Теплоснабжение жилого района города Орск

3. Постоянство механических свойств;

4. Устойчивость против внешней и внутренней коррозии;

5. Малая шероховатость внутренних поверхностей труб.

В тепловых сетях применяются в основном бесшовные горячекатонные и электросварные трубы, из стали по ГОСТу 8731-14.

Напряжение в стенке трубы, вызванная внутренним давлением у, МПа определяется по формуле:

у = (3.30)

где: Р - внутреннее давление в трубе, Р = 1,6 МПа

d_ВН - внутренний диаметр, м

г - коэффициент сварного шва, г = 0,8

д - толщина стенки трубы, м

=30 МПа

= 29 МПа

Порядок расчета для всех участков одинаковый, результаты сведены в табл. 7

Схематическое изображение напряжений , действующих в трубе .

у₂ у₁ у₂

у_{1 -} осевые напряжения

у₂ -меридиальные напряжения

у₃ - радиальные напряжения

у₁

у₃

Таблица 7 - Расчет и подбор труб

№ Участка	Диаметр трубопроводов d*д	Расчет напряжения У, МПа	Марка стали	Допустимое напряжение [у], МПа
1	273Ч7	32,2	Ст2	115
2, 3,4,5	219Ч6	30	Ст2	115
6	194Ч5	32	Ст2	115
7,8	159Ч4,5	29	Ст2	115
9	133Ч4,5	24	Ст2	115
10	108Ч4	21,7	Ст2	115
11,19,20,22,23,25,26	89Ч3,5	20,3	Ст2	115
12,13,15,16,17,18	76Ч3,5	17,1	Ст2	115
14,21	57Ч3,5	12,4	Ст2	115

3.7.2 Расчет и подбор опор

При сооружении теплопроводов применяются опоры двух типов :

1) подвижные

2) неподвижные

Неподвижные опоры предназначены для фиксации положения теплопровода в определенных точках, а также восприятия усилий, возникающих в местах фиксации под действием температурных деформаций и внутренних давлений.

Неподвижное закрепление трубопроводов выполняют различным конструкциями в зависимости от способа прокладки сетей.

Разделяют: лобовые, щитовые, хомутовые опоры.

Подвижные опоры предназначены для восприятия веса участка теплопровода и обеспечивает свободное перемещение этих участков под действием температурных деформаций

Схема нагрузок на опоры.

Fг Fг

2

1

Fv Fv

1 - труба ; 2 - подвижная опора трубы ; Fv - вертикальная нагрузка, Н;

Fг - горизонтальная нагрузка, Н.

Напряжение, действующие на подвижные опоры Fv, H определяется:

Fv = G x L_ф (3.31)

где: G - вес 1 метра трубы (справочные данные), Н/м

L_ф - длина участка трубопровода (таблица8) , м

Fv = 1,217 * 10 = 12,17 кН

Определяем горизонтальную нагрузку:

Fг = Fv* м (3.32)

где: м - коэффициент трения м =0.3;

Fг =12,170 * 0.3 = 3,651кН

Все расчеты сведены в таблицу 8

Таблица 8 - Расчет подвижный опор

№ участка	Диаметр трубопровода d* S, мм	Длина участка, м	Длина между пролетами, м	Количество пролетов	Количество опор	Фактическая длина Lф, м	Вес трубопровода G, Н/м	Вертикальная нагрузка Fv, кН	Горизонтальная нагрузка Fг= FvЧ м
1	273Ч7	40	13	4	5	10	1217	12,17	3,651
2	219Ч6	50	11,6	5	6	10	843	8,43	2,53
3	219Ч6	30	11,6	3	4	10	843	8,43	2,53
4	219Ч6	20	11,6	2	3	10	843	8,43	2,53
5	219Ч6	40	11,6	4	5	10	843	8,43	2,53
6	194Ч5	60	10,2	6	7	10	663	6,63	1,99
7	159Ч4,5	40	9,3	5	6	8	503	4,024	1,21
8	159Ч4,5	40	9,3	5	6	8	503	4,024	1,21
9	133Ч4,5	60	8,4	8	9	7,5	391	2,933	0,88
10	108Ч4	40	8,3	5	6	8	277	2,216	0,67
11	89Ч3,5	60	6,8	9	10	6,67	210,9	1,41	0,423
12	76Ч3,5	30	6,2	5	6	6	167,5	1,005	0,3
13	76Ч3,5	25	6,2	5	6	5	167,5	0,838	0,25
14	57Ч3,5	30	5,4	6	7	5	125,5	0,628	0,19
15	76Ч3,5	20	6,2	4	5	5	167,5	0,838	0,25
16	76Ч3,5	30	6,2	5	6	6	167,5	1,005	0,3
17	76Ч3,5	40	6,2	7	8	5,71	167,5	0,956	0,29
18	76Ч3,5	30	6,2	5	6	6	167,5	1,005	0,3
19	89Ч3,5	30	6,8	5	6	6	210,9	1,265	0,38
20	89Ч3,5	15	6,8	3	4	5	210,9	1,055	0,32
21	57Ч3,5	40	5,4	8	9	5	125,5	0,628	0,19
22	89Ч3,5	33	6,8	5	6	6,6	210,9	1,392	0,42
23	89Ч3,5	15	6,8	3	4	5	210,9	1,055	0,32
24	76Ч3,5	34	6,2	6	7	5,67	167,5	0,95	0,29
25	89Ч3,5	20	6,8	3	4	6,67	210,9	1,41	0,42
26	89Ч3,5	30	6,8	5	6	6	210,9	1,265	0,38

3.7.3 Подбор компенсаторов

Компенсация температурных деформаций стальных трубопроводов имеет исключительно важное значение в технике транспорта теплоты.

Отсутствие компенсации вызывает возникновение напряжения в стенках трубопровода, вследствие расширения металла при нагреве.

Компенсаторы располагают между неподвижными опорами. Применяются

П- образные, сальниковые, линзовые компенсаторы. В качестве компенсаторов используют повороты трассы.

Наибольшее распространение на практике вследствие простоты изготовления получили П- образные компенсаторы, их компенсирующая способность определяется суммой деформации по оси каждого из участков трубопроводов.

Подбор компенсаторов осуществляется по величине расчетного теплового удлинения трубопроводов ДL, которые определяются:

ДL =б Ч Дt Ч L (3.33)

где : б - коэффициент температурного расширения = 0.012 мм/м ⁰ С

Дt - перепад температуры между стенками труб и окружающим

воздухом, ^оС

Дt = ( ф₁ - t_о^р) (3.34)

Дt = 125 - ( - 29 ) = 154 ^оС

L - расстояние между неподвижными опорами

ДL_уч2= 0,012*154*105=194,04 мм

Расчетное тепловое удлинение с учетом растяжки компенсатора ДХ, мм

ДХ=0.5* Дl (3.35)

ДХ_уч2=0,5*194,04=97,02 мм

Все данные подобранных компенсаторов сводятся в таблицу 9.

В данном курсовом проекте принята подземная прокладка трубопровода, а также П - образные компенсаторы, они применяются при любом методе прокладки трубопровода .

Расчет компенсаторов вводится по таблицам и номограммам.

Таблица 9 Расчет компенсаторов.

№ участка	Диаметр трубопровода dн х д , мм	Фактическое расстояние между неподвижными опорами Lф , м	Тепловое удлинение Дl, мм	Расчетное тепловое удлинение ДX , мм	Размер компенсаторов	Сила упругой деформации Рк т.с	Количество компенсаторов П , шт
					В, м	Н, м
2	219Ч6	105	194,04	97,02	1,75	3,5	0,625	1
4	219Ч6	95	175,56	87,78	1,63	3,26	0,65	1
5	194Ч5	105	194,04	97,02	1,6	3,2	0,41	1
7	89Ч3,5	85	157,08	78,54	1,05	2,1	0,125	1

3.7.4 Расчет тепловых характеристик сети

Для теплоизоляционного слоя при любом способе прокладке следует применять материалы и изделия со средней плотность не более 400 кг/м теплопроводностью не более 0,07.

Теплоизоляционные конструкции тепловой сети предусматривают из следующих элементов: теплоизоляционного материала, арматурных деталей, покровного слоя из алюминиевой фольги.

Прокладка теплосетей бывает надземной и подземной.

Надземная прокладка:

1. Высокая - применяется в тех местах, где она обеспечивает проходы и проезды.

2. Низкая - там, где нет проходов и проездов.

Подземные прокладки:

1. Канальные

· В проходных каналах;

· В полуторных каналах;

· В непроходных каналах.

Канальные прокладки предназначены для защиты трубопроводов от механического воздействия грунтов и коррозионного влияния почвы. Стены каналов облегчают работу трубопроводов, поэтому канальные прокладки допускаются для теплоносителей с Р < 2,2 МПа и t<350 ⁰ С.

2. Безканальные

· Засыпные

· Сборные

· Сборно-литые

· Литые

· Монолитные

В безканальных прокладках трубопровода работают в более тяжелых условиях, так как они воспринимают дополнительную нагрузку грунта и при неудовлетворительной защите от влаги подвержены наружной коррозии. В связи с этим безканальные прокладки рекомендуется применять при температуре теплоносителя t = 180⁰С.

В данном курсовом проекте принято двухтрубная водяная тепловая сеть, уложенная подземно безканально на глубину h =1,2 м.

Целью расчета является определение удельных тепловых потерь двухтрубного теплопровода и выявление соответствия выбранных условием для нормальной работы тепловой сети.

Необходимо учитывать сопротивление грунта, сопротивление изолированного теплопровода, как подающего, так и обратного.

Гидрозащитный слой накладывается двойным слоем с целью предотвращения проникновения грунтовых вод.

Защитно-механический слой является внешней оболочкой изолированного теплопровода назначением, которого является защите теплопровода от блуждающих токов и от механических воздействий грунта.

Материл теплоизоляционного слоя - маты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем марки МТ-35 и МТ-50.

л_из=0,04 Вт/ м ⁰С [1c,462]

Потери тепла трубопровода через изоляцию Q, Вт определяется по формуле:

Q =qЧ? (3.36)

q- удаленная потеря теплоты, Вт/м

? - длина трубопровода, м

при безканальной земельной прокладке q = (3.37)

t - средняя температура теплоносителя, ⁰С

t₀ - температура окружающей среды, ⁰С

R- термическое сопротивление подающего трубопровода, м ⁰С/Вт

R_uз- термическое сопротивление слоя изоляции, м ⁰С/Вт

R_uз=Ч (3.38)

d_н- наружный диаметр трубопровода, м

л_из- коэффициент теплопроводности слоя изоляции, Вт/ м ⁰С

d_из - диаметр трубопровода со слоем изоляции, м определяется по формуле

d_из= d_н+2S (3.39)

где S- толщина стенки изоляции, мм [1c,462]

d_из = 89 + 2Ч50 =189 мм

R_uз1=Ч2,998 м ⁰С/Вт

R_uз2=Ч 2,553 м ⁰С/Вт

Термическое сопротивление определяется по формуле:

R_гр = Ч) (3.40)

где л_гр- коэффициент теплопроводности грунта, Вт/ м ⁰С

л_гр = 1,75 Вт/ мЧK

h- глубина грунта, мм

h = 1200мм

R_гр1 = Ч) = 0,291 м ⁰С/Вт

R_гр2 = Ч) = 0,268 м ⁰С/Вт

Дополнительное термическое сопротивление:

R₀=Ч)² (3.41)

b- расстояние между осями трубопроводов, м

R₀ = Ч)² = 0,169 м ⁰С/Вт

Удаленные тепловые потери тепла с одного метра в падающем теплопроводе q₁, Вт /м определяется по формуле:

q₁= (3.42)

где t₀- температура грунта, ⁰С

R₁- термическое сопротивление подающего трубопровода, м ⁰С/Вт

R₂- температурное сопротивление обратного трубопровода м ⁰С/Вт

R₁ = R_из1 + R_гр1

R₂ = R_из2 + R_гр2

R₁ = 2,998+0,291=3,289 м ⁰С/Вт

R₂ = 2,553+0,268=2,821 м ⁰С/Вт

q₁ = =35,5 Вт/м

Удельные температурные потери тепла с одного метра в обратном трубопроводе q₂, Вт /м определяется по формуле:

q₂= (3.43)

q₂ = = 19,14 Вт/м

В результате вычислений получили удельные тепловые потери в подающем теплопроводе 35,5 Вт/м, в обратном теплопроводе 19,14 Вт/м ,

следовательно, необходимо увеличить удельные тепловые потери в обратном трубопроводе, так как они значительно меньше тепловых потерь в подающем трубопроводе.

4 Техника безопасности при выполнении ремонтных работ

Слесари-ремонтники выполняют самые различные слесарные и сборочные операции. Они работают на сверлильных и заточных станках, имеют дело с электрооборудованием машин и станков, пользуются грузоподъемными механизмами, начиная с блока и кончая поворотным краном. Слесарь-ремонтник должен четко знать правила безопасности и уметь организовать выполнение ремонтных работ в соответствии с этими правилами.

Запрещается применять прокладки между зевом ключа и гранями гаек, наращивать их трубами или другими рычагами. Раздвижные ключи не должны иметь слабины в подвижных частях.

Перед началом работы:

- привести в порядок спец. одежду;

- убрать лишние предметы с рабочего места;

- проверить исправность инструмента, приспособлений, ограждений и

специальных устройств.

При ремонте (на месте его постоянной работы) потребовать отключения изоляции концов кабеля для провода, питающих электродвигателей станка, при этом на месте, где произведено отключение, должен быть вывешен плакат: "Не включать - идет ремонт".

Ознакомиться с технологическим процессом и технологической картой;

Переносные электрические светильники допускается применять напряжением не выше 36 В. В помещениях особо опасных не выше 12 В.

При выполнении работ ручными инструментами убедиться в его исправности.

Ручной слесарный инструмент должен быть исправным и соответствовать характеру работы. Работать неисправным инструментом запрещается.

Инструмент должен быть правильно насажен и надежно закреплен на деревянной рукоятке. Рукоятки для молотков, топоров, кувалд и т.п. инструментов пропиливаются и расклиниваются завершенным металлическим или дубовым на клею клином.

Слесарный молоток должен иметь поверхность бойка слегка выпуклую, не косую, необитую и без заусенец.

Зубила и крейцмейсели с косыми и обитыми затылками не должны применяться при работе. Для избегания ударов по руке зубила должны быть длиной не менее 150 мм, при чем оттянутая часть его должна равняться 60-70 мм. Острия зубил и крейцмейселей должны быть заточены под углом 65-70°.

Пользоваться напильниками или другим инструментом, имеющим заостренные концы, без деревянных ручек нельзя. Напильники, отвертки и др. должны быть прочно закреплены в ручках.

Гаечные ключи должны строго соответствовать размерам гаек. Отвертывать и завертывать гайку (болт) путем удлинения гаечных ключей вторыми ключами или трубами запрещается.

Все электроинструменты перед началом должны быть тщательно осмотрены и правильность их действия проверена.

Работа с ручным электроинструментом без заземления корпуса категорически запрещается.

Работать на этих инструментах можно только в резиновых перчатках и галошах. При обнаружении напряжения на корпусе электроинструмента работа с ним должна немедленно прекратиться.

Ручки инструмента и вводы питающих электродов должны иметь надежную изоляцию.

При соединении к электросети без соответствующих штепселей категорически запрещается. Подключение инструмента к сети должно производиться гибким (шланговым) кабелем.

При окончании работы или при отлучке с места работы электроинструмент должен быть отключен.

Слесарные верстаки должны быть устойчивыми, прочно и надежно закреплены к полу. Поверхность верстака должна быть чистой и ровной.

В зависимости от роста рабочих у верстаков должны устанавливаться деревянные трапы.

Пожары на территории предприятия и в производственных помещениях возникают в большинстве случаев от небрежного и халатного отношения к хранению воспламеняющихся производственных отходов (масляные тряпки, пакля, бумага) используемых для очистки станков, инструмента и обтирания рук. Поэтому все воспламеняющиеся материалы необходимо хранить в отдельно металлической таре с крышкой и в специально отведенном месте.

Пожары могут возникать так же вследствие самовозгорания твердого минерального топлива, промасленных концов, неисправности электропроводов, и электроприводов. Во избежание пожаров необходимо выполнять все противопожарные мероприятия, курить следует только в специально отведенных местах. Банки с маслом, керосином и бензином необходимо убирать в места, специально отведенные для хранения огнеопасных материалов. Необходимо следить за исправностью электросети. После работы нужно проверить включены ли электрорубильники, электроприборы и осветительные точки, за исключением дежурных электроламп и проверить, нет ли других причин, могущих вызвать пожар.

Проведение сварочных и других огневых работ в помещениях и на территории предприятия допускается в порядке, установленном "Правилами пожарной безопасности при проведении сварочных и огневых работ на объектах народного хозяйства".

Слесари-инструментальщики и рабочие других профессий при пожаре должны быть на своих рабочих местах и выполнять распоряжения руководителей производства. Следует помнить, что при пожаре нельзя выбивать стекла в окнах, так как приток свежего воздуха способствует распространению пожара.

До прибытия пожарных команд тушить пожар можно огнетушителями, водой из пожарного крана или песком, для чего в специально отведенных местах должны быть ящики с песком и настенный щит с шанцевым противопожарным инструментом.

Горячий бензин, керосин, нефть, смазочные масла и другие горючие жидкости следует тушить пенными огнетушителями и песком.

5 Мероприятия по охране окружающей среды

Использование топливных элементов для энергоснабжения зданий.

Топливные элементы представляют собой очень эффективный, надежный, долговечный и экологически чистый способ получения энергии.

Первоначально применявшиеся лишь в космической отрасли, в настоящее время топливные элементы всё активней используются в самых разных областях - как стационарные электростанции, автономные источники тепло- и электроснабжения зданий, двигатели транспортных средств, источники питания ноутбуков и мобильных телефонов.

Топливный элемент (электрохимический генератор) - устройство, которое преобразует химическую энергию топлива (водорода) в электрическую, в процессе электрохимической реакции напрямую, в отличие от традиционных технологий, при которых используется сжигание твердого жидкого и газообразного топлива. Прямое электрохимическое преобразование топлива очень эффективно и привлекательно с точки зрения экологии, поскольку в процессе работы выделяется минимальное количество загрязняющих веществ, а также отсутствуют сильные шумы и вибрация.

При использовании чистого водорода в качестве топлива продуктами реакции помимо энергетической энергии являются тепло и вода (или водяной пар), то есть в атмосферу не выбрасываются газы, вызывающие загрязнение воздушной среды или вызывающие парниковый эффект.

Важное преимущество топливных элементов - их экологичность. Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ при эксплуатации топливных элементов настолько низки, что в некоторых районах США для эксплуатации не требуется специального разрешения от государственных органов контролирующих качество воздушной среды.

Достоинство топливных элементов являются также доступность топлива, надежность (отсутствуют движущиеся части), долговечность и простота эксплуатации.

Топливные элементы можно размещать непосредственно в здания, при этом снижаются потери при транспортировке энергии, а тепло, образующееся в результате реакции модно использовать для теплоснабжения или горячего водоснабжения здания.

В перспективе рассматривается возможность использования экологически чистых возобновляемых источников энергии (например, солнечной энергии или энергии ветра) для разложения воды на водород и кислород методом электролиза, а затем преобразование получившегося топлива в топливном элементе. Такие комбинированные установки, работающие в замкнутом цикле, могут представлять собой совершенно экологически чистый, надежный, долговечный и эффективный источник энергии.

Список используемой литературы

1.Е.Я.Соколов Теплофикация и тепловые сети М. Издательство МЭИ,2001

2.В.Е.Козин Т.А.Левин. Теплоснабжение М.: Высшая школа,1980

3.В.С.Шутов Компенсаторы тепловых сетей М. Энергоатомиздат, 1990

4.Ф.С.Центр Проектирование тепловой изоляции электростанций