Строительство тепловых сетей. 2
Курсовой проект
По предмету «Теоретические основы теплотехники»
Тема: Строительство тепловых сетей .
Задание на курсовое проектирование.
Студенту:
Тема: Строительство тепловых сетей.
Исходные данные:
1. Населённый пункт: г.Алдан
2. Источник тепла: Котельная.
3. Параметры теплоносителя: 95 ОС - 70 ОС.
4. Основные климатические данные для проектирования:
-расчетная температура наиболее холодной пяти дневки -42 ОС
-продолжительность отопительного периода 267 дней.
-средняя температура наружного воздуха -13.3ОС.
Расчетно – пояснительная записка.
Введение
Cодержание.
1. Теплотехническая часть.
1.1. Определение тепловых нагрузок.
1.2. Годовой расход тепла жилыми и общественными зданиями.
1.3. Построение графика часовых расходов теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.
1.4. Регулирование отпуска теплоты и построение графика.
1.5. Разработка монтажной схемы и выбор строительных конструкции тепловых сетей.
1.6. Гидравлический расчёт тепловых сетей.
1.7. Тепловые сети и их строительство.
1.8. Изоляционные материалы, конструкция и расчет.
1.9. Компенсация
тепловых удлинений
Заключение
Список использованной литературы
Введение
В данном курсовом проекте выполнена проектная работа по прокладке трубопроводов тепловых сетей для теплоснабжения г.Алдан с расчетной температурой наружного воздуха t н= - 42°С.
Алдан - столица
Алданского района. Город с населением
- 25 тысяч человек. С 1924 - поселок Незаметный.
С 1939 года - город Алдан. Расстояние
до г.Якутска 534 км наземным путем
и 470 км воздушным, до ближайшей
железнодорожной станции с
Потребителями тепла являются жилые дома и общественные здания: администрация, музей и школа. Теплоснабжение посёлка осуществляется от городской котельной. Система теплоснабжения закрытая, с качественным регулированием теплоотдачи нагревательных приборов. Водоснабжение котельной осуществляется из городского водопровода.Забор воздуха на горение осуществляется с улицы и непосредственно с котельного помещения.
Система теплоснабжения, для нужд отопления и вентиляции, закрытая. Регулирование качественное по отопительному графику с температурой 95-70°С.
Прокладка тепловых сетей принята надземная на отдельных неподвижных опорах. Неподвижные опоры предназначены для закрепления трубопровода в отдельных точках, разделение его на независимые по температурным деформациям участки и для восприятия усилии, возникающих на этих участках. Изготавливают эти опоры из стали и железобетона .Стальные неподвижные опоры представляют собой стальную несущую конструкцию (балку или швеллер) располагаемую между опорами приваренными к трубе. Несущая конструкция защемляется в строительные конструкции камер, привариваются к мачтам, эстакадам.
Основание каналов для прокладки трубопроводов и размещения в них опор делают двух видов - бетонное или железобетонное, которые в свою очередь могут быть либо сборными, либо монолитными. Бетонные и железобетонные каналы создают очень надежные основания для размещения строительных конструкций и предохраняют канал от проникновения в него грунтовых вод. Бетонное или железобетонное основание выполняют важнейшую роль - воспринимают вес строительных конструкций и грунта над каналом, нагрузки от транспорта, вес трубопровода с изоляцией и теплоносителем, рассредоточивает давление и тем самым снижается возможность осадки строительных конструкций в местах сосредоточенных нагрузок: под опорными камнями и под стенами канала.
В качестве тепловой изоляции приняты плиты минералло – ватные прошивные.
Перед нанесением тепловой изоляции выполнена антикоррозионная защита трубопровода, масляно – битумная в два слоя по грунту ГФ – 021 в качестве консервационного покрытия.
Содержание
Введение
1. Теплотехническая
часть.
1.1 Определение
тепловых нагрузок.
1.2. Годовой расход тепла жилыми и общественными зданиями. 14
1.3. Построение графика часовых расходов теплоты 15
1.4. Регулирование
отпуска теплоты и построение
графика.
1.5. Разработка
монтажной схемы и выбор
строительных конструкции
тепловых сетей.
1.6. Гидравлический
расчёт тепловых сетей.
1.7. Тепловые
сети и их строительство.
1.8. Изоляционные
материалы, конструкция и расчет.
1.9. Компенсация
тепловых удлинений
1.10. Определение
потерь тепла в наружных тепловых сетях
Заключение
Список использованной литературы
1. Теплотехническая часть.
1.1 Определение тепловых нагрузок.
Тепловые нагрузки делятся:
Сезонная нагрузка – система отопления вентиляции и кондиционирования. Величина и характер сезонных нагрузок зависят от температуры наружного воздуха направления и скорости ветра, солнечного излучения, влажности воздуха.
Круглогодовая нагрузка- система горячего водоснабжения и технологические нагрузки. Величина и характер нагрузки горячего водоснабжения зависит от типа тепло-потребляющего объекта (жилые здания, общественные здания, и т. д.), степени благоустройства жилых и других зданий, от вида теплопотребителей и от режима потребления горячей воды населением.
При проектировании систем теплоснабжения расчетные величины тепловых нагрузок следует принимать по типовым проектам отопления, вентиляции и горячего водоснабжения тепло-потребляющих объектов, технологическим проектам или по эксплуатационным данным. При перспективном строительстве расчетные тепловые нагрузки из типовых проектов следует принимать с соответствующими корректировками по климатическим условиям и новыми нормативными требованиями.
При отсутствии вышеуказанных сведений расчетные тепловые нагрузки определяются расчетом по укрупненным показателям. Степень укрупнения при этом может быть различной.
Максимальный тепловой поток на отопление жилых и общественных зданий (Вт):
Qo max=qoA(1+K1) (1.1.1.)
qo – укрупнённый показатель максимального теплового потока на отопление жилых и общественных зданий на 1м2 площади (прил. 2 СНиП “Тепловые сети”) (Вт) .
A – общая площадь здания (м2).
К1 – коэффициент учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий (К1=0,25 – если данных нет).
Расход тепла на вентиляцию общественных зданий (Вт):
Qv max=K1K2Aqo (1.1.2.)
К2 – коэффициент учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий (К2=0,6).
Средний тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий (Вт):
Qhm=qhm (1.1.3.)
m – число потребителей
qh – укрупненный показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение на одного человека
Максимальный тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий (Вт):
Qh max=2,4Qh m (1.1.4.)
Средний тепловой поток на отопление (Вт):
ti – средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых помещений (при отсутствии данных в жилых принимается 18 °С, в производственных 16 °С).
tom – средняя температура наружного воздуха за период со среднесуточной температурой 8 °С и ниже.
to – расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления (наиболее холодная пятидневка)
Средний тепловой поток на вентиляцию (Вт):
Средний тепловой поток на отопление (Вт):
– температура холодной водопроводной воды в неотопительный период (+15°С).
tc – температура холодной водопроводной воды в отопительный период (+5 °С).
–коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному периоду:
0,8 – для жилищно–коммунального сектора,
1 – для предприятий.
Расчеты:
Qo max=qoA(1+K1)
1. Школа 150·3120·(1+0.25)=585000 Вт
2. Жилой дом№1 102·3920·1=399840 Вт
3. Жилой дом№2 102·3780·1=385560 Вт
4. Жилой дом№3 102·2660·1=271320 Вт
5. Жилой дом№4 102·2800·1=285600 Вт
6. Жилой дом№5 237·760·1=180120 Вт
7. Жилой дом№6 237·840·1=199080 Вт
8. Жилой дом№7 237·896·1=212352 Вт
9. Музей 237·1088·1.25=322320 Вт
10.Администрация 237·756·1.25=223965 Вт
Qv max=K1K2Aqo
1.Школа 0.25·0.6·3120·150=70200 Вт
2. Музей 0.25·0.6·1088·237=38678,4 Вт
3.Администрация 0.25·0.6·756·237=26875,8 Вт
Qhm=qhm
1.Школа 123·100=12300 Вт
2. Жилой дом№1 334·218=72812 Вт
3. Жилой дом№2 334·210=70140 Вт
4. Жилой дом№3 334·148=49432 Вт
5. Жилой дом№4 334·156=52104 Вт
6. Жилой дом№5 334·42=14028 Вт
7. Жилой дом№6 334·47=15698 Вт
8. Жилой дом№7 334·50=16700 Вт
9. Музей 123·10=1230 Вт
10.Администрация 123·151=18573 Вт
Qh max=2,4Qh m
1.Школа 2.4·12300=29520 Вт
2.Жилой дом№1 2.4·72812=174748.8 Вт
3. Жилой дом№2 2.4·70140=168336 Вт
4. Жилой дом№3 2.4·49432=118636.8 Вт
5. Жилой дом№4 2.4·52104=125049.6 Вт
6. Жилой дом№5 2.4·14028=33667.2 Вт
7. Жилой дом№6 2.4·15698=37675.2 Вт
8. Жилой дом№7 2.4·16700=40080 Вт
9. Музей 2.4·1230=2952 Вт
10.Администрация 2.4·18573=44575.2 Вт
1.Школа 585000·=305175 Вт
2. Жилой дом№1 399840·=208583.2 Вт
3. Жилой дом№2 385560·=201133.8 Вт
4. Жилой дом№3 271320·=141538.6 Вт
5. Жилой дом№4 285600·=148988 Вт
6. Жилой дом№5 180120·=93962.6 Вт
7. Жилой дом№6 199080·=103853.4 Вт
8. Жилой дом№7 212352·=110777 Вт
9. Музей 322320·=168143.6 Вт
10.Администрация 223965·=116835 Вт
1.Школа 70200·=36621 Вт
2. Музей 38678.4·=20177.2 Вт
3.Администрация 26875.8·=14020.2 Вт
1.Школа 123000·7872 Вт
2. Жилой дом№1 72812·46599.7 Вт
3. Жилой дом№2 70140·44889.6 Вт
4. Жилой дом№3 49432·31636.5 Вт
5. Жилой дом№4 52104·33346.6 Вт
6. Жилой дом№5 14028·8977.9 Вт
7. Жилой дом№6 1598·10046.7 Вт
8. Жилой дом№7 16700·10688 Вт
9. Музей 1230·787.2 Вт
10.Администрация 18573·11886 Вт
Данные расчеты занесены в таблицу №1.
№ |
Наименование |
Эт. |
Площадь |
кол-во жителм |
Общ. Площ |
q o |
Q o max отопл |
Qvmax вент |
Qhm |
Qhmax Гвс |
Q om ср |
Q vm Админ. |
|
1 |
Школа |
3 |
52х50 |
100 |
3120 |
150 |
585000 |
70200 |
12300 |
29520 |
305175 |
36621 |
7872 |
2 |
Жилой дом №1 |
5 |
56х14 |
218 |
3920 |
102 |
399840 |
72812 |
174748,8 |
208583,2 |
46599,7 | ||
3 |
Жилой дом №2 |
5 |
54х14 |
210 |
3780 |
102 |
385560 |
70140 |
168336 |
201133,8 |
44889,6 | ||
4 |
Жилой дом№3 |
5 |
38х14 |
148 |
2660 |
102 |
271320 |
49432 |
118636,8 |
141538,6 |
31636,5 | ||
5 |
Жилой дом№4 |
5 |
40х14 |
156 |
2800 |
102 |
285600 |
52104 |
125049,6 |
148988,0 |
33346,6 | ||
6 |
Жилой дом№5 |
2 |
38х10 |
42 |
760 |
237 |
180120 |
14028 |
33667,2 |
93962,6 |
8977,9 | ||
7 |
Жилой дом№6 |
2 |
30х14 |
47 |
840 |
237 |
199080 |
15698 |
37673,2 |
103853,4 |
10046,7 | ||
8 |
Жилой дом№7 |
2 |
32х14 |
50 |
896 |
237 |
212352 |
16700 |
40080 |
110777 |
10688,0 | ||
9 |
Музей |
2 |
34х16 |
100 |
1088 |
237 |
322320 |
38678.4 |
1230 |
2952 |
168143,6 |
20177,2 |
787,2 |
10 |
Администрация |
1 |
54х14 |
151 |
756 |
237 |
223965 |
26875.8 |
18573 |
44575,2 |
116835,1 |
14020,2 |
11886,7 |
30655157 |
135759.2 |
323017 |
775240,8 |
1598990,3 |
70818,4 |
206730,9 |
1.2. Годовой расход тепла жилыми и общественными зданиями.
Годовой расход тепла на отопление жилых и общественных зданий (КДж):
Qoгод=86,4Qomno (1.2.1.)
Qoгод=86,4·1598990,3·267=
Годовой расход тепла на вентиляцию общественных зданий (КДж):
Qvгод=3,6·Z·Qvm·no (1.2.2.)
Qvгод=3,6·16·70818,4·267=
Годовой расход тепла на ГВ жилых и общественных зданий (КДж):
Qhmгод=86.4·Qhm·no+86.4Qshm·(n
no – продолжительность отопительного периода в сутках
Z – усреднённое за отопительный период число работы системы вентиляции общественных зданий в течении суток (16 часов).
nh y – расчётное число суток в году работы системы ГВ (350 суток).
Qhmгод=86.4·323017·267+86.4·
1.3. Построение графика часовых расходов теплоты:
Отопление.
Qо max=3065157
Вентиляция.
QV max=135754,2
Горячее водоснабжение.
Q h max=775240
Qсум =Qh max+Qо max+QV max = 775240.8+3065157+135754.2=
Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение – круглогодовая в течении отопительного периода условно принимается – постоянной, независящей от температуры наружного воздуха.
Поэтому график часового расхода теплоты на горячее водоснабжение представляет собой прямую параллельную оси абсцисс.
1.4. Регулирование отпуска теплоты и построение графика.
1.4.1. Если тепловая нагрузка на жилищно-коммунальные нужды составляет менее 65% от суммарной тепловой нагрузки, а также при отношении:
–– регулирование отпуска
При этом в тепловой сети
поддерживается отопительно-
Построение графика центрального качественного регулирования по отопительной нагрузке основано на определении зависимости температуры сетевой воды, подающей и обратной магистрали, от температуры наружного воздуха.
Для зависимых схем присоединения отопительных установок к отопительным сетям температуру в подающей ( ) и обратной ( ) магистралях в течение отопительного периода, т.е. в диапазоне температур наружного воздуха от +8 до to по следующим формулам:
; (1.4.1.1.)
; (1.4.1.2.)
ti – средняя температура воздуха отапливаемых зданий.
∆t – температурный напор нагреваемого прибора:
– температура воды в подающем трубопроводе системы отопления после элеватора при to.
to – расчётная температура наружного воздуха для проектирования отопления.
– температура воды в обратном трубопроводе после системы отопления при to.
– расчётный перепад температур воды в тепловой сети:
– температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчётной температуре наружного воздуха (to).
– расчётный перепад температуры воды в местной системе отопления.
При регулировании по отопительной нагрузке, водоподогреватели горячего водоснабжения присоединяются к тепловым сетям в зависимости от отношения максимальной тепловой нагрузки на горячее водоснабжение (Qh max) к максимальной тепловой нагрузки на отопление (Qо max) типа регулятора, по следующим схемам:
– с установкой регулятора расхода по двухступенчатой смешанной схеме.
При таком же отношении с электронным регулятором расхода по двухступенчатой смешанной схеме с ограничением максимального расхода воды на ввод.
При остальных отношениях по параллельной схеме.
=95-70=25ос
=95-70=25 ос
=(95-70):2-20=62,5 ос
(+8)
20+62,5()0.8+(25-0,5·25)·=39,
(+3) 20+62,5()0.8+(25-0,5·25)·=45,
(0)
20+62,5()0.8+(25-0,5·25)·=48,
(-5) 20+62,5()0.8+(25-0,5·25)·=55ос
(-10) 20+62,5()0.8+(25-0,5·25)·=61ос
(-15)
20+62,5()0.8+(25-0,5·25)·=66,4
(-20)
20+62,5()0.8+(25-0,5·25)·=71,
(-25)
20+62,5()0.8+(25-0,5·25)·=77,
(-30)
20+62,5()0.8+(25-0,5·25)·=82,5
(-35)
20+62,5()0.8+(25-0,5·25)·=87,
(-40)
20+62,5()0.8+(25-0,5·25)·=92,
(-42) 20+62,5()0.8+(25-0,5·25)·=95ос
(+8) 20+62,5()0.8-0,5·25·=34,5ос
(+3) 20+62,5()0.8-0,5·25·=39,1 ос
(0) 20+62,5()0.8-0,5·25·=41 ос
(-5) 20+62,5()0.8-0,5·25·=45ос
(-10) 20+62,5()0.8-0,5·25·=49ос
(-15) 20+62,5()0.8-0,5·25·=52,4ос
(-20) 20+62,5()0.8-0,5·25·=55,63ос
(-25) 20+62,5()0.8-0,5·25·=59ос
(-30) 20+62,5()0.8-0,5·25·=62,5ос
(-35) 20+62,5()0.8-0,5·25·=65,1ос
(-40) 20+62,5()0.8-0,5·25·=68,5 ос
(-42) 20+62,5()0.8-0,5·25·=70ос
1.4.2. Если в системе теплоснабжения нагрузка на жилищно-коммунальные нужды составляет, более 65% от суммарной тепловой нагрузки принимают центральное качественное регулирование отпуска теплоты по совмещённой нагрузке горячего водоснабжения и отопления.
Применение данного метода регулирования позволяет рассчитать магистральные теплопроводы по суммарному расходу воды на отопление и на вентиляцию, не учитывая расхода на горячее водоснабжение. Для удовлетворения нагрузки на горячее водоснабжение температура воды в подающем трубопроводе принимается выше, чем по отопительному графику и большинство абонентов системы отопления и горячего водоснабжения должны присоединятся к тепловой сети по принципу связанной подачи теплоты:
1) – с установкой регулятора расхода по последовательной двухступенчатой схеме.
2) При том же отношении с электронным регулятором расхода по двухступенчатой смешанной схеме с ограничением максимального расхода воды на ввод.
При этом способе регулирования отпуска теплоты в тепловой сети поддерживается повышенный отопительно-бытовой температурный график, который строится на основании отопительно-бытового температурного графика.
Расчёт повышенного температурного графика заключается в определении перепада температур сетевой воды в подогревателях верхней (δ1) и нижней (δ2) ступени при различных температурах наружного воздуха (tн) и балансовой нагрузки горячего водоснабжения ( ):
X – балансовый коэффициент учитывающий неравномерность расхода теплоты на горячие водоснабжение в течении суток (для закрытых систем теплоснабжения X=1,2).
Суммарный перепад температур сетевой воды в подогревателях верхней и нижней ступени в течение всего отопительного периода постоянен и определяется:
Задавая величину недогрева водопроводной воды до температуры греющей воды в нижней ступени подогревателя (∆t = 5 ÷ 10 °С) определяют температуру нагреваемой воды после первой ступени подогревателя (t') при температуре наружного воздуха, соответствующей точки излома графика (t'н):
t' =
Штрих обозначает, что значение взяты при температуре точки излома графика.
Перепад температур сетевой воды в нижней ступени подогревателя (δ2) при различных температурах наружного воздуха определяется:
при t'н: δ'2 = δ·(t' – tc)/(th – tc); (1.4.2.4.)
при to: δ2 = δ'·(τ2 – tc)/(τ'2 – tc); (1.4.2.5.)
th – температура воды поступающая в систему горячего водоснабжения.
tc – температура холодной водопроводной воды в отопительный период.
Зная δ2 и δ'2 находим температуру сетевой воды от обратной магистрали по повышенному температурному графику:
τ2П = τ2 – δ2; (1.4.2.6.)
τ'2П = τ'2 – δ'2; (1.4.2.7.)
Перепад температур сетевой воды в верхней ступени подогревателя при t'н и tо:
δ'1 = δ – δ'2; (1.4.2.8.)
δ1 = δ – δ2; (1.4.2.9.)
Температуры сетевой воды подающей магистрали тепловой сети для повышенного температурного графика определяются по следующим формулам:
τ1П = τ1 – δ1; (1.4.2.10.)
τ'1П = τ'1 – δ'1; (1.4.2.11.)
1.4.3.Расчёт графика центрального качественного регулирования отпуска теплоты.
– регулирование отпуска
теплоты принимают по нагрузке
на отопление. При этом в тепловой
сети поддерживается
Данные для расчёта графика: τ1 = 95 °С
τ2 = 70 °С
ti = -13,3 °С
to = – 42 °С
τэ = 95 °С
Минимальную температуру сетевой воды в подающем магистрали принимается равной 70 °С (на уровне 70 °С график срезается).
1.5. Разработка монтажной схемы
и выбор строительных
Тепловая сеть представляет собой систему прочно и плотно соединёнными между собой участков теплопроводов, по которым тепло с помощью теплоносителя транспортируется от источников тепла к тепловым потребителям.
Направление теплопроводов выбирается по тепловой карте района с учётом геодезической съёмки, планов существующих и намечаемых наземных и подземных сооружений, состояния грунтовых вод.
При прокладке стремятся к: – прокладке магистральной трассы по району наиболее плотной тепловой нагрузки,
- минимальные объёмы работ по сооружению сети,
- наименьшей длины теплопровода.
Теплопроводы прокладываются прямолинейно, параллельно оси проезда или линии застройки. Нежелательно перебрасывать трассу магистрального теплопровода с одной стороны проезда на другую.
При выборе трассы следует руководствоваться следующим:
- надёжности теплоносителя,
- быстрая ликвидация возможных неполадок и аварий,
- безопасность обслуживающего персонала.
Для обеспечения опорожнения и дренажа теплопроводы прокладываются с уклоном к горизонту. Минимальная величина уклона водяных сетей принимается равной 0,002, где направление уклона безразлично.
По трассе тепловых сетей строится продольный профиль, на который наносят:
- планировочные и существующие отметки земли,
- уровень стояния грунтовых вод,
- существующие и проектируемые подземные коммуникации, сооружаемые с указанием вертикальных отметок этих сооружений.
Теплопровод состоит из трёх основных элементов:
- трубопровод,
- теплоизоляционная конструкция,
- строительная конструкция.
1.6 Гидравлический расчет водяных тепловых сетей.
1.6.1. Задачи гидравлического расчёта.
В задачу гидравлического расчёта входят:
1.Определение диаметров,
2.Определение величины давлений (напоров) в различных тачках сети,
3.Определение падения давления (напора),
4.Увязка всех тачек системы при статической и динамическом режимах с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и абонентских установок.
Результаты гидравлического расчёта дают исходный материал для решения следующих задач:
1. Определение капиталовложений, расхода металла и основного объёма работ по сооружению тепловой сети,
2. Установление характеристик циркуляционных и подпиточных насосов, и. их размещение,
3. Выяснение условия работы тепловой сети и абонентских систем и выбора схем присоединения абонентских установок,
4. Выбор авторегулятора для тепловой сети и абонентских вводов,
5. Разработка режимов эксплуатации.
1.6.2. Основные расчётные зависимости.
При гидравлическом расчёте тепловых сетей определяют потери давления на участках трубопровода для последующей разработки гидравлических режимов и выявление располагаемых напоров на тепловых пунктах потребителей.
Гидравлический расчёт производится на суммарный расчётный расход сетевой воды, складывающийся из расчётных расходов на отопление, вентиляцию и на горячие водоснабжение.
Перед гидравлическим расчётом составляют расчётную схему тепловых сетей с нанесением на ней длин, местных сопротивлений и расчётных расходов теплоносителя по всем участкам сети.
Потери давления на участке трубопровода складываются из линейных потерь на трения и местные сопротивления:
Линейные потери давления пропорциональны длине трубы и равны:
L-длина трубопровода (м)
R-удельные потери давления на трения (кг с/м2)
Отсюда R=l· (V2·ɣ/2g· Dв)=0,00638· G/ Dв·ɣ (1.6.2.3)
l-коэффициент гидравлического трения ;
V-скорость теплоносителя (м/с);
ɣ-плотность теплоносителя на рассчитываемом участке (кг с/м3);
g-ускорение свободного падения (м2/с) (g=9,81 м2/с);
Dв-внутренний диаметр трубы (м);
G-расчетный расход теплоносителя (т/ч).
Потери давления в местных сопротивлениях определяются:
z-коэффициент местных сопротивлений.