Проектирование теплораспределительных систем

Расчет тепловых нагрузок цехов промышленного предприятия, тепловой и гидравлический расчет водяных тепловых сетей, паропроводов и конденсатопроводов, выбор схем присоединения зданий к тепловой сети. График температур в подающем и обратном трубопроводах.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 22.09.2021
Размер файла 1,0 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

ФГБОУ ВПО «Брянский государственный технический университет»

Факультет энергетики и электроники

Кафедра «Промышленная теплоэнергетика»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Источники и системы теплоснабжения»

Проектирование теплораспределительных систем

Студент гр. 16-ТиТ Луданный О.В.

Преподаватель

доц. каф. «ПТЭ», д.т.н. Анисин А.А.

Брянск 2021

Аннотация

Пояснительная записка представляет собой отчет о выполнении курсового проекта по проектированию централизованной системы теплоснабжения промышленного предприятия.

Представлен расчет тепловых нагрузок цехов промышленного предприятия, тепловой и гидравлический расчет водяных тепловых сетей, паропроводов и конденсатопроводов, выбор схем присоединения зданий к тепловой сети.

Иллюстрации: генплан промышленного предприятия со схемой трубопроводов, графики регулирования тепловых нагрузок, расхода тепла по продолжительности тепловых нагрузок, температур воды в подающем и обратном трубопроводах теплосети в зависимости от температуры наружного воздуха, пьезометрический график тепловой сети.

Пояснительная записка содержит 20 рисунков, 24 таблиц, 42 страницы текста.

Содержание

тепловой сеть трубопровод гидравлический

Введение

Исходные данные

1. Расчет тепловых нагрузок

2. Графики расхода теплоты

3. График температур в подающем и обратном трубопроводах

4. Определение расходов сетевой воды

5. Гидравлический расчет тепловой сети

5.1 Предварительный расчет

5.2 Проверочный расчет

6. Пьезометрический график тепловой сети и схемы подключения потребителей

7. Гидравлический расчет паропровода

7.1 Предварительный расчет

7.2 Проверочный расчет

8. Гидравлический расчет конденсатопровода

8.1 Предварительный расчет

8.2 Проверочный расчет

9. Тепловой расчет

10. Исследование гидравлического режима тепловой сети при отключении одного из потребителей

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Теплоснабжение ? система обеспечения теплом зданий и сооружений, предназначенная для обеспечения теплового комфорта для находящихся в них людей или для возможности выполнения технологических норм.

Теплоснабжение является одной из основных подсистем энергетики. Потребителями тепла являются объекты жилищно-коммунального хозяйства и промышленные предприятия. Для жилищно-коммунальных объектов используется тепло на отопление и вентиляцию зданий, горячее водоснабжение; для промышленных предприятий, кроме того, на технологические нужды.

Современные предприятия имеют сложные и многообразные энергетические системы, состоящие из комплексов установок и устройств, предназначенных для сжигания топлива и производства, транспорта, распределения и потребления электроэнергии, теплоты, сжатого воздуха, газа, кислорода.

Системы теплоснабжения по удаленности потребителей от источника делятся на местные и централизованные; по типу использования теплоносителя - открытые и закрытые.

Открытые системы теплоснабжения ? системы, в которых происходит водоразбор горячей воды для нужд потребителя непосредственно из теплосети. При этом водоразбор может быть частичным или полным. Оставшаяся в системе горячая вода используется для отопления и вентиляции. Закрытые системы теплоснабжения ? системы, в которых циркулирующая в трубопроводе вода используется только как теплоноситель, и не забирается из теплосети для обеспечения горячего водоснабжения. Система в этом случае полностью закрыта от окружающей среды.

Централизованная система теплоснабжения состоит из следующих основных элементов: источника тепла, тепловых сетей и местных систем потребления: систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения (ГВС).

Для централизованного теплоснабжения используют два типа источников тепла: теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), районные котельные. На ТЭЦ осуществляется выработка тепла и электроэнергии, обеспечивающая существенное снижение расходов топлива при получении электроэнергии.

Прокладка тепловых сетей для транспортировки теплоносителя производится как под землей (в проходных, в полупроходных, в непроходных каналах и безканальная прокладка), так и на открытом воздухе (на эстакаде, мачте, низких опорах, на стенах здания).

Централизованные системы имеет ряд преимуществ: позволяют повысить экономичность и надежность системы, обеспечить простоту в эксплуатации; имеют более высокую экологичность, снижают пожарную опасность; освобождают значительные площадки, занятые местными котельными и складами топлива при них.

Цель данной работы ? проектирование системы теплоснабжения машиностроительного завода от производственной котельной.

Для достижения данной цели необходимо решить ряд следующих задач:

1. Рассчитать тепловые нагрузки машиностроительного завода на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение и построить графики изменения нагрузки в течении отопительного периода.

2. Рассчитать и построить графики изменения температур и расходов теплоносителя при регулировании тепловой нагрузки

3. Провести гидравлический расчет тепловой сети с целью определения диаметров трубопроводов, падения давления по длине трубопровода, давления в различных точках сети

4. Произвести гидравлический расчет паровой сети для исключения его активной конденсации

5. Произвести тепловой расчет тепловой сети для определения необходимой толщины тепловой изоляции.

6. Провести исследование гидравлического режима сети при отключении одного из потребителей

Исходные данные

Таблица 1

Экспликация и характеристика зданий

Здание

Назначение

Объем здания V, м3

Количество

Расход пара Gп, т/ч

Внутренние тепловыделения Qвн, кВт

Высота здания, м

Умывальников n

Душей n

А

Административное здание

18750

6

0

0

0

36

Б

Столовая

8000

10

3

3

90

7

Г

Сталелитейный цех

68750

8

8

3

350

25

О

Слесарные мастерские

25000

6

6

0

0

8

П

Цех металлических покрытий

45000

9

9

3

250

15

Таблица 2

Удельные отопительные и вентиляционные характеристики зданий, расчетная температура воздуха внутри помещений

Здание

Строительный объем здания, V ·103. м3

Удельная характеристика, Вт/м3·К

Расчетная температура воздуха внутри помещений tв.р, єС

для отопления qо

для вентиляции qв

А

18750

0,30

0,11

18

Б

8000

0,45

0,80

16

Г

68750

0,265

0,90

16

О

25000

0,51

0,25

16

П

45000

0,45

0,61

18

Таблица 3

Исходные данные

Расчетные температуры сетевой воды фпо, єС

Давление в водяной тепловой сети, кПа

Давление пара, МПа

Город

Тепловая изоляция

Способ прокладки тепловых сетей

В подающей линии Hп

В обратной линии Hо

Начальное Pн

Конечное Pк

150 / 70

610

310

0,63

0,44

Волгоград

Битумперлит

Бесканальная

Таблица 4

Отметки горизонталей рельефа местности

Здание

А

Б

Г

О

П

Отметки горизонталей, м

145

150

155

160

160

1. Расчет тепловых нагрузок

1. Расчетные параметры наружного воздуха в городе Волгоград [7]:

1.1. Расчетная температура наружного воздуха на отопление

tн.о = -22 єС;

1.2. Расчетная температура наружного воздуха на вентиляцию

tн.в = -18 єС;

1.3. Средняя температура наружного воздуха за отопительный период

tн.ср = -2,3 єС;

1.4. Средняя температура наружного воздуха наиболее холодного месяца

tн.ср.х = -6,9 єС;

1.5. Средняя скорость ветра wв.ср = 3,9 м/с.

2. Расчетная отопительная нагрузка:

3. Коэффициент инфильтрации

где b - постоянная инфильтрации: 0,04 - для промышленных зданий, 0,03 - для общественных зданий [2].

4. Расчетная отопительная нагрузка с учетом внутренних тепловыделений и потерь инфильтрацией:

5.

6. Расчетная нагрузка на вентиляцию:

7.

8. Расчетная нагрузка горячего водоснабжения (ГВС):

где 1,2 - коэффициент, учитывающий остывание горячей воды в абонентских системах горячего водоснабжения; a = 60 - норма расхода горячей воды в душе, л/ч; tсм.1 = 37 - температура смеси горячей и холодной воды в душе, єС; tх.в = 5 - температура холодно водопроводной воды, єС; b = 5 - норма расхода горячей воды на умывальник, л/ч; tсм.2 = 35 - температура смеси горячей и холодной воды в умывальнике, єС; cp = 4,186 - теплоемкость воды, кДж/кг·К.

9. Расчеты тепловых нагрузок сведем в таблицу 5:

Таблица 5

Расчетные тепловые нагрузки предприятия

Здание

Назначение здания

V, м3

Qвн, кВт

, кВт

, кВт

, кВт

, кВт

Dп, т/ч

А

Административное здание

18750

0

297

74,25

1,26

372,5

0

Б

Столовая

8000

90

78,3

217,6

10,14

306

3

Г

Сталелитейный цех

68750

350

591,5

2351

23,13

2965,6

3

О

Слесарные мастерские

25000

0

600,8

212,5

17,35

830,7

0

П

Цех металлических покрытий

45000

250

803

988,2

26,02

1817,2

3

У

165500

690

2370,6

3843,6

77,99

6292

9

2. Графики расхода теплоты

1. Разобьем график на две части - график расхода тепла от температуры наружного воздуха и график расхода тепла по продолжительности тепловых нагрузок.

2. Для построения годовых графиков тепловой нагрузки воспользуемся зависимостями:

Результаты расчетов сведем в таблицы 6, 7 и 8:

Таблица 6

Расчетные отопительные нагрузки зданий Qо, кВт при различных температурах наружного воздуха

Здание

tн, єС

-22

-18

-15

-10

-5

0

8

А

297

267,3

245

207,9

170,8

133,7

74,3

Б

78,3

70,1

63,9

53,6

43,3

33

16,5

Г

591,5

529,2

482,5

404,7

326,9

249,1

124,5

О

600,8

537,6

490,1

411,1

332

253

126,5

П

803

803

722,7

662,5

562,1

461,7

361,4

У

2370,6

2126,9

1944

1639,4

1334,7

1030,2

542,6

Таблица 7

Расчетные вентиляционные нагрузки зданий Qв, кВт при различных температурах наружного воздуха

Здание

tн, єС

-22

-18

-15

-10

-5

0

8

А

74,3

74,3

68,1

57,8

47,4

37,1

20,6

Б

217,6

217,6

198,4

166,4

134,4

102,4

51,2

Г

2351

2103,5

1917,9

1608,6

1299,2

989,9

494,9

О

212,5

212,5

193,8

162,5

131,3

100

50

П

988,2

988,2

905,9

768,6

631,4

494,1

274,5

У

3843,55

3596,1

3284,1

2763,9

2243,7

1723,5

891,2

Таблица 8

Суммарные тепловые нагрузки зданий УQ, кВт при различных температурах наружного воздуха

Здание

tн, єС

-22

-18

-15

-10

-5

0

8

А

372,5

342,9

314,4

267

219,5

172,1

96,2

Б

306

297,8

272,4

230,1

187,8

145,5

77,8

Г

2965,6

2655,8

2423,5

2036,4

1649,2

1262,1

642,5

О

830,7

767,5

701,3

591

480,7

370,4

193,9

П

1817,2

1736,9

1594,4

1356,7

1119,1

881,5

501,3

У

6292

5800,9

5306

4481,2

3656,3

2831,6

1511,7

Для построения графиков расхода тепла по продолжительности тепловых нагрузок выберем число часов за отопительный период для заданных температур наружного воздуха для города Волгоград [2] (см. табл. 9). В летний период нагрузки на отопление и вентиляцию отсутствуют, нагрузка на горячее водоснабжение составляет 0,8·Qг.в.

Таблица 9

Число часов за отопительный период со среднесуточной температурой, равной или ниже данной

Город

tн, єС

-22

-18

-15

-10

-5

0

8

Волгоград

80,8

243,6

420

930

1650

3100

4368

3. По рассчитанным тепловым нагрузкам построим годовые графики тепловой нагрузки (см. рис. 1 - рис. 6).

Рис. 1 Годовой график тепловой нагрузки административного здания

Рис. 2 Годовой график тепловой нагрузки столовой

Рис. 3 Годовой график тепловой нагрузки сталелитейного цеха

Рис. 4 Годовой график тепловой нагрузки слесарных мастерских

Рис. 5 Годовой график тепловой нагрузки цеха металлических покрытий

Рис. 6 Суммарный годовой график тепловой нагрузки предприятия

3. График температур в подающем и обратном трубопроводах

1. Определим теоретические температуры теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах в зависимости от температуры наружного воздуха по уравнениям:

, где:

- относительная тепловая нагрузка;

- температурный напор в нагревательном приборе;

- расчетная температура воды, поступающей в отопительные приборы (после смешения в элеваторе), a - коэффициент смешения, равный отношению количества обратной воды, подмешиваемой элеватором, к количеству воды, поступающей из сети (принимается а = 2,2);

- расчетный перепад температур в тепловой сети;

- расчетный перепад температур в местной системе отопления;

- температуры воды в прямом и обратном трубопроводах тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха.

Таблица 10

Температуры воды в прямом и обратном трубопроводах при различных температурах наружного воздуха

Здание

tн, єС

-22

-16

-10

-6

0

6

12

16

18

А,П

фп, єС

150

132

114

101

82

63

42

27

18

фо, єС

70

64

58

53

46

39

30

23

18

Б,Г,О

фп, єС

150

131

111

98

78

57

34

16

--

фо, єС

70

64

56

52

44

36

26

16

--

2. Полученные значения температур воды в подающем и обратном трубопроводах необходимо откорректировать. Температура воды в подающей линии не должна опускаться ниже 70 єС. Определим температуру наружного воздуха, при которой температура воды в подающем трубопроводе будет не меньше 70 єС:

Решая полученные уравнения, получим два значения температур наружного воздуха: 3,84 и 2,22 єС.

3. При температурах наружного воздуха выше полученных температура воды в подающем трубопроводе будет оставаться постоянной и равной 70 єС. Построим графики температур для каждого здания (см. рис. 7 и 8):

Рис. 7 График температур в подающем и обратном трубопроводах для административного здания и цеха металлических покрытий

Рис. 8 График температур в подающем и обратном трубопроводах для столовой, сталелитейного цеха, слесарных мастерских.

4. Определение расходов сетевой воды

1. Определим расходы сетевой воды для каждого вида нагрузки при различных температурах наружного воздуха.

2. Расход сетевой воды на отопление, кг/с:

,

где cp = 4,186 кДж/кг·К - изобарная теплоемкость воды.

3. Расход сетевой воды на вентиляцию, кг/с:

.

4. Расход воды на ГВС, кг/с:

.

5. Результаты расчетов сведем в таблицу 11.

Таблица 11

Расходы сетевой воды

Здание

tн, єС

-22

-18

-16

-10

-6

0

+6

+12

+16

+18

А

Gо, кг/с

0,887

0,887

0,887

0,887

0,887

0,887

0,76

0,381

0,127

0

Gв, кг/с

0,209

0,246

0,246

0,247

0,246

0,246

0,212

0,106

0,035

0

Gг.в, кг/с

0,011

0,011

0,011

0,011

0,011

0,011

0,011

0,009

0,009

0,009

УG, кг/с

1,107

1,144

1,144

1,145

1,144

1,144

0,983

0,496

0,171

0,009

Б

Gо, кг/с

0,234

0,233

0,235

0,233

0,235

0,232

0,17

0,068

0

?

Gв, кг/с

0,621

0,722

0,73

0,723

0,731

0,719

0,527

0,211

0

?

Gг.в, кг/с

0,084

0,084

0,084

0,084

0,084

0,084

0,084

0,067

0,067

0,067

УG, кг/с

0,939

1,039

1,049

1,04

1,05

1,035

0,781

0,346

0,067

0,067

Ж

Gо, кг/с

1,766

1,756

1,776

1,758

1,778

1,75

1,283

0,513

0

?

Gв, кг/с

7,02

6,979

7,059

6,987

7,069

6,955

5,097

2,039

0

?

Gг.в, кг/с

0,191

0,191

0,191

0,191

0,191

0,191

0,191

0,152

0,152

0,152

УG, кг/с

8,977

8,926

9,026

8,936

9,038

8,896

6,571

2,704

0,152

0,152

З

Gо, кг/с

1,794

1,784

1,804

1,786

1,806

1,778

1,302

0,521

0

?

Gв, кг/с

0,606

0,705

0,713

0,706

0,714

0,703

0,515

0,206

0

?

Gг.в, кг/с

0,143

0,143

0,143

0,143

0,143

0,143

0,143

0,114

0,114

0,114

УG, кг/с

2,543

2,632

2,66

2,635

2,663

2,624

1,96

0,841

0,114

0,114

Здание

tн, єС

-22

-18

-16

-10

-6

0

+6

+12

+16

+18

О

Gо, кг/с

2,398

2,398

2,398

2,398

2,398

2,398

2,055

1,028

0,343

0

Gв, кг/с

2,787

3,279

3,279

3,279

3,279

3,279

2,81

1,405

0,468

0

Gг.в, кг/с

0,222

0,222

0,222

0,222

0,222

0,222

0,222

0,178

0,178

0,178

УG, кг/с

5,407

5,899

5,899

5,899

5,899

5,899

5,087

2,611

0,989

0,178

У

УGо, кг/с

7,079

7,058

7,1

7,062

7,104

7,045

5,57

2,511

0,47

0

УGв, кг/с

11,243

11,931

12,027

11,942

12,039

11,902

9,161

3,967

0,503

0

УGг.в, кг/с

0,651

0,651

0,651

0,651

0,651

0,651

0,651

0,52

0,52

0,52

УG, кг/с

18,973

19,64

19,778

19,655

19,794

19,598

15,382

6,998

1,493

0,52

6. По рассчитанным данным построим графики регулирования расходов для каждого из зданий (см. рис 9 - рис. 13):

Рис. 9 График регулирования расходов административного здания

Рис. 10 График регулирования расходов столовой

Рис. 11 График регулирования расходов сталелитейного цеха

Рис. 12 График регулирования расходов слесарных мастерских

Рис.13 График регулирования расходов цеха металлических покрытий

5. Гидравлический расчет тепловой сети

Рис. 14 Схема тепловых сетей

На схеме: сплошная линия - водопровод, штриховая - паро- и конденсатопровод.

Таблица 12

Данные к гидравлическому расчету

Участок

Длина l, м

Расход G, кг/с

1

100

18,973

2

50

9,996

3

150

4,589

4

75

1,107

5

112,5

1,107

6

28,9

0,939

7

28,9

2,543

8

66,4

5,407

9

68,78

8,977

5.1 Предварительный расчет

Приведем методику расчета, а результаты сведем в таблицу 13.

1. Выбираем удельные линейные потери на участках так, чтобы:

1.1. на участках главной магистрали не превышали 80 Па/м;

1.2. на ответвлениях - не более 300 Па/м.

2. Коэффициент, учитывающий долю потерь в местных сопротивлениях:

.

3. Потери давления на участке, Па:

.

4. Диаметр трубопровода, м:

,

где .

Таблица 13

Результаты предварительного расчета

Участок

Rл, Па/м

б

Дp, Па

d, м

1

70

0,083

7581

0,1597

2

70

0,06

3710

0,1252

3

70

0,041

10930,5

0,0931

4

200

0,02

15300

0,0444

5

200

0,02

22950

0,0444

6

200

0,018

5884

0,0417

7

200

0,03

5953,4

0,061

8

200

0,044

13864,3

0,0812

9

200

0,057

14540,1

0,0984

5.2 Проверочный расчет

1. По полученным значениям выбираем ближайший стандартный диаметр трубопровода для каждого участка.

2. Действительное линейное удельное падение давления, Па/м:

,

где .

3. Эквивалентная длина отводов тройников и крестовины, м:

,

где Al = 60,7; - сумма коэффициентов местных сопротивлений, установленных на участке.

Эквивалентные длины задвижек и сальниковых компенсаторов определяются по справочнику [4].

4. Потери давления на участке, Па:

.

Причем потери давления от точки деления потоков до концевых точек для различных ветвей системы должны быть равны.

5. Невязка потерь давления на ответвлениях:

.

6. Для уменьшения невязки потерь давления на ответвлениях применяются дроссельные шайбы, сопротивление которых выражается в виде добавочной эквивалентной длины местных сопротивлений. Диаметр устанавливаемой шайбы dш, мм рассчитывается по формуле:

.

7. Напоры в подающем и обратном трубопроводе и располагаемый напор в конце каждого участка, м вод. ст:

где с = 951 кг/м3 - плотность воды.

8. Результаты расчетов сведем в таблицу 14.

Таблица 14

Результаты гидравлического расчета

Участок

G, кг/с

l, м

lэ, м

dн Ч S, мм

W, м/с

, Па/м

Дp, Па

Hп, м вод. ст.

Hо, м вод. ст.

Hр, м вод. ст.

1

18,973

100

12,38

194Ч5

0,75

35,5

3989

64,96

33,66

31,3

2

9,996

50

5,39

133Ч4

0,86

75

4154

64,52

34,11

30,41

3

4,589

150

42,38

108Ч4

0,61

51

9811

63,47

35,16

28,31

4

1,107

75

1,31

76Ч3

0,3

19,3

1473

63,31

35,32

27,99

5

1,107

112,5

1

76Ч3

0,3

19,3

2191

63,08

35,56

27,52

6

0,939

28,9

18,33

57Ч3

0,48

73,2

3457

63,1

35,53

27,57

7

2,543

28,9

4,98

76Ч3

0,69

101,9

3452

63,1

35,53

27,57

8

5,407

66,4

6,56

89Ч3,5

1,08

200,7

14643

62,95

35,68

27,27

9

8,977

68,78

19,08

108Ч4

1,2

195,2

17150

63,12

31,82

31,3

Дроссельные шайбы установлены на следующих участках:

· На участке 3: dш=60 мм, lэ= 40 м,

· На участке 6: dш=32 мм, lэ= 15 м,

· На участке 6: dш=85 мм, lэ= 10 м.

Невязка потерь давления на ответвлениях составляет:

Все невязки составляют менее 10%, то есть лежат в пределах нормы.

6. Пьезометрический график тепловой сети и схемы подключения потребителей

1. Напор сетевого насоса:

Таблица 15

К построению пьезометрического графика

Участок

Расстояние от источника

Отметки горизонталей z, м

Высота зданий, м

Дp, м вод. ст.

Hп, м вод. ст.

Hо, м вод. ст.

1

100

--

--

0,428

64,96

33,66

2

150

--

--

0,445

64,52

34,11

3

300

--

--

1,052

63,47

35,16

4

375

--

--

0,158

63,31

35,32

5

487,5

145

36

0,235

63,08

35,56

6

328,9

150

7

0,371

63,1

35,53

7

328,9

160

8

0,37

63,1

35,53

8

216,4

160

15

1,57

62,95

35,68

9

168,78

155

25

1,838

63,12

31,82

2. По результатам гидравлического расчета построим пьезометрический график тепловой сети (см. рис. 15).

3. По результатам гидравлического расчета и пьезометрическому графику можно сделать несколько выводов:

3.1. Узлы присоединения сети и приборы отопления первых этажей всех потребителей не перегружены (статический напор меньше 60 м).

3.2. У всех потребителей:

3.2.1. Ни в статическом, ни в динамическом режиме опорожнение системы происходить не будет.

3.2.2. Схема подключения - элеваторная без регуляторов давления и обратных клапанов, т.к. располагаемый напор больше 15 м.

Рис.15 Пьезометрический график тепловой сети

7. Гидравлический расчет паропровода

7.1 Предварительный расчет

1. Среднее удельное падение давления, Па/м:

.

2. Средний коэффициент местных потерь давления:

.

3. Коэффициент местных потерь давления на участке:

,

где z = 0,075 - коэффициент для паровых сетей.

4. Ориентировочное падение давления пара на участке, Па:

.

5. Давление пара в конце расчетного участка, Па:

.

6. Средняя плотность пара на расчетном участке, кг/м3:

.

7. Падение температуры пара на каждые 100 м принимаем Дф = 2 єС.

8. Температура пара в конце участка, єС:

.

9. Средняя температура пара на участке, єС:

.

10. Диаметр трубопровода, м:

,

где Ad = 0,435.

11. Результаты расчетов сведем в таблицу 16.

Таблица 16

Результаты предварительного расчета

Участок

l, м

Gп, т/ч

б

бср

Rлср, Па/м

ДP, Па

Pн, Па

Pк, Па

фн, єС

фк, єС

сср, кг/м3

d, м

1'

107,5

9

0,225

0,159

367,1

39463

630000

590537

160,75

158,6

3,218

0,261

2'

50

6

0,184

18355

590537

572182

158,6

157,6

3,072

0,226

3'

135

3

0,13

49559

572182

522623

157,6

154,9

2,898

0,176

4'

21,4

3

0,13

7856

522623

514767

154,9

154,5

2,75

0,177

5'

58,9

3

0,13

21622

572182

550560

157,6

156,4

2,97

0,175

6'

73,78

3

0,13

27085

590537

563452

158,6

157,1

3,049

0,174

7.2 Проверочный расчет

1. По полученным значениям выбираем ближайший стандартный диаметр трубопровода для каждого участка.

2. Действительные удельные потери давления, Па/м:

,

где AR = 13,3·10-3.

3. Скорость движения пара на участке, м/с:

.

Диаметры участков должны бать подобраны так, чтобы скорость на участках не превышала 35 м/с для труб DN < 200 и не превышала 60 м/с для труб DN > 200.

4. По формулам записанным ранее определяются эквивалентная длина местных сопротивлений, действительные потери давления на участках и давление пара в конце расчетного участка.

5. Действительная температура пара в конце расчетного участка, єС:

,

где qi - удельные потери теплоты изолированным паропроводом, кВт/м; ci - удельная теплоемкость пара, соответствующая среднему давлению пара на участке, кДж/кг·К; Gi - расход пара на участке, т/ч.

6. Результаты расчетов сведем в таблицу 17.

Таблица 17

Результаты гидравлического расчета паропровода

Участок

Gп, т/ч

l, м

lэ, м

dнЧS, мм

R'л, Па/м

W, м/с

ДP, Па

Pк, Па

ф'к, єС

ф's, єС

1'

9

107,5

21,51

273Ч8

419,4

14,98

54107

575893

159

157,24

2'

6

50

8,37

219Ч7

639,8

16,47

37345

538548

157,9

154,56

3'

3

135

7,07

194Ч6

316,7

11,01

44994

493554

152,8

151,35

4'

3

21,4

3,65

194Ч6

333,7

11,6

8359

485195

152

150,71

5'

3

58,9

14,47

194Ч6

309

10,74

22671

515877

155,7

153,02

6'

3

73,78

17,21

194Ч6

301

10,46

27388

548505

156,2

155,36

Так как температура пара в конце каждого из участков выше температуры насыщения при соответствующем давлении, активной конденсации пара происходить не будет.

При поверочном расчете средняя плотность пара на участке и давление в конце паропровода оказались близки к значениям предварительного расчета.

8. Гидравлический расчет конденсатопровода

Гидравлический расчет конденсатопровода выполняется аналогично расчету тепловой сети по методике представленной в пункте 5. Поэтому сразу представим результаты расчетов в виде таблиц. (см. табл. 18, 19).

8.1 Предварительный расчет

Таблица 18

Результаты предварительного расчета

Участок

l, м

G, кг/с

Rл, Па/м

б

Дp, Па

d, м

1'

107,5

2,5

70

0,03

7210

0,0739

2'

50

1,67

70

0,025

3587,5

0,0634

3'

135

0,83

70

0,017

10678,5

0,0486

4'

21,4

0,83

100

0,017

7627,5

0,0454

5'

58,9

0,83

100

0,017

11441,3

0,0454

6'

73,78

0,83

100

0,017

2939,1

0,0454

8.2 Проверочный расчет

Таблица 19

Результаты гидравлического расчета

Участок

G, кг/с

l, м

lэ, м

dн Ч S, мм

W, м/с

, Па/м

Дp, Па

1'

2,5

107,5

13,06

89Ч3,5

0,5

42,9

5172

2'

1,67

50

13,62

76Ч3

0,46

43,9

2796

3'

0,83

135

12,61

57Ч3

0,43

57,2

8443

4'

0,83

21,4

11,87

57Ч3

0,43

57,2

1903

5'

0,83

58,9

13,34

57Ч3

0,43

57,2

4132

6'

0,83

73,78

13,34

57Ч3

0,43

57,2

4983

Удельные потери по длине конденсатопровода на всех участках не выходят за пределы 100 Па/м.

9. Тепловой расчет

Задачей теплового расчета является выбор толщины изоляционного слоя трубопроводов тепловых сетей, паропроводов и конденсатопроводов.

Для теплоизоляционного слоя трубопроводов при бесканальной прокладке следует применять материалы с плотностью не более 400 кг/м3 и коэффициентом теплопроводности не более 0,07 Вт/(м • К).

1. Толщина тепловой изоляции, м:

,

где d ? наружный диаметр трубопровода, м; ли - коэффициент теплопроводности теплоизоляционного слоя, Вт/(м·К); Rи - термическое сопротивление слоя изоляции, м·К/Вт.

2. Коэффициент теплопроводности битумперлита для маловлажного грунта при бесканальной прокладке принимаем по [9] ли = 0,067 Вт/(м·К):

3. Термическое сопротивление слоя изоляции, м·К/Вт:

.

4. Суммарное термическое сопротивление слоя изоляции и других дополнительных термических сопротивлений на пути теплового потока, м·К/Вт:

,

где tw - средняя за период эксплуатации температура теплоносителя, єС (98 єС для прямого трубопровода, 52 єС для обратного трубопровода, и 158 єС для паропровода); te - средняя температура грунта за отопительный период, определяемая по справочнику [5] (1 єС); qe - нормированная линейная плотность теплового потока, Вт/м.

5. Дополнительное термическое сопротивление при надземной прокладке трубопроводов м·К/Вт:

,

где Rгр - термическое сопротивление поверхности грунта, м·К/Вт, определяемое по формуле:

,

где лгр - коэффициент теплопроводности грунта, принимаемый для маловлажных 2 Вт/(м·К), h ? глубина заложения оси теплопровода от поверхности земли, м,

h=hтр+0,5d,

где hтр - глубина заложения теплопровода от поверхности земли, принимаемая по [10] 0,5 м.

6. Добавочное термическое сопротивление, учитывающее взаимное влияние труб при бесканальной прокладке R0, м·К/Вт:

,

где b ? расстояние между осями трубопроводов, м, Ш ? коэффициент, учитывающие взаимное влияние температурных полей соседних теплопроводов, определяемый по формуле:

,

где qe1, qe2 ? нормированные линейные плотности тепловых потоков соответственно для подающего и обратного трубопроводов, определяемые по СНиП [9] Вт/м.

7. Результаты расчетов сведем в таблицы 20 и 21.

Таблица 20

Результаты теплового расчета тепловой сети

Участки

dн, м

qe1, Вт/м

Ш

R0, м·К/Вт

Rгр, м·К/Вт

Rсум, м·К/Вт

Rи, м·К/Вт

ди, м

1

0,194

50

2,174

0,1646

0,1992

1,94

1,5762

0,091

2

0,133

40

2,222

0,1604

0,2254

2,425

2,0392

0,09

3

0,108

37

2,313

0,1988

0,2402

2,6216

2,1826

0,081

4

0,076

30

2,308

0,2155

0,266

3,2333

2,7518

0,083

5

0,076

30

2,308

0,2155

0,266

3,2333

2,7518

0,083

6

0,057

27

2,25

0,2072

0,2875

3,5926

3,0979

0,077

7

0,076

30

2,308

0,2155

0,266

3,2333

2,7518

0,083

8

0,089

34

2,429

0,2289

0,2543

2,8529

2,3697

0,076

9

0,108

37

2,313

0,1988

0,2402

2,6216

2,1826

0,081

Таблица 21

Результаты теплового расчета паропровода

Участки

dн, м

qe1, Вт/м

Ш

R0, м·К/Вт

Rгр, м·К/Вт

Rсум, м·К/Вт

Rи, м·К/Вт

ди, м

1'

0,273

97

2,553

0,1732

0,1767

1,6186

1,2687

0,096

2'

0,219

84

2,4

0,1697

0,1911

1,869

1,5082

0,097

3'

0,194

75

2,206

0,1598

0,1992

2,0933

1,7343

0,104

4'

0,194

75

2,206

0,1598

0,1992

2,0933

1,7343

0,104

5'

0,194

75

2,206

0,1598

0,1992

2,0933

1,7343

0,104

6'

0,194

75

2,206

0,1598

0,1992

2,0933

1,7343

0,104

Толщина изоляционного слоя на всех участках паропровода и конденсатопровода не превосходит допустимой.

10. Исследование гидравлического режима тепловой сети при отключении одного из потребителей

Рис. 16 Исходная тепловая сеть

1. Определим расход теплоносителя на всю тепловую сеть:

.

2. Гидравлическая характеристика сети:

.

3. Располагаемые перепады давления на концах участков, Па:

,

где - потери давления на участке, Па, - располагаемый перепад давления в конце предыдущего участка, Па.

4. Гидравлические характеристики участков:

.

5. Результаты расчетов сведем в таблицу 22.

Таблица 1

Гидравлические характеристики

Участок

V, м3

ДP, Па

S,

1

71,82

292022

56,6

2

37,84

283714

198,1

3

17,37

264092

875,3

4

4,19

261146

14874,9

5

4,19

256764

14625,3

6

3,55

257178

20406,9

7

9,63

257188

2773,3

8

20,47

254428

607,2

9

33,98

257722

223,2

6. Проверим, что произойдет с гидравлическим режимом сети при отключении одного из потребителей. Отключим потребителя О (7 участок).

Рис. 17 Схема с отключенным потребителем

7. Гидравлическая характеристика участка 4-5:

.

8. Гидравлические проводимости участков:

.

Таблица 23

Гидравлические проводимости участков

Участок

1

2

3

4-5

6

8

9

a

0,1329

0,071

0,0338

0,0058

0,007

0,0406

0,0669

9. Гидравлическая проводимость эквивалентного участка 5-6:

.

Рис. 18 Эквивалентная схема тепловой сети

10. Гидравлическая характеристика участка 3-6:

.

11. Гидравлическая проводимость участка 3-6:

.

Рис. 19 Эквивалентная схема тепловой сети

12. Гидравлическая проводимость участка 3-8:

.

13. Гидравлическая характеристика участка 2-8:

.

Рис. 20 Эквивалентная схема тепловой сети

14. Гидравлическая проводимость участка 2-9:

.

15. Гидравлическое сопротивление сети:

.

16. Расход теплоносителя в сеть:

.

17. Пересчитаем расходы теплоносителя к потребителям:

18. Как видно из полученных значений расходов, гидравлический режим сети поменялся ощутимо (все расходы снизились). Рассчитаем по новым значениям располагаемые напоры на потребителях, результаты внесем в таблицу 24.

Таблица 24

Результаты гидравлического расчета при отключенном потребителем

Участок

V, м3

Дp, Па

Hр, м вод. ст.

1

46,21

0,177

31,8

2

17,88

0,099

31,6

4

0,33

0,002

31,6

5

0,33

0,001

31,6

6

0,39

0,001

31,6

8

17,16

0,005

31,59

9

28,33

1,104

29,4

19. Как видно из таблицы 24 располагаемые напоры на потребителях увеличились, что является следствием снижения расходов.

Заключение

По результатам проделанной работы можно сделать следующие выводы:

Определена потребность в тепле каждого здания и промышленного предприятия в целом:

· Административное здание: расчетная нагрузка на отопление составляет 297 кВт; расчетная нагрузка на вентиляцию - 74,3 кВт; расчетная нагрузка на ГВС - 1,26 кВт; суммарная нагрузка - 372,5 кВт.

· Здание столовой: расчетная нагрузка на отопление составляет 78,3 кВт; расчетная нагрузка на вентиляцию - 217,6 кВт; расчетная нагрузка на ГВС - 10,15 кВт; суммарная нагрузка - 306 кВт.

· Сталелитейный цех: расчетная нагрузка на отопление составляет 591,5 кВт; расчетная нагрузка на вентиляцию - 2351 кВт; расчетная нагрузка на ГВС - 23,13 кВт; суммарная нагрузка - 2966 кВт.

· Слесарные мастерские: расчетная нагрузка на отопление составляет 600,8 кВт; расчетная нагрузка на вентиляцию - 212,5 кВт; расчетная нагрузка на ГВС - 17,35 кВт; суммарная нагрузка - 830,7 кВт.

· Цех металлических покрытий: расчетная нагрузка на отопление составляет 803 кВт; расчетная нагрузка на вентиляцию - 988,2 кВт; расчетная нагрузка на ГВС - 26,02 кВт; суммарная нагрузка - 1817,2 кВт.

· На предприятии в целом: расчетная нагрузка на отопление составляет 2371 кВт; на вентиляцию - 3844 кВт; на ГВС - 78 кВт; суммарная нагрузка - 6292 кВт.

Построены годовые графики изменения тепловых нагрузок в течении периода времени в зависимости от температуры наружного воздуха, изменения расходов теплоносителя, температурного режима предприятия.

На предприятии осуществляется:

· количественное регулирование при температурах наружного воздуха выше 2-3 єС, температура теплоносителя в подающей магистрали 70 єС.

· качественное регулирование при температурах наружного воздуха ниже 2-3 єС, на режиме максимальной нагрузки температура теплоносителя в подающей магистрали 150 єС.

Определены расходы сетевой воды на каждое здание и предприятие в целом:

· Административное здание: расчетный расход на отопление составляет 0,89 кг/с; расчетный расход на вентиляцию - 0,21 кг/с; расчетный расход на ГВС - 0,011 кг/с; суммарный расход - 1,11 кг/с.

· Здание столовой: расчетный расход на отопление составляет 0,23 кг/с; расчетный расход на вентиляцию - 0,62 кг/с; расчетный расход на ГВС - 0,084 кг/с; суммарный расход - 0,94 кг/с.

· Сталелитейный цех: расчетный расход на отопление составляет 1,77 кг/с; расчетный расход на вентиляцию - 7,02 кг/с; расчетный расход на ГВС - 0,191 кг/с; суммарный расход - 8,98 кг/с.

· Слесарные мастерские: расчетный расход на отопление составляет 1,79 кг/с; расчетный расход на вентиляцию - 0,61 кг/с; расчетный расход на ГВС - 0,143 кг/с; суммарный расход - 2,54 кг/с.

· Цех металлических покрытий: расчетный расход на отопление составляет 2,4 кг/с; расчетный расход на вентиляцию - 2,79 кг/с; расчетный расход на ГВС - 0,222 кг/с; суммарный расход - 5,41 кг/с.

· В целом на предприятии: расчетный расход на отопление составляет 7,08 кг/с; расчетный расход на вентиляцию - 11,24 кг/с; расчетный расход на ГВС - 0,651 кг/с; суммарный расход - 18,97 кг/с.

Произведен гидравлический расчёт водяной тепловой сети завода и построен пьезометрический график напора воды. Внутренние диаметры трубопроводов водяной тепловой сети в магистрали лежат в пределах от 184 мм до 100 мм, в ответвлениях от 100 мм до 51 мм.

Построен пьезометрический график водяной тепловой сети. Из анализа графика для всех потребителей была выбрана элеваторная схема подключения, так как располагаемые напоры потребителей не ниже 27 м. вод. ст. Опорожнения системы происходить не будет. Максимальный напор в статическом режиме составляет 45 м. вод. ст. Приборы отопления не перегружены.

Суммарный расход пара составил 9 т/ч. Произведён гидравлический расчёт паровой тепловой сети завода. Диаметры паропроводов лежат в диапазоне от 257 мм до 182 мм. Падение температуры пара не превышает 9 °С. Конденсации пара в сети не происходит.

Произведен гидравлический расчет конденсатопровода, по его результатам диаметры конденсатопроводов лежат в диапазоне от 82 до 51 мм, потери давления не превышают 100 Па/м.

Произведён тепловой расчёт тепловых сетей промышленного предприятия бесканальной прокладки, толщина изоляционного битумперлита не превышает допустимых значений и составляет для водяной сети 76 ч 91 мм, для паровой ? 96 ч 104 мм.

Исследован гидравлический режим тепловой сети, после отключения абонента О (слесарные мастерские) расход воды снизился с 72 м3/ч до 46,2 м3/ч. Расходы к потребителям перераспределились следующим образом:

· Административное здание - 0,33 м3/ч.

· Столовая - 0,39 м3/ч.

· Сталелитейный цех - 28,33 м3/ч.

· Цех металлических покрытий - 17,16 м3/ч.

Из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что поставленные задачи выполнены и цель работы ? проектирование системы теплоснабжения машиностроительного завода от производственной котельной ? достигнута. Спроектированная система теплоснабжения обеспечивает технологические потребности предприятия в тепле и энергоносителях, обеспечивает комфортные условия работы персонала и возможность регулирования.

Список литературы

1. Анисин А.А. Проектирование теплораспределительных систем: Методические указания к курсовому проектированию для студентов/ Анисин А.А. Брянск: БГТУ, 2016. 38 с.

2. Соколов, Е. Я. Теплофикация и тепловые сети: учеб, для вузов / Е. Я. Соколов. 7-е изд. Москва: Изд-во МЭИ, 2001. 472 с.

3. Теплоснабжение: учеб, для вузов / А. А. Ионии [и др.]; под ред. А. А. Ионина. Москва: Стройиздат, 1982. 336 с.

4. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей / под ред. А. А. Николаева. Москва: Стройиздат, 1965. 360 с.

5. Справочное пособие по проектированию. Водяные тепловые сети /под ред. Н.К. Громова, Е.П. Шубина. Москва: Энергоатомиздат, 1998. 376 с.

6. Теплоснабжение: учеб, пособие для вузов / В. Е. Козин [и др.]. Москва: Высш. шк., 1980. 408 с.

7. СП 131.13330.2012 Строительная климатология / Минрегион России. М.: Минрегион России, 2012. 109 с.

8. СП 124.13330.2012 Тепловые сети / Минрегион России. М.: Минрегион России, 2012. 74 с.

9. СП 61.13330.2012. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов / Минрегион России. М: Минрегион России, 2012. 43 с.

10. СП 315.1325800.2017 Тепловые сети бесканальной прокладки. Правила проектирования / Минрегион России, 2017. 117 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Проект теплоснабжения промышленного здания в г. Мурманск. Определение тепловых потоков; расчет отпуска тепла и расхода сетевой воды. Гидравлический расчёт тепловых сетей, подбор насосов. Тепловой расчет трубопроводов; техническое оборудование котельной.

    курсовая работа [657,7 K], добавлен 06.11.2012

  • Описание существующей системы теплоснабжения зданий в селе Шуйское. Схемы тепловых сетей. Пьезометрический график тепловой сети. Расчет потребителей по теплопотреблению. Технико-экономическая оценка регулировки гидравлического режима тепловой сети.

    дипломная работа [2,7 M], добавлен 10.04.2017

  • Расчет тепловых нагрузок отопления вентиляции и ГВС. Сезонная тепловая нагрузка. Расчет круглогодичной нагрузки. Расчет температур сетевой воды. Расчет расходов сетевой воды. Расчет тепловой схемы котельной. Построение тепловой схемы котельной.

    дипломная работа [364,5 K], добавлен 03.10.2008

  • Расчет и построение графиков теплового потребления для отопительного и летнего периодов. Гидравлический расчет магистральных теплопроводов двухтрубной водяной сети. Определение расчетных расходов теплоносителя для жилых зданий расчетного квартала.

    курсовая работа [297,5 K], добавлен 28.12.2015

  • Описание котельной и ее тепловой схемы, расчет тепловых процессов и тепловой схемы котла. Определение присосов воздуха и коэффициентов избытка воздуха по газоходам, расчет объемов воздуха и продуктов сгорания, потерь теплоты, КПД топки и расхода топлива.

    дипломная работа [562,6 K], добавлен 15.04.2010

  • Расчет тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение по удельной тепловой характеристике. Тепловые потери и величина охлаждения воды в трубопроводах. Пьезометрический график. Подбор сетевого теплообменника для горячего водоснабжения.

    дипломная работа [1,9 M], добавлен 15.02.2017

  • Описание тепловых сетей и потребителей тепловой энергии. Рекомендации по децентрализации, осуществлению регулировки и отводящим трубопроводам. Технико-экономическая оценка инвестиций в реконструкцию тепловых сетей. Анализ потребителей в зимний период.

    дипломная работа [349,8 K], добавлен 20.03.2017

  • Котельная, основное оборудование, принцип работы. Гидравлический расчет тепловых сетей. Определение расходов тепловой энергии. Построение повышенного графика регулирования отпуска теплоты. Процесс умягчения питательной воды, взрыхления и регенерации.

    дипломная работа [1,2 M], добавлен 15.02.2017

  • Определение тепловых нагрузок и расхода топлива производственно-отопительной котельной; расчет тепловой схемы. Правила подбора котлов, теплообменников, баков, трубопроводов, насосов и дымовых труб. Экономические показатели эффективности установки.

    курсовая работа [784,4 K], добавлен 30.01.2014

  • Классификация и особенности конструкций вакуумных деаэраторов. Расчет и проектирование вакуумного деаэратора. Тепловой и гидравлический расчет струйного отсека. Расчет перепускной тарелки и процесса дегазации воды. Расчет барботажного устройства.

    курсовая работа [464,0 K], добавлен 19.06.2022

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.