Расчет тепловых сетей

Министерство  образования и науки Республики Казахстан

Инновационный Евразийский Университет

Кафедра «Теплоэнергетика  и Металлургия» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа 

по дисциплине «Теплоэнергетические системы и  энергоиспользование»

                            тема  Расчет тепловых сетей 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                     Выполнил студент гр ЗТЭ-31с

                                    Очкасов.Д.О

                                                   Зат. Кн.№ 072500131

                                                  Проверила. ст. преподаватель

                                          Харченко.С.П. 
 
 

Павлодар 2009 

1 РАСЧЕТ ТЕПЛОПОТРЕБЛЕНИЯ 

   При проектировании систем теплоснабжения жилых районов и промышленных предприятий расчет тепловых нагрузок обычно выполняют по укрупненным показателям.

   г.Павлодар

   Завод строительных изделий

   количество  жителей 68 тыс

   Строительный  обьём зданий 200тыс м³

   Источник  теплоснабжения ТЭЦ

   Тип водяной системы теплоснабжения.двухтрубная открытая 

   Строительный  обьём зданий 200тыс м³

   Температура расчетная для проектирования t_но-35 , t_нв -22

   1.1 Расход тепла на  отопление

   Расчетные (максимальные) потери тепла отдельными промышленными зданиями , кДж/с, определяются 

Для сушильного пилорамного и  столярного  цехов 

                         = (1+1,019)(16+(-35))*0,47*50000*1*10^-3=1245 

Для ремонтного цеха

                         = (1+1,009)(16+(-35))*0,53*20000*1*10^-3=562 

Для складских  цехов

                        = (1+0.706)(18+(-35))*0,53*10000*1*10^-3=479 

Для адменистротивных  и бытовых помещений

                        = (1+0,931)(18+(-35))*0,29*20000*1*10^-3=593

   где μ - коэффициент инфильтрации;

   t_в - усредненная температура внутреннего воздуха отдельных помещений здания , ^оС;

   t_но - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, принимается в зависимости от климатического района , ^оС;

   q_o – удельная отопительная характеристика здания, зависящая от строительного объема здания и его назначения , Дж/(с м³ град);

   V - строительный объем отдельного здания по наружному обмеру, м³;

   α - коэффициент, учитывающий внутренние тепловыделения. Для чугунолитейных, сталелитейных и меднолитейных цехов α = 0,25-0,5; для термических и кузнечных цехов α = 0,5·0,7; для остальных цехов α = 1.

   Коэффициент инфильтрации определяется по выражению 

Для сушильного пилорамного столярного и ремонтного цехов 

                           μ= 0,040 ,=1.009

  Для складских цехов

                           μ= 0,040 =0,706 

Для адменистротивных  и бытовых помещений 

                           μ= 0,040   =0,93 
 

   где b – постоянная инфильтрации, для промышленных зданий принимается

b = 0,035 – 0,040 с/м;

   g – ускорение свободного падения, м/с²;

   L – свободная высота здания, м. Для общественных и административных зданий принимается равной высоте этажа. Для промышленных зданий может принимать значение L = (5-30) м.

   W_В – средняя скорость ветра наиболее холодного месяца, м/с.

   При отсутствии данных о жилых и общественных зданиях района расход тепла на его  отопление  , кДж/с, определяется согласно по формуле 

                                   =1.8*9*68000(1+0.25)=1377000 

   где q – укрупненный показатель максимального расхода теплоты на отопление 1 м²  жилой площади , кДж/(с·м²);

   F_ж  - жилая площадь, определяется исходя из 9 м² на одного жителя района, м²;

   k_o – коэффициент, учитывающий расход тепла на отопление общественных зданий, принимается равным 0,25. 

   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 принимается по укрупненным показателям.

   Для промышленных зданий расчетный (максимальный) расход тепла на вентиляцию , кДж/с, определяется по формуле 

Для сушильного пилорамного и  столярного  цехов

                               =0.47*50000 (16-(-22))*10^-3 = 893 

Для ремонтного цеха

                               =0.12*20000 (18-(-22))*10^-3 = 960 

Для адменистротивных  и бытовых помещений 

                               =0.11*20000 (18-(-22))*10^-3 = 880

   где q_В – удельная вентиляционная характеристика здания, зависящая от строительного объема здания и его назначения , кДж/(с·м³·град);

   tнв – расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции , ^оС.

   Для жилого района расход тепла на вентиляцию общественных зданий , кДж/с, определяется по формуле 

                                     = 0.4*0.25*1.8*9*68000=110160 

   где k_В - коэффициент, учитывающий расход тепла на вентиляцию общественных зданий, принимается равным 0,4. 

   1.3 Расход тепла на  горячее водоснабжение

   Средненедельный расход тепла на горячее водоснабжение  производственных  цехов, имеющих душевые, , кДж/с, опреляется 

для  сушильного пилорамного и столярного цеха :

Q^з_гв = 4,177*5*0,075(55-5) = 78,3

Q^л_гв = 4,177*5*0,075(55-15) = 62,6 

для ремонтногоцеха :

Q^з_гв = 4,177*2*0,075(55-5) = 31,3

Q^л_гв = 4,177*2*0,075(55-15) = 25 

для склада :

Q^з_гв = 4,177*1*0,075(55-5) = 15.6

Q^л_гв = 4,177*1*0,075(55-15) = 12.5 

для административных и бытовых помещений :

Q^з_гв = 4,177*20*0,075(55-5) = 313

   Q^л_гв = 4,177*20*0,075(55-15) = 250 

 где с – теплоемкость воды , кДж/(кг·град);

   р – количество душевых сеток в цехе,

   а – норма расхода горячей воды на одну душевую сетку, принимается равной 0,075 кг/(с.·душ.сетка);

   t_х – температура холодной водопроводной воды, ^оС.

   При отсутствии данных о температуре холодной водопроводной воды ее принимают в отопительный период равной t_хз= 5 ^оC и в летний период t_хл= 15 ^оC .

   Количество  душевых сеток следует принимать  по количеству работающих в одной  из смен, которое можно определить по приближенным формулам. Для производственных цехов  количество работающих в одну смену m', чел, определяется 

m' = (0,001÷0,005) V, 

для  сушильного пилорамного и столярного  цеха

                                                    m^’ =0.001*50000 = 50

для ремонтногоцеха : 

                                                    m^’ =0.001*20000 = 20

для склада :  

                                                    m^’ =0.001*10000 = 10

для административных и бытовых помещений

m" = (0,01÷0,05) V, 

                                                    m^” =0.01*20000 = 200  
 

   где V – строительный объем отдельного цеха или здания, м³

   Нагрузку  на одну душевую сетку рекомендуется  принимать:

• для производственных процессов, осуществляемых в помещениях, в которых избытки явного тепла незначительны и отсутствуют значительные выделения влаги, пыли, особо загрязняющих веществ – от 6 до 15 чел;
• для производственных процессов, осуществляемых при неблагоприятных метеорологических условиях, при значительном выделении влаги, пыли, особо загрязняющих веществ – от 3 до 6 чел.

для  сушильного пилорамного и столярного  цеха 

для ремонтного цеха : 

для склада :

для административных и бытовых помещений 

   При отсутствии данных о количестве и  типе жилых и общественных зданий в жилых районах можно ориентировочно определить средненедельный расход тепла на бытовое горячее водоснабжение , кДж/с, по формуле 

   Q^з _{гв =}

   Q^л _{гв =}

   где 1,2 - коэффициент, учитывающий теплоотдачу  в помещения от трубопроводов  систем горячего водоснабжения;

   m – число жителей района, чел;

   a – норма расхода горячей воды для жилых зданий на одного жителя, можно ориентировочно принимать равной 110 л/сут;

   b – то же, для общественных зданий района, при отсутствии данных должна приниматься равной 25 л 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 абонементами сводятся в таблицу 1.

   Суммарный расход тепла Q_СУМ, кДж/с, будет равен  

   По  данной формуле определяется расчетный (максимальный) расход тепла при температуре t_нo. С изменением температуры наружного воздуха, будет изменяться расход тепла абонентами. Минимальный расход тепла будет при температуре конца отопительного периода t_нo=+8 ⁰С.

   Минимальные расходы тепла на отопление и  вентиляцию при температуре t_нo определяются пересчетом

Q_{0 з}^min =

Q_{0 л}^min =

Q_{В з}^min =

                                               Q_{В л}^min =  

   Таблица 1 - Расчет теплопотребления района теплофикации

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  G_О, кг/с, определяется 

Участок 0-1             G₀ =

   Участок 1-2             G₀ =.

                     Участок 1-3             G₀ = ..  
 
 

   Расчетный часовой расход воды на вентиляцию G_В, кг/с, 

   Участок 0-1             G_в =

   Участок 1-2             G_в =

   Участок 1-3             G_в =

   где Q₀^max, Q_B^max – максимальные расходы тепла соответственно на отопление и вентиляцию предприятия и жилого района, кДж/с;

   с - теплоемкость воды , кДж/(кг.град);

   t₁, t₂ – температуры воды в подающей и обратной линиях водяной тепловой сети при температуре наружного воздуха t_HO , ⁰C;

   t₁^B, t₂^B – температура воды в подающей и обратной линиях при температуре наружного воздуха t_HВ, могут приниматься равными соответственно t₁ и t₂, ⁰С.

   Температура воды в подающем трубопроводе двухтрубных  водяных сетей при расчетной  температуре наружного воздуха  для проектирования принимается t₁= 150⁰С.

   При одновременной  подаче тепла по двухтрубным водяным  тепловым сетям на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение должно приниматься центральное регулирование  отпуска тепла. При этом температура  воды в обратном трубопроводе должна приниматься t₂= 70⁰С .

   Расчетный расход воды на горячее водоснабжение  в закрытых системах теплоснабжения G_ГВ, кг/с, при параллельной схеме присоединения водонагревателей потребителей 

   Участок 0-1             G_гв =

   Участок 1-2             G_гв =

   Участок 1-3             G_гв =

   где t₁ - температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети в точке излома графика температур воды,

   t₃ – температура воды после параллельно включенного водонагревателя горячего водоснабжения в точке излома графика температур воды; рекомендуется принимать t₃= 30⁰С .

  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 (G_o+Gв+ Gгв)иях (G_o+ Gв)  был равен умарной тере напора ри одинаковом расходе G_p в падающей и обратной линиях. Этот расчетные расход воды, по которому и следует выбирать диаметры тешювой сети при открытой системе [2] определяется

Где G_ОВ=G_О+G_В – суммарный расход сетевой воды на отопление и вентеляцию. 
 

                         (0-1)

   Расчетный расход воды определяется для каждого  участка тепловой сети. Результаты расчетов заносятся в таблицу 2.

Таблица 2 - Расчетные расходы воды

4 ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИЙ  ГРАФИК

   На  пьезометрическом графике в определенном масштабе наносятся рельеф местности, высота присоединенных зданий, напор в сети.

   Для предупреждения ошибочных решений  следует до проведения гидравлического  расчета водной тепловой сети наметить уровень статистических напоров, а  также линии предельно допустимых максимальных и минимальных гидродинамических напоров в системе. Ориентируясь по ним, выбрать характер пьезометрического графика из условия, чтобы при любом ожидаемом режиме работы напоры в любой точке системы теплоснабжения не выходили за допустимые пределы.

   Разработка пьезометрического графика начинается с гидростатического режима, т.е. когда циркуляция воды в тепловой сети отсутствует и система заполнения водой с температурой 100°С, при этом все потребители тепла присоединяются по зависимой схеме. Намечается уровень полного статического напора в системе и проверяется возможность установления общей статистической зоны для всей системы теплоснабжения, а также выявляются причины, препятствующие такому решению. Установление общей статистической зоны для всей системы теплоснабжения упрощает эксплуатацию и повышает надежность теплоснабжения, поэтому такое решение является предпочтительным.

   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 (5 м.вод.ст.), по выражению

   где z - геодезическая отметка, на которой расположено здание, м;

   L - высота здания, м.

   Под полным статистическим напором находятся все элементы системы теплоснабжения, однако пьезометрический статистический напор неодинаков для различных элементов системы теплоснабжения. Для каждого элемента системы пьезометрический статистический напор можно определить по выражению: 

   где z_i - геодезическая отметка каждого элемента системы, м.

   По  величине пьезометрического статистического  напора проверяются условия механической прочности всех элементов системы  теплоснабжения с учетом допустимых величин, значения которых приведены в приложении И. Наименьший допустимый напор, как правило, имеют местные системы отопления зданий, на которые  и ориентируются при анализе графика для статического режима.