Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Теплоснабжение района города

Министерство образования и науки российской федерации

Федеральное агентство по образованию

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

Институт инженерной экологии

Кафедра теплогазоснабжения и вентиляции

Пояснительная записка

к курсовому проекту по теплоснабжению на тему: «Теплоснабжение района города».

Автор работы: Михеев И.С.

Специальность 270109 ТГВ-42

Обозначение КП – 2069059 – 270109 – 071319– 2010.

Руководитель: Фильчакина И.Н.

Работа защищена __________ Оценка _____________

Пенза 2010

Содержание

Введение…………………………………………………………………………..6

1 Характеристика района города……………………………………………..7

1.1 Климатические данные для района строительства………………….7

2 Определение расчётных тепловых потоков по кварталам района.

2.1 Расчёт часовых расходов теплоты 8

2.1.1 Максимальный тепловой поток на отопление 8

2.1.2 Максимальный тепловой поток на вентиляцию 8

2.1.3 Средний тепловой поток на ГВС 8

2.1.4 Максимальный тепловой поток на ГВС 9

2.1.5 Средний тепловой поток на ГВС в неотапливаемый период 9

2.1.6 Максимальный тепловой поток на ГВС в неотапливаемый

период 9

2.1.7 Суммарный тепловой поток 9

2.2 Расчёт годовых расходов теплоты 10

2.2.1 На отопление 10

2.2.2 На вентиляцию 10

2.2.3 На ГВС. 11

2.3 Графики интенсивности тепловых потоков нагрузок по

продолжительности стояния наружных температур 11

2.3.1 На отопление 11

2.3.2 На вентиляцию 12

2.3.3 На ГВС 12

3 Выбор и обоснование принципиальной схемы теплоснабжения 15

4 Расчёты режимов регулирования отпуска теплоты 16

5 Гидравлический расчёт тепловой сети 17

5.1 Определение расчётных расходов сетевой воды 17

5.2 Конструктивный расчёт тепловой сети 18

6 Расчёт гидравлических режимов (летнего и зимнего) 21

7 Выбор основного и вспомогательного оборудовании

источника теплоты 23

7.1 Выбор пиковых котлов и турбин 23

7.2 Выбор подпиточных насосов 24

7.3 Выбор сетевых насосов 24

8 Расчёт конструктивных элементов тепловой сети 26

8.1 Подбор П - образного компенсатора 26

8.2 Подбор сальникового компенсатора 27

9 Расчёт толщины тепловой изоляции 28

Список использованных источников 32

Приложение А-График интенсивности тепловых потоков 33

Приложение Б- Пьезометрический график 34

Введение

Система теплоснабжения – это комплекс инженерных систем и сооружений, включающих в себя источник теплоты, теплопотребляющие установки и системы трубопроводов, которые транспортируют теплоноситель.

По способу подачи воды на ГВС водяные системы делят на открытые и закрытые.

В данном курсовом проекте рассматривается закрытая система теплоснабжения. В таких системах отпуск теплоты на ГВС осуществляется за счёт подогрева холодной водопроводной воды в поверхностных подогревателях. У закрытой системы теплоснабжения существуют свои преимущества и недостатки.

Преимущества:

1. Водопроводная вода не имеет прямого контакта с сетевой водой, что позволяет обеспечить стабильное качество горячей воды, поступающей на ГВС.

2. Постоянный расход воды в тепловых сетях обеспечивает более высокую гидравлическую устойчивость.

3. Меньший расход подпиточной воды.

Недостатки:

1. Усложнение эксплуатации оборудования.

2. Вероятность отложения накипи в подогревателях и трубопроводах при наличии жёсткой воды с жёсткостью более 5 мг/л.

3. Возможность коррозии трубопроводов при поступлении недеаэрированной воды.

Различают два способа выработки электрической и тепловой энергии: комбинированный на ТЭЦ и раздельный на конденсационной электрической станции и в котельной. Централизованное теплоснабжение на базе комбинированной, совместной выработки тепловой и электрической энергии называется теплофикацией. Теплофикация является высшей формой централизованного теплоснабжения.

1 Характеристика района города

1.1 Климатические данные для района строительства

Район, в котором проектируется данная система теплоснабжения, находится в городе Пенза.

Район состоит из жилого массива, представленного в виде 26 жилых кварталов с различной этажностью застройки:

- первая группа кварталов, в количестве 7 шт. – 9 – этажная застройка;

- вторая группа кварталов, в количестве 5 шт. – 12 – этажная застройка;

- третья группа кварталов, в количестве 8шт. – 5 – этажная застройка.

В соответствии с этажностью застройки, плотность населения кварталов также различная (см. таблицу 3).

Численность населения в квартале определяется по формуле:

,	(1)
где P – плотность населения, чел/га; S – площадь квартала, га;

Для определения количества жителей, проживающих в данном квартале следует знать его площадь. Кварталы представляют собой фигуры неправильной формы, так называемые многоугольники, которые следует разбить на правильные фигуры. Легче всего разбить на треугольники, площадь которых определяется по формуле:

,	(2)
где a – основание треугольника; h – высота (перпендикуляр к основании).

Общая жилая площадь определяется:

A = m × f,	(3)
где f – норма жилой площади на одного человека (f = 20 м²/чел).

Расчет исходных данных выполнен на ПК, а результаты сведены в таблицу 3.

Площадь квартала, численность населения в квартале, общая площадь жилых зданий (S, m, A) – исходные данные для расчёта тепловых нагрузок жилого района города.

2 Определение расчётных тепловых потоков по кварталам района.

Тепловые потоки на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение определяются в соответствии /1/.

Необходимые данные для расчёта тепловых нагрузок жилого района города приведены в таблице 1.

Тепловые потоки при отсутствии проектов отопления, вентиляции и ГВС для жилых районов города определяются в следующей последовательности .

2.1 Расчёт часовых расходов теплоты.

2.1.1 Максимальный тепловой поток на отопление.

, МВт

(4)

где - укрупнённый показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1м² общей площади /1;

- коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление зданий (=0,25);

A- общая площадь жилых зданий квартала, м²;

2.1.2 Максимальный тепловой поток на вентиляцию.

, МВт	(5)
где - коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию зданий (при отсутствии данных = 0,6).

2.1.3 Средний тепловой поток на ГВС.

, МВт

(6)

где

m – численность населения, чел;

a – норма расхода воды на ГВС при температуре 55 ⁰С

на одного человека в сутки (a = 105 л/сут);

b - норма расхода воды на ГВС, потребляемой в

общественных зданиях при температуре 55⁰С

принимаемая 25 л/сут на человека;

t_c – температура холодной воды в отопительный период (t_c = 5 ⁰С);

с – удельная теплоёмкость воды, равная 4,19 кДж/кг×⁰С.

2.1.4 Максимальный тепловой поток на ГВС.

, МВт		(7)
где	- Средний тепловой поток на ГВС, МВт.

2.1.5 Средний тепловой поток на ГВС в неотапливаемый период.

		(8)
где	t_c^s – температура холодной воды в неотапливаемый период, ⁰С; b₁ – коэффициент, учитывающий снижение расхода горячей воды в неотапливаемый период по отношению к отапливаемому периоду.

2.1.6 Максимальный тепловой поток на ГВС в неотапливаемый период.

(9)

2.1.7 Суммарный тепловой поток.

, МВт

(10)

где

- Средний тепловой поток на ГВС, МВт;

- максимальный тепловой поток на отопление, МВт;

- максимальный тепловой поток на вентиляцию, МВт;

Пример расчёта для квартала № 17:

S = 12,3 га;

m_o = 450 чел/га;

m = m_o × S = 450 × 12,3 = 5,535тыс. чел.;

А = А₀ × m = 20 × 5535 = 110700 м²;

= 11,5 МВт;

= 1,4МВт;

= 2,22МВт;

= 4,008МВт;

= 1,06 МВт;

= 2,544 МВт;

= 14,78 МВт.

Остальные участки рассчитываются аналогично. Результаты расчёта сводим в таблицу 4.

2.2 Расчёт годовых расходов теплоты.

2.2.1 На отопление.

, МВт/год		(11)
где	- средний тепловой поток на отопление, МВт
, МВт		(12)
где	t_в - внутренняя температура воздуха, ⁰С; t_о - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, ⁰С; - средняя температура наружного воздуха за отопительный период, ⁰С.

2.2.2 На вентиляцию.

, МВт/год		(13)
где	- средний тепловой поток на вентиляцию, МВт, определяется по формуле:
;		(14)
где	z – усреднённое за отопительный период число работы часов систем вентиляции в общественных зданиях, принимаем 16 ч.

2.2.3 На ГВС.

, МВт/год		(15)
где	n – число часов работы системы ГВС в году равно 8400 часов; - средний тепловой поток за период со среднесуточной температурой наружного воздуха более 8 ⁰С (неотопительный период), определяется по формуле:
,		(16)
где	- температура холодной воды (водопроводной) в неотапливаемый период, принимается равной 15 ⁰С; - температура холодной воды в отапливаемый период, принимается равной 5 ⁰С;

2.3 Графики интенсивности тепловых потоков нагрузок по продолжительности стояния температур наружного воздуха

Часовые графики максимальных и средних расходов теплоты на отопление, вентиляцию и ГВС строятся в зависимости от температур наружного воздуха в диапазоне от +6 до ,т.е. Q = f (t_н).

2.3.1 На отопление.

Расход теплоты на отопление при температуре наружного воздуха, отличимой от расчётной, определяется по формуле:

(17)

где

- температура наружного воздуха взятая произвольно, ⁰С.

t_в - температура внутреннего воздуха, ⁰С;

t_о - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, ⁰С;

2.3.2 На вентиляцию.

Расход теплоты на вентиляцию при температуре наружного воздуха, отличимой от расчётной вентиляционной t_v, принимается в диапазоне частичной циркуляции воздуха. Если наружная температура t_н ≥ -14 ⁰С (т.е. -15…-31 ⁰С), то используется формула:

, МВт		(18)
где	Q_в – коэффициент расхода теплоты с учётом суммарной работы (z = 16ч) определяется по формуле:
,		(19)
где	t_v - расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции, ⁰С. Если t_н ≤ -14 ⁰С, то расчёт следует выполнять по формуле:
, МВт		(20)

2.3.3. На ГВС.

Расход теплоты на ГВС не зависит от климатических условий и принимается постоянным в течение всего отопительного периода .

Пример построения:

Исходные данные:

- температура наружного воздуха, взятая произвольно, ⁰С (принимаем три точки соответственно равные + 8 ⁰С, t_v, t_o);

t_в = 20 ⁰С - температура внутреннего воздуха;

t_о = -28 ⁰С - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления;

t_v = -8 ⁰С - расчетная температура наружного воздуха

для проектирования вентиляции.

Формула расчёта	+ 8 ⁰С	-15 ⁰С (t_v)	-28 ⁰С (t_o)
1. Тепловая нагрузка на отопление: = = = = 48,7МВт	48,7	160	223
2. Тепловая нагрузка на вентиляцию: = = = = 5,65 МВт	5,65	17,3	Так как t_н = -23 ⁰С ≤ -14 ⁰С, то расчёт следует выполнять по формуле: == 17,3 МВт 17,3
3. Тепловая нагрузка на ГВС = 40 МВт	40	40	40
4. Температура наружного воздуха, при которой тепловой поток на отопление равен 0 ⁰С: , где q_o - укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м2 общей площади, Вт/м² /1/.	⁰С – это значение соответствует точке на графике.

Пример построения графика интенсивности тепловых потоков по продолжительности стояния температур наружного воздуха для закрытой системы приведён в приложение А.

3 Выбор и обоснование принципиальной схемы теплоснабжения.

Основные принципы, которыми руководствуются при выборе схемы тепловых сетей – надёжность, экономичность теплоснабжения. При выборе конфигурации тепловых сетей стремятся к получению наиболее простых решений и наименьшей длины теплопроводов.

По заданию требуется запроектировать закрытую систему теплоснабжения, которая состоит из следующих основных элементов (инженерных сооружений):

Источника теплоты;
Тепловых сетей;
Абонентских вводов;
Местных систем теплоснабжения.

Исходя из приведённой классификации, для данного проекта выбираем следующую схему теплоснабжения:

По источнику теплоты – централизованная схема на базе выработки тепла и электроэнергии на ТЭЦ;
По способу присоединения абонентских вводов – система ГВС закрытая;
По числу параллельно работающих трубопроводов – двухтрубная система (до ЦТП);
По способу обеспечения потребителей теплоты – через центральные тепловые пункты.

Система отопления подключается к тепловым сетям через элеватор. Калориферы системы вентиляции подключаются непосредственно к тепловым сетям. Подпитка тепловых сетей в закрытой системе осуществляется за счёт работы подпиточных насосов и установок по подготовке подпиточной воды.

На рисунке 1 приведена принципиальная схема закрытой системы теплоснабжения.

4 Расчёты режимов регулирования отпуска теплоты.

Регулирование системы теплоснабжения осуществляется путём применения качественного метода, т.е. регулирование потоков теплоты с помощью изменения температуры теплоносителя при его постоянном расходе.