Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ МЭИ

(МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)

ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

КАФЕДРА ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ ЖИЛЫХ МИКРОРАЙОНОВ ГОРОДА ИРКУТСКА ОТ КОТЕЛЬНОЙ

Студент: Кузнецов А.В.

Курс: 4. Группа: ФП-02-10.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

СХЕМА МАГИСТРАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ

ДАННЫЕ ПО ПОТРЕБИТЕЛЯМ ТЕПЛОТЫ

1-ЫЙ ЖИЛОЙ МИКРОРАЙОН

· Тип жилых зданий микрорайона: Квартирного типа, оборудованные умывальниками, мойками, сидячими ваннами и душами.

· Количество этажей в жилых и общественных зданиях микрорайона: 6.

· Количество проживающих и работающих в микрорайоне: 22500 чел.

· Расчетная температура воздуха (t) в помещениях жилых и общественных зданий микрорайона: 20 ?С.

· Расчетная (максимальная) отопительная тепловая нагрузка жилых и общественных зданий микрорайона (Q) : 62 МВт.

2-ОЙ ЖИЛОЙ МИКРОРАЙОН

· Тип жилых зданий микрорайона: Квартирного типа, оборудованные умывальниками, мойками, сидячими ваннами и душами.

· Количество этажей в жилых и общественных зданиях микрорайона: 4.

· Количество проживающих и работающих в микрорайоне: 22500 чел.

· Расчетная температура воздуха (t) в помещениях жилых и общественных зданий микрорайона: 20 ?С.

· Расчетная (максимальная) отопительная тепловая нагрузка жилых и общественных зданий микрорайона (Q) : 62 МВт.

3-ИЙ ЖИЛОЙ МИКРОРАЙОН

· Тип жилых зданий микрорайона: Квартирного типа, оборудованные умывальниками, мойками, сидячими ваннами и душами.

· Количество этажей в жилых и общественных зданиях микрорайона: 5.

· Количество проживающих и работающих в микрорайоне: 22500 чел.

· Расчетная температура воздуха (t) в помещениях жилых и общественных зданий микрорайона: 20 ?С.

· Расчетная (максимальная) отопительная тепловая нагрузка жилых и общественных зданий микрорайона (Q) : 62 МВт.

СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ЖИЛЫХ МИКРОРАЙОНОВ: Водяная, двухтрубная, открытая, со струйным смешением, с зависимой схемой присоединения отопительных установок.

Система теплоснабжения жилых микрорайонов 15 суток в году отключается на испытания и ремонты.

МЕТОД РЕГУЛИРОВАНИЯ ОТПУСКА ТЕПЛОТЫ: Центральный качественный, по отопи-тельной нагрузке.

В «зоне излома» температурного графика регулирование отопительной тепловой нагрузки Производится количественным методом.

ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ГРАФИК РЕГУЛИРОВАНИЯ ОТОПИТЕЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗ-КИ В РАСЧЕТНОМ РЕЖИМЕ (/): 120/70 ?С.

Температуру сетевой воды на входе в отопительные приборы жилых и общественных зданий микрорайонов в расчетном режиме () принять равной 95 ?С.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК ДЛЯ КАЖДОГО ПОТРЕБИТЕЛЯ ТЕПЛОТЫ

2. ВЫЧИСЛЕНИЕ ГОДОВОГО РАСХОДА ТЕПЛОТЫ ДЛЯ ВСЕХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ТЕПЛОТЫ (ГРАФИЧЕСКИМ И РАСЧЕТНЫМ СПОСОБОМ). ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОГРЕШНОСТИ РАСЧЕТНОГО СПОСОБА ВЫЧИСЛЕНИЯ ГОДОВОГО РАСХОДА ТЕПЛОТЫ (ПО СРАВНЕНИЮ С ГРАФИЧЕСКИМ)

3. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ ТЕМПЕРАТУР И РАСХОДОВ СЕТЕВОЙ ВОДЫ ДЛЯ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ МИКРОРАЙОНОВ (ПРЕДСТАВИТЬ ПРИНЦИПИАЛЬНУЮ СХЕМУ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ)

4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОДЯНОЙ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ (ДЛЯ РАСЧЕТНОГО И ЛЕТНЕГО РЕЖИМОВ РАБОТЫ)

5. ПОСТРОЕНИЕ ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКОГО ГРАФИКА ДЛЯ ВОДЯНОЙ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ (ДЛЯ РАСЧЕТНОГО И ЛЕТНЕГО РЕЖИМОВ РАБОТЫ)

6. ВЫБОР СЕТЕВЫХ И ПОДПИТОЧНЫХ НАСОСОВ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНЫХ И УДЕЛЬНЫХ ЗАТРАТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ПЕРЕДАЧУ (ТРАНСПОРТИРОВКУ) ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ

7. ВЫБОР КОТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ КОТЕЛЬНОЙ

8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМАТИВНЫХ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ В ТЕПЛОВЫХ СЕТЯХ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПЕРЕЧЕНЬ ГРАФИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА КУРСОВОГО ПРОЕКТА

1. СХЕМА ТЕПЛОВОГО ПУНКТА ЖИЛОГО МИКРОРАЙОНА С ТЕМПЕРАТУРНЫМ ГРАФИКОМ И ГРАФИКОМ РАСХОДА СЕТЕВОЙ ВОДЫ - 1 лист (формат А1).

2. ПЬЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ГРАФИК ВОДЯНОЙ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ - 1 лист (формат А1).

3. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ТЕПЛОВАЯ СХЕМА КОТЕЛЬНОЙ - 1 лист (формат А2).

Введение

Системы теплоснабжения необходимы для обеспечения потребителей теплом в виде нагретой сетевой воды или нагретого (насыщенного) водяного пара.

Система централизованного теплоснабжения включает три основных звена:

· Потребители тепловой энергии

· Тепловые сети

· Источник теплоснабжения (котельная, ТЭЦ).

Потребители теплоты - это установки, здания и люди, которым тепловая энергия необходима для удовлетворения своих потребностей.

Для жилых, общественных и административно-бытовых зданий тепловая энергия необходима для отопления, горячего водоснабжения, вентиляции. На промышленных предприятиях для проведения тепловых технологических процессов (сушка, выпаривание, подогрев и т.д.).

Каждый потребитель в любой произвольно взятый момент времени должен получать именно то количество теплоты, которое ему необходимо. Если в какой-то момент времени источник будет вырабатывать и выпускать теплоту в меньшем или большем количестве, то коммунально-бытовой потребитель теплоты (КБПТ) почувствует дискомфорт.

Тепловые сети (ТС) - это элемент системы централизованного теплоснабжения, через которые тепловая энергия доставляется потребителям теплоты.

Тепловые сети предназначены для обеспечения надежной подачи теплоты и точности ее распределения между потребителями при этом потери теплоты при транспортировке должны быть минимальными.

Тепловые сети включают в свой состав трубопроводы, запорную и регулирующую арматуру, а также сетевые, подпиточные и повысительные насосы.

Источники теплоснабжения (ИТ) - необходимы для выработки того количества энергии, которое необходимо потребителю.

В данной работе мы рассмотрели теплоснабжение трех жилых микрорайонов города Иркутск.

1. Определение тепловых нагрузок для каждого потребителя теплоты. Первый жилой микрорайон

Определение средней тепловой нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение зданий первого жилого микрорайона

Тип жилых зданий микрорайона: Квартирного типа, оборудованные умывальниками, мойками, сидячими ваннами и душами:

Среднюю тепловую нагрузку на горячее водоснабжение для отопительного периода находим по следующей формуле:

кВт

Рассчитываем среднюю тепловую нагрузку на горячее водоснабжение для летнего периода по следующему выражению:

кВт

где

- агв= 98 л/сут · чел - общая норма расхода воды (одним потребителем) в средние сутки (смену) (принимаем по [1]);

- bгв = 25 л/сут · чел - норма расхода горячей воды на одного человека, работающего в общественном, административно-бытовом или производственном здании при отсутствии точных данных;

- M=22500 чел - количество потребителей воды, проживающих и работающих в микрорайоне;

- tхв = 5 єС - температура холодной воды у водоразборных приборов зданий;

- tгв = 55 єС- температура горячей воды у водоразборных приборов зданий(принимаем равной 60 єС так как нет точных данных)

- СВ = 4,19 кДж/(кг· єС) -теплоемкость воды.

Определяем расчетную (максимальную) тепловую нагрузку на горячее водоснабжение зданий для отопительного периода первого жилого микрорайона по следующему выражению:

кВт

где- коэффициент часовой неравномерности потребления воды (принимаем из диапазона 2 2,4)

Максимальная тепловая нагрузка на горячее водоснабжение зданий первого жилого микрорайона в летний период находится по формуле:

кВт

Расчетная (максимальная) тепловая нагрузка на отопление заданий одинакова для всех микрорайонов: .

Второй жилой микрорайон.

Средняя тепловая нагрузка на горячее водоснабжение для отопительного периода:

кВт.

где

- агв= 144 л/сут · чел - общая норма расхода воды (одним потребителем) в средние сутки (смену) (принимаем по [1]); а все остальные значения как и для первого микрорайона.

Средняя тепловая нагрузка на горячее водоснабжение для летнего периода:

кВт

Расчетная (максимальная) тепловая нагрузка на горячее водоснабжение зданий для отопительного периода первого жилого микрорайона:

кВт

Максимальная тепловая нагрузка на горячее водоснабжение зданий первого жилого микрорайона в летний период:

кВт

Третий жилой микрорайон.

Для третьего микрорайона все значения тепловых нагрузок такие же, как и для первого. Так как высота этажей в первом 6, в третьем 5. Следовательно, агв - общая норма расхода воды одним потребителем в средние сутки (смену) (принимаемая по [1]) одинакова для обоих микрорайонов.

Суммарная тепловая нагрузка на горячее водоснабжение для трех жилых микрорайонов.

Определение средней суммарной тепловой нагрузки на горячее водоснабжение для трех жилых микрорайонов (отопительный период):

кВт

Определение средней суммарной тепловой нагрузки на горячее водоснабжение для трех жилых микрорайонов в летний период:

кВт

Определение расчетной (максимальной) суммарной тепловой нагрузки на горячее водоснабжение для трех жилых микрорайонов (отопительный период):

кВт

Определение расчетной (максимальной) суммарной тепловой нагрузки на горячее водоснабжение для трех жилых микрорайонов в летний период:

кВт

Суммарная расчетная (максимальная) отопительная тепловая нагрузка для трех жилых микрорайонов.

МВт

Данные по расчёту тепловых нагрузок сведены в таблицу 1.1.

Т а б л и ц а 1.1 Итоги расчета тепловых нагрузок на отопление и горячее водоснабжение

Наименование района	Qo,кВт	Qгвр,кВт	УQ, кВт
		в отопительный период	в летний период	в отопительный период	в летний период
1 микрорайон	62000	19483	15943	81483	15943
2 микрорайон	62000	26774	21907	88774	21907
3 микрорайон	62000	19483	15943	81483	15943
Всего по трем микрорайонам	186000	65740	53793	251740	53793

2. Вычисление годового расхода теплоты для всех потребителей теплоты (графическим и расчетным способом). Определение погрешности расчетного способа вычисления годового расхода теплоты (по сравнению с графическим)

Вычисление годового расхода теплоты для всех потребителей теплоты графическим способом.

Расчетная температура воздуха в помещениях жилых, общественных зданий микрорайона: 20 ?С

Расчетная (максимальная) отопительная тепловая нагрузка жилых и общественных зданий трёх микрорайонов: 186 МВт

В соответствии со [2]:

-температура наружного воздуха для проектирования систем отопления и вентиляции для г. Иркутск равна -38?С

Таблица 2.1 Повторяемость температур наружного воздуха для г. Иркутск.

Температура	Ниже -45	-40	-35	-30	-25	-20	-15	-10	-5	0	+8
Часы	-	7	51	114	286	406	866	870	700	1020	1460

Всего часов: 5780

Отопительная тепловая нагрузка при температуре наружного воздуха равной +8 ?С :

 МВт

Суммарная расчетная тепловая нагрузка на ГВС: 65740 кВт

Суммарная расчетная тепловая нагрузка на ГВС для летнего периода: 53793 кВт

Сумма тепловых нагрузок для отопительного периода при

= -38 ?С: МВт

Сумма тепловых нагрузок при =+8 ?С:

МВт

Сумма тепловых нагрузок для летнего периода:

МВт

Данные для построения графика изменения тепловых нагрузок в зависимости от изменения температур наружного воздуха приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 Данные для построения графика изменения тепловых нагрузок в зависимости от изменения температур наружного воздуха.

tн	Qо, МВт	Qгв, МВт	?Q, МВт
tн = tнро= - 38 єС	186	65,74	251,74
tн = tно = +8 єС	38,48	65,74	104,22
+8 єС <tн < +20 єС	0	53,793	53,793
tн = tвр= +20 єС	0	53,793	53,793



Рисунок 2.1.Графики изменения тепловых нагрузок в зависимости от изменения температуры наружного воздуха.

Таблица 2.3 Данные для построения графика изменения суммарной тепловой (отопление и ГВС) нагрузки от повторяемости температур наружного воздуха.

Температура наружного воздуха, °С	Суммарная тепловая нагрузка на систему ГВС, кВт	Суммарная тепловая нагрузка на систему отопления, кВт	Суммарная тепловая нагрузка на системы ГВС, отопления, кВт
-38	65740	186000	251740
-35	65740	176379	242119
-30	65740	160345	226085
-25	65740	144310	210050
-20	65740	128276	194016
-15	65740	112241	177981
-10	65740	96207	161947
-5	65740	80172	145912
0	65740	64138	129878
+8	65740	38480	104220
+8 < tн ?+ 20	53793	0	53793



Рисунок 2.2. Графики изменения суммарной тепловой нагрузки от повторяемости температуры наружного воздуха (график Россандера)

Продолжительность отопительного периода: no =5780 часов.

На 15 дней в году система теплоснабжения отключается для профилактических работ.

Время работы системы теплоснабжения в течение года: nцт = 24*350= 8400 часов.

Годовой расход теплоты для всех потребителей теплоты вычисленный графическим способом определяется по следующему выражению:

Вычисление годового расхода теплоты для всех потребителей теплоты расчетным способом:

Определяем отопительную тепловую нагрузку среднюю за отопительный период по следующему выражению:

 МВт

где

= -8,9 єС-температура наружного воздуха средняя за отопительный период

Вычислим годовой расход теплоты на отопление зданий по следующей формуле:

МВт*час

Находим годовой расход теплоты на горячее водоснабжение для коммунально-бытовых потребителей по формуле:

МВт*час

Определяем годовой расход теплоты всеми потребителями расчетным способом:

МВт*час

Определение погрешности расчетного способа вычисления годового расхода теплоты (по сравнению с графическим способом):

где

- годовой расход теплоты определённый графическим методом(= 1092 ГВт*час)

- годовой расход теплоты определённый расчётным методом (= 1076,72 ГВт*час)

3. Расчет и построение графиков температур и расходов сетевой воды для системы теплоснабжения микрорайонов

Расчет регулирования отпуска теплоты для систем отопления жилых и общественных зданий. Определение основных показателей качества потребления тепловой энергии.

Определение расходов сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети.

Система теплоснабжения водяная, двухтрубная, открытая, со струйным смешением, с зависимой схемой присоединения отопительных установок.

Температурный график регулирования отопительной тепловой нагрузки в расчетном режиме : 120/70 C.

Рассчитать температурный перепад в системе отопления в расчетном режиме:

С

Температура сетевой воды на входе в отопительные приборы жилых и общественных зданий микрорайонов в расчетном режиме С.

Найти разность температур сетевой воды в отопительных приборах в расчетном режиме:

С

Определить температурный напор отопительных приборов в расчетном режиме:

С

Рассчитать температуру начала “излома” температурного графика:

Температура сетевой воды в подающем трубопроводе тепловой сети в зоне излома: фо1 = 70 єС

Относительная отопительная тепловая нагрузка:

С

Методом последовательных приближений найти значение: С

Определить температуру сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети и на входе в отопительные приборы в зависимости от температуры наружного воздуха:

Последовательно принимая значение tн = -38; -35; -30; -25; -20; -15; -10; -6,18; єС, найти значения , фо1, фо2, фо3 и заносим их в сводную таблицу 3.1.

Данные, полученные в результате расчета температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети, занесены в таблицу 3.1.1.

Таблица 3.1.1 - Значения температур сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха при центральном качественном регулировании тепловой нагрузки

tн , єС		Qо, МВт	фо1, єС	фо2, єС	фо3, єС	Gо,кг/с	Gоз,кг/с
-38	1	186	120	70	95	887,83	1776
-35	0.948	176,379	115.46	68.047	91,754	887,83	1776
-30	0,862	160,345	107,83	64,727	86,279	887,83	1776
-25	0,776	144,31	100,111	61,318	80,714	887,83	1776
-20	0,69	128,276	92,291	57,808	75,049	887,83	1776
-15	0,603	112,241	84,354	54,181	69,268	887,83	1776
-10	0,517	96,207	76,28	50,418	63,349	887,83	1776
-6,18	0,451	83,957	70,00	47,434	58,718	887,83	1776

График температур сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха представлен на рисунке 3.1.

Определяется относительная тепловая нагрузка для “зоны излома” температурного графика:

В “зоне излома” температурного графика регулирование отопительной тепловой нагрузки производится количественным методом. При этом методе регулирования отопительная тепловая нагрузка задается относительным расходом сетевой воды в системе отопления 0<<1.

Например, в точке излома:

t = -6,18?C

Расчёт температуры сетевой воды в обратном трубопроводе системы теплоснабжения:

?С

Температура сетевой воды на входе в отопительные приборы:

°С

Расходы сетевой воды для зоны излома температурного графика:

Аналогичные расчеты температур сетевой воды и расхода для других температур наружного воздуха приведены в таблице 3.2.

Последовательно принимая значение tн = -6; - 3; 0; 2; 5; 8 єС , находим значения и фо3 и заносим их в сводную таблицу 3.2.

Таблица 3.2. Сводная таблица значений температур сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха в “зоне излома” при регулировании тепловой нагрузки “местными пропусками”:

tн , єС		Qо, МВт	фо1, єС	фо2, єС	фо3, єС	Gо,кг/с	Gоз,кг/с
-6,18	0.451	83,96	70	47.434	58,718	887,8	1776
-6	0,448	83,38	70	47,586	58,497	876,3	1776
-3	0,397	73,76	70	44,864	54,778	700,3	1776
0	0,345	64,14	70	42,356	50,977	553,7	1776
2	0,310	57,72	70	40,631	48,390	469,1	1776
5	0,259	48,10	70	37,951	44,417	358,2	1776
8	0,207	38,48	70	35,135	40,307	263,4	1776

График температур сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха представлен на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1

График и расхода сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха представлен на рисунке 3.2.



Рисунок 3.2

Расчет местного подрегулирования отпуска теплоты для систем горячего водоснабжения жилых и общественных зданий.

Определение величины расчетного расхода сетевой воды, которая поступает к водоразборным приборам:

Результат расчёта температур сетевой воды в подающем, обратном трубопроводах, а также и на входе в отопительные приборы сведён в таблицу 3.3.

Таблица 3.3. Температуры сетевой воды

tн , єС	фо1, єС	фо2, єС	фо3, єС
-38	120	70	95
-35	115.46	68.047	91,754
-30	107,83	64,727	86,279
-25	100,111	61,318	80,714
-20	92,291	57,808	75,049
-15	84,354	54,181	69,268
-10	76,28	50,418	63,349
-6,18	70	47,434	58,718
-6	70	47,586	58,497
-3	70	44,864	54,778
0	70	42,356	50,977
2	70	40,631	48,390
5	70	37,951	44,417
8	70	35,135	40,307

Весь интервал наружных температур от tн = tнро = -38 єС до tн = +8 єС разбиваем на 2 зоны:

1) Первая зона возникает, когда - 55+5=60

Во этой зоне водоразбор сетевой воды для систем горячего водоснабжения осуществляется из обратного трубопровода тепловой сети.

При этом в =0, а 1- в =1.

Определение расхода сетевой и водопроводной воды на горячее водоснабжение в первой зоне:

Расчёт проводим для = -38 .

Расход сетевой воды на горячее водоснабжение из обратного трубопровода системы теплоснабжения:

Расход сетевой воды на горячее водоснабжение из подающего трубопровода системы теплоснабжения для первой зоны равен 0.

Чтобы понизить температуру сетевой воды после системы отопления зданий до уровня , необходимо в смесителе сетевой воды подмешивать холодную водопроводную воду.

Расход холодной водопроводной воды на горячее водоснабжение:



Суммарный расход сетевой воды, поступающей на ТП из подающего трубопровода тепловой сети:

Суммарный расход сетевой воды, поступающей из ТП в обратный трубопровод тепловой сети:

2) Вторая зона возникает, когда

При этом 0< в 1; 11- в>0

Расчёт проводим для = -20 єС.

Расход сетевой воды на горячее водоснабжение из подающего трубопровода системы теплоснабжения:

Расход сетевой воды на горячее водоснабжение из обратного трубопровода системы теплоснабжения:



Суммарный расход сетевой воды на горячее водоснабжение из подающего трубопровода системы теплоснабжения:

Суммарный расход сетевой воды на горячее водоснабжение из обратного трубопровода системы теплоснабжения:

Результаты расчёта расходов сетевой воды приведены в таблице3.4.

Таблица 3.4. Расходы сетевой воды

tн , єС
-38	887,8	285,27	241,38	0,00	646,42	887,80	43,89
-35	887,8	285,27	248,86	0,00	638,94	887,80	36,41
-30	887,8	285,27	262,69	0,00	625,11	887,80	22,58
-25	887,8	285,27	278,59	0,00	609,21	887,80	6,68
-20	887,8	285,27	267,14	18,13	620,66	905,93	0
-15	887,8	285,27	230,25	55,02	657,55	942,82	0
-10	887,8	285,27	179,58	105,69	708,22	993,49	0
-6,18	887,8	285,27	126,42	158,85	761,38	1046,65	0
-6	876,3	285,27	127,27	158,00	749,03	1034,30	0
-3	700,3	285,27	113,49	171,78	586,81	872,08	0
0	553,7	285,27	103,19	182,08	450,51	735,78	0
2	469,1	285,27	97,13	188,14	371,97	657,24	0
5	358,2	285,27	89,01	196,26	269,19	554,46	0
8	263,4	285,27	81,82	203,45	181,58	466,85	0



Рисунок 3.3

График изменения расхода сетевой воды, идущей на горячее водоснабжение и отопление.

4. Гидравлический расчет водяной тепловой сети

По принципиальной схеме водяной тепловой сети определяется наиболее удаленный потребитель от источника теплоснабжения:

Будем считать, что головная магистраль проходит от источника теплоснабжения до третьего жилого микрорайона, тогда:

1, 2 и 3 участки - это участки головной магистрали;

4 и 5 участки - это участки ответвлений от головной магистрали.

Определение расчетных расходов сетевой воды на всех участках тепловой сети:

Так как система теплоснабжения водяная открытая, примем k3 =0.6.

Пятый участок:

Четвертый участок:

Третий участок:

Второй участок:

Первый участок:

По справочным данным определяются физические свойства сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети.

Для расчетного режима:

кг/

/с

кг/

/с

Для летнего режима:

кг/

/с

кг/

/с

Вычисляется среднее значение для плотности и кинематической вязкости сетевой воды.

Для расчетного режима:

кг/

/с

Для летнего режима:

кг/

/с

Выполняется гидравлический расчет трубопровода каждого участка головной магистрали.

Головная магистраль: котельная - 3-й участок.

Задаются скоростью движения сетевой воды в трубопроводе:

м/с

Вычисляется внутренний диаметр трубопровода на участке тепловой сети.

м

м

м

м

м

По справочным данным принимается ближайшее значение внутреннего диаметра которое соответствует ГоСТу.

м

м

м

м

м

По принятому значению уточняется скорость движения сетевой воды.

Для расчетного режима:

м/c

м/c

м/c

м/c

м/с

Для летнего режима:

м/c

м/c

м/c

м/c

м/c

Определяется режим и зона течения сетевой воды в трубопроводе, для этого вычисляется безразмерный параметр называемый критерием Re.

Для расчетного режима:

Для летнего режима:

Рассчитываются предельные значения критерия Re.

Вычисляется коэффициент гидравлического трения на участках тепловой сети.

Для расчетного режима и летнего режима:

- используем формулу Шифринсона

- используем формулу Альтшуля

По формуле Дарси-Вейсбаха определяются потери напора на трение по длине трубопровода на всех участках тепловой сети.

Для расчетного режима:

м

м

м

м

м

Для летнего режима:

м

м

м

м

м

Вычисляются потери напора в местных сопротивлениях на участках тепловой сети.

Для расчетного режима:

1-й участок: задвижка. + тройник + 11компенсаторов

м

2-й участок: задвижка. + тройник +11 компенсаторов

м

3-й участок: задвижка. + тройник +2 компенсаторов

 м

4-й участок: задвижка. + тройник+6 компенсаторов

м

5-й участок: задвижка+ тройник+3 компенсаторов

м

Для летнего режима:

1-й участок: задвижка. + тройник +11 компенсаторов

м

2-й участок: задвижка. + тройник +11 компенсаторов

м

3-й участок: задвижка. + тройник +2 компенсаторов

м

4-й участок: задвижка + тройник +6 компенсаторов

м

5-й участок: задвижка + тройник+3 компенсаторов

м

Определяются полные потери напора на участках тепловой сети.

Для расчетного режима:

м

м

м

м

м

Для летнего режима:

м

м

м

м

м

Таблица 4.1 - Сводных значений для гидравлического расчета тепловой сети

Номер		Характеристики участка	Результаты расчета участка
участка	Режим	L, м	, кг/c		Кэ, мм	, м	, м/c	, м	, м	, м
Головная магистраль
1	расчетный	1100	965.63	29	0,5	0,8	2	4,77	5,912	10,68
	летний		129,67				0,262	0,089	0,010	0,19
2	расчетный	1100	646,63	29	0,5	0,7	1,75	4,42	4,527	8,947
	летний		91,24				0,24	0,088	0,085	0,173
3	расчетный	200	319	6,2	0,5	0,466	1,95	1,66	1,239	2,899
	летний		38,43				0,299	0,024	0,0166	0,0406
Ответвления от головной магистрали
4	расчетный	600	327,63	16,2	0,5	0,466	2	5,25	3,303	8,553
	летний		52,81				0,314	0,136	0,081	0,217
5	расчетный	300	319	8,7	0,5	0,466	1,95	2,49	1,686	4,176
	летний		38,43				0,229	0,036	0,023	0,059

5. Построение пьезометрического графика для водяной тепловой сети

1) В аксонометрической проекции изображается водяная тепловая сеть.

2) Сверху аксонометрической проекции проводят оси пьезометрического графика.

3) Наносится геодезический профиль местности. На профиле проставляются высоты зданий для всех потребителей теплоты.

Высота зданий в первом микрорайоне:

Высота зданий во втором микрорайоне:

Высота зданий в третьем микрорайоне:

4) Откладывается линия пьезометрического напора на всасывающих патрубках сетевых насосов: 30 м.

5) Строится линия пьезометрического напора для обратного трубопровода тепловой сети.

6) Изображается линия располагаемых напоров потребителей теплоты. Для зависимой схемы присоединения систем отопления зданий со струйным смешением напор у потребителей принимается 15 м.

7) Через средние точки линий располагаемых напоров потребителей теплоты проводим линию статического напора.

8) Строится линия пьезометрического напора для подающего трубопровода тепловой сети.

9) Изображается линия потерь напора в теплоприготовительных установках источника теплоснабжения: 20м.

Пьезометрический график тепловой сети для расчётного и летнего режимов работы приведён на рисунке 5.

6. Выбор сетевых и подпиточных насосов. Определение суммарных и удельных затрат электроэнергии на передачу (транспортировку) тепловой энергии

Выбор сетевых насосов.

Объемная производительность сетевых насосов:

- расчетный режим:

- летний режим:

Расчетный напор сетевых насосов:

- расчетный режим:

- летний режим:

В расчетном режиме по найденным значениям объемной производительности и рабочего напора выбираем сетевые насосы Д4000-95(22НДс) в количестве двух штук, один из которых резервный. Характеристики насосов приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Характеристики насоса Д4000-95(22НДс)

Подача, V м3/ч	Напор, Н м	Мощность, кВт	КПД насоса, %
4000	95	1350	88

В летнем режиме по найденным значениям объемной производительности и рабочего напора выбираем 1 насос Д500-36(8НДв). Второй насос в резерве. Итого: 2 насоса. Характеристики насоса приведены в таблице 6.2:

Таблица 6.2. - Характеристики насоса Д500-36(8НДв)

Подача, V м3/ч	Напор, Н м	Мощность, кВт	КПД насоса, %
500	36	100	80

Мощность электродвигателей:



Годовое потребление электроэнергии сетевыми насосами:

Выбор подпиточных насосов.

Статический напор (по пьезометрическому графику):

- расчетный режим:

- летний режим:

Объемная производительность подпиточных насосов:

- расчетный режим:

- летний режим:

Выбираем в качестве подпиточных насосов в расчетном режиме 3 насоса К32/130 и соединяем их параллельно. Выбираем 1 насос К32/130 в качестве резервного. Характеристики насосов приведены в таблице 6.3.

Выбираем в качестве подпиточных насосов в летнем режиме 2 насоса К8/18 и 1 насос К8/18 в качестве резервного. Насосы соединены параллельно. Характеристики насосов приведены в таблице 6.4.

Таблица 6.3 Характеристики насоса К32/130

Подача V, м3/ч	Напор Н, м	Частота вращения, 1/мин	Мощность, кВт	КПД насоса, %
12,5	20	3000	4	70

Таблица 6. Характеристики насоса К8/18

Подача V, м3/ч	Напор Н, м	Частота вращения, 1/мин	Мощность, кВт	КПД насоса, %
8	19	2900	0,8	51

Мощность электродвигателей:

Годовое потребление электроэнергии сетевыми насосами:

Определение затрат энергии.

Суммарное годовое потребление электроэнергии всеми насосами:

Удельные затраты электроэнергии на передачу теплоты:

7. Выбор котельного оборудования и принципиальной схемы котельной

Поскольку потребителем теплоты является жилой район и отсутствуют промышленные потребители, выбираем схему водогрейной котельной.

Проводим расчет для трех основных режимов работы.

1-й режим (при tнро=tнхБ)

При tнро= - 38 °С

МВт

Выбираем 1 котёл КВ-ГМ-30, 2 котла КВ-ГМ-100 (один из которых резервный), 1 котёл КВ-7М-6.5, 1 котел КВ-ГМ-50 общей теплопроизводительностью:

Qка=116+58+35+7,55=216.55 МВт

Таблица 7.1 Характеристики котельных агрегатов

Типоразмер	Q, МВт	Fнагр, м2	Gвр, кг/с	tвр, °C	ДPв, Мпа	Вид топлива	збр,
				вход	выход
КВ-ГМ-100	116	2710	343 или 684	70	150	0,165	Газ или мазут	92,5 или 91
КВ-ГМ-50	58	1468	172 или 342	70	150	0,138	Газ или мазут	92,5 или 91
КВ-ГМ-30	35	720	103	70	150	0,19	Газ или мазут	90 или 88
КВ-7М-6,5	7,55	199	22,2	70	150	0,12	Газ или мазут	91 или 87

2-й режим (аварийный)

МВт

При аварийной остановке наиболее мощного КА (КВ-ГМ-100), теплопроизводительностью 116 МВт, суммарная теплопроизводительность оставшихся (с учетом резервного) КА будет равна:

Значит, оставшиеся КА обеспечат необходимый отпуск теплоты при соответствующих параметрах.

3-й режим (летний)

МВт

В работе остается 2 котла марки КВ-ГМ-30 и КВ-7М-6,5

Исходя из условия , котел будет работать с теплопроизводительностью: Qка=(35+7,55)*0,6=25,53 МВт

Принципиальная тепловая схема водогрейной котельной представлена на рисунке 7.



Рисунок 7. Принципиальная тепловая схема водогрейной котельной.

8. Определение потерь в тепловых сетях

Расчет для участков 1, 3 и 5 (подземная прокладка в непроходных каналах).

Считаем, что трубопроводы уложены на глубине h= 1.6 м. Прямой трубопровод имеет пенополиуретановую изоляцию толщиной = 80 мм с =0.04 Вт/(м*К), а обратный - асбестовую толщиной = 60 мм с =0.1 Вт/(м*К). Температура грунта = -2.8 С и =1,2 Вт/(м*К) [19].

Примем коэффициент теплоотдачи от воздуха в канале к поверхности канала б=8 Вт/(м2*К).

Выберем канал КН-4: ширина - a = 1,64 м, высота - b = 0,49 м, толщина - c = 0,04 м, =1,3 Вт/(м*К).

- Пренебрегаем термическими сопротивлениями теплопередаче от жидкости в трубе к её стенке и самой стенки.

- Эквивалентный наружный и внутренний диаметры канала:

- Термическое сопротивление теплопередаче от воздуха в канале к поверхности канала:

- Термическое сопротивление стенки канала:

- Термическое сопротивление грунта:

Если h/> 2, то

Если h/< 2, то

Для каждого участка подающего и обратного трубопроводов находим:

- Термическое сопротивление теплопередаче от поверхности изоляции к воздушной прослойке:

- Термическое сопротивление изоляции трубопроводов:

- Температура воздуха в канале:

- Тепловые потери:

- Тепловые потери с голых трубопроводов:

- КПД изоляции:

Результаты расчета сведены в таблицу 8.

Таблица 8. Определение тепловых потерь трубопроводов в расчетном режиме при прокладке тепловой сети в непроходных каналах

№	d, м	L, м	q, Вт/м	Q, кВт
			Под.	Обр.	Под.	Обр.	Под.	Обр.
1	0.8	1100	88,70	67,82	97,57	74,60	0.935	0.813
3	0.466	200	63,04	64,83	12,61	12,97	0.931	0.803
5	0.466	300	63,04	64,83	18,91	19,45	0.931	0.803

Суммарные тепловые потери с подающего трубопровода:

Qсум= 97,57+12,61+18,91=129,09 кВт

Суммарные тепловые потери с обратного трубопровода:

Qсум= 74,6+12,97+19,45=107,02 кВт

Расчет для участков 2 и 4 (бесканальная прокладка).

Находим для каждого участка подающего и обратного трубопроводов:

- Термическое сопротивление изоляции ( по формулам выше)

- Дополнительное термическое сопротивление, учитывающее взаимное влияние трубопроводов:

,

где B - расстояние между осями прямого и обратного трубопроводов (примем равным 0,52 м).

- Тепловые потери:

- Тепловые потери с голых трубопроводов:



- КПД изоляции (по формуле выше)

Результаты расчета сведены в таблицу 9.

Таблица 9. Определение тепловых потерь трубопроводов в расчетном режиме при бесканальной прокладке тепловой сети

№	d, м	L, м	q, Вт/м	Q, кВт
			Под.	Обр.	Под.	Обр.	Под.	Обр.
2	0,7	1100	99,59	109,33	109,55	120,26	0.822	0.594
4	0.466	600	77,31	90,49	46,39	54,29	0.857	0.659

Суммарные тепловые потери с подающего трубопровода:

Qсум= 109,55+46,39=155,94 кВт

Суммарные тепловые потери с обратного трубопровода:

Qсум= 120,26+54,29=174,55 кВт

Заключение

В данном курсовом проекте рассмотрено теплоснабжение трех жилых микрорайонов от котельной в городе Иркутске.

В первом разделе определены:

Средняя тепловая нагрузка на горячее водоснабжение для каждого микрорайона:

· 1-ый микрорайон: 611.04 кВт

· 2-ой микрорайон: 523.75 кВт

· 3-ий микрорайон: 1211.89 кВт

Средняя тепловая нагрузка на горячее водоснабжение для летнего периода для каждого микрорайона:

· 1-ый микрорайон: 488.83 кВт

· 2-ой микрорайон: 419 кВт

· 3-ий микрорайон: 969.52 кВт

Суммарная тепловая нагрузка по трем микрорайонам на:

· горячее водоснабжение: 5162.7 кВт

· отопление: 33150 кВт

· вентиляцию: 6630 кВт

· горячее водоснабжение для летнего периода: 4130.17 кВт

Во втором разделе определены:

Годовой расход теплоты на отопление для всех трех микрорайонов:92061.97 МВт*час/год

Годовой расход теплоты на ГВС для трех потребителей теплоты: 42413.38 МВт*час/год

Годовой расход теплоты на вентиляцию: 18412.39 МВт*час/год

Суммарный годовой расход тепла всеми микрорайонами: 155581.1 МВт*час/год

Невязка между расчетным и графическим методами составляет 1.07%.

В третьем разделе определены и представлены:

Расчеты температур сетевой воды приведены в таблицах 3.1.1 и 3.1.2.

Расчеты расхода сетевой воды приведены в таблице 3.1.3.

Расчеты местного подрегулирования систем ГВС и вентиляции представлены в таблице 3.2.1.

Расчеты средневзвешенной температуры воды и суммарных расходов сетевой воды приведены в таблице 3.2.3.

Изменение температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах и зависимость расхода сетевой воды от температуры наружного воздуха приведены на рисунках 3.1.1, 3.1.2,.

Изменение температуры сетевой воды и расходов при регулировании разнородных тепловых нагрузок приведены в таблице 3.2.1 и 3.2.2.

В четвертом разделе:

В результате проведения гидравлического расчета были получены следующие данные.

Суммарные потери напора в головной магистрали в расчетном режиме: 74.45 м

Суммарные потери напора в головной магистрали в летнем режиме: 0.372 м

В пятом разделе построен:

Пьезометрический график тепловой сети для расчётного и летнего режимов работы приведён на рисунке 5.

В его построении учтены:

· геодезический профиль местности, по которой проложена тепловая сеть

· высоты зданий, присоединенных к тепловой сети

· перепады давлений в системе отопления и горячего водоснабжения зданий.

В шестом разделе определены:

Для расчетного режима выбраны 4 сетевых насоса СЭ-800-55. Все насосы подключены параллельно. Ещё один насос в резерве.

Для летнего режима выбран 1 сетевых насоса СЭ-500-70. Еще один насос в резерве.

Для расчетного режима выбраны 4 насоса К45/30. Все насосы подключены последовательно. Еще один такой же насос в резерве.

Для летнего режима выбран 1 насос К45/30. Еще один такой же насос в резерве.

Годовое потребление электроэнергии сетевыми насосами: 3733,8 МВт*ч

Годовое потребление электроэнергии подпиточными насосами: 155,94 МВт*ч

Суммарное годовое потребление электроэнергии всеми насосами: 3889,74 МВт*ч

Удельные затраты электроэнергии на передачу теплоты: 0.025 МВт*ч/МВт*ч

В седьмом разделе определены:

Принципиальная схема котельной и выбраны водогрейные котлы: КВ-ГМ-20, КВ-ГМ-10, КВ-7М-6,5 - для расчетного режима и КВ-7М-6,5 - для летнего режима. Резервный котел - КВ-ГМ-20.

В восьмом разделе определены:

Тепловые потери подающего и обратного трубопроводов при канальной и бесканальной прокладке. Суммарные тепловые потери с подающего трубопровода в расчетном режиме = 239.5 кВт. Суммарные тепловые потери с обратного трубопровода в расчетном режиме = 280.4 кВт.

теплоснабжение гидравлический котельная

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СНиП 2.04.01-85*. Внутренний водопровод и канализация зданий / Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 2000. - 60 с.

СНиП 23-01-99*. Строительная климатология / Госстрой России.- М.: ГУП ЦПП, 2005. -70с.

СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование / Госстрой России. М.: ГУП ЦПП, 2004 - 54 с.

СНиП 41-02-2003. Тепловые сети / Госстрой России. М.: ГУП ЦПП, 2004 - 37 с.

СНиП 41-03-2003. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов / Госстрой России. М.: ГУП ЦПП, 2004 - 25 с.

СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий / Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 2004. -26 с.

ГОСТ 21.101-97. СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации / Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 1998. - 41 с.

ГОСТ 21.205-93. СПДС. Условные обозначения элементов санитарно-технических систем / Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 1995. - 24 с.

ГОСТ 21.403-80. СПДС. Обозначения условные графические в схемах. Оборудование энергетическое / Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 1981. - 29 с.

ГОСТ 21.206-93. СПДС. Условные обозначения трубопроводов / Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 1995. - 5 с.

СП 41-101-95. Проектирование тепловых пунктов / Минстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 1997. - 79 с.

СП 41-103-2000. Проектирование тепловой изоляции и трубопроводов / Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 2001. - 41 с.

Приказ Министерства промышленности и энергетики № 265 от 04.10.2005. Порядок расчета и обоснования нормативов технологических потерь при передаче тепловой энергии - М.: ЗАО «РОСКОММУНЭНЕРГО», 2005. -43 с.

Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. Учебник для вузов. - 7-е изд. перераб. - М.: Энергоиздат, 2001. - 472 с.

Борисов Б. Г., Борисов К. Б. Отопление промышленных предприятий.-М.: Издательство МЭИ, 1997. - 68 с.

Борисов К. Б., Шелгинский А. Я. Системы обеспечения жилых, общественных и промыш-ленных зданий водой питьевого качества. М.: Издательство МЭИ, 2002. 112 с.

Водяные тепловые сети: Справочное пособие по проектированию. / И.В. Беляйкина, В.П. Витальев, Н.К. Громов и др.; Под ред. Н.К. Громова, Е.П. Шубина. - М.: Энергоатомиздат, 1988. -376 с.

Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник / В.И. Манюк, Я.И. Каплинский, Э.Б. Хиж и др. - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1988. - 432 с.

Показатели функционирования водяных тепловых сетей коммунального теплоснабжения. Методические рекомендации по определению нормативных и фактических значений - М.: ЗАО «РОСКОММУНЭНЕРГО», 2005. -131 с.:

Теплоэнергетика и теплотехника. Общие вопросы: Справочник / Под общ. ред. чл.-корр. РАН А.В. Клименко и проф. В.М. Зорина. - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Издательство МЭИ, 1999. - 528 с.

Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник / Под общ. ред. чл.-корр. РАН А.В. Клименко и проф. В.М. Зорина. - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Издательство МЭИ, 2004. - 632 с.

Размещено на Allbest.ru