади здания по внешнему очертанию стен на его высоту от уровня до карниза.

V_зд = 12?·20?6,6 = 1584 м ³

Q_полн = 64334 Вт

t_в - t _н ^р = 49⁰С

q_от = 64334/1584?49=64334/77616 = 0,82.

2.1.10 Расчетная тепловая мощность системы отопления здания, Вт

Q_от = Q_полн + Q_нв = Q_полн + 0 = 64334 Вт

где:

Q_нв - расход тепла на нагревание воздуха, поступающего в помещения при инфильтрации, Вт.

В целях упрощения расчета в курсовом проекте согласно [1 стр.23] принимаем Q_нв = 0.

Q_от = Q_полн= = 64334 Вт, = 64,33 кВт

2.1.11 Годовой расход тепла на отопление, кВт·ч/год

Q^год_от = ?_от · Q_{от от}

где:

?_от = (t_в - t_от^ср)/(t_в - t_н^р) = (18 +4,5)/ (18 + 31) = 0,46 - относительная отопительная нагрузка, средняя за отопительный период;

t_от^ср _- средняя за отопительный период температура наружного воздуха,

t_от^ср = -4,5 ⁰С (значение принимается по табл.11);

Q_от - расчетная тепловая мощность системы отопления здания 64,33 кВт;

_от = 24·n = 24·222 = 5328 ч/год - продолжительность отопительного периода, ч/год, (значение n принимаем по табл.11).

Q^год_от = 0,46? 64,33 ?5328 = 157665 кВт·ч/год,

Расчет тепла на отопление в Мдж/год

Q^год_от = 157665 · 3,6 = 567594 Мдж/год

2.1.12 Годовой расход топлива на отопление, тыс.т./год

B_от ^год = Q_от ^год / Q_н^р _{ку тс} = 567594/(32000?0,65) = 27,28 т/год

где:

Q_от^год - расход топлива на отопление, МДж/год;

Q ^р_н - низшая теплота сгорания топлива;

_ку - КПД теплогенерирующей установки;

_тс - коэффициент, учитывающий потери тепла в тепловых сетях.

[1]_{ку тс} = 0,65 для котельных, работающих на твердом топливе.

Расход условного топлива определяем по той же формуле, что и натурального

B_усл ^год = Q_от ^год / Q_{ус ку тс} = 567594/ (29330? 0,65) = 29,77 т

где:

Q_ус - 29330 МДж/т - «теплота сгорания» условного топлива.

Q_от ^год - расход тепла на отопление МДж/год;

Для перерасчета расхода условного топлива в натуральное используем тепловой эквивалент

Э_т = Q^р_н / Q_усл

32000/ 29330=1,09.

Следовательно:

В_н = В_усл / Э_т

В_н = 29,77/1,09 = 27,3 т.

3. Тепловой расчет отопительных приборов

(приводится в таблице№2)

С теплофизической точки зрения отопительные приборы заданной системы водяного отопления представляют собой рекуперативные теплообменные аппараты, в которых теплота от греющего теплоносителя (горячей воды) передается нагреваемому теплоносителю (воздуху внутри помещения) через разделяющую их металлическую стенку, имеющую теплообменной поверхность F, м².

Если марка отопительного прибора неизвестна, то расчетную тепловую мощность отопительных приборов Q_пр(1), Вт определяют, исходя из полных потерь теплоты Q₁, Вт, для каждого i-го помещения. Из уравнения теплового баланса следует:

?Q_пр(1) = Q₁ - 0,9Q_i(тр),

где:

Q_i(тр) - теплоотдача открыто расположенных в пределах помещения труб системы отопления, Вт (согласно [1, стр.25] в курсовом проекте можно не учитывать).

Расчет площади теплообменной поверхности отопительного прибора F_пр(i)^р, м², определяем по уравнению теплопередачи

Q_пр(i) = k_пр(i)·F_пр(i)^р·?t_ср,

где:

k_пр - коэффициент теплопередачи отопительного прибора, Вт/(м²·К);

?t_ср - средняя разность температур греющей воды и нагреваемого воздуха (средний температурный напор), К.

Таблица №1

о помещения	Внутренняя температура, оС	Ориентация	Наименование ограждения	Размеры ограждения, мхм	Площадь Ограждения, Fогр.,м2	Разность температур (tв - tн),оС	K рас Вт/м2К	Основные теплопотери, Q осн , Вт	Добавочные теплопотери, в зависимости от	Добавочные теплопотери, Вт	Общие теплопотери, Вт
									ориентации	скорости ветра	Прочие (в т.ч. угло вые)
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
101	18	C-В	НС	87,0 -3 х 6	38	18 - (-31) = 49 18 - 0 = 18 18 - (-31) = 49	1,315	2248	10	6	2	404(18%)	2652
		С-В	Д0	3 х 6	18		2,9	2349	10	6	2	423(18%)	2772
		С-З	НС	157,0	105		1,315	6213	10	6	2	1118(18%)	7455
		Ю-З	НС	87,0 -3 х 6	38		1,315	2248	0	6	2	180(8%)	2428
		Ю-З	Д0	3 х 6	18		2,9	2349	0	6	2	188(8%)	2537
			ПЛ	13,987,49	104,7		0,8	1508	0	0	0	0	1508
			ПТ	13,987,49	104,7		1,18	5560	0	0	0	0	5560
												Итого:	25516
102	18	С-В	НС	33,5 -3	7,5	49 18	1,315	444	10	0	0	45	489
		С-В	До	3	3		2,9	391	10	0	0	39	430
			ПЛ	33,49	10,47		0,8	151	0	0	0	0	151
												Итого:	1170
103	18	Ю-З	НС	33,5 -3	7,5	49 18	1,315	444	0	0	0	0	444
		Ю-З	Д0	3	3		2,9	391	0	0	0	0	391
			ПЛ	38,49	25,47		0,8	367	0	0	0	0	367
												Итого:	1202
104	16	С-В	НС	33,5 -3	7,5	16+31=47 16	1,315	424	10	0	0	43	467
		С-В	До	3	3		2,9	374	10	0	0	38	412
			ПЛ	33,49	10,47		0,8	134	0	0	0	0	134
												Итого:	1011
105	12	Ю-З	НС	33,5-4	6,4	12+31=43 12	1,315	328	0	0	0	0	328
		Ю-З	ДД	4	4		2,33	364	0	0	160	582	946
			ПЛ	3 8,49	25,47		0,8	795	0	0	0	0	795
												Итого:	2069
106	18	С-В	НС	33,5- 3	7,5	18+31=49 18	1,315	444	10	0	2	53	497
		С-В	ДО	3	3		1,315	392	5	0	2	28	420
		Ю-В	НС	3,49х3	10,47		1,315	619	5	0	2	43	662
			ПЛ	2,493,49	8,69		0,8	125	0	0	0	0	125
												Итого:	2241
107	18	Ю-В	НС	93,5	34,2	49 18	1,315	2023	5	0	2	142	2165
		Ю-З	НС	63,5-6	16,8		1,315	994	0	0	2	20	1014
		Ю-З	ДО	6	6		2,9	783	0	0	2	16	799
			ПЛ	8,495,49	46,61		0,8	1678	0	0	0	0	1678
												Итого:	5656
108	18	Ю-В	НС	23,5-3	4,0	49 18	1,315	237	5	0	0	12	249
		Ю-В	ДО	3	3		2,9	392	5	0	0	20	412
			ПЛ	25,49	10,98		0,8	158	0	0	0	0	158
												Итого:	819
109	16	С-В	НС	37,0-6	15	16+31=47 16	1,315	848	10	0	0	85	933
		С-В	ДО	6	6		2,9	748	10	0	0	75	823
			ПТ	35,49	16,47		1,18	836	0	0	0	0	836
			ПЛ	35,49	16,47		0,8	211	0	0	0	0	211
												Итого:	2803
202	18	С-В	НС	33,5-3	7,5	47	1,315	444	10	6	0	71	515
		С-В	ДО	3	3		2,9	392	10	6	0	63	455
			ПТ	35,49	16,47		1,18	875	0	0	0	0	875
												Итого:	1845
203	18	Ю-З	НС	63,5-6	15	49	1,315	1888	0	6	0	114	2001
		Ю-З	ДО	6	6		2,9	783	0	6	0	47	830
			ПТ	68,49	50,94		1,18	2705	0	0	0	0	2705
												Итого:	5536
204	18	С-В	НС	33,5-3	7,5	47	1,315	424	10	6	0	68	492
		С-В	ДО	3	3		2,9	374	10	6	0	60	434
			ПТ	33,49	10,47		1,18	531	0	0	0	0	531
												Итого:	1457
206	18	Ю-В	НС	43,5	10,5	49	1,315	621	10	6	0	100	720
		С-В	НС	33,5-3	7,5		1,315	473	5	6	2	62	535
		С-В	ДО	3	3		2,9	783	10	6	2	141	924
			ПТ	2,493,49	8,69		1,18	462	0	0	0	0	462
												Итого:	2641
207	18	Ю-В	НС	23,5-3	4	49	1,315	237	0	6	0	14	251
		Ю-В	ДО	3	3		2,9	392	0	6	0	24	416
			ПТ	25,49	10,98		1,18	583	0	0	0	0	583
												Итого:	1250
205	18	Ю-В	НС	93,5	31,5	49	1,315	1864	5	6	2	242	2106
		Ю-З	НС	63,5-6	15		1,315	888	0	6	2	71	959
			ПТ	5,498,49	46,6		1,18	2474	0	0	0	0	2474
		Ю-З	ДО	6	6		2,9	783	0	6	2	63	846
												Итого:	6385

Q_полн = 64334 Вт = 64, 33 кВт

3.1 Расчетный расход воды через отопительный прибор G_пр, кг/с (из уравнения теплового баланса)

G_пр = Q_пр /c_w (t_r - t_o),

где:

c_w ? 4190 Дж/(кг•К) - средняя теплоемкость воды в интервале

температур t_o t_г;

t_г = 95⁰С и t_o = 70⁰С - расчетные температуры горячей и обратной воды

(на входе в прибор и выходе из него).

G_пр =64334 /4190?25 = 0,61 кг/с

3.2 Средний температурный напор

?t_ср = (t_r + t_o)/ 2 - t_в.

?t_ср= (95+70) / 2 - 18 = 64,5⁰С

3.3 Расчетная плотность теплового потока, Вт/м².(выбор одного типа приборов)

q_пр = Q_пр/F_пр, Вт/м²

где

q_пр ?1,04(?t_ср /70)^1,3(G_пр /0,01)^0,02 ? q_ном =

1,04?0,92^1,3?61^0,02? 758=765,3=758Вт/м²

q_ном - номинальная плотность теплового потока, 758 Вт/м².

3.4 Коэффициент теплопередачи

k_пр = q_пр / ?t_ср

k_пр=758/64,5=11,75 Вт/м²К

Для упрощения расчета согласно [1, стр. 27] k_пр ? 10,3 Вт/(м²К) принимаем одинаковым для отопительного прибора независимо от расхода Q_пр.

3.5 Требуемая площадь теплообменной поверхности отопительного прибора, м² (для каждого помещения)

F_пр(i) = (Q_пр(i) / k_пр(i)· ?t_ср)?₁ ??₂,

где:

?₁ - поправочный коэффициент на число секций в приборе (уточняется в конце расчета, когда известно число секций, [по 1 табл.8]);

?₂ - коэффициент, учитывающий характер установки отопительного прибора.

3.6 Требуемое число секций в отопительном приборе

n_с(i) = F_пр(i) / f_с,

где:

f_с - площадь теплообменной поверхности одной секции, м² = 0,244.

3.7 Если марка отопительного прибора задана, то необходимая общая площадь отопительного прибора рассчитывается по формуле

F_пр(i) = Q_пр(i)/ q_{ном пр} , м²,

а количество секций вычисляется по формуле

n_с(i) = F_пр(i) / f_с, шт

Для двухсветного зала 101 согласно рекомендации методического указания устанавливаем отопительные приборы в два яруса.

При этом принимаем:

Q₁₀₁^нижн = 0,65 ? Q₁₀₁

Q₁₀₁^верх = 0,35 ? Q₁₀₁

Результаты расчетов по определению тепловой мощности отопительных приборов и числу секций в каждом из них для всех помещений здания сводим в таблицу. №-2

Q₁₀₁^нижн =25392 х 0,65 = 16504 Вт,

Q₁₀₁^верх = 25392 х 0,35 = 8887 Вт

Таблица №2

№ помещения	tв,оС	?tср = (tr + to)/ 2 - tв. оС	Кпр , Вт/м2	?2	Qпр , Вт	Fпр(i) =( Qпр/ kпрр(i)· ?tср )??2, м2	?1	nс
101 верх	18	64,5	10,3	1,02	8887:6 = 1481	1481 : 758 = 1,95	1	1,95 :0,244= 8
101 низ	18	64,5			16504: 8 = 2063	2603 : 758 = 3,43	1,05	3,43 : 0,244= 14
102	18	64,5			1070	1070 : 758= 1,41	1	1,41:0,244=5,78=6
103	18	64,5			1202	1202 : 758= 1,58	1	1,58 :0,244=6,47=7
104	16	66,5			1011	1011 : 758= 1,33	1	1,33 :0,244=5,46=6
105	12	70,5			2069	2069 : 758= 2,73	1,05	2,73:0,24411,2=12
106	18	64,5			2241:2=1120	1120 : 758= 1,48	1	1,48 :0,244=6
107	18	64,5			5656:3=1885	1885 : 758=2,49	1,05	2,49 :0,244=10,2=11
108	18	64,5			819	819 : 758= 1,08	1	1,08 :0,244 =4,4 = 5
202	18	64,5			1845	1845 : 758= 2,43	1	2,43 :0,244=10
203	18	64,5			5536:2=2768	2768 : 758= 3,65	1,05	3,65 : 0,244=15
204	16	66,5			1457	1457 : 758= 1,9	1	1,9 : 0,244= 8
205	18	64,5			6385:3=2128	2128 : 758= 2,8	1,05	2,8 :0,244=11,5=12
206	18	64,5			2641:2=1320	1320 : 758= 1,74	1	1,74 : 0,244=7,2=8
109 верх	16	66,5			2803х0,35=981	981 : 758=1,3	1	1,3 :0,244=5,33=6
109 низ	16	66,5			2803х0,65 =1822	1822 : 758=2,4	1	2,4 :0,244=10
207	18	64,5			1250	1250 : 758= 1,65	1	1,65 : 0,244=6,8=7

Коэффициент ?₁ выбран из расчёта количества секций в одном приборе (а не в помещении)

4. Гидравлический расчет циркуляционного кольца системы отопления

Приступая к гидравлическому расчёту системы отопления, необходимо предварительно выполнить следующее:

1) разместить на планах этажей нагревательные приборы, а также горячие и обратные стояки;

на каждом нагревательном приборе проставить тепловые нагрузки в зависимости от теплопотерь помещений и числа устанавливаемых в них приборов. Пронумеровать стояки.

2) Вычертить аксонометрическую схему трубопроводов отопления, указав расположение запорно-регулирующей арматуры.

3) Определить наиболее невыгодное (основное) циркуляционное кольцо.

4) Обозначить на аксонометрической схеме трубопроводов отопления расчетные участки циркуляционного кольца, указав для каждого участка тепловую нагрузку

Q_уч, Вт (над выносной чертой) и длину, м (под ней.)

5) Изобразить принципиальную схему присоединения системы отопления к внешним тепловым сетям.

1. Находим расчётное циркуляционное давление в кольце.

?Р_рц = Па

Для систем отопления, подключенных через элеватор:

?Р_рц = ?Р_э+Е(?Р_{е пр}+ ?Р_{е тр})

где: ?Р_э - давление, создаваемое элеватором, (Па)

Е- коэффициент =0,4-0,5:

?Р_{е пр} -естественное дополнительное давление от остывания воды в приборах, (Па)

?Р_{е тр-} естественное дополнительное давление от остывания воды в трубах,(Па)

Давление, создаваемое элеватором, определяют в зависимости от коэффициента смешения U и располагаемого давления в трубопроводах тепловой сети на вводе в здание (т.к. последнее не задано) , принимаем;

?Р_э = 1,6?10⁴ Па

При определении суммы (?Р_{е пр}+ ?Р_{е тр}) для насосных систем отопления можно также воспользоваться формулой:

?Р_{е пр}+ ?Р_{е тр} = 1,3n_эт h_эт(t_р-t_о) = 1,3?2?3,5?25 = 227,5Па

где:

n_эт -число этажей в здании.

h_эт- высота одного этажа здания.

Если сумма ?Р_{е пр}+ ?Р_{е тр} ?Р_е то её не учитывают.

тогда:

?Р_рц = ?Р_э = 1,6?10⁴ , Па

Тепловую нагрузку каждого расчётного участка Q_уч определяют как требуемый тепловой поток теплоносителя G_уч c_w ( t_г-t_о), обеспечивающий теплоотдачу всех присоединённых к нему отопительных приборов. Если расчёт вести от ввода горячей воды в систему, то тепловая нагрузка каждого последующего участка меньше тепловой нагрузки предыдущего на величину отведённого теплового потока, а в обратной линии - больше на величину подведённого теплового потока. Результаты гидравлического расчёта участков циркуляционного кольца сводят в таблицу. Графы 1,2 и 4 заполняют по данным расчётной схемы отопления. В графе 3 указывают расход теплоносителя для каждого участка, кг/ч

G _{у чм}= Q_уч?3600/ c_w ? (t_r-t_о)

где: c_w = 4190 Дж/кг К - средняя теплоёмкость воды в интервале температурt_о ? t_r

G _{у ч} = (Q_уч?3600)/4190 х (95-70) = Q_уч х 0,034

Для заполнения граф 5,6 и 7 необходимо предварительно определить среднюю для кольца удельную потерю давления на трение, Па/м

R_ср = ???P_рц / l = 0, 65?1, 6?10⁴/91,4 = 113,8Па/м

где:

? - коэффициент, учитывающий долю потери давления на преодоление сопротивления трения от расчётного циркуляционного давления в кольце:

? = 0,5 - для двухтрубной системы отопления с естественной циркуляцией;

?=0,65- для элеватора.

По таб. 12 определяем:

- диаметр труб D (графа5).

- фактическую скорость движения воды на участке w_уч (графа 6).

- фактическую удельную потерю давления на участке R (графа 7).

Потери давления на трение на участке (графа 8) = R_уч? l графы (графы 4?7)

Потери давления в местных сопротивлениях (графа 10)

Z_{у ч}= (_w w²_уч )/2

где: - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке (таб 3) (графа 9)

Общие потери давления на участке (графа 11), Па.

(Rl+z)_уч = 8861 Па

Результаты расчётов предоставлены в виде таблицы. № 3

Сравниваем общие потери давления в кольце (Rl+z)_уч с расчётным циркуляционным давлением.

В этом кольце ?Р_рц. должно быть выполнено условие:

(Rl+z)_уч ?_рц

8861 Па 16000 Па

Запас давления: ((16000 - 8861)/16000) ?100=44 %

Последовательность вычислений:

1),2) - по данным расчётной схемы отопления . 7) (таб. 12)

3) G _уч= Q_уч ? 0,034 8) R_уч?l графы (4?7)

4) по данным расчётной схемы отопления 9) таб. 3

5) диаметр труб-( D) 10) Z_уч=(_w w²_уч )/2

6) (таб.12) 11) (Rl+z)_уч

Таблица № 3

№ участка	Qуч Вт	G уч кг/ч	l м	D мм	Wуч м/с	Rуч Па/м	Rl Па		Z Па	Rl+z Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	39836	1584	9,6	32	0,406	80	768	13,5	1037	1804
2	33912	1187	2,5	32	0,352	60	150	1,5	86,4	236,4
3	30997	1097	5,8	32	0,318	50	290	1,5	72	362
4	28529	901	5,6	32	0,25	32	179	1,5	43,2	222
5	23649	740	7	25	0,369	100	700	3,5	218	918
6	21580	593	4,2	25	0,288	60	252	1,5	57,6	310
7	17567	461	7,5	25	0,226	40	300	3	72	372
8	9541	238	3,5	20	0,183	32	112	1,5	115	227
9	2803	238	3,5	20	0,183	32	112	4	40	152
10	2803	461	7,5	25	0,226	40	300	4	96	396
11	9541	593	4,2	25	0,288	60	252	1,5	69,3	312,3
12	17567	740	7	25	0,369	100	700	3	261	961
13	21580	901	5,6	32	0,25	32	179	1,5	45	224
14	23649	1097	5,8	32	0,318	50	290	3,5	73	363
15	28529	1187	2,5	32	0,352	60	150	1,5	89	203
16	30997	1382	9,6	32	0,406	80	768	1,5	1037	1804
17	33912							1,5
18	39836							13,5

R_? = 8861 Па

R_{уч. ср}.= 57, 2 Па/м

Прямая:

1 участок: вентиль, отвод на 90^о, тройник, отвод на 90^о - 9+1,5+1,5 + 1,5 = 13,5

2 участок: тройник - 1,5

3 участок: тройник - 1,5

4 участок: тройник - 1,5

5 участок: тройник, отвод на 90^о , сужение - 1,5 + 1,5 + 0,5 = 3,5

6 участок: тройник.- 1,5

7 участок: тройник, отвод на 90^о - 1,5 + 1,5 = 3

8 участок: тройник - 1,5

9 участок : тройник, отвод на 90^о , сужение, радиатор - 1,5 + 0,5 + 2 = 4

Обратная:

10 участок: отвод на 90^о , тройник, расширение - 1,5 +1,5 + 1 = 4 11 участок: тройник - 1,5

12 участок: - тройник, отвод на 90^о - 1,5 + 1,5 = 3

13 участок: тройник - 1,5

14 участок: тройник, отвод на 90^о , сужение - 1,5 + 1,5 + 0,5 = 3,5 15 участок: тройник -1,5

16 участок: тройник -1,5

17 участок: тройник - 1,5

18 участок: вентиль, отвод на 90^о, тройник, отвод на 90^о - 9+1,5+1,5 + 1,5 = 13,5

5. Расчет элементов системы приточно-вытяжной вентиляции двухсветного зала

5.1 Необходимый воздухообмен по теплоизбыткам для зимнего и переходного периодов L^зимнQ , м³/ч:

L_Q^ЗИМН = 3,6Q/ с_в х _в(t^зимн_уд - t^зимн_пр),

где:

Q^зимн_изб - теплоизбытки в помещении в зимний и переходный периоды, Вт;

С_в - средняя массовая теплоемкость воздуха при постоянном давлении, в интервале температур t^зимн _уд t^зимн_пр, кДж/(кг К);

_в - плотность воздуха, поступающего в помещение, кг/м³ (при t_пр);

t^зимн_уд - температура воздуха, удаляемого из помещения, С;

t^зимн_пр - температура приточного воздуха, С.

с_в - изобарная теплоемкость воздуха, 1,0 кДж/(кг К).

_в - плотность воздуха, кг/м³,

_в = В/R_вТ_пр = 1·10⁵/287(10+273) = 1,24 кг/м³, где

В - атмосферное давление воздуха, 1 х 10⁵ Па,

R_в = 287 Дж/(кг К),

Т_пр = t_пр + 273, К.

При В = 1 х 10⁵ Па и t_пр = 10С _в = 1·10⁵/287(10+273) = 1,24 кг/м³ .

Q^зимн_изб = Q_вых - Q_рас ,

где:

Q_вых - тепловыделения в помещении, Вт;

Q_рас - тепловая мощность системы отопления, Вт.

Потери тепла в жилых и общественных помещениях - это в основном потери тепла через наружные ограждения:

Q_расх = Q_огр = Q_полн

тогда:

Q^зимн_изб = Q_явн + Q_от - Q_огр.

Так как при проектировании не учитывались явные тепловыделения от людей, т.е. принималось, что Q_от= Q_огр то тепловыделения от людей являются теплоизбытками

Q^зимн_изб = Q^зимн_явн = q_явн · n = 102·100 = 10200 Вт,

где:

q_явн - явные тепловыделения от одного человека в состоянии покоя, Вт/чел.

при t_в = 18С q_явн = 102 Вт/чел.)

n - число людей в зале, чел. = 100.

Температуру воздуха, удаляемого из помещения, t^зимн_удС, определяют в зависимости от места забора удаляемого воздуха. При извлечении воздуха из нижней зоны t^зимн_уд = t_в = 18С.

Температура приточного воздуха t_пр для зимнего и переходного периодов при подаче воздуха в верхнюю зону принимают = t_в - (510)С. Можно принять

t^зимн_пр = t_в = 18 - 8=10 С.

Необходимый воздухообмен по теплоизбыткам для зимнего и переходного периодов составляет:

L_Q^зимн = 3, 6·10200/1·1, 24· (18 - 10) = 3701м³/ч.

5.2 Необходимый воздухообмен по влагоизбыткам

L_д = D₁n_чел /_в(d_уд - d_пр) ,

где D₁ = 37 г/ч - количество влаги, выделяемое одним человеком в зависимости от характера работы и температуры в помещении в состоянии покоя при t_в=18С ,

d_уд = 5,8 - влагосодержание удаляемого воздуха, г/кг сухого воздуха

d_пр = 1,1 - влагосодержание приточного воздуха, г/кг сухого воздуха.

L_д = 37·100/1, 24(5,8 - 1,1) = 634,8 м³/ч

5.3 Необходимый воздухообмен по избыткам СО₂

L_co = G₁n (b_уд - b_пр), м³/ч,

где G₁ - количество углекислоты, выделяемое одним человеком, л/ч;

(для человека в спокойном состоянии - 23 л/ч);

b_уд - предельное допустимое содержание углекислого газа в удаляемом воздухе, л/м³ - 2,0 л/ч(табл.5);

b_пр - содержание углекислого газа в приточном воздухе, л/м³ - 0,4 л,ч(табл. 5)

L_co = 23·100/(2,0 - 0,4) = 1437 м³/ч.

5.4 Необходимый воздухообмен по притоку:

L_пр = 1, 1·L_расч, м³/ч,

где L_расч - расчетный воздухообмен, м³/ч, принимаемый из наибольшего значения по теплоизбыткам

L_Q^зимн, L_д, L_со = 3701 м³/ч,

L_пр = 1,1·3701 = 4071 м³/ч.

5.5 Необходимый воздухообмен по вытяжке

L_выт = L_рас Т_уд / Т_пр =3701 ·291/283 = 3805,6 м³/ч,

где Т_уд = t_уд + 273 = 18 +291 К

Т_пр = t_пр + 273 = 10+273=283 К

L_выт = 3701 ·291/283 =3805,6 м³/ч.

5.6 Секундный расход тепла на нагрев приточного воздуха в калорифере (расчетная тепловая мощность калорифера).

Q_кф= L_пр·_в·c_в(t_пр - t_вент^р)/3600, кВт,

_в = 1,24 - плотность воздуха при tпр = 10С;

t_вент^р = -16С - расчетная температура для проектирования вентиляции (табл.11).

Q_кф= 4071 х 1, 24 х 1 х (10+16)/3600 = 36,5 кВт,

5.7 Годовой расход тепла и топлива на нагрев приточного воздуха в калориферной установке системы вентиляции

Q_вент^год = _кфQ_кфкф, кВт ч/год = 3, 6 _кф Q_{кф кф} , Мдж/год

В_вент^год = Q_вент^год /Q_н^р _{ку тс}.

_кф= 1200 ч/год.

_кф= 0,3.

Q_вент^год = 3, 6·0,3·36,5·1200 = 47304 МДж/год,

В_вент^год = 47304/32000·0,65 = 2,27 т /год.

Список используемой литературы

1. В.М. Свистунов, Н.К. Пушняков, «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха объектов агропромышленного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства», учебник для студентов высших учебных заведений, изд. «Политехника», СПб., 2006, 421 с.

2. К.В. Тихомиров, Э.С. Сергиенко, «Теплотехника, тепло-газоснабжение и вентиляция», учебник для студентов высших учебных заведений, Стройиздат, М.,1991, 479 с.

3. В.Н. Богословский, В.П. Щеглов, Н.Н. Разумов, «Отопление и вентиляция», учебник для студентов высших учебных заведений, М., 1979, 295 с.

4. А.И. Еремкин, Т.И. Королева, Н.А. Орлова, «Отопление и вентиляция жилого здания», учебное пособие для студентов высших учебных заведений, Издательство Ассоциации строительных вузов, М., 2003, 129 с.

5. А.И. Еремкин, Т.И. Королева «Тепловой режим зданий», учебное пособие для студентов высших учебных заведений, изд. «Феникс», Ростов-на-Дону, 2008, 364 с.

6. Ю.Д. Сибикин, «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха», учебник для студентов средних учебных заведений, изд. «Академия», М., 2006, 303 с.

7. Ю.М. Варфоломеев, О.Я. Кокорин, «Отопление и тепловые сети», учебник для студентов средних учебных заведений, изд. «Инфра-М», М., 2007, 479 с.

8. Ю.М. Варфоломеев, В.А. Орлов, «Санитарно-техническое оборудование зданий», учебник для студентов средних учебных заведений, изд. «Инфра-М», М. ,2007, 247 с.

9. СНиП 2.08.02^* «Общественные здания административного назначения»,

10. СНиП 41.01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», М., 2003.азмещено на Allbest.ru