Теплоснабжение сельскохозяйственного населенного пункта
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ государственное бюджетное ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЧЕЛЯБИНСКая государственная АГРОИНЖЕНЕРНая академия»
Факультет
ЭАСХП
Кафедра:
ТВГС
Теплоснабжение
сельскохозяйственного населенного пункта
КУРСОВая работа
Пояснительная записка
ТВГС. ТСНП. 00.000. ПЗ
Студент:
(подпись, дата)
Группа: 504
Нормоконтролер: Р.И. Булгакова
руководитель:
2011
« 13 » 09
2011 г.
задание
на курсовую работу по дисциплине «ТЭУ и сети»
(часть 2 «тепловые сети»)
исходные данные (1 часть работы): географическое местоположение населенного пункта с указанием климатических данных; преобладающее направление ветра в холодный и теплый период; средние расчетные температуры внутреннего воздуха для всех зданий; исходная схема сельскохозяйственного населенного пункта; тепловые нагрузки для каждого здания; технические характеристики котла.
Проектирование тепловых сетей: выбор и обоснование места расположения котельной установки; прокладки и конфигурации теплосети; принципиальной схемы системы теплоснабжения.
Устройство тепловых сетей: выбор и обоснование материала трубопроводов и их соединений; арматуры; опор; компенсаторов; камер; тепловой изоляции.
выбор и обоснование метода регулирования тепловых потоков; построение температурного графика.
- Гидравлический расчет тепловой сети: предварительный расчет; расчет опор и компенсаторов; окончательный расчет.
- пьезометрический график: построение графика; общая характеристика; регулирование на тепловых пунктах.
- подбор сетевых, подпиточных и аварийных насосов.
- тепловой расчет тепловой сети.
- защита трубопроводов от коррозии.
- выбор способа присоединения здания к тепловым сетям и расчет оборудования ИТП.
курсовой проект представляется в виде пояснительной записки на листах формата А 4 и графической части на листах формата А 4 в пояснительной записке.
Последовательность
- титульный лист;
- задание на работу;
- аннотация;
- содержание;
- введение;
- разделы и подразделы;
- заключение;
- список литературы, использованной при выполнении работы;
- приложения (графическая часть).
на листы графической части вынести: монтажный план сетей;; поперечный разрез сетей; схема узла.
Преподаватель
Содержание
Аннотация……………………………………………………… |
4 | |||
Введение………………………………………………………… |
5 | |||
1 |
Исходные данные……………………………………… |
6 | ||
2 |
Проектирование тепловых сетей……………………………………. |
9 | ||
2.1 |
выбор места расположения котельной установки………. |
9 | ||
2.2 |
Выбор схемы трассы и обоснование способа прокладки и конфигурации теплосети…………………………………... |
9 | ||
2.3 |
Выбор принципиальной схемы системы теплоснабжения |
11 | ||
3 |
Устройства тепловых сетей………………………………………… |
11 | ||
3.1 |
Тубы и их соединения……………………………………… |
11 | ||
3.2 |
Арматура……………………………………………………. |
12 | ||
3.3 |
Опоры ………………………………………………………. |
14 | ||
3.4 |
Компенсаторы……………………………………………… |
15 | ||
3.5 |
Камеры и ниши…………………………………………….. |
16 | ||
3.6 |
Тепловая изоляция…………………………………………. |
16 | ||
4 |
выбор и обоснование метода регулирования тепловых потоков ... |
17 | ||
4.1 |
построение графика регулирования по
отопительной нагрузке…………………………………………………….. |
17 | ||
4.2 |
построение графика регулирования по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения………….. |
21 | ||
5 |
Гидравлический расчет тепловых сетей……………………………. |
24 | ||
5.1 |
Предварительный расчет…………………………………... |
24 | ||
5.2 |
Выбор и расчет компенсаторов и опор…………………… |
27 | ||
5.3 |
Проверочный (окончательный) расчет…………………… |
31 | ||
6 |
пьезометрический график……………………………….…………... |
35 | ||
6.1 |
построение графика для 1-го луча………………………… |
36 | ||
6.2 |
общая характеристика для 1-го луча……………………… |
40 | ||
6.3 |
построение графика для 2-го луча………………………… |
41 | ||
6.4 |
общая характеристика для 2-го луча……………………… |
41 | ||
подбор сетевых и подпиточных насосов…………………………… |
43 | |||
8 |
тепловой расчет изоляции…………………………………………… |
51 | ||
9 |
защита трубопроводов от коррозии……………………………......... |
60 | ||
10 |
расчет и выбор оборудования индивидуального
теплового пункта гаража……………………………………………………………… |
63 | ||
10.1 |
Обоснование схемы присоединения системы отопления... |
63 | ||
10.2 |
Обоснование схемы ИТП ..........………………………… |
64 | ||
10.3 |
Расчет водоподогревателя на технологические нужды...... |
68 | ||
Заключение…………………………………………………… |
68 | |||
Литература…………………………………………………… |
69 | |||
Приложения |
||||
Графическая часть |
||||
монтажный план сетей (приложение, рисунок 1) |
||||
схема сетей (приложение, рисунок 2) |
||||
поперечный разрез тепловых сетей (приложение, рисунок 3) |
||||
схемы узлов (приложение, рисунок 7) |
||||
схема индивидуального теплового пункта любого здания |
||||
Аннотация
В данном курсовом проекте представлена расчетно-пояснительная записка и графической часть.
В пояснительной записке приведено:
- выбор и обоснование места расположения котельной установки;
- выбор и обоснование способа прокладки и конфигурации теплосети;
- выбор и обоснование принципиальной схемы системы теплоснабжения;
- выбор и обоснование метода регулирования тепловых потоков;
- гидравлический расчет тепловой сети;
- определение количества опор и компенсаторов;
- построение графика качественного централизованного регулирования тепловой нагрузки;
- тепловой расчет тепловой сети;
- построение пьезометрического графика;
- определение способов присоединения потребителей к тепловой сети;
- расчет и выбор оборудования теплового пункта.
в графической части дано: общие указания к проекту; расчетные тепловые нагрузки; монтажный план сетей; поперечный разрез тепловых сетей; схемы узлов; пьезометрический график; схема теплового пункта (индивидуального или центрального).
Расчетная и графическая части оформлены в соответствии с [20] и [21].
Введение
Энергетика является
ведущей отраслью современного развития
народного хозяйства страны. Одним
из направлений развития энергетики
России – централизация
При централизованном теплоснабжении происходит наиболее экономное сжигание топлива в котельных, а следовательно меньше загрязняется окружающая среда; уменьшается число обслуживающего персонала и транспортных средств для перевозки топлива; повышаются санитарно-гигиенические условия в помещениях. так как основная территория страны расположена в суровой климатической зоне.
В настоящее время при строительстве новых и реконструкции старых сельских населенных пунктов уровень инженерного оборудования приближается к уровню инженерного оборудования в городах, при этом предусматривается централизованное теплоснабжение от одной котельной как жилой и общественной зон, так и производственной зоны.
Для повышения качества теплоснабжения необходимо повысить уровень и качество проектирования и строительства тепловых сетей.
При проектировании тепловых сетей необходимо учитывать особенности теплоснабжения в сельских населенных пунктах: расположение котельной; характер и плотность застройки; природно-климатические условия; расположение жилой зоны и производственной и другие факторы.
- Исходные данные
*Проектирование системы теплоснабжения сельскохозяйственного населенного пункта выполнено на основании расчетов при проектировании отопительно-производственных котельных сельскохозяйственного назначения.
1.1 Географическое местоположение населенного пункта с указанием климатических данных
Для пермской области принимается [3, таблица 1]:
- расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления (средняя наиболее холодной пятидневки), tн = –35 °С;
- расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции (средняя наиболее холодной периода), tн = – 20 °С;
- средняя температура наружного воздуха за отопительный период,
tн.ср = – 6,4°С ; - продолжительность отопительного периода nо = 245 суток, t = 5405 часов;
- продолжительность стояния температур наружного воздуха в отопительный период с интервалом в 5 °С, в течении отопительного сезона, таблица 1.1[12,таблица 1.3].
Таблица 1.1 –
Продолжительность стояния
no, ч |
Температура наружного воздуха, °С | |||||||||
минус 34,9…30 |
минус 29,9…25 |
минус 24,9…20 |
минус 19,9…15 |
минус 14,9…10 |
минус 9,9…5 |
минус 4,9…0 |
0,1…5 |
4,9…8 |
всего | |
n |
68 |
141 |
293 |
571 |
813 |
981 |
959 |
1011 |
568 |
5405 |
∑no |
68 |
209 |
502 |
1073 |
1886 |
2867 |
3826 |
4837 |
5405 |
5405 |
- среднегодовая температура грунта на глубине прокладки трубопроводо
в (1,1 м) tгр = 5…10 °С [22].
1.2 Направление и скорость ветра [3, таблица 1].
Таблица 1.2.а – Направление и скорость ветра в холодный период года (январь)
повторяемости направлений ветра (числитель), %; средняя скорость по направлениям (знаменатель), м/с, повторяемость штилей, %; максимальная скорость ветра, м/с | |||||||||
|
С |
СВ |
В |
ЮВ |
Ю |
ЮЗ |
З |
СЗ |
Штиль |
Максимальная скорость из средних по румбам |
6/3,2 |
6/3,1 |
10/4 |
18/4,6 |
21/5,2 |
22/4,8 |
11/3,8 |
6/3 |
15 |
5,2 |
Таблица 1.2.б – Направление и скорость ветра в теплый период года (июль)
повторяемости направлений ветра (числитель), %; средняя скорость по направлениям (знаменатель), м/с, повторяемость штилей, %; минимальная скорость ветра, м/с | |||||||||
|
С |
СВ |
В |
ЮВ |
Ю |
ЮЗ |
З |
СЗ |
Штиль |
Минимальная скорость из средних по румбам |
18/3,6 |
10/3,4 |
10/3,5 |
12/3,4 |
10/3,8 |
12/3,8 |
14/3,6 |
14/3,2 |
13 |
0 |
1.3 средние расчетные температуры внутреннего воздуха, таблица 1.3 [2]
Таблица 1.3 – средние расчетные температуры внутреннего воздуха
Наименование объекта |
расчетные температуры внутреннего воздуха, tв, °С | |
холодный период |
теплый период | |
Жилые здания |
20 |
24 |
Общественные здания |
16 |
23 |
Коровник |
10 |
– |
Телятник |
10 |
– |
Гараж |
10 |
26 |
Теплица |
15 |
20 |
1.4 общие тепловые нагрузки населенного пункта
(на отопление; вентиляцию; горячее водоснабжение)
Таблица 1.5 – общие тепловые нагрузки
Поз. по генплану |
Наимено-вание по-требителя |
Расчетный тепловой поток, МВт, (Гкал/ч) | ||||||||||
отопление |
вентиляция |
ГВС |
техн. нужды |
всего | ||||||||
I, II, III |
Жилая зона |
536,6×10–3 |
– |
317×10–3 |
– |
851,5×10–3 | ||||||
Общест-венные здания |
133,6×10–3 |
320,7×10–3 |
– |
454,3×10–3 | ||||||||
|
П |
Производ-ственные здания |
193,2×10–3 |
388,23×10–3 |
231,9×10–3 |
813,33×10–3 | |||||||
|
Т |
Теплицы |
1417,4×10–3 |
1417,4×10–3 | |||||||||
|
Итого |
863,4×10–3 |
2126,33×10–3 |
317×10–3 |
231,9×10–3 |
3538,56×103 | |||||||
1.5 Тепловые нагрузки для каждого здания
(на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение)
Таблица 1.6 – тепловые нагрузки для каждого здания
Поз. по ген-плану |
Наимено-вание потребителя |
Расчетный тепловой поток, МВт, (Гкал/ч) | ||||
отопление |
вентиляция |
ГВС |
технолог. нужды |
всего | ||
I |
Жилой сектор и обществ. зданий |
297,87×10–3 |
142,53×10–3 |
140,87×10–3 |
– |
581,28×10–3 |
|
II |
148,93×10–3 |
71,27×10–3 |
70,45×10–3 |
– |
290,65×10–3 | |
|
III |
223,40×10–3 |
106,90×1 –3 |
105,67×10–3 |
– |
435,97×10–3 | |
|
Итого |
670,2×10–3 |
320,70×10–3 |
317×10–3 |
– |
1307,90×10–3 | |
|
П |
Гараж |
129,6×10–3 |
125,60×10–3 |
– |
46,38×10–3 |
172,00×10–3 |
|
ЖП-1 |
Коровник |
33,9×10–3 |
153,03×10– |
– |
92,76×10–3 |
372,47×10–3 |
|
ЖП-2 |
Телятник |
29,7×10–3 |
109,60×10–3 |
– |
92,76×10–3 |
232,08×10–3 |
|
Т |
Теплицы |
1417,40×10–3 |
– |
– |
– |
1417,4×10–3 |
|
Итого |
193,20×103 |
1805,63×103 |
– |
231,90×10–3 |
2230,73×10–3 | |
|
Итого |
863,4×10–3 |
2126,33×10–3 |
317×10– |
231,9×10–3 |
3538,56×10–3 | |
1.6 Исходная схема сельскохозяйственного населенного пункта (рисунок 1.1)
К1, К2, К3, К4 – котельные; I,II,III – жилая зона; Т – теплицы;
П – производственные помещения; ЖП – животноводческие помещения
Рисунок 1.1 – Схема сельскохозяйственного населенного пункта
1.7 источник теплоснабжения
источник теплоснабжения – котельная установка (2 котла марки УКМ-3,0ВГ).
таблица 1.7 – технические характеристики котла
Тепловая мощность |
МВт |
3,0 |
температура воды: |
||
|
0C |
115 |
|
0C |
70 |
давление теплоносителя |
МПа |
0,6 |
КПД котла при max нагрузке |
% |
92 |
Проектирование тепловых сетей
2.1 выбор и обоснование места расположения котельной установки
Место расположения котельной выбрано из следующих соображений:
- преимущественное направление ветра (СЗ, З – в холодный период года; ЮЗ, Ю – в теплый период года), таблица 1а,2б;
- характер и плотность застройки, рисунок 1;
- расположение жилой зоны и производственной, рисунок 1;
- тепловые нагрузки на отдельные здания, таблица 1.6.
Место положение котельной (рисунок 1.1) – К4.
2.2 Выбор расположения трассы и обоснование способа прокладки и конфигурации теплосети [4]
выбор надземного или подземного способа прокладки сетей зависит от назначения района (жилой массив, территория предприятия или территория свободная от застройки), профиля местности, уровня грунтовых вод, удобства эксплуатации и др. наиболее оптимальным является профиль трассы, максимально приближающийся к прямой линии. Пролегать трасса должна в одной стороне проезда или застройки. Ломаный профиль трассы усложняет эксплуатацию из-за необходимости сооружения камер для размещения спускных устройств и воздушников.
В населенных пунктах для тепловых сетей по архитектурным соображениям предусматривается, как правило, подземная прокладка (бесканальная, в каналах или в городских и внутриквартальных тоннелях совместно с другими инженерными сетями) [4]. Канальная прокладка предназначена для защиты трубопроводов от механического воздействия грунтов и коррозийного влияния почвы. Стены каналов облегчают работу трубопроводов.
Непроходные каналы – наиболее распространенные среди других видов каналов. Каждый вид канала применяется в зависимости от местных условий изготовления, свойств грунта, места прокладки. В них укладываются трубопроводы тепловых сетей, не требующие постоянного надзора.
воздушный зазор между стенками канала и тепловой изоляцией способствует меньшему увлажнению тепловой изоляции и значительному уменьшению коррозии трубопроводов.
В проекте принята подземная прокладка тепловых сетей в непроходных каналах марки КЛ. Требования к размещению трубопроводов при их прокладке в непроходных каналах, камерах, приведены [4, приложение В].
Принятая трасса по возможности приближена к прямолинейной.
трасса принята по радиальной схеме без перемычек (рисунок 2.1). Выбор такой схемы определилось местом положения источника теплоснабжения и потребителей, тепловой нагрузкой теплопотребителей. Один магистральный луч сети обслуживает производственные помещения, другой – жилой и общественный сектор. Такая сеть более простая и наиболее дешевая по начальным затратам, требует наименьшего расхода материла на сооружение и проста в эксплуатации. Недостаток таких сетей – отсутствие резервирования тепловой нагрузки.
конфигурация тепловых сетей – радиальная одноступенчатая.
Так как на генплане конкретно неуказанны жилые и общественные здания, то ответвления на каждое жилое здание в данном проекте не показывается.
1– гараж; 2 – телятник; 4 – коровник; 6 – теплицы; 1-3-5-7-13 – 1-я магистраль;
2-3, 4-5, 6-8 – ответвления 1-ой магистрали; 8 – III жилой массив; 9 – II жилой массив; 11 – I жилой массив; 8-10-12-13 – 2-я магистраль; 8-10 – квартальная сеть к III жилому массиву; 9-10 – квартальная сеть к II жилому массиву;
11-12 – квартальная сеть к I жилому массиву; 13 – котельная
Рисунок 2.1 – расчетная схема тепловой сети
2.3 Выбор и обоснование принципиальной схемы системы теплоснабжения
В данном проекте проектируется закрытая двухтрубная тупиковая разветвленная водяная система теплоснабжения.
Подготовка воды на горячее водоснабжение для всех зданий осуществляется в самих зданиях.
- устройство тепловых сетей
3.1 Тубы и их соединение
трубы наиболее ответственный элемент тепловых сетей, потому к ним предъявляются следующие эксплуатационные требования:
- для безаварийного транспортирования теплоносителя под большим давлением с высокой температурой необходимы: высокая прочность труб и их герметичность, сохранность свойств материала труб при длительном воздействии на них высоких температур и давлений;
- для обеспечения переменных температурных режимов необходим материал с малым коэффициентом линейного расширения;
- необходим материал труб стойкий к коррозии;
- для сохранения тепла и температуры теплоносителя необходимо высокое термическое сопротивление стенок труб;
- небольшая стоимость, простота монтажа, надежность соединений и хранения туб и др.
Для каждой ступени тепловых сетей (магистральных, квартальных, дворовых, ответвлений) рекомендуются свои трубы и изделия из них, отвечающие по качеству, параметрам теплоносителя в них, назначению, прочностным и санитарным требованиям.
не один материал, из которых выполняются современные трубы тепловых сетей, в полной мере не удовлетворяют всей совокупности предъявляемых к ним требований.
Для каждой ступени построения тепловых сетей (магистральных, квартальных, дворовых) рекомендуются свои трубы и изделия из них, отвечающих необходимым требованиям.
для трубопроводов тепловых сетей следует предусматривать стальные электросварные трубы или стальные бесшовные горячекатаные трубы для теплопроводов диаметром до 420 мм по Гост 8732-78. [4, п. 10.2]. эти трубы хорошо соответствуют требованиям: 1, 2, 5.
поэтому в проекте предусмотрены стальные бесшовные трубы. соединяют трубы между собой электрической или газовой сваркой. Сварные швы подвергаются внешнему осмотру и физическому контролю.
Расстояние между соседними сварными швами на прямых участках трубопроводов с теплоносителем давлением до 1,6 МПа и температурой до 250 °С должно быть не менее 50 мм, для теплоносителей с более высокими параметрами – не менее 100 мм [4 п. 10.32].
отводы труб в проекте предусмотрены сварные радиусом 1,0 dу [4, пп. 10.13 и 10.33]. Крутоизогнутые отводы допускается сваривать между собой без прямого участка. сварные отводы не допускается вваривать непосредственно в трубу без штуцера (трубы, патрубка) [4, п. ].
3.2 арматура [4]
В проекте принята стальная запорная арматура (задвижки и вентили) [4, п. 10.17]:
- на выводах и вводах тепловых сетей от источников теплоты (котельной);
- на всех трубопроводах вводов и выводов тепловых сетей в здания, при этом не допускается дублирование арматуры внутри и вне здания;
В нижних точках трубопроводов тепловых сетей, предусмотрены штуцеры с запорной арматурой для спуска воды (спускные устройства), исходя из обеспечения продолжительности спуска воды и заполнения участка (одного трубопровода) для трубопроводов dу £ 300 мм – не более 2 часов; [4, п. 10.19].
Если спуск воды из трубопроводов в нижних точках не обеспечивается в указанные сроки, должны дополнительно предусматриваться промежуточные спускные устройства.
В высших точках сетей
на каждом секционном участке устанавливаются штуцер
3.3 Опоры
подвижные опоры. В проекте приняты скользящие высокие опоры, так как они наиболее просты в конструктивном исполнении и надежны в эксплуатации. При монтаже теплопровода под опоры укладывают железобетонные плиты с вделанными в них стальными пластинами, по которым осуществляется скольжение.
Неподвижные опоры. В проекте приняты щитовые опоры в виде железобетонных щитов заводского изготовления с заделанными в них изолированными элементами.
3.4 Компенсаторы
компенсаторы предназначены для восприятия температурных удлинений и разгрузки труб от температурных напряжений и деформаций.
В проекте приняты П-образные компенсаторы, так как П-образные компенсаторы не нуждаются в обслуживании и устройстве тепловых камер.
недостатки П-образных компенсаторов:
- повышенное гидравлическое сопротивление;
- трудности их размещения;
- удорожание тепловых сетей.
3.5. камеры и ниши
По трассе подземных теплопроводов предусмотрены компенсаторные ниши для размещения П-образных компенсаторов. Они изготовляются из тех же материалов, что и примыкающие к ним каналы. Габаритные размеры подбираются по размерам компенсаторов с учетом их температурной деформации.
Камеры устраивается для размещения в них запорной арматуры, ответвлений трубопроводов, неподвижных опор, спускных и воздушных кранов, сальниковых компенсаторов. Размеры камер приняты в соответствии с нормами проектирования [4, п. 13].