Технологические теплоносители предприятий

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Марийский государственный технический университет

 

 

 

Кафедра «Энергообеспечения предприятий»

 

 

 

 

 

 

Курсовая  работа

по дисциплине:

 «Технологические энергоносители предприятий»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент гр.ПТЭ-41

                                                                                                                                                                          

                                                                                 

Руководитель:

 

                                                                      

 

 

 

 

 

 

 

 

Йошкар-Ола

2010

 

 

 

1.1. Потребление газа

Таблица П1.1

Нормы расхода газа (в тепловых единицах)

на  хозяйственно-бытовые и коммунальные нужды (СНиП II-Г. 13-66)

Назначение расходуемого газа	Единице измерения	Расход газа в МДж
I. Жилые здания
На приготовление пищи (при наличии в квартире газовой плиты и централизованного горячего водоснабжения)	На 1 человека в год	2680
На приготовление пищи и горячей воды для хозяйственных нужд без стирки белья (при наличии в квартире газовой плиты и отсутствии централизованного горячего водоснабжения и газового водонагревателя)	То же	3400*
На приготовление пищи и горячей воды для хозяйственных и санитарно-гигиенических нужд без стирки белья (при наличии в квартире газовой плиты и газового водонагревателя).	»	5320
На стирку белья в домашних условиях	На 1 т сухого белья	8790
II. Детские учреждения
Детские ясли: на приготовление пищи   на приготовление горячей воды для хозяйственно-бытовых нужд (без стирки белья)	На 1 ребенка в  год То же	2050   1800
Детские сады: на приготовление пищи на приготовление горячей  воды для хозяйственно-бытовых нужд (без стирки белья)	»   »	3390   1340
Окончание таблицы П1.1
IV. Школы и специальные учебные заведения
Школы, вузы в техникумы: на подогрев завтраков и лабораторные нужды	На 1 обуча-ющегося в год	170
Учебные заведения и школы-интернаты: на лабораторные нужды, приготовление пищи и горячей воды для хозяйственно-бытовых нужд	То же	2900
Окончание таблицы П1.1
Общежития высших и средних специальных учебных заведений: на приготовление пищи и горячей воды для хозяйственно-бытовых нужд	»	2090
V. Коммунально-бытовые предприятия и учреждения
Гостиницы: без ресторанов, с ваннами  во всех номерах   без ресторанов, с ваннами  до 25% номеров	На 1 место в год То же	5 020   3560
Прачечные Стирка белья: в немеханизированных прачечных   в немеханизированных прачечных  с сушильными шкафами в механизированных прачечных, включая сушку и глаженье белья	На 1 т сухого белья То же   »	8790   1260   20100
Дезкамеры. Дезинфекция белья и одежды: в паровых дезкамерах В огневых дезкамерах	» »	2240 1260
Ванн: мытье без ванн мытье в ваннах	На 1 помывку То же	38 50
VI. Предприятия общественного питания
Приготовление пищи в общественных столовых и ресторанах: приготовление обедов (вне  зависимости от пропускной способности столовых и ресторанов) приготовление завтраков  или ужинов	На 1 обед   На 1 завтрак или ужин	4,2   2,1
VII. Хлебопекарные и кондитерские предприятия
Выпечка хлебобулочных и кондитерских изделий: хлеб формовой хлеб подовой батоны, булки, сдобы кондитерские изделия (торты, пирожные, печенье и т. п.)	На 1 т изделий То же » »	1760 4560 4000 6070

* При газоснабжении  сжиженными углеводородными газами  норма расхода газа принимается  3000 МДж.

Таблица П1.2

Нормы пропускной способности  некоторых предприятий

(условные единицы по  табл. 1)

Предприятие (учреждение)	Расчетные показатели	Охват обслуживанием	Количество потребителей или условных единиц на I тыс. жителей		Количество единиц на 1 тыс. жителей в год
			, чел.	, усл. ед.	, усл. ед.
Детские ясли	Число детей ясельного возраста – 8…10 % всего населения	0,4	30-40	-	-
Детские сады	Число детей в возрасте от 4 до 7 лет - 10% всего населения	0,4-0,5	40-50	-	-
Больницы и больничные учреждения	Общая вместимость из расчета 12 коек на 1000 жителей	1	-	12	-
Поликлиники	Каждый житель посещает поликлинику примерно 8 раз в год. Одно годовое (ежедневное) посеще-ние обеспечат  жителей (обеспечивают 1 усл. ед.)	1	-	26	-
Школы	Число учащихся 19% всего населения	0.9 (100% 1-VIII кл. и 80% IX-X кл.)	180	-	-
Гостиницы	Из расчета 5 мест на тыс. жителей	1	-	5	-
Механические прачечные	Норма 100 кг сухого белья на 1 жителя в год	Из расчета 100% стирки белья в прачечных или в домашних условиях	-	-	100
Бани	52 помывки в год	Из расчета 100% помывок в ваннах квартир или в банях	-	-	52000
Окончание таблицы П1.2
Столовые и рестораны	Для регулярно пользующихся столовыми: один обед в день    (360 в год) один ужин (завтрак) в день (360 в год)	0,25-0,3   0,25-0,3	- -		360000 360000
Хлебозаводы и пекарни	0,6-0,8 т суточной   выпечки на тыс. жителей или (0,6-0,8) ´ ´365 т на тыс. жителей в год	1	_	_	220-290

 

Таблица П1.3

Удельные отопительные характеристики жилых и общественных зданий при

Число этажей	Удельные отопительные характеристики , кДж/(м3×ч×град)
1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 и более . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	2,51-2,91 1,67-2,09 1,46-1,67 1,26-1,67

Примечания: 1. При других расчетных температурах наружного воздуха к значениям вводятся следующие поправочные коэффициенты: 1,2 при ; 1,1 при ; 0,9 при . 2. При отсутствии сведений об этажности общественных зданий удельную отопительную характеристику принимают равной 1,67 .

1.1.1. Определить годовое потребление  газа городом (без промышленных  предприятий) исходя из следующих  данных. Площадь жилой застройки  города  га, средняя плотность населения 380 чел/га. Средняя этажность застройки 5…8 этажей. Для газоснабжения используют природный газ Ставропольского месторождения с теплотой сгорания и относительной плотностью по воздуху .

Степень охвата городских потребителей газоснабжением принята следующая: 100% населения  расходует газ на приготовление  пищи в квартирах; 30% квартир оборудовано  горячим водоснабжением от газовых  водонагревателей; 20% квартир имеют  центральное горячее водоснабжение; газифицированы мелкие отопительные установки  жилых и общественных зданий в  объеме 20% общей отопительно-вентиляционной нагрузки; газифицировано 60% всех коммунальных и общественных предприятий, учебных  заведений и медицинских учреждений: 0,5 газифицированных предприятий и  учреждений используют газ для горячего водоснабжения.

Средняя кубатура жилых зданий, приходящихся на 1 человека, 45 м³. Расчетная наружная температура для проектирования отопления .

 

Вариант	4
, га	300
	-26

 

Методика  решения. Определяем численность населения города, умножением площади жилой застройки на среднюю плотность населения,т.е.300*380=114000чел.

Находим количество жителей и условных единиц, на которые расходуют газ. При расчетах используем табл. П1.2, а результаты сводим в табл. П1.4.

Таблица П1.2

Таблица П1.4

Количество потребителей и условных единиц, потребляющих газ

Назначение расходуемого газа	Количество единиц на 1 тыс. жителей*
Бытовое потребление
Приготовление пищи в квартирах, имеющих центральное горячее водоснабжение	0,2*1000=200чел.
Приготовление пищи в квартирах, не имеющих горячего водоснабжения	0,5*1000=500чел.
Приготовление пищи и горячей воды в квартирах с газовыми водонагревателями	0,3*1000=300чел.
Стирка белья в квартирных условиях	0,5*100=50т сухого белья
Потребление коммунальными и общественными  предприятиями
Детские ясли: приготовление пищи то же, и горячей воды	30детей 30детей
Детские сады: приготовление пищи то же, и горячей воды	40детей 40детей
Больницы и больничные учреждения: приготовление пищи то же, и горячей воды	12коек 12коек
Поликлиники	26посещений в год
Школы	180посещений в год
Гостиницы	5мест
Потребление крупными коммунальными  предприятиями
Столовые и рестораны	216000обедов, ужинов (завтраков) в год
Хлебозаводы	260 изделий в год
Бани	26000помывок в год
Прачечные	0,5*100=50т сухого белья в год

* Подсчитано только то количество единиц, на которое расходуют газ.

** По заданию 0,5 газифицированных  учреждений используют газ для  горячего водоснабжения; остальные  - используют газ только для  приготовления пищи.

Потребителей  делим на три группы:

1) бытовые  (в квартирах); 2) коммунальные и  общественные предприятия; 3) крупные  коммунальные предприятия.

Такое разделение принимают из тех соображений, что  потребителей первой и второй групп  присоединяют к газопроводам низкого  давления, при расчете распределительной  сети их учитывают суммарно; потребителей третьей группы присоединяют к сети среднего давления, при расчете учитывают  индивидуально.

В графу 2 табл. П1.5 записывают количество единиц, на которое расходуют газ, взятое из табл. П1.4. Норму потребления по СНиП, взятую из табл. П1.1, заносят в графу 3.

Таблица П1.5

Расчет годового потребления  газа на хозяйственно-бытовые и коммунальные нужды

Назначение расходуемого газа	Количество единиц на тыс. жителей		Норма расхода газа			Расход газа в м3
			МДж		м3	на тыс. жителей	на город
Бытовое потребление газа в квартирах
На приготовление пищи (при наличии  в квартире газовой плиты и  централизованного горячего водоснабжения)	200	2680			74,8	14955,4	1705000
На приготовление пищи и горячей  воды для хозяйственных нужд без  стирки белья (при наличии в квартире газовой плиты и отсутствии централизованного  горячего водоснабжения и газового водонагревателя)	300	5320			148,4	44531,3	5076000
На приготовление пищи и горячей  воды для хозяйственных и санитарно-гигиенических  нужд без стирки белья (при наличии  в квартире газовой плиты и  газового водонагревателя).	500	3400			94,9	47433	540400
Стирка белья в домашних условиях	50	8790			245,3	12262,8	1398000
Итого	1050	20190			563,4	119182,5	8719400
Потребление коммунальными и общественными  предприятиями
Детские ясли: приготовление пищи то же и горячей воды	30   30		2050   1800		57,2   50,2	1716   1506,7	514800   452010
Детские сады: приготовление пищи то же и горячей воды	40 40		2390 1340		66,7 37,4	2667,4 1495,5	800220 448650
Больницы и больничные учреждения: приготовление пищи то же и горячей воды	12 12		3180 9210		88,7 257	1064,7 3083,7	31914 925110
Поликлиники	26		84		2,3	60,9	18270
Школы	180		170		4,7	853,8	256140
Гостиницы	5		5020		140,1	700,3	210090
Итого на предприятиях			-		-	13140,7	3657204
Окончание таблицы П1.5
Потребление крупных коммунальными предприятиями
Столовые и рестораны	216000		4,2+2,1=6,3	0,17		36720	4186000
Хлебопекарни	260		4100	114,39		29742	3391000
Бани	26000		50	1,4		36400	4150000
Прачечные	50		20100	560,8		28041	3197000
Всего крупными предприятиями	-		-	-		132336	14924000
Общий расход на хозяйственно-бытовые  и коммунальные нужды	-		-	-		264671,7	27300604

* На 1 обед  и 1 завтрак (ужин).

** По СНиП II-Г.13-66.

 

При расчете  расхода газа на стирку белья предположить, что 50% населения стирает белье  в квартирах, а 50% сдает в прачечную. Нагрузку на бани определить в предположении, что ими пользуются жители, не имеющие  горячего водоснабжения. Число помывок в год принять равным 52. Расход газа на отопление определяем по формуле:

,

где - температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий, °С, принимаемая равной 20 °С;

- средняя температура наружного  воздуха за отопительный период, °С, принимается по СНиП II-А.6-72 «Строительная климатология и геофизика», для ;

- продолжительность отопительного  периода в сутках по СНиП II-А.6-72, для ;

- наружный строительный объем  жилых зданий (без подвалов) в м³, определяется умножением доли жилых зданий, отапливаемых газом, на произведение средней кубатуры жилых зданий и численности населения города;

- коэффициент, учитывающий расход  тепла на отопление и вентиляцию  общественных зданий в долях  от расхода тепла на отопление  и вентиляцию жилых зданий ( );

- к.п.д. отопительной системы;  при использовании автономных  котельных  , при подключении к ТЭЦ , принимаем ;

- удельная отопительная характеристика  зданий при  в , принимаемая по табл. П1.3 ( - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления по СНиП II-A.6-72).

Определяем  годовой расход газа городом без  промышленных потребителей как сумму  расхода газа на отопление и расхода  газа на хозяйственно-бытовые и коммунальные нужды (см. табл. 1.5):  V_год =14,92*10⁶ +8,71*10⁶ =23,63*10⁶млн. м³,

где объём газа на отопление V= = =8,2*10⁶млн м³

Определяем  удельный расход на 1 чел.:W= =207,3 м³/(год *чел).

 

1.1.2. Определить расчетный расход газа для газопровода, который транспортирует газ в двенадцати трехкомнатных квартирах: из них оборудованы четырехконфорочными плитами, а - четырехконфорочными плитами и проточными ванными водонагревателями. Теплота сгорания газа .

 

Вариант	4
	6
	6

Таблица П1.6

Среднечасовые расходы газа за год одной квартирой 

Квартиры	Значение  , м3/ч для квартир, оборудованных
	газовыми плитами	газовыми плитами и ванными водонагревателями
Трехкомнатные и т. д.	0,064	0,15

 

 

 

 

Таблица П1.7

Расчетные значения коэффициентов  неравномерности потребления 

Количество квартир	Квартиры, оборудованные газовыми плитами			Квартиры, оборудованные газовыми плитами  и ванными водонагревателями
	одно-комнатные	двух-комнатные	трех- комнатные и т.д.	одно-комнатные	двух-комнатные	трех- комнатные и т.д.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12	35,5 17,8 11,8 8,9 7,1 5,9 5,8 5,7 5,6 5,55 5,5 5,45	21,4 10,7 7,1 5,4 4,4 4 3,95 3,9 3.85 3.85 3,8 3,8	17,7 8,9 5,9 4,4 3,9 3,6 3,5 3,45 3,4 3,35 3,3 3,3	58 29 19,3 14,5 11,6 9,86 9,3 8,9 8,6 8,3 8,15 8,05	28 14 9,3 7,6 6,95 6,55 6,2 6 5,8 5,65 5,5 5,41	16,7 8,4 7,1 6,5 6 5,55 5,25 5,1 4,95 4,85 4,75 4,68

 

Методика решения. Расчетный расход определяем по формуле:

,

где - число однотипных квартир;

- cреднечасовой расход газа за год одной квартирой;

- коэффициент неравномерности потребления газа.

Среднечасовые расходы газа за год одной квартирой  приведены в табл. П1.6, а расчетные значения коэффициентов неравномерности потребления - в табл. П1.7.

 

1.2. Гидравлический расчет газовых сетей

 

1.2.1. Рассчитать  кольцевой газопровод низкого  давления, изображенный на рис.  П1.1. Плотность населения 550 чел/га. Удельный расход газа . Сосредоточенных нагрузок нет. Длины сторон колец и площади застройки жилых кварталов приведены на рис. П1.1.

Для газоснабжения  используют природный газ. Расчетный  перепад давления в сети принят равным .

 

Вариант	4
	1200

 

Рис. П1.1. Схема газоотдачи кольцевой сети

Методика  расчета.

1. Расчет  начинаем с определения удельных  путевых расходов для всех  участков сети, для чего:

а) разбиваем  всю газоснабжаемую территорию на зоны, которые питаются от определенных контуров;

б) рассчитываем максимальные часовые расходы газа для каждой такой зоны, перемножая площадь зоны, плотность населения  и удельный расход газа на одного человека;

в) подсчитываем суммарную длину питающего контура;

г) определяем удельные расходы для всех  контуров, деля максимальные часовые расходы  газа зонами на суммарную длину питающих контуров,

Все расчеты  сводим в табл. П1.8.

Таблица П1.8

Удельные путевые расходы  для всех питающих контуров сети

№ контура	Газоснабжаемые зоны			Длина питающего контура, м	Удельный путевой расход, м3/(ч×м)
		размер, га	количество населения, чел.			расход газа, м3/ч
I II Ш IV A В С	9,8 5,7 11 6,5 1,5 2,3 3,5	5390 3135 6050 3575 825 1265 1925	485 282 544 322 74 114 173	1445 1145 1525 1225 400 500 605	0,336 0,246 0,357 0,263 0,186 0,228 0,288
Итого	40,3	22165	1994	-	-

 

2. Задаем  начальное распределение потоков  газа в сети. Вопрос начального  потокораспределения является весьма ответственным, так как он в значительной степени определяет и надежность и экономичность принятой схемы. Схема газопроводов показана на рис. П1.2.

Рис. П1.2. Расчетная схема сети низкого давления

В данном случае для повышения надежности сети выделим  два замкнутых контура: 9-13-12-18-19-20-14-9 и 9-13-12-6-7-8-14-9, которые должны составить основную ее кольцевую часть. По этим контурам направим основные транзитные потоки. Головные участки, примыкающие к точке питания, должны быть взаимозаменяемыми, поэтому их расчетные расходы принимаем примерно одинаковыми. Точку питания выбираем в центре главных контуров и так, чтобы потоки газа двигались к потребителям по возможности кратчайшим путем. Точки встречи располагаем диаметрально противоположно точке питания, считая, что в этих точках присоединены потребители (3, 7, 19). Полукольцо 5-4-3-2-6 рассматриваем как второстепенное.

Вычисляем путевые  расходы для всех участков.

Расчет транзитных потоков ведем от концевых точек (точек встречи) против движения газа к точке питания сети. Главным  условием для распределения транзитных расходов является примерно равная загрузка полуколец замкнутых контуров сети.

Далее определяем расчетные расходы. Все расчеты  сводим в табл. П1.9. Участки в таблице записываем в той последовательности, в которой определяем расчетные расходы. Принятое распределение транзитных расходов в точке встречи потоков 19 заносим в примечание к табл. П1.9.

Таблица П1.9

Результаты расчета расходов кольцевого газопровода низкого  давления

№ участка	Длина участка, м	Удельный путевой расход газа, м3/(ч×м)	Расходы, м3/ч
				0,55
1-2	100	0,186	19	10	-	10
3-2	200	0,263	52	29	-	29
2-6	200	0,186+0,263=0,449	90	49	71	120
5-6	100	0,186+0,228=0,414	41	23	-	23
7-6	200	0,357+0,263=0,62	124	68	-	68
6-12	300	0,357+0,228=0,585	176	96	326	422
3-4	200	0,263	52	29	-	29
4-8	205	0,263	54	30	52	82
7-8	220	0,62	136	75	-	75
8-14	305	0,357	109	60	242	302
15-19	150	0,288	43	24	-	24
16-19	200	0,3364-0,246=0,582	116	64	-	64
19-18	205	0,246	50	28	159	187
Весь транзит на участок 19-18
18-12	350	0,246	88	47	209	256
11-12	100	0,228	23	13	-	13
12-13	200	0,357+0,246=0,603	121	66	822	888
10-13	190	0,582	111	61	-	61
13-9	50	0,336+0,357=0,693	35	19	1054	1073
19-20	305	0,336+0,288=0,624	190	105	-	105
Весь транзит на участке19-
17-20	150	0,288	43	24	-	24
20-14	450	0,336	151	83	233	316
14-9	250	0,336+0,357=0,693	173	95	735	830
Итого	-	-	1997	1100	-	-

Проверяем правильность определения транзитных расходов. Количество газа, поступающего из регуляторного  пункта, равно:

Участок 9—13…………………………….35+1054=1089

Участок 9—14…………………………….173+735=908

…………………………………………….1997

Полученная  величина совпадает с расходом газа на всю газоснабжаемую территорию (см. табл. П1.8 и П1.9).

 

3. Производим  предварительный расчет, т.е. подбираем  диаметры для всех участков. Потери  на местные сопротивления принимаем  10% линейных, тогда допустимые потери давления на трение составят

Диаметры  подбираем по номограмме (рис. П1.3).

Рис. П1.3. Номограмма для определения потерь давления в газопроводах низкого давления:

природный газ 

(при 0° С и 101,3 мПа)

Сначала рассчитываем два основных контура, которые проектируем  постоянного диаметра или из двух близких по размерам диаметров. Такое  решение при одинаковой надежности обеспечивает наибольшую экономичность. Диаметр контуров предварительно подбираем  по среднему гидравлическому уклону и расходу, являющимся средним между  расчетными расходами головных и  концевых участков контуров.

Контур: 9-13-12-18-19-20-14-9. Средняя длина пути газа по полукольцам от точки 9 до точки 16 равна: 0,5(1005+1205) =1105 м, тогда

.

Расчетный расход равен:

.

Полученным  значениям соответствует диаметр 219 6.

Контур: 9-13-12-6-7-8-14-9. При диаметре участков 12-13-9-14 в 219 6 на них будет потеряно следующее давление:

.

На остальную  часть контура, считая на полукольцо, осталось следующее избыточное давление

.

Средний гидравлический уклон будет равен:

;

.

Расчетный расход составит величину.

.

Для этих расчетных значений диаметр  равен 159 4. Полученные величины диаметров являются ориентировочными, поэтому их корректируем при составлении таблицы гидравлического расчета, добиваясь наиболее полного использования расчетного перепада. Так, если для всех участков кольца I (см. рис. П1.3) принять диаметр 219 6, тогда расчетный перепад давления будет существенно недоиспользован. Поэтому для участков 18-19 и 20-19 принимаем диаметр 159 4. Если же для участков 14-8-7–6-12 кольца II принять диаметр 159 4 (как это получено в предварительном расчете), тогда потери давления на них будут недопустимо большими. Учитывая это, для участков 14-8 и 12-6 принимаем диаметр 219 6.