12. Тепловой расчёт подогревателей сетевой воды

2. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

И ЕЁ СОСТАВ

Основное значение любой системы теплоснабжения состоит в обеспечении потребителей необходимым количеством теплоты требуемого качества.

При выборе системы теплоснабжения учитываются технические и экономические показатели по всем элементам: источнику теплоты, сети, абонентским установкам.

В данном курсовом проекте необходимо выбрать систему теплоснабжения для промышленного предприятия и 2-х жилых районов. Наиболее рациональным является выбор централизованной системы теплоснабжения, т.к. с уменьшением числа источников теплоснабжения, повышается экономичность выработки теплоты и снижаются начальные затраты и расходы по эксплуатации источников теплоснабжения.

В зависимости от числа трубопроводов, используемых для теплоснабжения данной группы потребителей, водяные системы делятся на одно-, двух-, трех- и многотрубные. В данном курсовом проекте выбираем двухтрубную водяную систему, в которой тепловая сеть состоит из двух трубопроводов: подающего и обратного. По подающему трубопроводу горячая вода подводится от станции к абонентам, по обратному трубопроводу охлажденная вода возвращается к котельной. Эти системы по сравнению с многотрубными требуют меньших начальных вложений и дешевле в эксплуатации.

Водяные системы теплоснабжения применяются: закрытые и открытые. Выбираем закрытую систему теплоснабжения, в ней сетевая вода используется только в качестве теплоносителя, но из сети не отбирается. Преимущество закрытой системы - гидравлическая изолированность водопроводной воды, поступающей в установки горячего водоснабжения, от воды, циркулирующей в тепловой сети. Обеспечивается стабильное качество горячей воды, поступающей в установки горячего водоснабжения, такое же, как качество водопроводной воды.

В зависимости от характера тепловых нагрузок абонента и режима тепловой сети выбираются схемы присоединения абонентских установок к тепловой сети. Присоединение нагрузки ГВС - независимое. Для отопления принимаем зависимую схему присоединения отопительных установок с элеваторным смешением. Основными преимуществами элеватора как смесительного устройства являются простота и надежность работы. В условиях эксплуатации элеватор не требует постоянного обслуживания. Достоинство закрытой схемы - это простота и дешевизна, и при этом может быть получен несколько больший перепад температур сетевой воды в абонентской установке. Увеличение перепада температур воды уменьшает расход теплоносителя в сети, что может привести к снижению диаметров сети и экономии на начальной стоимости тепловой сети и на эксплуатационных расходах.

Для теплоснабжения промышленного предприятия применяем паровую централизованную систему, она должна включать в себя системы сбора и возврата конденсата.

Паровую систему предусматриваем двухтрубную с возвратом конденсата. Пар по паровой сети транспортируется к тепловым потребителям. Конденсат возвращается от потребителя в котельную по конденсатопроводу. На случай аварийной ситуации предусматриваем резервную подачу пара в сеть через редукционно-охладительную установку. Сбор конденсата от теплоприемников и возврат его к источнику теплоты имеют важное значение для надежности работы котельной установки и для экономии теплоты и общей экономичности системы теплоснабжения вцелом. Систему сбора и возврата конденсата принимаем закрытую.

Температуру возвращаемого конденсата принимаем 80⁰С, а коэффициент возврата конденсата принимается равным 0,8.

Технологические потребители к паровым системам теплоснабжения присоединяются непосредственно; системы горячего водоснабжения и отопления присоединяются либо через пароводяной подогреватель, либо через струйный подогреватель.

Котельная по назначению - отопительно-производственная - для обеспечения теплом систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и для технологического теплоснабжении.

Согласнопролкладка тепловых сетей в жилых районах предусматривается подземная - канальная. Это связано с соблюдением архитектурных и планировочных требований. Для паропроводов предусмотрена воздушная прокладка.

Все три вида нагрузки присоединяем к тепловой сети параллельно. То есть расход теплоносителя будет складываться из суммы его расходов на отдельные виды нагрузки.

3. Построение графиков изменения подачи

Первым этапом проектирования системы теплоснабжения является определение расходов и необходимых параметров теплоты для всех присоединенных к этой системе потребителей.

Годовое потребление состоит из расходов на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение (ГВС) и технологию. Они, в свою очередь, складываются из теплопотреблений отдельных объектов теплоснабжения и по характеру протекания во времени подразделяются на сезонные и круглогодичные. Сезонные нагрузки очень зависят от климатических условий (в нашем случае основным условием будет являться температура наружного воздуха). К сезонным относятся нагрузки отопления и вентиляции. Круглогодичные - фактически не зависят от климатических условий, таковыми являются нагрузки ГВС и технологические.

В нашем проекте три объекта теплоснабжения: промышленное предприятие и 2 жилых района. Расходы теплоты промышленным предприятием нам заданы, необходимо определить величину теплопотребления в жилых районах.

Согласно исходным данным город-местоположение котельной - Иваново. Климатологические параметры расчетного города для холодного периода года принимаем по [3] и заносим их в Таблицу 3.1.

Таблица 3.1 Климатологические параметры расчётного города

Согласно [1] при разработке схем теплоснабжения расчетные тепловые нагрузки определяются:

а) для намечаемых к строительству промышленных предприятий -- по укрупненным нормам развития основного (профильного) производства или проектам аналогичных производств;

б) для намечаемых к застройке жилых районов -- по укрупненным показателям плотности размещения тепловых нагрузок или по удельным тепловым характеристикам зданий и сооружений согласно генеральным планам застройки районов населенного пункта.

Расчётную нагрузку на отопление жилых и общественных зданий определяем по следующему выражению, Вт

Q_o = q_o F(1+k₁), (3.1)

где q_o - укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м² общей площади, принимаемый по [1], Вт/м².

F - площадь жилых зданий, м²

k₁ - коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий, согласно рекомендациям [1] принимаем k₁ = 0,25;

Расчет ведем для двух жилых районов:

Для 1-го жилого района:

Высота зданий - 30 м, высота потолков ? 3 м, следовательно этажность принимаем

30/3 = 10 этажей. Здания возведены после 1985 года.

Для 2-го жилого района:

Высота зданий - 30 м, высота потолков ? 3м, этажность - 10 этажей. Здания возведены после 1985 года.

Получаем q_о = 83 Вт/м² для обоих жилых районов.

Площадь жилых зданий:

Для 1-го жилого района: F₁ = 270000 м²;

Для 2-го жилого района: F₂ = 162000 м²;

Определяем расчётную нагрузку на отопление по районам по формуле (3.1)

Для 1-го жилого района:

= q_o·F₁·(1 + k₁) = 83·270000·(1 + 0,25) = 28012500 Вт = 28,0125 МВт;

Для 2-го жилого района:

= q_o·F₂·(1 + k₁) = 83·162000·(1 + 0,25) = 16807500 Вт = 16,807 МВт;

Расчётную тепловую нагрузку на вентиляцию общественных зданий определяем по выражению, Вт

= k₁·k₂·q_o·F, (3.2)

где k₂ - коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий, для зданий, построенных после 1985 года k₂ = 0,6;

Определяем расчётную тепловую нагрузку на вентиляцию по районам.

Для 1-го жилого района:

= k₁·k₂·q_o·F = 0,25·0,6·83·270000= 3361500 Вт = 3,3615 МВт;

Для 2-го жилого района:

= k₁·k₂·q_o·F = 0,25·0,6·83·162000= 2016900 Вт = 2,0169 МВт.

Для общественных зданий, расположенных в жилом районе, а также если для них неизвестны расходы воды, рекомендуется по [1] расчет расхода теплоты определять в целом по жилому району:

= , Вт (3.3)

где N_ж - число жителей:

Коэффициент 1,2 учитывает выстываение горячей воды в абонентских системах горячего водоснабжения [3].

а - средненедельная норма расхода воды на горячее водоснабжение при температуре 55єС на одного человека в сутки, проживающего в здании с горячим водоснабжением. Принимаем как для жилых домов квартирного типа с централизованным горячим водоснабжением, оборудованных душами и ваннами длиной от 1,5 до 1,7 м, в соответствии с [3], а = 120 л/(сут·чел);

b - норма расхода воды на горячее водоснабжение, потребляемой в общественных зданиях, при температуре 55єС, т.к. мы не располагаем более точными данными, по [3] рекомендуется принять b = 25 л/(сут·чел);

t_з - температура холодной (водопроводной) воды. Т.к. отсутствуют данные о температуре холодной водопроводной воды, ее принимаем в отопительный период t_з = 5єC [1];

с_ср - средняя теплоёмкость воды в рассматриваемом интервале температур, с_ср = = 4 190 кДж/(кг·К) [4];

Число жителей:

Для 1-го жилого района: N_{ж 1} = 15000 чел.

Для 2-го жилого района: N_{ж 2} = 9000 чел.

Тогда тепловые нагрузки на ГВС:

Для 1-го жилого района:

= = 6,328МВт;

Для 2-го жилого района:

= = 3,797 МВт;

При расчете суммарной круглогодичной нагрузки системы централизованного теплоснабжения необходимо иметь величины средних нагрузок для сезонных потребителей теплоты. Такие нагрузки определяются по формулам в зависимости от средней температуры наружного воздуха за отопительный период t^ср.о_н

Для отопления

(3.4)

Для вентиляции

(3.5)

Для горячего водоснабжения

= (3.6)

Для технологии

Q_т = Q_т (3.7)

где Q_о, Q_в, _, Q_т - расчётные нагрузки на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологию, МВт;

t_вр- температура воздуха внутри помещения, ^оС;

t_нр, - расчётная температура наружного воздуха, ^оС;

t_н^ср.о - текущая температура наружного воздуха, ^оС.

Для жилых зданий t_вр =20 ^оС.

Для г.Иваново t_нр= -30 ^оС по [4];.

Зависимость тепловых нагрузок отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологии от температуры наружного воздуха в соответствии с уравнениями (3.4) и (3.5) имеют прямые линии, поэтому для определения и построения графиков для систем вентиляции и отопления объектов достаточно двух значений, а для систем горячего водоснабжения и технологии всего одного.

В соответствии с формулами (3.4) и (3.5) получаем:

Для 1-го жилого района:

МВт;

МВт;

= = 6,328 МВт.

Для 2-го жилого района:

МВт;

МВт;

= = 3,797 МВт.

Средний тепловой поток, на горячее водоснабжение жилых районов населенных пунктов в неотапливаемый период определяем по следующему выражению

(3.8)

- температуры холодной водопроводной воды летом и зимой, при отсутствии данных можно принять [1];

- коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному периоду, принимаем при отсутствии данных для жилищно-коммунального сектора равным 0,8, для предприятий - 1 в соответствии с рекомендациями ;

Для 1-го жилого района:

4,05 МВт.

Для 2-го жилого района:

2,43 МВт.

Суммарные тепловые нагрузки по районам при расчётной температуре:

Отопление: МВт;

Вентиляция: МВт;

ГВС зимнее: МВт;

ГВС летнее: МВт;

На основании выполненных расчётов строим графики изменения подачи теплоты объектам.

Для первого и второго жилых районов суммарный график показан на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Графики изменения подачи теплоты в зависимости от температуры наружного воздуха в первом и втором жилых районах.

Нагрузка (Q) на: 1 - отопление первого и второго жилых районов; 2 - вентиляцию первого и второго жилых районов; 3- ГВС первого и второго жилых районов (зимняя); 4- ГВС первого и второго жилых районов (летняя); 5 - суммарный график по районам.

Выполним расчёт для построения графика изменения подачи теплоты для промышленного предприятия. По [1] для промышленного предприятия температура внутреннего воздуха t_в = 16 ^оС.

Из исходных данных нам известно:

расчётная нагрузка на отопление Q_o = 4,6 МВт;

расчётная нагрузка на вентиляцию Q_в = 2,1 МВт;

расчётная нагрузка на горячее водоснабжение Q_гв = 2,0 МВт;

расчётная нагрузка на технологию Q_т = 26 МВт.

В соответствии с формулами (3.4) и (3.5) получаем:

, МВт;

, МВт;

Q_гв= Q_гв(ПП) = 2 МВт;

Q_т = Q_т(ПП) = 26 МВт.

Значение летней нагрузки на горячее водоснабжение найдём по формуле (3.8):

1,6 МВт.

На основании выполненных расчётов строим график тепловых нагрузок потребителей промышленного предприятия, рисунок 3.2.

Рисунок 3.2 - Графики изменения подачи теплоты в зависимости от температуры наружного воздуха в ПП.

Нагрузка (Q) на: 1 - отопление; 2 - вентиляцию; 3 - ГВС (зимняя); 4 - ГВС (летняя); 5 - технологию.

Для построения графика суммарного теплопотребления и графика годового теплопотребления необходимо знать число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха. Такие сведения предоставит [3].

Таблица 3.2 - Число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха, ч

Годовой расход топлива:

, (3.9)

где Q^год - суммарное годовое потребление теплоты, МДж/год;

Q_н^р - низшая теплота сгорания условного топлива, МДж/кг; Q_н^р = 29,3 МДж/кг;

- КПД источника теплоснабжения; = 0,9.

Годовой расход теплоты определяется по следующей формуле

Q^год = Q_о^год + Q_в^год + Q_гвс^год + Q_т^год , (3.10)

где Q_о^год, Q_в^год , Q_гвс^год , Q_т^год - годовые потребления теплоты на цели отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологии, ГДж/год.

Годовой расход теплоты на отопление для жилых и общественных зданий, ГДж/год:

Q_о.ж^год = n_от Q_о^ср 3,6 24, (3.11)

где n_от - продолжительность отопительного периода, n_от = 236суток;

Q_о^ср - суммарное среднее потребление теплоты на отопление, МВт. Q_о^ср определяется по выражению

Q_о^ср = Q_о(1)^ср + Q_о(2)^ср, (3.12)

где Q_о(1)^ср, Q_о(2)^ср- суммарное среднее потребление теплоты на отопление первого жилого района и второго жилого района, МВт, которое определяется соотношением

, МВт (3.13)

МВт;

МВт;

Тогда по формуле (3.12) определяем суммарное среднее потребление теплоты на отопление для жилых и обжественных зданий

Q_о^ср = 13,67 + 8,2 = 21,87 МВт.

Определяется годовая нагрузка на отопление жилых и общественных зданий по формуле (3.11):

Q_о.ж^год = 236 21,87 86,4 = 445938,05 ГДж/год.

Годовой расход теплоты на отопление на промышленном предприятии, ГДж/год:

, (3.14)

где z_п.п - число часов работы промышленного предприятия в сутки, примем z_п.п=24 ч/сут по ; Дежурного отопления на предприятии нет.

Определяем годовой расход теплоты на отопление по (3.14)

,

Суммарный годовой расход теплоты на отопление жилых районов и промышленного предприятия:

Определяется годовая нагрузка на вентиляцию в жилых и общественных зданиях:

Q_в.ж^год = Q_в^ср n_вz360010^-3, (3.15)

где z - усредненное за отопительный период число часов работы системы вентиляции общественных зданий в течение суток (при отсутствии данных принимается равным 16 ч) [1];

Q_в^ср - суммарное среднее потребление теплоты на вентиляцию, МВт.

Q_в^ср = Q_в(1)^ср + Q_в(2)^ср, (3.16)

где Q_в(1)^ср, Q_в(2)^ср - суммарное среднее потребление теплоты на вентиляцию первого жилого района и второго жилого района, МВт, которое определяется по формуле

, МВт (3.17)

МВт

МВт

Суммарное среднее потребление теплоты на вентиляцию по формуле (3.17)

Q_в.ж^ср = 1,64 + 0,984 = 2,624 МВт

Тогда по формуле (3.16)

Q_в^год = 2,624 236 16 3,6 = 35669,61 ГДж/год.

Годовой расход теплоты на вентиляцию на промышленном предприятии, ГДж/год:

(3.18)

Тогда суммарный годовой расход теплоты на вентиляцию:

Годовая нагрузка на горячее водоснабжение:

Q_гв ^год = Q_{гв ж} ^год + Q_{гв пп}^год ,

где Q_{гв ж} ^год - годовой расход теплоты на ГВС в жилых микрорайонах,

Q_{гв пп}^год - годовой расход теплоты на ГВС промпредприятия.

Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение жилых районов:

(3.19),

где n_у - расчетное число суток в году работы системы горячего водоснабжения. При отсутствии данных следует принимать 350 суток [2].

ГДж/год.

Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение промпредприятия:

,

так как вода подается только на душевой разбор, который работает только в течении двух часов в смену, то Т=9часа.

ГДж/год.

Q_гв ^год = 270278,21 + 21202,56 = 291480,77 ГДж/год.

Годовой расход теплоты на технологию:

, (3.20)

где n_год - годовое число часов использования максимума технологической тепловой нагрузки, ч/год, принятое значение соответствует 3^х-сменному режиму работы:

n_год = 8760 ч/год;

ГДж/год.

Суммарное годовое потребление теплоты:

Q^год = 458172,29 + 41254,54 + 291480,77 + 737942,4 = 1528850 ГДж/год

Годовой расход топлива:

т/год у.т.

Полученные результаты будут использованы при выборе и расчете источника теплоснабжения.

3

Рисунок 3.3 - График годового расхода теплоты (График Россандера).

4. Выбор метода регулирования. Расчет

температурного графика

Данный раздел необходим для определения графика изменения температур в подающем и обратном трубопроводе в зависимости от температуры наружного воздуха.

Исходные данные для расчета:

1. температура теплоносителя в подающем трубопроводе,

Принято ;

2. температура теплоносителя в обратном трубопроводе,

Принято ;

3. температура после абонентского ввода [1],

Для зависимых систем ;

4.1 Выбор метода регулирования отпуска теплоты

Надежная и экономичная работа систем централизованного теплоснабжения возможна лишь при автоматизации режима их работы. Это достигается путем регулирования системы. В крупных системах достичь качества и эффективности снабжения возможно, лишь применяя комбинированное рациональное регулирование, производимое как минимум на трёх ступенях (центральное, групповое или местное и индивидуальное).

Для данного курсового проекта принимаем центральный качественный метод регулирования по отопительной нагрузке. При разнородной тепловой нагрузке наряду с центральным регулированием невозможно одновременно сочетать требования всех абонентов, снабжаемых теплотой от единой сети. Поэтому наряду с центральным качественным регулированием должно проводиться местное количественное подрегулирование групп однотипных систем и потребителей теплоты в узлах присоединения.

В паровых системах теплоснабжения регулирование отпуска теплоты местное, непосредственно у потребителей. Регулирование заключается в изменении температуры конденсации посредством дросселирования или изменением времени работы отопительных приборов (пропусками).

Центральный качественный метод представляет собой регулирование отпуска теплоты за счёт изменения температуры теплоносителя на входе в систему (при неизменном расходе теплоносителя) и может обеспечить более стабильный тепловой режим, нежели количественный метод.

Качественное регулирование возможно не на всём промежутке температур отопительного периода, что связано с условиями горячего водоснабжения. По [1] для закрытой системы теплоснабжения температура в воды в подающем трубопроводе должна быть не менее 70єС, при температуре воды в местах водоразбора не менее 60єС (резерв в 10єС учитывает падение температуры воды в местных коммуникациях и в теплообменнике ГВС).

4.2 Расчет температур воды в отопительных системах с зависимым

Аналогично производится расчёт температуры воды на выходе из отопительной системы при остальных текущих температурах наружного воздуха. Полученные значения сведены в Таблицу 4.1.

4.2.3 Температура воды после смесительного устройства (элеватора)

, (4.3)

°C;

Аналогично производится расчёт температуры воды после смесительного устройства при остальных текущих температурах наружного воздуха. Полученные значения сведены в Таблицу 4.1, а температурные графики на рис.4.1.

При > регулирование отопительной нагрузки не осуществляется.

Таблица 4.1 - Результаты расчета регулирования отпуска теплоты

Рисунок 4.1. - Температурные графики качественного регулирования отопительной нагрузки от температур наружного воздуха: - температура теплоносителя в подающей линии тепловой сети; - температура теплоносителя после отопительной установки; - температура воды после смесительного устройства.

4.3 Подрегулирование системы горячего водоснабжения

4.5.1 Расход воды в системе отопления

, (4.21)

где- расчётный расход воды на отопление для всех потребителей. Посчитан ранее и составляет: = 49,4195 МВт.

кг/с.

4.5.2 Расход воды в системе вентиляции

G_в=W_п/с_в (4.22)

Расчет G_в при

G_в=42,02/4,19=10,03кг/с.

4.5.3 Расход воды в системе ГВС

(4.23)

Расчет Gгвс при

кг/с.

4.5.4 Средневзвешенная температура в обратной линии тепловой сети.

(4.24)

Результаты расчётов сводим в таблицу 4.4.

Таблица 4.4.

Рисунок 4.2 - Температурный график регулирования тепловой сети.

1 - температура воды в подающей линии; 2 - температура воды в обратной линии; 3 - температура воды на выходе из системы вентиляции; 4 - температура воды на выходе из подогревателя ГВС; 5 - средневзвешенная температура.

5. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ РАСХОДОВ СЕТЕВОЙ ВОДЫ ПО

Для построения графиков расходов сетевой воды в сетях по объектам находим численные значения расходов сетевой воды, идущей в систему отопления, вентиляции и ГВС для каждого объекта. Определение этих расходов будем осуществлять по известной тепловой нагрузке и температурам сетевой воды

Определяем расходы сетевой воды для первого жилого района.

Расход сетевой воды, поступающей в систему отопления

; (5.1)

Расчет ведем при t_н = -30⁰С

Расход сетевой воды, поступающей в систему вентиляции

(5.2)

Расход сетевой воды, поступающей в систему ГВС

(5.3)

Аналогично расчет ведется при других температурах

Для второго жилого района и промышленного предприятия расчет ведется аналогично. Результаты расчета для всех районов сведены в таблицу 5.1.

По результатам расчета строим графики расхода сетевой воды по объектам и в сумме, представленные на рис.5.1 - 5.4.

Таблица 5.1 - 5.4.

Рисунок 5.1. - График зависимости сетевой воды для жилого района 1.

1 - расход сетевой воды, поступающий в систему отопления, G_о; 2 - расход сетевой воды, поступившей в систему вентиляции, G_в; 3 - расход сетевой воды, поступившей в систему ГВС, G_ГВС.

Рисунок 5.2. - График зависимости сетевой воды для жилого района 2.

1- расход сетевой воды, поступающий в систему отопления, G_о; 2 - расход сетевой воды, поступившей в систему вентиляции, G_в; 3 - расход сетевой воды, поступившей в систему ГВС, G_ГВС.

Рисунок 5.3. - График зависимости сетевой воды для промышленного предприятия.

1- расход сетевой воды, поступающий в систему отопления, G_о; 2 - расход сетевой воды, поступившей в систему вентиляции, G_в; 3 - расход сетевой воды, поступившей в систему ГВС, G_ГВС.

Рисунок 5.4. - График зависимости суммарного расхода сетевой воды, поступающей на теплоснабжение.

1- суммарный расход сетевой воды, поступающий в систему отопления, G_о; 2 - суммарный расход сетевой воды, поступившей в систему вентиляции, G_в; 3 - суммарный расход сетевой воды, поступившей в систему ГВС, G_ГВС; 4 - общий расход сетевой воды.

6. ВЫБОР ВИДА И СПОСОБА ПРОКЛАДКИ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ

Для проведения гидравлического расчета тепловой сети необходимо выбрать схему теплоснабжения потребителей.

Как было принято ранее, тепловая сеть для теплоснабжения жилых районов закрытая водяная двухтрубная, для теплоснабжения промышленного предприятия тепловая сеть двухтрубная с системой возврата конденсата открытого типа.

Так как надземные теплопроводы долговечнее и более ремонтопригодны по сравнению с подземными [6], то для теплоснабжения промышленного предприятия применяется надземный способ прокладки тепловой сети. Для теплоснабжения жилых районов из архитектурных соображений применяется подземная прокладка тепловой сети в непроходных каналах.

Для снабжения потребителей теплотой применяется радиальная схема тепловой сети, а для жилых районов радиальная разветвленная Преимущество схемы в том, что такая сеть наиболее дешевая по начальным затратам, требует наименьшего расхода металла на сооружение и проста в эксплуатации.

На основе принятых видов и способов прокладки тепловой сети производится ее гидравлический расчет.

7. Гидравлический расчёт тепловой сети.

Задачей данного раздела является:

_{а) определение диаметров трубопроводов;}

_{б) определение падения давления (напоров);}

_{в) определение давлений (напоров) в различных точках сети;}

_{г) увязки всех точек системы при статическом и динамическом режимах в целях обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и абонентских системах.}

7.1.Гидравлический расчет водяной тепловой сети

_{Расчетный расход сетевой воды в водяных тепловых сетях при качес}твенном регулировании отпуска теплоты следует определить отдельно по каждому потребителю теплоты с последующим суммированием этих расходов [1]:

_{а) на отопление, кг/с,}

_{; (7.1)}

_{б) на вентиляцию, кг/с,}

_{; (7.2)}

_{г) на горячее водоснабжение в закрытых системах теплоснабжения, кг/с:}

 _{; (7.3)}

Суммарные расчетные расходы сетевой воды в двухтрубных тепловых сетях при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять по формуле [1]

_{, (7.4)}

_{где к3 - коэффициент запаса учитывает долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления, принимаем по [1]}

_{k = 1,2.}

Таким образом согласно формулам (6.1)-(6.4) определяем расход воды у потребителей

Расчётный расход воды на 1-й жилой район

(7.5)

кг/с

Расчётный расход воды на 2-й жилой район

(7.6)

кг/с

Расчётный расход воды на промышленное предприятие

(7.7)

кг/с

Суммарный расчётный расход теплосети

G = G₁ + G₂ + G₃ = 139 + 83,4 + 34,332 = 256,732 кг/с

7.2 Гидравлический расчет разветвленных тепловых сетей

Исходными данными для расчета являются: схема тепловой сети, параметры теплоносителя на источнике и у абонентов, расчетные расходы воды по отдельным участкам, длины участков тепловой сети.

Расстояние от источника теплоснабжения до жилого района 1 согласно заданию составляет м, а до жилого района 2 составляет м. Предварительно выбираем главную магистраль как наиболее удаленную. В нашем случае это будет направление до наиболее удаленного потребителя, т.е. источник-ТК-жилой район №2.

7.2.1 Расчет участка главной магистрали И - ТК

а) Задаемся величиной удельных потерь давления R_l=80 Па/м [1].

б) Определяем ориентировочный внутренний диаметр трубопровода, м:

, (7.8)

где G - расход воды на участке, кг/с;

А - коэффициент равный 0,117 [1];

м

в) По ГОСТ 10704-63^* определяем стандартный ближайший диаметр для стальных электросварных труб:

- внутренний диаметр: 0,359 м;

- наружный диаметр: 0,377 м;

- толщина стенки: мм.

г) Рассчитываем среднюю скорость движение воды на участке, м/с:

(7.9)

м/с

_{д) Определяем критерий Рейнольдса и сравниваем его с предельным значением :}

, (7.10)

где - кинематическая вязкость воды, Составляет = 0,296 • 10^-6 м²/с

Значение приведённого коэффициента Рейнольдса:

Т.к. значение Re > Re_пр, то при определении коэффициента гидравлического трения величиной пренебрегаем.

е) Рассчитываем коэффициент гидравлического трения л. Для водяных сетей = 0,0005 м по .

(7.11)

_{ж) Уточняем величину линейной потери давления, Па/м:}

, (7.12)

Па/м

з) Определяем эквивалентную длину участка трубопровода, м:

По находим в зависимости от диаметра участка

- для задвижки (установленной вначале и в конце участка): ;

- для сальникового компенсатора (установленного через каждые 100м): 10.

=

е) Определяем потери давления на участке, Па:

(7.13)

Па

Расчет участка ТК-Ж2 производим аналогично, результат расчета сведем в таблицу 7.1.

7.2.2 Расчет ответвления ТК - Ж1