Система централизованного теплоснабжения районов города

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Система централизованного теплоснабжения районов города

Задание на курсовой проект

В курсовом проекте требуется разработать систему теплоснабжения района города и тепловые сети, решить вопрос регулирования отпуска теплоты, подпитки, транспортирования теплоносителя и другие вопросы теплоснабжения района города.

Теплоносителем является вода, нагреваемая на ИТ или ЦТП. Тепловые сети - двухтрубные.

Сведения по району теплоснабжению

Исходные данные	Последняя цифра шифра 8 (шифр 11-06-138)
Плотность населения, чел./га	480
Номер генплана	8
Уровень грунтовых вод от поверхности, м	1,25
Влажность грунта	сильно влажный
Город	Стерлитамак
Этажность квартала	10

Сведения по системе теплоснабжения

Исходные данные	Последняя цифра шифра 8 (шифр 11-06-138)
Вариант размещения ИТ на генплане	4
Температура воды на ИТ,°С:
ф1	140
ф2	70

Климатологические данные для г. Стерлитамак:

t₀= - 36єС

t_от= -7,1єС

z =210 сут.

1. Тепловые потоки

Тепловые потоки района города определяют, исходя из величин жилой площади, числа жителей и плотности населения. Для этого по генплану определяют площади селитебной и промышленной зон. Расчёты сводим в таблицу №1, предполагая, что все административно-общественные здания в селитебной зоне равномерно распределены по району.

Таблица 1 - Площади застройки микрорайонов

№м/р	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
Площадь м/на, га	4,1	4,2	3,2	10,5	8,4	8,6	6,8	12,5	5,4	7,3	5,9	10,5	3,2	4,7	4,4	5,5

Продолжение табл. 1

17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32	Итого
6,4	4,4	4,2	6,0	6,0	9,7	8,0	3,1	4,8	5,5	1,4	1,8	9,3	6,3	2,5	6,4	191

Общее число жителей проектируемого района:

m= Р х F_общ, чел.

где Р - плотность населения, чел./га (Р=480 чел./га);

F_общ - суммарная площадь застраиваемых, га, F_общ =191 га.

Тогда m= 480 х 191 = 91680 чел.

Общая жилая площадь района:

А = m х f, мІ

Где f - норма общей площади жилых зданий на одного человека (f=14.5 мІ/чел.);

Тогда А = 91680 х 14.5 = 1329360 мІ

Расчётные тепловые потоки на отопление равны:

Вт

тепловой сеть профиль

Где qo - укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 мІ в зависимости от наружной расчетной температуры воздуха для отопления, при t_о= -36 єС и этажности жилой застройки 10 этажей (по заданию) q₀=88,6 Вт/мІ

k₁ - коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий; k₁=0,25.

Тогда

Расчетные тепловые потоки на вентиляцию общественных зданий:

Вт

где k₂ - коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию, k₂=0.6

Тогда Вт

Средний тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий:

Где а - норма расхода воды на горячее водоснабжение, при tг=55°С на одного человека в сутки, при а=120 л/сут;

b - норма расхода воды на горячее водоснабжение, потребляемой в общественных зданиях на одного человека в сутки, b=25 л/сут;

tс-температура холодной воды в отопительный период, єС, tс=+5 єС;

с - удельная теплоемкость воды, с=4.187 кДж/(кгхєС).

m = 91680 чел.

Тогда = 38,65МВт

Максимальный тепловой поток на горячее водоснабжение:

, Вт

Где Q_hm=38652988,33 Вт,

Тогда Вт

Для определения расхода теплоты в начале и в конце отопительного сезона, т.е. при tнк = +8єС или tнк = +10єС рассчитывается относительный тепловой поток на отопление и вентиляцию при этой температуре. Для г. Стерлитамак с t₀= - 36єC tнк = +10єС (согласно [13, п. 7.4]).

Где t_i - средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий, t_i=21°С;

t_нк - температура наружного воздуха в начале и конце отопительного периода, t_нк = +10єС;

t₀-расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления,°С, t₀= -36°С.

Тогда

Тепловые потоки на отопление и вентиляцию при t_нк:

Q_онк = Q_{0 max} х Q_нк, Вт

Q_vнк = Q_{v max} х Q_нк, Вт

Тогда Q_онк = 147226620 х 0,19 = 27973057,8 Вт

Q_vнк = 17667194,4 х 0,19 = 3356766,936 Вт

Относительный тепловой поток на отопление и вентиляцию при t_от:

Где t_от - средняя температура наружного воздуха за отопительный период,

t_от = - 7,1°С

Тогда

Тепловые потоки на отопление и вентиляцию при t_от:

Q_{о от} = Q_{0 max} х Q_от, Вт

Q_{v от} = Q_{v max} х Q_от, Вт

Тогда

Q_{о от} = 147226620 х 0,49 = 72141043,8 Вт

Q_{v от} = 17667194,4 х 0,49 = 8656925,256 Вт

Средний тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилых районов населенных пунктов в неотопительный период следует определять по формуле:

Где t^s_с - температура холодной (водопроводной) воды в неотопительный период, t^s_с =15°С;

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).

Тогда

Результаты расчета тепловых потоков сводим в таблицу 3. Тепловые потери в сетях определяем в размере 3-5% от суммарного теплового потока.

Таблица 3 - Тепловые потоки в зависимости от t_н

Тепловые потоки	Размерность	Температура наружного воздуха,°С
		t0= -36°C	tот= - 7,1°C	tни= -0,2	tнк= +10°C	Неотопительный период
Q	-	203,55	47,80	99,66	69,98	-
Q0	МВт	147,23	0,49	54,47	27,97	-
Qv	МВт	17,67	8,66	6,54	3,36	-
Qhm	МВт	38,65	38,65	38,65	38,65	24,74
?Q=Q0+Qv+Qhm	МВт	203,55	47,80	99,66	69,98	24,74
?Q+5%	МВт	213,73	50,19	104,64	73,48	-

Из раздела 2 t_ни= -0,2°С.

Тепловые потоки определяются по формулам:

Q_{о ни} = Q_{0 max} х Q_ни, Вт

Q_{v ни} = Q_{v max} х Q_ни, Вт

Где относительный поток на отопление и вентиляцию равен:

Тогда = 0,37

Q_{о ни} = х 0,37 = 54473849,40 Вт

Q_{v ни} = х 0,37 = 6536861,928 Вт

Данные заносим в таблицу3.

2. Расчет температур первичного теплоносителя и построение графиков в координатах ф-Q₀

Для водяных тепловых сетей следует принимать, как правило, качественное регулирование отпуска теплоты по нагрузке отопления или по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения согласно графику изменения температуры воды в зависимости от температуры наружного воздуха.

Температура сетевой воды на абонентском вводе перед отопительными установками (до смесительных устройств) определяется по формуле:

ф₀₁=ti + Дt'₀х(Q₀)^0.8 + (дф'₀-0.5хи'₀) хQ₀, єС

Температура воды после отопительной установки:

ф₀₂=ti + Дt'₀х(Q₀)^0.8 - 0.5хи'₀хQ₀, єС

Температура воды в подающем трубопроводе после смесительного устройства:

ф₃=ti + Дt'₀х(Q₀)^0.8 + 0.5хи'₀хQ₀, єС

где ф_01, ф'₀₁ - текущая и расчетная температура воды в подающей магистрали, єС;

ф_02, ф'₀₂ - текущая и расчетная температура воды в обратной магистрали, єС

ф_3, ф'₃ - текущая и расчетная температура воды в подающем стояке местной системы отопления, єС

Температурный напор нагревательного прибора:

Дt'₀=(ф'₃ + ф'₀₂)/2 - ti, єС

Где ti - расчетная температура воздуха в отапливаемом помещении.

Тогда Дt'₀=(95 + 70)/2 - 21 = 61,5 єС

Расчетный перепад температур воды в тепловой сети:

дф'₀= ф'₀₁ - ф'₀₂, єС

Тогда дф'₀= 140 - 70 = 70 єС

Расчетный перепад температуры воды в местной системе:

и'₀= ф'₃ - ф'₀₂, єС

Тогда и'₀= 95-70=25 єС

Определим ф_01, ф_02, ф_3, задавшись значениями Q₀ = 0.2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0. Затем в координатах ф-Q₀ построим графики.

При Q₀= 0.2 ф₀₁=21 + 61.5х (0.2)^0.8 + (70 - 0.5х25) х0.2 = 49.72 єC

ф₀₂=21 + 61.5х (0.2)^0.8 - 0.5х25х0.2 = 35.72 єC

ф₃=21 + 61.5х (0.2)^0.8 + 0.5х25х0.2 = 40.72 єС

При Q₀= 0.4 ф₀₁=21 + 61.5х (0.4)^0.8 + (70 - 0.5х25) х0.4 = 73.04 єС

ф₀₂=21 + 61.5х (0.4)^0.8 - 0.5х25х0.4 = 45.04 єС

ф₃=21 + 61.5х (0.4)^0.8 + 0.5х25х0.4 = 55.52 єС

При Q₀= 0.6 ф₀₁=21 + 61.5х (0.6)^0.8 + (70 - 0.5х25) х0.6 = 96.09 єС

ф₀₂=21 + 61.5х (0.6)^0.8 - 0.5х25х0.6 = 54.09 єС

ф₃=21 + 61.5х (0.6)^0.8 + 0.5х25х0.6 = 69.09 єС

При Q₀= 0.8 ф₀₁=21 + 61.5х (0.8)^0.8 + (70 - 0.5х25) х0.8 = 118.66 єС

ф₀₂=21 + 61.5х (0.8)^0.8 - 0.5х25х0.8 = 62.66 єС

ф₃=21 + 61.5х (0.8)^0.8 + 0.5х25х0.8 = 82.66 єС

При Q₀= 1.0 ф₀₁=21 + 61.5х (1.0)^0.8 + (70 - 0.5х25) х1.0 = 140 єС

ф₀₂=21 + 61.5х (1.0)^0.8 - 0.5х25х1.0 = 70 єС

ф₃=21 + 61.5х (1.0)^0.8 + 0.5х25х1.0 =95 єС

Все полученные значения отложим на графике. Далее находим на ординате точку с ф₀₁=70 єС (для закрытых систем), проводим горизонталь до пересечения с графиками температур. В этих точках опускаем перпендикуляр на ось абсцисс и находим соответствующие Q₀ и tни. При температуре наружного воздуха от t_нк до t_ни температура ф₀₁ и ф₀₂ постоянны, а ф₀₁ равна для закрытых систем 70 єС.

Таким образом, получили значения tни = -0,2 єС и Q₀= 0.37.

График размещен в графической части проекта.

3. Построение годового графика расхода тепла

Определить характер потребления теплоты, её максимума и других составляющих за отопительный сезон и в течение года можно не только аналитическим методом, но и графическим способом.

Для определения годовой потребности в тепловой энергии, числа часов использования максимума тепловой нагрузки, среднечасового теплопотребления за отопительный период, типа и вида оборудования на станции строят график продолжительности (рис 2).

При построении графика продолжительности в зависимости от температуры наружного воздуха необходимо знать следующие значения: t_нк=10 єС,

t_от=-7,1 єС, t_о=-36 єС.

По оси координат откладываются часовые расходы теплоты в МВт, а по оси абсцисс в одну сторону - температуры наружного воздуха, а в другую - число часов стояния определенных среднесуточных температур наружного воздуха за отопительный период и число часов отопительного сезона.

Число часов стояния среднесуточных температур определим из табл. 1.3 (7). Данные приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Данные для расчета годового потребления теплоты

t єC	-40	-35	-30	-25	-20	-15	-10	-5	0	+5	+8	Всего часов
z час	2	13	60	143	301	481	626	874	1080	984	477	5040

График приведен в графической части проекта.

4. Расчетные расходы воды

Расчетные расходы сетевой воды для определения диаметров труб в водяных сетях при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять отдельно для каждого вида тепловой нагрузки с последующим их суммированием (14).

На отопление:

(4.1)

где , с - удельная теплоемкость воды, с= 4,187 кДж/кгхєС, ф₁=140є С, ф₂=70є С.

Тогда

На вентиляцию:

(4.2)

где

Тогда

Суммарные расчетные расходы сетевой воды

Суммарные расчетные расходы сетевой воды, кг/с, в двухтрубных тепловых сетях в открытых и закрытых системах теплоснабжения определяются по формуле:

(4.9)

При регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения ( в нашем случае 38,65/147,23 = 0,26

0,26 > 0,15 коэффициент k3 принимается равным 0 (14).

Тогда , кг/с

Где = ,

Для распределения по микрорайонам определяют удельный расход воды

(4.12)

где F_общ - суммарная площадь застраиваемых микрорайонов, га. F_общ =191 га.

Тогда

Расход воды на каждый микрорайон равен:

 (4.13)

Где Fi - площадь микрорайона, га

Тогда

Данные оформим в таблицу 5.

Таблица 5 - Расчетные расходы воды

№ микрорайона	Расход воды G, кг/с
1	12,08
2	12,40
3	9,43
4	30,93
5	24,75
6	25,34
7	20,03
8	36,83
9	15,91
10	21,51
11	17,38
12	30,93
13	9,43
14	13,85
15	12,96
16	16,20
17	18,85
18	12,96
19	12,37
20	17,68
21	17,68
22	28,58
23	23,57
24	9,13
25	14,14
26	16,20
27	4,12
28	5,30
29	27,40
30	18,56
31	7,37
32	18,85

5. Гидравлический расчет тепловых сетей

Гидравлический расчёт является важнейшим элементом проектирования тепловых сетей.

В задачу гидравлического расчёта входят:

1. Определение диаметров трубопроводов,

2. Определение падения напора в сети,

3. Установление величин напоров (давлений) в различных точках сети,

4. Увязка напоров в различных точках системы при статическом и динамическом режимах её работы,

5. Установление необходимых характеристик циркуляционных, подкачивающих и подпиточных насосов, их количества и размещение.

6. Определение способов присоединения абонентских вводов к тепловой сети.

7. Выбор схем и приборов автоматического регулирования.

8. Выявление рациональных режимов работы.

Гидравлический расчёт производят в следующем порядке:

1) в графической части проекта вычерчивают генплан района города в масштабе 1:10000, в соответствии с заданием наносят место расположения источника теплоты (ИТ);

2) показывают схему тепловой сети от ИТ к каждому микрорайону;

3) для гидравлического расчёта тепловой сети на трассе трубопроводов выбирают главную расчётную магистраль, как правило, от источника тепла до наиболее удалённого теплового узла;

4) на расчётной схеме указывают номера участков, их длины, определяемые по генплану с учётом принятого масштаба, и расчётные расходы воды;

5) на основании расходов теплоносителя и, ориентируясь на удельную потерю давления до 80 Па/м, назначают диаметры трубопроводов на участках магистрали;

6) по таблицам определяют удельную потерю давления и скорость теплоносителя (предварительный гидравлический расчёт);

7) рассчитывают ответвления по располагаемому перепаду давлений; при этом удельная потеря давления не должна превышать 300 Па/м, скорость теплоносителя - 3,5 м/с;

8) вычерчивают схему трубопроводов, расставляют отключающие задвижки, неподвижные опоры, компенсаторы и другое оборудование; расстояния между неподвижными опорами для участков различного диаметра определяются на основании данных таблицы 2;

9) на основании местных сопротивлений определяют эквивалентные длины для каждого участка и вычисляют приведённую длину по формуле:

,

10) вычисляют потери давления на участках из выражения

,

Где б - коэффициент, учитывающий долю потерь давления на местных сопротивлениях;

?p_тр - падение давления на трение на участке тепловой сети.

Окончательный гидравлический расчет отличается от предварительного тем, что падение давления на местных сопротивлениях учитывается более точно, т.е. после расстановки компенсаторов и отключающей арматуры. Сальниковые компенсаторы применяют при d ? 250 мм, при меньших диаметрах - П-образные компенсаторы.

Гидравлический расчёт выполняется для подающего трубопровода; диаметр обратного трубопровода и падение давления в нём принимают такими же, как и в подающем (п. 8.5 [11]).

Согласно пункту 8.6 [11], наименьший внутренний диаметр труб должен приниматься в тепловых сетях не менее 32 мм, а для циркуляционных трубопроводов горячего водоснабжения - не менее 25 мм.

Предварительный гидравлический расчёт начинают с последнего от источника теплоты участка и сводят в таблицу 1.

Таблица 6 - Предварительный гидравлический расчёт

№ участка	G, кг/с	R, Па/м	dнхд, мм	v, м/с	l, м	б	lпр=lх (1+б), м	?Р=Rхlпр, Па	??Р, Па
МАГИСТРАЛЬ
УТ7-УТ6	67,76	30,58	325х8	0,95	393	0,3	510,9	15623,322	15623,322
УТ6-УТ5	105,5	67,03	325х5	1,41	194	0,3	252,2	16904,966	16904,966
УТ5-УТ4	134,96	55,12	377х9	1,39	623	0,3	809,9	44641,688	44641,688
УТ4-УТ3	309,96	20	630х10	1,16	580	0,4	812	16240	16240
УТ3-УТ2	481,12	20,31	720х7	1,29	285	0,4	399	8103,69	8103,69
УТ2-УТ1	543,87	25,84	720х7	1,45	120	0,4	168	4341,12	4341,12
УТ1-ИТ	562,72	27,67	720х7	1,5	296	0,4	414,4	11466,448	11466,448
	??Рм =	117321,234
РАСЧЕТНОЕ ОТВЕТВЛЕНИЕ
УТ12-УТ11	67,76	77,34	273х7	1,35	313	0,4	438,2	33890,388	33890,388
УТ11-УТ10	77,19	100,47	273х7	1,53	242	0,3	314,6	31607,862	31607,862
УТ10-УТ9	106,95	76,16	325х8	1,1	308	0,3	400,4	30494,464	30494,464
УТ9-УТ4	141,42	132,84	219х4	1,1	129	0,3	167,7	22277,268	22277,268
								??Ротв =	118269,982

Невязка потерь давления по магистральной линии (от места включения ответвления) должна составлять в пределах 5%.

Тогда

Невязка составила 0,81%.

При выполненной монтажной схеме определим эквивалентные длины местных сопротивлений по участкам. Результаты занесем в таблицу 7. Коэффициенты местных сопротивлений определим по прил. 4 и приложению 5 методических указаний.

В окончательном гидравлическом расчете по уточненным эквивалентным длинам определяют падение напора по участкам. Окончательный гидравлический расчет начинают от первого к источнику теплоты участка. Результаты гидравлического расчета сведены в таблицу 8.

Таблица 7 - Эквивалентные длины местных сопротивлений

№ участка	Коэффициенты местных сопротивлений		Эквивалентная длина при ?ж=1	Эквивалентная длина
	задвижка	поворот	тройник	компенсатор	?ж		на участке lэ=lэ уд хж
						lэ уд, м
			МАГИСТРАЛЬ
ИТ-УТ1	1х0,5	2х0,6	1х1	1х0,3	2	38,9	77,8
УТ1-УТ2	-	-	2х1	1х0,3	2,3	38,9	89,47
УТ2-УТ3	1х0,5	-	3х1	3х0,3	4,4	38,9	171,16
УТ3-УТ4	-	-	2х1	5х0,3	3,5	32,9	115,15
УТ4-УТ5	-	-	1х1	7х0,3	2,1	16,9	35,49
УТ5-УТ6	-	1х0,6	2х1	3х0,3	3,5	14	49
УТ6-УТ7	-	-	2х1	5х0,3	3,5	11,2	39,2
			ОТВЕТВЛЕНИЕ
УТ4-УТ9	-	-	2х1,5	2х0,3	3,6	20,2	72,72
УТ9-УТ10	1х0,5	-	3х1,5	4х0,3	6,2	16,9	104,78
УТ10-УТ11	-	-	1х1,5	4х0,3	2,7	14	37,8
УТ11-УТ12	-	1х0,6	1х1,5	4х2,8	13,3	8,5	113,05

Таблица 8 - Окончательный гидравлический расчет

№ участка	G, кг/с	Rл, Па/м	dнхд, мм	v, м/с	l, м	lэ, м	lпр=l+lэ, м	?Р=Rлхlпр, Па	Н=?Р/9800, м	?Н, м
			Магистраль
ИТ-УТ1	67,76	27,67	720х7	1,5	296	77,8	373,8	10343,046	1,0554	1,0554
УТ1-УТ2	105,5	25,84	720х7	1,45	120	89,47	209,47	5412,7048	0,5523	0,5523
УТ2-УТ3	134,96	20,31	720х7	1,29	285	132,26	417,26	8474,5506	0,8648	0,8648
УТ3-УТ4	309,96	20	630х10	1,16	580	115,15	695,15	13903	1,4187	1,4187
УТ4-УТ5	481,12	55,12	377х9	1,39	623	35,49	658,49	36295,9688	3,7037	3,7037
УТ5-УТ6	543,87	67,03	325х5	1,41	194	49	243	16288,29	1,6621	1,6621
УТ6-УТ7	562,72	30,58	325х8	0,95	393	39,2	432,2	13216,676	1,3486	1,3486
	10,6055
РАСЧЕТНОЕ ОТВЕТВЛЕНИЕ
УТ4-УТ9	141,42	132,84	325х8	1,1	129	72,72	201,72	26796,4848	2,7343	2,7343
УТ9-УТ10	106,95	76,16	325х8	1,1	308	79,43	387,43	29506,6688	3,0109	3,0109
УТ10-УТ11	77,19	100,47	273х7	1,53	242	37,8	279,8	28111,506	2,8685	2,8685
УТ11-УТ12	67,76	77,34	219х4	1,35	313	113,05	426,05	32950,707	3,3623	3,3623
	11,9761

6. Продольный профиль главной линии тепловой сети

Продольный профиль тепловой сети является основным документом на строительство теплопроводов. Профиль вычерчивают в графической части проекта в масштабах: вертикальном 1:100, горизонтальном 1:500. Пример оформления продольного профиля дан в [10].

Под профилем выполняют таблицу, где наносят развёрнутый план трассы с указанием узлов трубопроводов, поворотов, ответвлений, неподвижных опор и компенсаторных ниш. Выбирают для каждого диаметра трубопровода тип канала по приложению 3 или по таблице 17.2 [6], вычерчивают профиль земли, проектные и натурные отметки заносят в таблицу.

При проектировании профиля учитывают, что минимальный уклон должен быть не менее i = 0,002, расстояние от канала до поверхности земли - не менее 0,5 м, от поверхности изоляции трубопровода до поверхности земли - не менее 0,7 м. В таблицу заносят уклон, расстояния, отметки дна и пере-крытие канала, если применяется попутный дренаж, то указывают отметки оси дренажной трубы.

Профиль трассы в обычных климатических условиях (в районах с сезонным промерзанием грунта) проектируется с наименьшим заглублением тепловых сетей от поверхности земли без учёта глубины промерзания грунта. Это снижает объём земляных работ и стоимость строительства, облегчает раскрытие трубопроводов при их ремонте в период эксплуатации [6, С. 215]. Расположение трубопроводов выше уровня грунтовых вод позволяет отказаться полностью или частично от проведения мероприятий по устройству дренажа.

Тепловые сети при пересечении с сетями канализации, водопровода и газопроводов должны располагаться над этими сетями (см. прил. 1). В соот-ветствие с п. 9.6 [13] допускается так же прокладка трубопроводов тепловых сетей в одном ряду с другими инженерными коммуникациями.

Под профилями сетей помещают таблицу по форме 2 ГОСТ 21.605-82 для подземной прокладки сетей и по форме 3 [10] - для надземной прокладки.

Профиль магистральной линии тепловой сети размещен в графической части проекта.

7. Построение пьезометрического графика

Пьезометрический график выполняется в масштабах: вертикальном - 1:500, горизонтальном - 1:5000 или 1:10000. В курсовой работе для закрытых систем теплоснабжения пьезометрический график разрабатывается для отопительного сезона.

Пьезометрический график строится для статического и динамического режимов системы теплоснабжения.

При статическом режиме циркуляция отсутствует и система теплоснабжения заполнена водой с температурой до 100°С. Этот режим обеспечивается работой подпиточного насоса, который компенсирует утечки теплоносителя. Напор при статическом режиме принимают равным высоте самого высокого здания плюс запас 3-5 м. График давлений сети при этом режиме изображается прямой горизонтальной линией. Все здания должны быть под заливом. Максимальный статический напор не должен превышать 60 м. При разработке пьезометрического графика следует стремиться к установлению единого уровня статического давления для всей системы теплоснабжения. Когда это условие выполнить невозможно (при сложном рельефе местности и значительной разности геодезических отметок земли), систему теплоснабжения разделяют на две статические зоны или присоединяют потребителей по независимой схеме.

При динамическом режиме теплоноситель циркулирует в трубопроводах от источника теплоты к потребителям и от потребителей к источнику теплоты. Графики напоров при динамическом режиме начинают строить с графика пьезометрических напоров в обратной линии.

В закрытых системах падение давления в подающих и обратных трубопроводах на участках одинаковое. В открытых системах при расчётном режиме (отсутствует водоразбор на горячее водоснабжение) падение давления в трубопроводах тоже одинаковое.

Напор на всасывающем патрубке сетевого насоса принимают равным высоте ближнего к ИТ здания плюс запас 5 м (0,05 МПа). Используя данные таблицы 8, строят графики напоров в подающей и обратной линиях магистрали. Располагаемый напор у конечного абонента в закрытых системах теплоснабжения принимают Н_аб=15-25 м, для открытых систем Н_а6 = 25 м.

Потери напора в подогревательных установках ИТ равны Нит = 10 -20 м.

При построении графиков напоров для подающей и обратной линий учитывают следующие требования: напоры в обратной трубе при статическом и динамическом режимах должны обеспечить залив всех систем отопления зданий; напоры при статическом и динамическом режимах не должны превышать предельно допустимые напоры в оборудовании источника теплоты, водяных тепловых сетях, оборудовании тепловых пунктов и системах отопления; при работе сетевых насосов напор в подающих трубопроводах должен приниматься, исходя из условий невскипания воды. Условия невскипания определяют в зависимости от расчетной температуры воды.

Расчётная температура сетевой воды,°С	120	130	140	150	160	170
Максимальный напор, м	10	20	30	40	55	72

Это требование относится лишь к динамическому режиму, так как при переходе на статический режим перед остановкой циркуляционных насосов можно снизить температуру теплоносителя.

На пьезометрическом графике от напоров в магистрали в точке при-соединения ответвления проводят горизонтали, на них откладывают длины участков ответвления и по данным таблицы 8 строят графики напоров от-ветвления. Пьезометрический график размещен в графической части курсового проекта.

8. Определение расчетного количества подпиточной воды. Подбор сетевых и подпиточных насосов для расчетного режима

Подбор сетевых насосов

Напор сетевого насоса рассчитывается по формуле:

где: =10 м - потери давления в установках на источнике теплоты,

=10,5 м - потери давления в подающем магистральном трубопроводе, =25 м - потери давления в системе потребления,

=10,5 м - потери давления в обратном магистральном трубопроводе,

Подачу (производительность) сетевых насосов для закрытых систем теплоснабжения в отопительный период следует принимать по формуле:

кг/с = 2025,504 мі/ч.

В результате подбора был выбран насос марки СЭ 2500-60 и один в качестве резервного, один насос работает в рабочем режиме

Принимаем насос марки СЭ 2500-60:

*расход воды 2500 мі/ч;

*напор 60 м;

*допускаемый кавитационный запас не менее 12 м;

*рабочее давление на входе 11,5 (1,13) кгс/смІ(МПа);

*температура перекачиваемой воды не более 180⁰С;

*КПД не менее 86%;

*мощность (при t=20⁰C, г=1000 кг/мі) 120 кВт;

Электродвигатель А3-312-41-4

*Мощность 500 кВт.

*Напряжение 6000 В.

*Частота вращения 1500 мин^-1. [8]

Подбор подпиточных насосов

Напор подпиточного насоса принимают равным статическому напору Н_пн = Н_ст = 42 м. Подачу (производительность) рабочих подпиточных насосов в закрытых системах теплоснабжения принимаем равной расчетному расходу воды на компенсацию утечки из тепловой сети. Объем подпитки в закрытых системах 0,75% емкости системы. Вместимость теплофикационных систем может быть определена по фактическому диаметру и длинам трубопровода или емкость системы для закрытых систем теплоснабжения 65 м на 1 МВт расчетной тепловой нагрузки

Производительность подпиточных насосов

К установке принимаем насосы марки 3КМ-6 в количестве 2-х (рабочие), и один резервный. Данные насосы обладают следующими характеристиками:

*производительность 60 мі/час;

*Н=45 м;

*мощность на валу насоса 10,5 кВт;

*мощность электродвигателя 14 кВт;

*К.П.Д 63%;

*допустимая высота всасывания Н_доп=6 м;

*диаметр рабочего колеса 218 мм.

9. Конструктивные элементы тепловых сетей

Определение усилия на неподвижные опоры

Усилия воспринимаемые неподвижными опорами, складываются из неуравновешенных сил внутреннего давления, сил трения в сальниковых компенсаторах, в подвижных опорах и сил упругой деформации. П-образных компенсаторов и самокомпенсации. При определении усилий на неподвижные опоры учитывается схема участка трубопровода, тип неподвижных опор и компенсирующих устройств, расстояние между неподвижными опорами и наличие запорных органов и ответвлений.

Сила трения в сальниковых компенсаторах , Н, определяем по формулам:

, Н

, Н

где:

- рабочее давление теплоносителя п. 10.6 [2], Па, (но не менее Па)

- длина слоя набивки по оси сальникового компенсатора, м (65ч70) мм у компенсаторов с 175 мм и 120 мм у компенсаторов с >175 мм)

- наружный диаметр патрубка сальникового компенсатора, 0,325 м

- коэффициент трения набивки о металл, принимаем равным 0,15

n - число болтов компенсатора, n=8 болтов.

- площадь поперечного сечения набивки сальникового компенсатора, м

Н

Н

Для расчетов примем большее значение силы трения Н

Величина теплового удлинения трубопровода определяется по формуле

, мм

где:

- коэффициент линейного расширения углеродистых трубных сталей, мм/м*°С (табл. VI.25 [6])

l - длина рассматриваемого участка трубопровода, м

- максимальная температура стенки трубы, принимаемая равной максимальной температуре теплоносителя,°С

- минимальная температура стенки трубы, принимаемая равной расчетной температуре наружного воздуха для отопления

Расчетное тепловое удлинение с учетом предварительной растяжки в размере 50% (температура теплоносителя до 250°С) составит



=0,5*647 = 323,52 мм

Рассчитаем 3 схему, которая встречается в Н12.

где: G_h - вес одного метра трубопровода в рабочем состоянии, включающий вес трубы, теплоизоляционной конструкции и воды для водяных сетей, Н/м [8]

Н

Расчет компенсации тепловых удлинений трубопровода

Для компенсации тепловых удлинений трубопроводов используются повороты трассы, и применяются сальниковые, а также П - образные компенсаторы.

Расчет ведем для компенсаторов находящихся в УТ-2

Расчетная компенсирующая способность компенсатора:

где:

наибольшая компенсирующая способность сальникового компенсатора, мм

величина учитывающая возможное смещение неподвижных опор и неточность изготовления (для односторонних компенсаторов , для двусторонних компенсаторов z=100 мм).

При определении габаритов камер в случаи неполного использования компенсирующей способности компенсатора, установочную длину находят по формуле:

где:

максимальная длина компенсатора, мм

величина учитывающая возможное смещение неподвижных опор и неточность изготовления мм

расчетная компенсирующая способность компенсатора мм

величина теплового удлинения трубопровода мм

Монтажная длина сальникового компенсатора определяется с учетом наружного воздуха при монтаже трубопровода по формуле:

где:

температура воздуха, при которой производится монтаж трубопровода, єС

Определение тепловых потерь на участке трубопровода

Исходные данные рассмотрим УТ1-УТ2

d_тр=720

Канал марки МКЛ-8 с размерами 2770х1880 мм

Температура поверхности грунта

Среднегодовые температуры воды в подающем и обратном трубопроводе определяем по формуле:



где:средние температуры по месяцам определяемые по графику центрально-качественного регулирования в зависимости от среднемесячных температур наружного воздуха. Определяется дважды, для подающего и обратного трубопровода;

число часов по месяцам;

Таблица 10. Среднее значение температуры окружающей среды и теплоносителя за год и каждый месяц

Месяц	Значение температуры усредненное за 5 лет,°С	Значение температуры теплоносителя в трубопроводах
	Наружного воздуха	Грунта на средней глубине заложения	подающий	обратный
Январь	-6,9	12,4	99,2	53,7
Февраль	-6,4	12,4	97,8	53,2
Март	-1,3	12,4	82,5	47,3
Апрель	7,6	12,4	71,4	42,9
Май	15	12,4	70	42,4
Июнь	18,3	12,4	70	42,4
Июль	20,6	12,4	70	42,4
Август	19,7	12,4	70	42,4
Сентябрь	14,3	12,4	70	42,4
Октябрь	7,4	12,4	70,8	42,7
Ноябрь	0,6	12,4	80,4	46,5
Декабрь	-4,5	12,4	92,1	51
Среднее за год значение	7	12,4	70	42,4

Грунт сильновлажный

В качестве изоляции принимаем плиты мягкие из минеральной ваты на синтетическом связующем по ГОСТ 9573-82, имеющие .

При одинаковых диаметрах падающего и обратного трубопровода и одинаковой толщине теплоизоляции, термическое сопротивление основного слоя изоляции для каждой трубы рассматриваем по формуле:

,

,

Термическое сопротивление теплоотдачи от поверхности изоляции подающего и обратного трубопроводов:

,

где: коэффициент теплоотдачи в канале принимается равным 11 .

Термическое сопротивление теплоотдаче от воздуха к поверхности канала:

,

где: А - ширина канала, м

Г - высота, м

Термическое сопротивление грунта:

,

где: Н - глубина заложения, м, от поверхности земли до оси канала

- теплопроводность грунта,

Температура воздуха в канале

,°С

где:

- температура теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети среднегодовая, °С

°С

Тепловые потери через изолированную поверхность двухтрубных тепловых сетей, Вт/м, прокладываемых в непроходном канале шириной А и высотой Г, на глубине Н, м, определяем по формуле:

, Вт/м

где:

К - коэффициент дополнительных потерь (табл. 9 [15])

, Вт/м

Термическое сопротивление подающего и обратного трубопроводов:

,

Удельные тепловые потери подающего и обратного трубопроводов:

, Вт/м

, Вт/м

, Вт/м

, Вт/м

Заключение

При разработке этого проекта использовалась нормативная литература СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети», ГОСТ 21.605-82* «Сети тепловые (Тепломеханическая часть) Рабочие чертежи».

В качестве источника теплоты запроектирован ИТ, местоположение которого определено по заданию. ИТ обеспечивает теплом и электроэнергией микрорайон численностью 91680 человек, приходящихся на 191 га земли.

Система теплоснабжения запроектирована закрытой, то есть непосредственный забор воды из системы теплоснабжения отсутствует, потребители получают тепловую энергию посредством теплообменных аппаратов подсоединенных к тепловым сетям.

Тепловая нагрузка абонентов меняется в зависимости от температуры наружного воздуха. Максимальные тепловые потоки составляют:

* на отопление 147,23 МВт;

* на вентиляцию 17,67 МВт;

* на горячее водоснабжение 92,76 МВт.

Расход сетевой воды составляет 562,64 кг/с. В теплофицируемом районе имеется 32 квартала с различными потребностями в сетевой воде. Общая площадь района 191 га.

На расчетном участке рассчитана и принята тепловая изоляция - мягкие плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем ГОСТ 9573 - 82. [8] с расчетной теплопроводностью л_и=0,04 Вт/м К и толщиной 100 мм, которая гарантирует нахождение тепловых свойств участка трубопровода в диапазоне допустимых норм.

Прокладка трубопроводов принята подземная канальная. Используются каналы типа МКЛ различных модификаций, такие как МКЛ-6, МКЛ-4 и др. Выпуск воздуха осуществляется в УТ4 Ш40, слив воды - УТ7 Ш300 и ИТ Ш100.

Список литературы

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

2. СНиП 41-02-2003 Тепловые сети. - М.: Министрой России, 2004. 49 с.

3. СНиП 2.04.07-86*. Тепловые сети. - М.: Министрой России, 1994. 48с

4. Ахмерова Г.М., Ланцов А.Е. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию дисциплины «Теплоснабжения» для студентов специальности 270109. Часть 1. Казань: КГАСА, 2007.39 с.

5. Ахмерова Г.М., Ланцов А.Е. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию дисциплины «Теплоснабжения» для студентов специальности 270109. Часть 2. Казань: КГАСА, 2007.35 с.

6. Щекин Р.В. и др. Справочник по теплоснабжению и вентиляцию. Киев: Будивельник. 1976.-413 с.

7. Манюк В.И. и др. Справочник по наладке и эксплуатации водяных тепловых сетей. - М.: Стройиздат, 1988. - 247 с.

8. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. 5-е изд.-М.: Энергоиздат, 1982-360 с.

9. Ионин А.А. и др. Теплоснабжение. - М.: Стройиздат, 1982.-336 с.

10. Водяные тепловые сети, под редакцией Н.К. Громова-М.: Энергоатомиздат, 1988.-376 с.

11. ГОСТ 21.605-82* Сети тепловые (Тепломеханическая часть) Рабочие чертежи.

Размещено на Allbest.ru