Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Определение тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение Высшего профессионального образования

«Российский государственный профессионально-педагогический
университет»

Институт электроэнергетики и информатики

Кафедра автоматизированных систем электроснабжения

Курсовой проект

по дисциплине:

«Теплоснабжение промышленных предприятий и городов»

Выполнил

Студент

группы ЗЭС-313С

Вахромеев Иван Валентинович

Номер зачетной книжки 0902754

Проверил:

Екатеринбург, 2013

Оглавление

Исходные данные: 3

1. Определение тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. 3

2. Построение графиков расхода теплоты. 6

3. Регулирование отпуска теплоты. 8

4. Гидравлический расчет тепловой сети. 12

5. Пьезометрический график тепловой сети. 16

6. Расчет толщины тепловой изоляции трубопроводов. 17

Приложения…………………………………………………………………………… 20

Список литературы………………………………………………………………….... 24

Исходные данные:

Город: Барнаул

L=1200 м

F=30 Га

P= 200 чел/Га

В проекте предусматривается двухтрубная водяная система теплоснабжения, источником теплоты является котельная.

Определение тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

Максимальный тепловой поток на отопление для жилых и общественных зданий, Вт:

где , Вт/м² – удельный показатель теплового потока на отопление (определяется по приложению 5);

– общая площадь жилых зданий, м², рассчитываемая по формуле:

где – общая площадь жилого здания, отводимая на одного человека,

м²/чел.

– количество жителей в квартале, определяемое по формуле:

здесь – площадь рассчитываемого квартала, га;

– плотность населения в рассчитываемом квартале, чел/га

–коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным 0,25;

Максимальный тепловой поток на вентиляцию для жилых и общественных зданий, Вт:

где – коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным: для общественных зданий, построенных до 1985 г. – 0,4, после 1985 г. – 0,6;

Среднесуточный тепловой поток на горячее водоснабжение

за неделю в отопительный период, Вт:

или

где – норма расхода воды на горячее водоснабжение при температуре , на одного человека в сутки, л; (определяется по приложению 8).

– норма расхода воды на горячее водоснабжение, потребляемой в общественных зданиях( при температуре 55^оС, принимается в размере 25 л/сут на одного человека);

55– температура горячей воды в системе горячего водоснабжения, ^оС;

– температура холодной (водопроводной) воды в отопительный период (при отсутствии данных принимается равной 5 ^оС);

– удельный показатель теплового потока на горячее водоснабжение (определяется по приложению 9);

– теплоёмкость воды, принимаемая равной 4,19 кДж/кг·К

Максимальный тепловой поток на горячее водоснабжение в

сутки наибольшего водопотребления за период со среднесуточной температурой наружного воздуха +8 °С и менее (за отопительный период), Вт:

Суммарный тепловой поток по кварталам Вт, определяем суммированием расчетных тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение с учётом 5% потерь теплоты в окружающую среду:

Таблица 1– Расчетные тепловые потоки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

Площадь, F_, Га

Плотность населения

P, чел/Га

Количество

жителей

m, чел

Общая площадь

A, м²

Тепловой поток, МВт

200

6000

Построение графиков расхода теплоты.

Среднечасовой тепловой поток за отопительный период на отопление, МВт:

Расчет учётом потерь теплоты теплопроводами в размере 5%.

где – средняя температура наружного воздуха за период со среднесуточной температурой воздуха 8^оС и менее (отопительный период);

Среднечасовой тепловой поток за отопительный период на вентиляцию, МВт:

Расчет учётом потерь теплоты теплопроводами в размере 5%.

График среднечасового расхода теплоты на горячее водоснабжение не зависит от температуры наружного воздуха, и будет представлять собой прямую, параллельную оси абсцисс с ординатой для отопительного периода и с ординатой для неотопительного периода.

Среднечасовой тепловой поток на горячее водоснабжение жилого

района в неотопительный период определяют по формуле:

Таблица 2 – Среднечасовые расходы теплоты по месяцам года.

Среднечасовые расходы по месяцам, МВт	Янв.	Февр.	Март	Апр.	Май	Июнь	Июль	Авг.	Сен.	Окт.	Ноя.	Дек.
Среднечасовые расходы по месяцам, МВт	-17,5	-16,1	-9,1	2,1	11,4	17,7	19,8	16,9	10,8	2,5	-7,9	-15,0
	7,7	7,4	5,9	3,68	-	-	-	-	-	3,6	5,7	7,2
	0,95	0,91	0,74	0,45	-	-	-	-	-	0,44	0,7	0,88
	2,4	2,4	2,4	2,4	1,54	1,54	1,54	1,54	1,54	2,4	2,4	2,4
	11,05	10,71	9,04	6,53	1,54	1,54	1,54	1,54	1,54	6,44	8,8	10,5

Графики теплового потребления изображены на рисунке №1.

График годового теплового потребления изображен на рисунке №2.

3. Регулирование отпуска теплоты.

3.1 Расчет и построение отопительно-бытового графика температур сетевой воды

При тепловой нагрузке жилищно-коммунального сектора менее 65% от суммарной тепловой нагрузки, а также при отношении регулирование отпуска теплоты принимают по нагрузке отопления.

При таком способе регулирования, для зависимых схем присоединения элеваторных систем отопления температуру воды в подающей и обратной магистралях, в течение отопительного периода,^oC определяют по следующим выражениям:

где расчетный температурный напор нагревательного прибора, ^oС, определяемый по формуле:

расчетный перепад температур сетевой воды в тепловой сети

расчетный перепад температур сетевой воды в местной системе отопления,^oС:

Задаваясь различными значениями температур наружного воздуха (обычно определяют и строят отопительный график температур воды.

Аналогичные расчеты произведем и для других температур наружного воздуха, и результаты сведём в таблицу 3.

Таблица 3 – Температура сетевой воды в подающем и обратном теплопроводах.

	Температура наружного воздуха, ^oC
	+10	+5	0	-5	-10	-15	-20	-25	-30	-35	-39
,^oC	46.5	58.05	69.2	80.04	90.7	101.2	111.56	121.78	131.94	142.8	150
,^oC	33,1	37.7	42.06	46.14	50.04	53.73	57.32	60.7	64.14	67.42	70

По полученным данным строим отопительный график температур воды в тепловой сети (рисунок 3).

Расчет и построение повышенного температурного графика

Расчет повышенного температурного графика заключается в определении перепада температур сетевой воды в подогревателях в верхней δ₁ и δ₂ нижней ступени при различных температурах наружного воздуха и балансовой нагрузке горячего водоснабжения:

Суммарный перепад температур сетевой воды в подогревателях нижней и верхней ступеней δ в течение всего отопительного периода определяется по формуле:

Температура нагреваемой водопроводной воды после нижней ступени подогревателя, , ^oC , рассчитывается по формуле:

Перепад температуры сетевой воды в нижней ступени водоподогревателя d₂ при различных температурах наружного воздуха определяют

при по формуле:

при по формуле:

Зная d и d находят температуру сетевой воды в обратной магистрали по повышенному температурному графику при и :

при :

Перепад температур сетевой воды в верхней ступени подогревателя при и :

Температура сетевой воды в подающей магистрали тепловой сети для повышенного температурного графика при и :

Определив температур сетевой воды в подающей и обратной магистралях, строят повышенный температурный график.

По рассчитанным данным строим графики (рисунок 4).

Гидравлический расчет тепловой сети.

4.1 Определение расходов сетевой воды

Расчетный расход сетевой воды, т/ч, в закрытых системах теплоснабжения для определения диаметров труб в водяных тепловых сетях при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять отдельно для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения по формулам:

На отопление:

где и – температуры в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования систем отопления и вентиляции.

На вентиляцию:

Расчетные расходы сетевой воды на горячее водоснабжение, т/ч зависят от схемы присоединения водоподогревателей. При двухступенчатой схеме присоединения расход воды определяют по следующим формулам:

где среднечасовой расход воды на горячее водоснабжение, т/ч.

и температура в подающем и обратном теплопроводах в точке излома графиков температур воды.

Суммарный расчетный расход сетевой воды, т/ч, в двухтрубных тепловых сетях при качественном регулировании по отопительной нагрузке:

где коэффициент, учитывающий долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение, принимается в зависимости от мощности системы теплоснабжения (k=1,0 при k=1,0 при ).

При центральном качественном регулировании отпуска теплоты по совмещённой нагрузке отопления и горячего водоснабжения расчетный расход сетевой воды определяется как сумма расходов воды на отопление и вентиляцию без учета нагрузки горячего водоснабжения:

Расчетный расход сетевой воды в неотопительный период, т/ч определяется по формуле:

где определяют по формуле (33), с учётом того, что максимальную тепловую нагрузку на горячее водоснабжение определяют с учётом повышения температуры холодной воды до 15^oC;

Таблица 4 – Расчетные расходы сетевой воды города.


130	15,65	194.28

4.2 Определение потерь давления на участках тепловой сети

Для компенсации температурных деформаций предусмотреть сальниковые компенсаторы.

Производим расчет главной магистрали. Для участков 1, 2 исходя из расчетных расходов сетевой воды и нормируемым потерям давления R=30-80 Па/м по номограмме (приложение 10) определяем диаметры труб, действительные значения удельных потерь R_д и скорость движения теплоносителя ω и результаты занесем в таблицу 5.

Таблица 5 – Гидравлический расчет тепловой сети

т/ч

d_н xS

мм

м/с

R_д Па/м

Па

194.28

1200

273x7

1,09

62300

6,3

По известным диаметрам на участках главной магистрали определим сумму коэффициентов местных сопротивлений , их эквивалентные длины , приведенные длины, а также потери давления:

На участке имеется головная задвижка (Количество сальниковых компенсаторов на участке определим в зависимости от длины участка L и максимального допустимого расстояния между неподвижными опорами. По приложению 12 для D_у = 273 мм это расстояние составляет 100 м. Следовательно на участке № 1 длиной 1200 м необходимо предусмотреть 12 сальниковых компенсаторов.

Сумма коэффициентов местных сопротивлений на данном участке составляет:

По приложению 13 эквивалентная длина при k_э = 0,0005 м составляет 11,2 м.

Эквивалентная длина участка №1 составит:

Определяем приведенную длину участка №1:

Определим потери давления на участке № 1:

или в линейных единицах измерения при *=1000 кг/м³:

Пьезометрический график тепловой сети.

По данным гидравлического расчета строим пьезометрический график. Расчетные температуры сетевой воды 150-70^оС. Этажность зданий принимаем 16 этажей. Высота этажа здания составляет 3 м.

Начальную точку 0 принимаем в нейтральной точке у всасывающего патрубка сетевого насоса такой, чтобы обратная линия располагалась на 3-5 м выше наиболее высоко расположенных зданий. Оптимальное значение начальной точки составляет 46 м.в.ст. Для проверки выбранной начальной точки проводим линию давления в обратной магистрали по всей ее длине. Отметка линии напора в конце магистрали составляет 46 м.в.ст. плюс потери напора 6, 3 м.в.ст, т.е 52,3 м.в.ст. Полученная линия давления располагается на 4,3 м выше наиболее высоко расположенных зданий, высота которых составляет 48 м. Исходя из этого можно считать принятую отметку нейтральной точки 46 выбранной правильно.
Строим линию располагаемого напора для системы теплоснабжения города. Располагаемый напор принимаем равным 40 м.в.ст.
Затем строим линию потерь напора подающего трубопровода. Превышение точки D по отношению к точке S будет равно потерям напора в подающей магистрали, которые принимаются равными потерям напора в обратной магистрали и составляют в данном случае 6,3 м.
Строим линию статического напора, которая должна превышать на 3-5 м. наиболее высоко расположенные здания. Таким образом линия статического напора S-S’ установится на отметке 53 м.в.ст.
Построенный пьезометрический график изображен на рисунке 5.

Ордината H_сум, замыкающая подающую и обратную в начале магистрали(у источника тепла), изображает суммарное падение давления подающей и обратной магистрали и концевого ввода (напор у вывода из котельной). Н_п – потребный напор подпиточного насоса при динамическом режиме. Н_сн – напор сетевого насоса. H_ит – потери напора в коммуникациях источника теплоты.

6. Расчет толщины тепловой изоляции трубопроводов.

Определим внутренний и наружный эквивалентный диаметр канала по внутренним и наружным размерам его поперечного сечения:

Определим термическое сопротивление внутренней поверхности канала

Рассчитаем термическое сопротивление стенки канала:

Определим термическое сопротивление грунта:

Приняв температуру поверхности теплоизоляции определим средние температуры теплоизоляционных слоев подающего и обратного трубопроводов:

Используя приложение, определим также коэффициенты теплопроводности тепловой изоляции (матов теплоизоляционных из минеральной ваты на синтетическом связующем):

определим термическое сопротивление поверхности теплоизоляционного слоя

определим суммарные термические сопротивления для подающего и обратного трубопроводов:

Определим коэффициенты взаимного влияния температурных полей подающего и обратного трубопроводов:

Определим требуемые термические сопротивления слоёв для подающего и обратного трубопроводов :

x= 1,066

x= 1,498

Величину B для подающего и обратного трубопроводов определим:

Определим толщину тепловой изоляции для подающего и обратного трубопроводов по формуле:

Принимаем маты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем толщиной основного слоя изоляции для подающего 60 мм и обратного трубопровода 90 мм.

Определение тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение 📙 Курсовая → 🆔 150007