Гидравлический расчет по теплоснабжению

Содержание

Введение

Исходные данные. Определение расчётных расходов воды на участках подающего трубопроводов. Гидравлический расчёт подающих трубопроводов. Расчёт потерь тепла подающими и циркуляционными трубопроводами. Гидравлический расчёт циркуляционных трубопроводов. Определение потерь давления в подающих трубопроводах при  циркуляционном расходе; Определение потерь давления циркуляционных трубопроводов. Определение расчётного теплового потока на нужды горячего водоснабжения. Выбор схемы присоединения водоподогревателей системы горячего водоснабжения. Тепловой расчёт водоподогревательной установки. Гидравлический расчёт подогревателя. Технико-экономический расчёт. Баланс гидравлических потерь. Подбор насосов: Подбор повысительного насоса; Подбор циркуляционного насоса. Список литературы.

 

 

Вступ

Централізоване теплопостачання  являє собою процес забезпечення тепловою енергією низького і середнього потенціалу декількох споживачів від  одного чи декількох джерел.

Джерелом теплової енергії в  системах централізованого теплопостачання  можуть бути теплоелектроцентралі (ТЕЦ), районні теплові станції (РТС) і  квартальні котельні. Теплова енергія  відпускається споживачам у виді гарячої води і водяної пари. Параметри  теплоносія залежать від виду споживачів, теплової енергії й улаштовуються  техніко-економічними розрахунками.

Велика розмаїтість систем гарячого теплопостачання викликаний прагненням зробити систему дешевше, зменшити металоємність.

Задачею даного курсового проекту  є розробка системи гарячого водопостачання групи будинків, що споживають тепло  від водяних теплових мереж.

Необхідно розробити: внутрішні і  зовнішні (внутріквартальні) мережі гарячого водопостачання; водоподогревательную установку і підключення  її до теплової мережі; компонування ЦТП; питання  зм'якшення й обескислораживания води, що йде в систему гарячого водопостачання.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                  Вихідні дані

1. Місто проектування м. КиЇв.
2. Кількість будинків – 7.
3. Кількість секцій – 2.
4. Кількість поверхів у будинку – 11.
5. Параметри теплоносія – 150/70.
6. Розташовуваний тиск – 0,21Мпа.

 

2 Визначення розрахункових витрат води на ділянках подаючи трубопроводів

Максимальна секундна витрата води на розрахунковій  ділянці мережі визначається за формулою:

	(2.1)
де   – секундна витрата води, л/с; пункт 3.2 [1];          – коефіцієнт, який визначається залежно від загального числа приладів на розрахунковій ділянці мережі і вірогідності їх дії (додаток 4[1]). Вірогідність дії санітарно-технічних  приладів на ділянках мережі  визначається за формулою:                                                 (2.2)

де  – норма витрати гарячої води споживачем під час найбільшого водоспоживання, л,  (додаток 3 [1]);

        u – число  водоспоживачів, люд.

Таблиця 1 – Розрахункові витрати води на ділянках подаючих трубопроводів

номер					Расход воды
уч-ка	N	Рh	N*Ph	α	qh	qh0
1~2	1	0,015	0,015	0,2	0,2
2~3	2	0,015	0,03	0,237	0,237
3~4	2	0,015	0,03	0,237	0,237
4~5	4	0,015	0,06	0,289	0,289
5~6	6	0,015	0,09	0,331	0,331
6~7	8	0,015	0,12	0,367	0,367
7~8	10	0,015	0,15	0,399	0,399	0,2
8~9	12	0,015	0,18	0,43	0,43
9~10	14	0,015	0,21	0,458	0,458
10~11	16	0,015	0,24	0,485	0,485
11~12	18	0,015	0,27	0,51	0,51
12~13	20	0,015	0,3	0,534	0,534
13~14	40	0,015	0,6	0,742	0,742
14~15	60	0,015	0,9	0,916	0,916
15~16	80	0,015	1,2	1,071	1,071
16~17	160	0,015	2,4	1,604	1,604
17-18	320	0,015	4,8	2,49	2,49
18-19	800	0,015	12	4,707	4,707
19-20	800	0,015	12	4,707	4,707

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Гідравлічний розрахунок подаючих  трубопроводів

Завданням гідравлічного розрахунку є визначення діаметрів трубопроводів  і втрат натиску на всіх ділянках розводящої мережі від теплового  пункту до споживачів. Втрати тиску на ділянках визначаються за формулою:

(3.1)

де   R – питомі втрати тиску, Па/м;

      l – довжина ділянки, м;

     K_i – коефіцієнт, що враховує втрати тиску в місцевих опорах.

Приймається згідно п.8.3[1]; 0,5 – для трубопроводів в межах теплових пунктів, а також для трубопроводів водорозбірних стояків з сушниками для рушників; 0,2 – на прямих відрізках;

Результати  розрахунку зводимо в таблицю 2.

Таблиця 2 – Гідравлічний розрахунок подаючих трубопроводів.

номер	G,	l,	w,	dy,	R,	ΔР=R*l,	ΣΔР,
уч-ка	л/с	м	м/с	мм	Па/м	Па	Па
1~2	0,2	2,6	0,62	20	1800	5616	5616
2~3	0,237	0,9	0,78	20	2000	2160	7776
3~4	0,237	3	0,78	20	2000	9000	16776
4~5	0,289	3	0,93	20	3000	13500	30276
5~6	0,331	3	0,56	25	900	4050	34326
6~7	0,367	3	0,7	25	1000	4500	38826
7~8	0,399	3	0,75	25	1200	5400	44226
8~9	0,43	3	0,85	25	1400	6300	50526
9~10	0,458	3	0,9	25	1700	7650	58176
10~11	0,485	3	0,92	25	1700	6120	64296
11~12	0,51	3	0,94	25	600	2160	66456
12~13	0,534	5,5	0,98	25	1000	6600	73056
13~14	0,742	2,7	0,74	32	700	2268	75324
14~15	0,916	1,1	0,95	32	310	409,2	75733
15~16	1,071	15,6	0,8	40	450	8424	84157
16~17	1,604	25,4	0,5	65	200	6096	90253
17-18	2,49	45	0,7	65	380	20520	110773
18-19	4,707	6	0,55	90	300	2700	113473
19-20	4,707	6	0,55	90	300	2700	116173

 

 

 

4 Розрахунок  втрат тепла подаючими і циркуляційними  трубопроводами і визначення  циркуляційних витрат

Питомі втрати тепла на якій-небудь ділянці визначаються за формулою:

(4.1)

де  K – коефіцієнт теплопередачі  неізольованої труби, Вт/(м2К); приймається рівним 11,6 Вт/(м2*0С); di – діаметр трубопроводу i-ої ділянки, м;  –  коефіцієнт корисної  дії ізоляції, приймається 0,7; tср – середня розрахункова температура води на ділянці, оС; визначається згідно графіку за додатком А; tн – середня температура навколишнього середовища: - у приміщеннях +20 оС; - у неопалювальних підвалах +5 оС; - у борознах і каналах +40 оС. Тепловтрати на ділянці, кВт, визначаються за формулою:

(4.2)

Количество  воды определяется по формуле:

(4.3)

де  Q_ht – втрати тепла подаючими трубопроводами, кВт;

 – розрахунковий перепад температур, ^оС.

Результати  розрахунку зводимо в таблицю 3.

Таблиця 3 – Втрати теплоти в трубопроводу

номер	l,	dy,	tср,	t0,	Расход воды		1-η	ΣQi,	Gц,
уч-ка	м	мм	0С	0С	qi,Вт/м	Qiht,кВт		кВт	л/с
3~4	3	20	50,1	20	6,578	0,02	0,3	0,25	0,123
4~5	3	20	50,3	20	6,622	0,02	0,3	0,5	0,123
5~6	3	25	50,5	20	8,332	0,025	0,3	0,755	0,123
6~7	3	25	50,7	20	8,387	0,025	0,3	1,01	0,123
7~8	3	25	50,9	20	8,441	0,025	0,3	1,265	0,123
8~9	3	25	51	20	8,469	0,025	0,3	1,52	0,123
9~10	3	25	51,2	20	8,523	0,026	0,3	1,776	0,123
10~11	3	25	51,5	20	8,605	0,026	0,3	2,032	0,123
11~12	3	25	51,8	20	8,687	0,026	0,3	2,288	0,123
12~13	5,5	25	51,9	5	12,81	0,07	0,3	2,588	0,123
13~14	2,7	32	52,4	5	16,57	0,045	0,3	2,863	0,137
14~15	1,1	32	53,4	5	16,92	0,019	0,3	3,112	0,149
15~16	15,6	40	54,3	40	6,25	0,098	0,3	3,439	0,164
16~17	25,4	65	55,6	40	11,08	0,281	0,3	3,951	0,189
17~18	45	45	57,8	40	8,753	0,394	0,3	4,575	0,219
18~19	6	90	59,4	40	19,08	0,114	0,3	4,919	0,235
19~20	6	90	59,8	16	43,08	0,258	0,3	5,408	0,258

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Гідравлічний  розрахунок циркуляційних трубопроводів

5.1 Визначення втрат тиску в подаючих  трубопроводах при циркуляційній  витраті

Даний розрахунок проводиться  за відсутності водорозбору і  у разі, коли по існуючих подаючих трубопроводах  проходять тільки циркуляційні витрати.

Таблиця 4 – Гідравлічний розрахунок подаючих трубопроводів  за  циркуляційними витратами

номер	Gц,	dy,	l,	w,	R,	R*l,
уч-ка	л/с	мм	м	м/с	Па/м	Па
3~4	0,123	20	3	0,39	150	675
4~5	0,123	20	3	0,39	150	675
5~6	0,123	25	3	0,25	40	180
6~7	0,123	25	3	0,25	40	180
7~8	0,123	25	3	0,25	40	180
8~9	0,123	25	3	0,25	40	180
9~10	0,123	25	3	0,25	40	180
10~11	0,123	25	3	0,25	40	180
11~12	0,123	25	3	0,25	20	90
12~13	0,123	25	5,5	0,25	45	371,3
13~14	0,137	32	2,7	0,17	42	136,1
14~15	0,149	32	1,1	0,18	30	39,6
15~16	0,164	40	15,6	0,13	70	1310
16~17	0,189	65	25,4	0,06	50	1524
17~18	0,219	45	45	0,14	140	7560
18~19	0,235	90	6	0,04	110	792
19~20	0,258	90	6	0,04	110	792

                                                                                                       Сума 15045 Па

 

5.2 Визначення втрат тиску циркуляційних  трубопроводів

Циркуляційна  вода, проходячи подаючий трубопровід  по сушниках для рушників і циркуляційному стояку, повертається до водопідігрівача. Таким чином, замикається розрахункове кільце.

Для визначення втрат тиску в циркуляційній  лінії складається таблиця 5.

Таблиця 5 – Гідравлічний розрахунок циркуляційних трубопроводів

номер	Gц,	dy,	l,	w,	R,	R*l,
уч-ка	л/с	мм	м	м/с	Па/м	Па
1`~2`	0,123	25	3	0,25	20	90
2`~3`	0,123	25	5,5	0,25	45	297
3`~4`	0,137	32	2,7	0,17	42	136,08
4`~5`	0,149	32	1,1	0,18	30	39,6
5`~6`	0,164	40	15,6	0,13	70	1310,4
6`~7`	0,189	65	25,4	0,06	50	1524
7`~8`	0,219	45	45	0,14	140	7560
8`~9	0,235	90	6	0,04	110	792
9`~10	0,258	90	6	0,04	110	792
						12541
6 Визначення розрахункового  теплового потоку на потреби                              гарячого  водопостачання Тепловий потік за період максимального  водоспоживання на потреби гарячого водопостачання визначається за формулою:          кВт,                                    (6.1) де  – теплові втрати в системі гарячого водопостачання, кВт;      tм – температура холодної води в мережі водопроводу, оС;      – максимальна годинна витрата води в системі гарячого водопостачання, м3/год; визначається за формулою:               м3/год.,                                       (6.2) де  – коефіцієнт, який визначається за додатком 4 [1] залежно від загального числа приладів N, (шт.), і вірогідності їх використання Phr .                             ,                                            (6.3) де  – годинна витрата води санітарно-технічним приладом, л/год, визначається за додатком 3 [1].

 

7 Вибір схеми приєднання водопідігрівачів  системи гарячого водопостачання

Максимальна годинна витрата тепла на опалювання визначається за формулою:

	(7.1)
де qo– питома опалювальна характеристика, Вт/(м3*оС), приймаємо згідно таблиці 1.7 [3];        Vз– об'єм будівлі за зовнішнім обміром, м3;         tвн – усереднена розрахункова температура внутрішнього повітря в будівлі, оС;         tз.о. – розрахункова температура зовнішнього повітря на опалювання, оС;         – поправочний коефіцієнт на теплову характеристику, який залежить від розрахункової для опалювання температури зовнішнього повітря, приймається за таблицею 1.8 [2];         n – кількість  будівель, приєднаних до даного  теплового пункту, шт.                                   (7.2)
З відношення вибираємо схему приєднання водопідігрівача системи гарячого водопостачання:	(7.3)

     Отже, приймаємо двоступінчату змішану водопідігріваючу установку [4].

 

8. Тепловой расчёт водоподогревательной установки

     Завдання розрахунку – визначення поверхні нагріву і кількості секцій підігрівачів.

    Поверхня нагріву підігрівачів (за відсутності баків-акумуляторів) визначається  за  максимальним  навантаженням  гарячого  водопостачання  і  за  мінімальної  температури  мережевої  води, яка має місце в точці  зламу  температурного графіка.

1. Паралельна схема

1. Витрата мережевої води, що проходить крізь міжтрубний простір підігрівника:

                   

де   - теплоємність води, кДж/кг·˚С;

- температура мережної води на вході в підігрівник (приймається по температурному графіку);

- температура мережної води  на виході з підігрівника, ˚С;

2.          Витрата водопровідної води, кг/c, при максимальному навантаженні системи гарячого водопостачання:

                    

3.          Підбор типу водопідігрівача виробляється з таким розрахунком, щоб швидкість води усередині трубок була в межах ω_тр=0,8-1,5м/с і загальні втрати тиску ΔΡ_тр=40·10³…60·10³Па.

                       

Приймаємо до установки 07ОСТ 34-588-68 7-114х2000хРПВ-z-07 з параметрами:

D_н=114 мм.; D_вн=106 мм.; L=2 м.; l=200 мм.; z=19; F=1,76 м²; f_тр=0,0029 м²; f_м.тр=0,005 м².

      4.          Швидкість води усередині трубок, м/с:

                                        

5.          Швидкість мережевої води в міжтрубному просторі, м/с:

                                       

       6.     Середня температура мережевої води, °С:

                                     

      7.      Середня температура водопровідної води, °С:

                                            

де   - температура води, що надходить у систему гарячого водопостачання;

- температура холодної води  в мережі водопроводу.

      8.     Коефіцієнт теплопередачі від мережевої води до зовнішньої поверхні трубок, Вт/(м·˚С):

                                   

      9. Коефіцієнт тепловіддачі від внутрішньої поверхні трубок до водопровідної води, Вт/(м·˚С):

                                   

      10. Коефіцієнт теплопередачі від мережевої до водопровідної води, Вт/(м²·°С):

                                  

де    - коефіцієнт, що враховує забруднення трубок;

- товщина стінки трубок;

- коефіцієнт теплопровідності  латуні.

     11.     Середній температурний напір у підігрівнику, °С:

                                   

     12.    Необхідна поверхня нагрівання підігрівника, м²:

                          

      13.   Кількість стандартних секцій підігрівника, шт.:

                          ,

         где F- общая площадь поверхности нагрева,

                f- площадь поверхности нагрева одной стандартной секции.

                         

                       

 

 

 

 

 

 

 

2. Смешанная схема.

      

Рисунок 2 – Двоступінчата змішана схема

У двоступінчатій схемі є два ступені  підігрівача: І ступінь і II ступінь.

Витрата мережевої води, що протікає через  міжтрубний простір підігрівача II ступеня, визначається за формулою:

	(8.1)
де   – температура мережевої води в падаючій магістралі в точці зламу температурного графіка, оС;   – температура мережевої води в зворотній магістралі після системи опалювання в точці зламу температурного графіка, оС;       tп= -δt– температура водопровідної води після I ступеня, оС;       δt – недогрівання водопровідної води I ступеня; приймаємо δt=5 оС .

Витрата мережевої води на опалювання визначається за формулою:

	(8.2)
Розрахункова витрата мережевої  води на введення, а також витрату  через перший ступінь підігрівача  визначається за формулою:
	(8.3)

Розрахунок підігрівача І ступеня

Теплове навантаження першого ступеня визначається за формулою:

(8.4)

Температура мережевої води на виході з першого  ступеня визначається за формулою:

(8.5)

Середній  температурний натиск визначається за формулою:

(8.6)

Середня температура мережевої води визначається за формулою:

(8.7)

Середня температура водопровідної води визначається за формулою:

				(8.8)
Необхідна площа живого перетину трубок визначається за формулою:

За  таблицею VI.13 [3] вибираємо тип підігрівача  з площею живого перетину Виписуємо основні параметри підігрівача:

• Живий перетин трубок f_тр=0,00185 м²
• Живий перетин міжтрубного перетину f_м.тр=0,00287 м²
• Число трубок n=12 шт.

Дійсна  швидкість води усередині трубок визначається за формулою:

	(8.9)
Швидкість мережевої води в міжтрубному  просторі визначається за формулою:	(8.10)

Коефіцієнт  тепловіддачі від мережевої води до зовнішньої поверхні трубок визначається за формулою:

	(8.11)

Коефіцієнт  тепловіддачі від внутрішньої поверхні трубок до водопровідної води визначається за формулою:

	(8.12)

Коефіцієнт  теплопередачі від мережевої  до водопровідної води визначається за формулою:

	(8.13)
Необхідна поверхня нагріву визначається за формулою:                                                                               (8.14)
Кількість стандартних секцій підігрівача I ступеня визначається за формулою:	(8.15)