Расчет теплопотребления
Курсовой проект
Район теплофикации |
Кол-во жител. района тыс.ч |
Строительный объём пром. предприятий тыс.м3 |
Параметры пара у потребителя | |
расход кг/см |
давление МПа | |||
Алма-Аты |
32 |
230 |
25 |
0,6 |
Наименование промышленных предприятий |
Тип водяной системы теплоснабжения |
Источник теплоснабжения |
Завод столярных изделий |
двухтрубная, открытая |
ТЭЦ |
Завод |
Цех |
Мебельная фабрика, завод столярных изделий, деревообрабатывающий комбинат |
Сушильный, пилорамный, столярный, ремонтный, склады, бытовые и административные помещения. |
1. РАСЧЕТ ТЕПЛОПОТРЕБЛЕНИЯ.
При проектировании системы
1.1.Расход тепла на отопление.
Расчетный (максимальный) расход тепла отдельными промышленными зданиями:
где: - коэффициент инфильтрации.
- усредненная температура внутреннего воздуха отдельных помещений здания. (Приложение 4) .
- расчетная температура наружного воздуха для расчета отопления, принимается в зависимости от климатического района. (Прил.6.) .
- удельная отопительная характеристика здания, зависящая от строительного объема (приложение 7)Дж/(с. м3град).
V – строительный объем отдельного здания по наружному объему, м3.
коэффициент, учитывающий внутренний тепловыделения.
Для чугунолитейных, сталелитейных и меднолитейных цехов
=0,25…0,5, для термических и кузнечных =0,5…0,7, для остальных цехов равен 1.
Коэффициент инфильтрации определяется по выражению:
где: в – постоянная инфильтрации для промышленных зданий принимается в =0,035…0,040 с/м.
g – ускорение свободного падения 9,81 м/с2.
l – свободная высота здания, м. Для общественных и административных зданий принимается равной высоте этажа – 3,5м. Для промышленных зданий можно принимать значения l = 5…30м.
- средняя скорость ветра наиболее холодного месяца (приложение 6), м/с.
При отсутствии данных о жилых и общественных зданиях района расход тепла на отопление определяется согласно[8] по формуле:
(1.3)
где: - укрупненный показатель максимального расхода теплоты на отопление 1м2 жилой площади (приложение 5), кДж/(с×м2).
- жилая площадь, определяется исходя из 8м2 а одного жителя района, м2;
KO - коэффициент учитывающий расход тепла на отопление общественных зданий, принимается равным 0,25
Коэффициент инфильтрации и расход тепла на отопление при отсутствии данных о жилых и общественных зданиях района:
1.Сушильный цех:
2.Столярный цех:
3.Ремонтный цех:
4.Склады:
5. Бытовые и административные:
6.Пилорамный цех:
Расход тепла на отопление жилых районов:
1.2.Расход тепла на вентиляцию.
Расход тепла на вентиляцию принимается по проектам местных систем вентиляции или по типовым проектам зданий. При отсутствии таких проектов расход тепла на вентиляцию определяется по укрупненным показателям.
Для промышленных зданий расчетный расход тепла на вентиляцию определяется по формуле:
(1.4)
где: - удельная вентиляционная характеристика здания, зависящая от строительного объема здания и его назначения.(прилож.7) Дж./(м3×с×град.)
- расчетная температура наружного воздуха для вентиляции (приложение 6) .
Расход тепла на вентиляцию:
1.Сушильный цех:
2.Столярный цех:
3.Ремонтный цех:
4Склады:
5. Бытовые и административные цеха:
6.Пилорамный цех:
Для жилого района расход тепла на вентиляцию общественных зданий определяется согласно [8] по формуле:
(1.5)
где: KВ- коэффициент, учитывающий расход тепла на вентиляцию общественных зданий, принимается равным 0,4;
Кo-коэффициент учитывающий расход тепла на отопление общественных зданий, принимается равным – 0,25;
q – укрупнённый показатель максимального расхода на отопление 1м2 жилой площади (приложение 5), кДж/с.
1.3.Расход тепла на горячее водоснабжение.
Средненедельный расход тепла
на горячее водоснабжение
где : C – теплоемкость воды (приложение10), кДж/(кг.град).
р - количество душевых сеток в цехе;
а – норма расхода горячей воды на 1 душевую сетку, принимается равным 0,075кг/(с.×душ.сетка.)
- температура холодной водопроводной воды, .
При отсутствии данных о температуре холодной водопроводной воды ее принимают в отопительный период равной =5 и в летний период =15 .[8]
Количество душевых сеток следует принимать по количеству работающих в одной из смен, которое можно определить по приближенным формулам. Для производственных цехов:
Для административных зданий:
где: V – строительный объем отдельного здания или цеха,м3.
Нагрузку на одну душевую сетку рекомендуется принимать:
а) для производственных процессов, осуществляемых в помещениях, в которых избытки явного тепла не значительны и отсутствуют значительные выделения влаги, пыли, особо загрязненных веществ от 6 до15 человек.
б) для производственных процессов, осуществляемых неблагоприятных метеорологических условий, при значительном выделении влаги, пыли, особо загрязняющих веществ от 3 до 6 человек.
Расход тепла на горячее
водоснабжение в летний период по
промышленному предприятию
(1.9)
где: - коэффициент, учитывающий снижений среднечасового расхода воды на горячее водоснабжение в летний период, при отсутствии данных должен приниматься равным 0,8, а для промышленных предприятий, а также курортных и южных городов равным 1.
Расход тепла на горячее водоснабжение:
1.Сушильный цех:
Зимний период:
Летний период:
2.Столярный цех:
Зимний период:
Летний период:
3.Ремонтный цех:
Зимний период:
Летний период:
4.Склады:
Зимний период:
Летний период:
5.Бытовые и административные цеха:
Зимний период:
Летний период:
6.Пилорамный цех:
Зимний период:
Летний период:
При отсутствии данных о количестве и типе жилых и общественных зданий в жилых районах можно ориентировочно определить средне недельный расход тепла на бытовое горячее водоснабжение по формуле:
где: 1,2 коэффициент, учитывающий теплоотдачу в помещениях от трубопроводов горячего водоснабжения;
m – число жителей района, чел.
а – норма расхода горячей воды для жилых зданий на 1 жителя принимать равной 110 л/сут.
в – то же, для общественных зданий района, при отсутствии данных должна приниматься равной 25 литров в сутки на одного человека.
1.4. Построение годового графика тепловой нагрузки.
Расчет теплопотребления выполняется для жилого района в целом, для промышленного предприятия – по цехам. Все результаты расчетов теплопотребления отдельными абонентами сводятся в таблицу 1.
Суммарный расход тепла будет равным:
(1.11)
По формуле (11) определяется расчетный (максимальный) расход тепла при температуре . С изменением температуры наружного воздуха, будет изменятся расход тепла абонентами. Максимальный расход тепла при температуре конца отопительного периода .
Суммарный расход тепла:
1.Сушильный цех:
2.Столярный цех:
3.Ремонтный цех:
4.Склады:
5.Бытовые и административные цеха:
6.Пилорамный цех:
Минимальные расходы
тепла на отопление и
(1.12)
(1.13)
Используя расчетные (максимальные) и минимальные значения тепловой нагрузки строится суммарный часовой график расхода тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилого поселка и промышленного предприятия в зависимости от температуры наружного воздуха (левая часть графика на рис 1).
Минимальные расходы тепла на отопление и вентиляцию при температуре :
Таблица 1. - Расчет теплопотребления
района теплофикации
Наименование теплопотребителя |
Строительный объём, м^3 |
Температура возду-ха в помещении, 0С |
Расчётная наруж-ная температура для отопления, 0С |
Расчётная наруж-ная температура для вентиляции,С |
Коэффициент инфильтрации |
Коэффициент внутренних теп-ловыделений |
Отопительная характеристика кДж/м.с.град |
Вентиляторная характеристика |
Количество человек |
Количество душе- вых сеток в цехе |
Расход тепла на отопление, кДж/с |
Расход тепла на вентиляцию кДж/с |
Расход тепла на горячее водоснабжение кДж/с |
Суммарный расход тепла, кДж/с | |||||
V |
tв |
tно |
tнв |
μ |
α |
qo |
qв |
m |
P |
|
|
|
| ||||||
Промышленное |
|||||||||||||||||||
предприятие, цеха |
|||||||||||||||||||
I. |
30 |
18 |
-25 |
-10 |
0,77 |
0,6 |
0,29 |
1,17 |
30 |
5 |
397,07 |
982,8 |
12,6/78,9 |
1471 | |||||
2. |
40 |
16 |
-25 |
-10 |
1,12 |
0,35 |
0,35 |
1,99 |
80 |
20 |
364,68 |
2064 |
50,5/315 |
2008 | |||||
3. |
40 |
16 |
-25 |
-10 |
1,12 |
1 |
0,58 |
0,12 |
80 |
20 |
2014,4 |
124,8 |
50,5/315 |
2505 | |||||
4. |
30 |
18 |
-10 |
0,77 |
1 |
0,53 |
- |
30 |
5 |
1209,5 |
840 |
12,6/78,9 |
2141 | ||||||
5. |
50 |
18 |
-25 |
-10 |
0,77 |
1 |
0,29 |
0,11 |
30 |
5 |
661,78 |
92,4 |
12,6/78,9 |
845 | |||||
6. |
60 |
12 |
-25 |
-10 |
1,49 |
0,3 |
0,28 |
1,16 |
60 |
20 |
465,64 |
1531 |
50,5/315 |
2363 | |||||
Итого |
5113,08 |
5640,8 |
189/1895 |
12128,044 | |||||||||||||||
Жилой район |
409600 |
32768 |
12,636 |
442380,6 | |||||||||||||||
Всего |
414713 |
38408 |
2097,5 |
454508,6 | |||||||||||||||
2. СХЕМА ТЕПЛОВОЙ СЕТИ
Для выполнения гидравлического расчета необходимо знать расстояние между источником тепла и абонентами, которые определяются по генплану района теплоснабжения. Генплан разрабатывается студентами самостоятельно, при этом следует учитывать особенности местности заданного района теплоснабжения. Пример генплана района теплоснабжения в сельской местности приведен на рис. 2. В том случае, если район теплоснабжения расположен в городе, можно задаваться перепадом высот. На генплане изображается роза ветров для зимнего и летнего месяцев, повторяемость ветров по направлениям приведена в приложении 9.
Размещение источника и потребителей тепла должно учитывать господствующее направление ветров.
При выборе плана и профиля теплотрассы необходимо руководствоваться следующими положениями:
1. Надземная прокладка,
как наиболее дешевая,
2. Подземная прокладка
применяется для городских
3. Пересечение теплотрассой
различных инженерных
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДОВ СЕТЕВОЙ ВОДЫ
Расчетный часовой расход воды для определения диаметров труб в водяных тепловых сетях при центральном качественном регулировании отпуска тепла должен определяться отдельно для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения с последующим суммированием, по приведенным ниже формулам.
Расчетный часовой расход воды на отопление:
(3.1)
(0-1)
(1-2)
(1-3)
Расчетный часовой расход воды на вентиляцию:
где: и - максимальные расходы тепла соответственно на отопление и вентиляцию предприятия и жилого района, кДж/с;
с - теплоемкость воды (приложение 10), кДж/(кг.град);
- температуры воды в подающей я обратной линиях водяном тепловой сети при температуре наружного воздуха ,°С.
- температуры воды в подающей и обратной линиях при температуре наружного воздуха , могут приниматься равными соответственно и °С.
При одновременной подаче тепла по двухтрубным водяным тепловым сетям на отопление и вентиляцию и горячее водоснабжение должно принимается центральное качественное регулирование отпуска тепла. При этом температура воды в обратном трубопроводе должна приниматься = 70°С - для закрытых систем теплоснабжения и = 60°С - для открытых систем теплоснабжения.[8]
Расчетный часовой расход воды на вентиляцию:
(0-1)
(1-2)
(1-3)
Расчетный расход воды на горячее водоснабжение при открытых системах теплоснабжения:
где: и - температуры воды, поступающей в систему горячего водоснабжения потребителей и холодной водопроводной воды
( см. выше), °С.
Летний период:
(0-1)
(1-2)
(1-3)
Зимний период:
(0-1)
(1-2)
(1-3)
При открытых системах теплоснабжения расчетные расходы воды получаются в ряде случаев различными для подающей и обратной линий. Однако подающие и обратные линии сети обычно прокладываются одного диаметра. Расчетный расход воды для таких тепловых сетей должен выбираться из условия, чтобы суммарная потеря напора при расходе воды в подающей ( Gо + Gв + Gгв) и обратной линиях ( Gо + Gв) был равен суммарной потере напора при одинаковом расходе воды в подающей и обратной линиях. Этот расчетный расход воды , по которому и следует выбирать диаметры тепловой сети при открытой системе:
где: Gов = Gо + Gв – суммарный расход сетевой воды на отопление и вентиляцию.
- Gов = 1224,06+113,365=1337,425 к
(1-2) Gов =1207,20+94,453=1301,653 кг/с
(1-3) Gов=15,092+16,649=31,741 кг/с
(0-1) = =1329,14 кг/с
(1-2) = =1301,6 кг/с
(1-3) = =24,89кг/с
Расчетный расход воды не определяется для каждого участка тепловой сети. Результаты расчетов сводятся в таблицу 2.
Таблица 2. - Расчетные расходы воды.
Номер участка. |
Расчетные расходы воды, кг/с. | |||
Gо |
Gв |
Gгв |
Gр | |
|
0 – 1 1 – 2 1 – 3 |
1224,06 1207,2 15,092 |
113,365 94,453 16,649 |
7,61/9,005 0,04/0,05 7,57/8,95 |
1329,14 1301,6 24,89 |
4. ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ГРАФИК
На пьезометрическом графике в определенном масштабе наносится рельеф местности, высота присоединенных зданий, напор в сети.
При зависимой схеме присоединения отопительных установок к тепловой сети, полный статический напор определяется из условия обеспечения в верхних точках наиболее высоко расположенных отопительных установок избыточного давления не менее 0,05 МПа(5м.вод.ст.), по выражению
где: - геодезическая отметка, на которой расположено здание, м.
L- высота здания, м.
Под полным статическим напором находятся все элементы системы теплоснабжения, однако пьезометрический статический напор неодинаков для различных элементов системы теплоснабжения. Для каждого элемента системы пьезометрический статический напор можно определить по выражению:
где: - геодезическая отметка каждого элемента системы.
Величина полного напора на подающем коллекторе станции будет равна:
где: - напор развиваваемый сетевым насосем, м.
Отсюда следует, что величина должна предварительно задаваться по двум условиям:
- величина не должна выходить за пределы ограниченными линиями Пб и Пм(см.рис.6), с учетом возможного увеличения Нп на 25% при испытаниях системы,
- величина зависит от , следовательно необходимо ориентироваться на напоры развиваемые существующими насосами, с учетом производительности этих насосов(характеристики сетевых насосов приведены в приложении 41).
Тогда располагаемый напор на коллекторах станции будет равен:
где: - потеря напора сетевой воды в теплоподогревательной установке станции, пиковой котельной и станционных коммуникациях (обычно 20-25 м).
Задавшись располагаемым напором на коллекторах станции и располагаемым напором у абонентов можно определить располагаемую потерю напора на трение в трубопроводах тепловой сети.
В двухтрубной закрытой системе теплоснабжения эта потеря напора распределяется поровну между подающей и обратной линиями тепловой сети:
где: и - соответственно потеря напора в подающей и обратной линиях тепловой сети, м.
ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ГРАФИК:
5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОДЯНОЙ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ
Задачами гидравлического расчета водяной тепловой сети является определение диаметров трубопроводов на всех участках, определение падения давления (напора) в подающей и обратной линиях, определение напора сетевого насоса, построение пьезометрического графика.
Расчет диаметров водяных сетей производится по максимальной тепловой нагрузке на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зимнее время. Независимо от результатов расчета наименьшие диаметры труб принимаются: для распределительных сетей 50 мм и для ответвлений к отдельным зданиям 25 мм.
5.1. Предварительный расчет.
Выбирается расчетная магистраль, т.е. направление от станции до одного из абонентов, которое характеризуется наименьшим удельным падением давления. В примере приведенном на рис.3 и рис.4 магистральной трассой будет направление 0-1-2, так как располагаемые напоры у абонентов 2 и 3 приняты одинаковыми, а абонент 2 является наиболее удаленным.
Расчет начинается с начального участка расчетной магистрали (0-1). По формуле Б.Я.Шифринсона определяется предварительное значение средней доли местных потерь давления на данном участке:
где: - расход теплоносителя на рассматриваемом участке 0-1, кг/с;
z - постоянный коэффициент, зависящий от вида теплоносителя. Для воды рекомендуется принимать z = 0,03…0,05
Предварительное значение удельного линейного падения давления на участке 0-1, т. е. падение давления на единицу длины трубопровода определяется по формуле:
где: - объемная плотность воды (приложение 10), кг/м3;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
- потеря напора на всей длине трассы 0-1-2, м.
Принимается равной потере напора в подающей линии ;
- длина трубопровода на трассе 0-1-2,м.
Определяется предварительное значение диаметра трубопровода на участке 0-1
где: - постоянный расчетный коэффициент для определения диаметра трубопровода (приложение II).
5.2. Проверочный расчет
Тогда количество компенсаторов установленных на участке 0-1 будет равно:
где: - длина рассматриваемого участка, м;
- расстояние между неподвижными опорами, м.
В тех случаях, когда
