Ирина Эланс
Тепловой расчет котельных агрегатов
Реферат
Пояснительная записка 60 страниц, 12 таблицы, 10 источников литературы.
РАСХОД, ТЕМПЕРАТУРА, РЕГУЛИРОВАНИЕ ОТПУСКА ТЕПЛОТЫ, ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ, ОТОПЛЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ, ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ
Объёктом
разработки является жилой
Цель работы – проектирование и расчёт системы теплоснабжения микрорайона с разработкой чертежей и спецификаций.
В результате
проектирования должны быть
Содержание
Оглавление
Реферат ..............................
Введение ..............................
Раздел 1. Проектирование распределительных
тепловых сетей ..............................
1.1 Исходные данные ..............................
1.2 Определение часовых
тепловых нагрузок ..............................
1.3 Определение расчетных
расходов тепла на отопление,
..............................
вентиляцию и горячее водоснабжение
..............................
1.4 Регулирование подачи
теплоты ..............................
1.5 Регулирование отпуска
теплоты на отопление ..............................
1.6 Регулирование отпуска
теплоты на вентиляцию ..............................
1.7 Регулирование отпуска
теплоты на горячее
1.8 Схема и трасса тепловых
сетей.........................
1.9 Гидравлический расчет
тепловых сетей ..............................
1.10 Определение падения давления в тепловых сетях и расчет
диаметров труб ..............................
1.11 График зависимости суммарной тепловой нагрузки от температуры
наружного воздуха и продолжительности
..............................
1.12 Определение расчѐтных
расходов сетевой воды на
горячее водоснабжение.................
1.13 Пьезометрический график
и его описание ..............................
1.14 Подбор сетевых и
подпиточных насосов ..............................
1.15 Подбор компенсаторной
ниши и лоткового канала ..............................
Раздел 2.Тепловой расчет котельных
агрегатов ..............................
2.1 Расчет объемов и энтальпии продуктов сгорания и воздуха. .............................. 28
2.2 Тепловой баланс котла
..............................
2.3 Поверочный расчет топки
..............................
2.4 Поверочный расчет котельных
пучков ..............................
2.5 Невязка……………………………………………………………
Заключение ..............................
Список используемой литературы
..............................
Введение
Теплоснабжение – подача тепловой энергии в виде горячей воды или пара к потребителям. Тепло подаётся по специальным трубопроводам – тепловым сетям. Тепловые сети делятся на магистральные, прокладываемые на главных направлениях населённого пункта, распределительные – внутри квартала, микрорайона и ответвления к зданиям.
Тепло может подаваться потребителям в систему отопления, вентиляции, горячего водоснабжения двумя путями:
централизованно;
децентрализованно.
Централизованно, когда тепло одного источника подаётся многочисленным потребителям. Источниками могут быть:
- ТЭЦ
- районные котельные (водогрейные, промышленно-отопительные).
Теплоснабжение является одной из основных систем энергетики любой высокоразвитой страны. Теплоснабжение народного хозяйства требует приблизительно 1/3 всех используемых в стране топливно-энергетических ресурсов.
Водяные системы теплоснабжения применяют двух типов:
- закрытые;
- открытые.
В закрытых системах вода, циркулирующая в тепловой сети, используется только как теплоноситель. В открытых системах циркулирующая вода частично или полностью разбирается у абонентов горячего водоснабжения.
Исходные данные
Курсовая работа по теплоснабжению разработана для г. Волгоград.
Климатические данные:
Температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки: -28оС;
Расчетная температура для вентиляции: -25оС
Средняя скорость ветра в январе: 4,4 м/с;
Продолжительность отопительного периода: 177 суток;
Число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха:
tН, 0C |
|
-30 |
1 |
-25,9;-29 |
12 |
-20;-24,5 |
116 |
-15;-19, |
216 |
-10,0;-14,9 |
522 |
-5;-9,9 |
738,8 |
0;-4,9 |
118,8 |
+5;+0,1 |
1048,8 |
+8;+5,1 |
449,8 |
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВЫХ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК
Число жителей, чел., определяется по формуле:
m=400*3=1200
где – плотность населения, чел/га.
Жилая площадь микрорайона ,м2,
A=3Га
где – норма жилой площади на одного человека, принимается равной 9-12 м2/чел.
Определение расчетных расходов тепла на отопление,
вентиляцию и горячее водоснабжение
Расчетный расход тепла на отопление жилых и общественных зданий, Вт,
,
=4980000+124500=6225000 Вт
Расчетный расход тепла на отопление жилых зданий, Вт,
,
=166*30000=4980000 Вт
где – укрупненный показатель максимального часового расхода тепла на отопление жилых зданий, Вт/м2, принимается по табл. 3.
=0,25*4980000=1245000 Вт/м2
где – коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным 0,25.
Расчетный расход тепла на приточную вентиляцию, Вт,
=0,6*4980000=2988000Вт
где – коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным: для общественных зданий, построенных до 1985 г., – 0,4, после 1985 г. – 0,6.
Средний тепловой поток на горячее водоснабжение ,Вт,
,
, =379*1200=454800Вт
где – укрупненный показатель расхода теплоты на горячее водоснабжение на одного человека (норма расхода горячей воды в жилых зданиях на одного человека равна 110 л/сут.). Принимается по табл. 4.
Таблица 4
Укрупненный показатель qh
Средняя за отопительный период норма расхода в сутки горячей воды в л на одного человека при температуре воды 55оС |
qh, Вт/чел |
85 |
320 |
90 |
330 |
105 |
379 |
115 |
406 |
Максимальный часовой расход тепла на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий, Вт,
,
=2,4*454800=1091520Вт
Определение расходов тепла по формулам следует произвести для всего микрорайона в целом, но для каждого вида нагрузки раздельно и занести в табл. 5.
4. РЕГУЛИРОВАНИЕ ПОДАЧИ ТЕПЛОТЫ
Метод регулирования подачи тепла выбирается студентом в соответствии с принятой системой теплоснабжения и схемой подключения жилищно-коммунальных потребителей тепла и согласовывается с руководителем курсового (дипломного) проектирования.
В закрытых системах теплоснабжения при параллельной и двухступенчатой смешанной схемах подключения водоподогревателей горячего водоснабжения регулирование подачи тепла следует принимать, как правило, по отопительной нагрузке (отопительные температурные графики), а при двухступенчатой последовательной и предвключенной схемах — по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснабжения (повышенный температурный график).
В открытых системах при наличии у потребителей тепла регуляторов расхода воды на отопление принимается регулирование по отопительной нагрузке по качественному отопительному температурному графику, а при наличии регуляторов суммарного расхода воды на отопление и горячее водоснабжение в подающем трубопроводе сети - качественное регулирование по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснабжения по скорректированному температурному графику [1].
При отсутствии регуляторов расхода воды у потребителей регулирование подачи тепла в открытых системах может быть по отопительной нагрузке по качественному или оптимальному качественно-количественному температурным графикам.
4.1. Регулирование отпуска теплоты на отопление
Центральное качественное регулирование отопительной нагрузки в диапазоне от t ' (точка излома) до to (расчетная точка для проектирования отопления) ведется по температурам, определяемым по формулам:
,=18+64,5*0,49+(60-12,5)*0,41=
=18+64,5*0,49-12,5*0,41=44,5°
где τ1,oi, τ2,oi – соответственно температуры в подающем и обратном тру-
бопроводах;
Δto – температурный перепад в нагревательном приборе местной системы: Δto =τпр-tср при to;
τпр – средняя температура нагревательного прибора в местной
системе: = °С
– относительная тепловая нагрузка: ;
ti – температура внутри помещения (принять 18°C);
δτо – перепад температур в тепловой сети при to, °С : ;
Θ – перепад температур в местной системе: ;
(при to).
Определяем τ1,oi и τ2,oi по (9), (10) для различных температур наружного воздуха.
Температура воды после
водоструйного насоса
=18+64,5*0,49+12,5*0,41=54,7°
Местное количественное регулирование отопительной нагрузки в диапазоне от 8°С до t ' производится путем местных пропусков или изменением количества воды, поступающей в местную систему из тепловой сети путем перекрытия задвижек. В этом диапазоне τ1 и τ2 являются постоянными и соответствуют температуре горячей и обратной воды в тепловой сети для летнего сезона.
Температура обратной воды при количественном регулировании отопительной нагрузки в диапазоне 8°С - t ' определяется по формуле:
=70-1+1,5/1+2*1,5[2*70-2*18-(
где
– коэффициент инжекции, рассчитанный при температуре в точке излома t';
=54,7-44,5=10,2
=18-8/18-(-2)=0.5
4.2. Регулирование отпуска теплоты на вентиляцию
Местное количественное регулирование
вентиляционной нагрузки в диапазоне
от 8°С до t' ведется путем
изменения количества сетевой воды при
постоянном расходе через калорифер. Температура
воды после калорифера τ2,o для различных
значений t в указанном
диапазоне определяется методом подбора
по уравнению:
=[(70+25)-(8+18)/(70+44,5)-(-
(13)
где =18-8/18-(-2)=0,5 при t'.
Местное количественное регулирование вентиляционной нагрузки в диапазоне от до tо при рециркуляции воздуха ведется изменением количества воды при постоянном расходе воздуха через калорифер ( — расчетная температура для проектирования вентиляции).
4.3. Регулирование отпуска теплоты на горячее водоснабжение
Местное количественное регулирование нагрузки на горячее водоснабжение в диапазоне от t' до tо ведется авторегулятором путем изменения количества сетевой воды, поступающей в водоподогреватель, в зависимости от температуры обратной воды после водоподогревателя. Температура воды после водоподогревателя τ2,h для различных значений t в указанном диапазоне определяется методом подбора по уравнению:
=1,21 (14)
где Δt' — средняя разность температур греющей и нагреваемой среды,°С:
Если в проекте предусматривается одновременная подача тепла по двухтрубным водяным тепловым сетям на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, то должно применяться центральное качественное регулирование отпуска тепла по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснабжения. Если 75-80% жилых и общественных зданий имеют местные системы горячего водоснабжения, то рекомендуется применять центральное регулирование суммарной нагрузки (отопления и горячего водоснабжения) по повышенному графику. Это регулирование по отопительному графику с температурной надбавкой. Такое регулирование применяется при закрытой системе теплоснабжения, в основном при двухступенчатой последовательной схеме включения нагревателей горячего водоснабжения, когда имеет место типичное для района соотношение расчетных величин регулируемых нагрузок , где — средняя нагрузка горячего водоснабжения (сумма средних нагрузок горячего водоснабжения всех абонентов района за исключением коммунальных предприятий (бань и прачечных).
Расчет температурного графика ведется при балансовом расходе тепла на горячее водоснабжение . Балансовый расход несколько превышает среднюю нагрузку горячего водоснабжения из-за того, что расчет температурного графика по в отопительной системе не обеспечивает суточный баланс тепла: . Для жилых зданий Kб=1,2, если у абонентов нет аккумуляторов горячей воды.
В процессе расчета температурного графика сначала определяется перепад температур сетевой воды в нагревателе 1 ступени и нагревателе второе ступени δ2 при и различных температурах наружного воздуха. Затем, имея известные значения температур в сети при чисто отопительной нагрузке, находятся температуры воды в подающем и обратном трубопроводах при повышенном графике. Определяются перепады δ1 и δ2.
5. СХЕМА И ТРАССА ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
При выборе схемы тепловых сетей следует стремиться к обеспечению максимальной надежности теплоснабжения при наименьших затратах. Кольцевая схема сетей является наиболее дорогой, но, как правило, более надежной в эксплуатации.
В расчетно-пояснительной записке курсового (дипломного) проекта должно быть дано четкое и обстоятельное обоснование принятой схемы тепловых сетей, ее преимуществ и недостатков.
Выбор трассы тепловых сетей производится из условия обеспечения их наименьшей протяженности. Однако при возможности перехода с подземной на надземную прокладку может быть допущено некоторое удлинение трассы, которое оправдается уменьшением стоимости строительства и снижением эксплуатационных расходов. В ряде таких случаев необходимо будет выполнить технико-экономическое сравнение вариантов трассировки отдельных участков тепловых сетей. Принятая трасса тепловых сетей наносится на генплан города. В расчетно-пояснительной записке должно быть приведено краткое описание и обоснование принятой трассы тепловых сетей.
6. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
Прежде чем приступить
к гидравлическим расчетам
Используя данные температурных графиков, можем определить расчетные часовые расходы теплоносителя по формулам:
1. расчетный часовой расход сетевой воды на отопление, кг/ч, в диапазоне t/ - to будет:
=89,14, (16)
2. расчетный часовой расход сетевой воды на вентиляцию, кг/ч, в диапазоне t/ - to:
=42,8, (17)
3. расчетный часовой расход
сетевой воды на горячее
=31,6, (18)
4. расчетный часовой расход
сетевой воды на горячее
. (19)
Расход сетевой воды на горячее водоснабжение при открытых тепловых сетях из подающего трубопровода, кг/ч, будет:
. (20)
Суммарные расчетные расходы сетевой воды, кг/ч, в двухтрубных тепловых сетях в открытых и закрытых системах теплоснабжения при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять по формуле:
=169,8. (21)
Коэффициент k3 , учитывающий долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления, следует принимать по табл. 9. При регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения коэффициент k3 принимается равным 0.
Таблица 9
Значение коэффициента k3
Системы теплоснабжения |
Значение коэффициента |
Открытая с тепловым потоком, МВт: | |
100 и более |
0,6 |
менее 100 |
0,8 |
Закрытая с тепловым потоком, МВт: | |
1000 и более |
1,0 |
менее 1000 |
1,2 |
Для потребителей при при отсутствии баков-аккумуляторов, а также с тепловым потоком 10 МВт и менее суммарный расчетный расход воды следует определять по формуле:
. (22)
Определение падения давления в тепловых сетях и расчет
диаметров труб
При гидравлическом расчете определяется падение давления в подающей и обратной трубах (линейное падение давления ΔРл и в местных сопротивлениях - местное падение давления ΔРм)
Линейное падение давления на участке, Па, определяется по уравнению:
, (23)
где R – удельное падение давления на 1 м длины трубы, Па/м;
l – длина расчетного участка, м.
Удельное падение давления, Па/м, определяется по справочным данным или по уравнению:
, (24)
где λ – коэффициент трения;
v – скорость теплоносителя, м/с;
ρ – плотность теплоносителя, кг/м;
Di – внутренний диаметр трубы.
При расчете коэффициент трения λ определяется по уравнению:
, (25)
где kl – абсолютная шероховатость внутренней поверхности трубы, м, принимается для паропроводов kl = 2×10-4; водяных сетеи kl = 5×10-4; конденсатопроводов kl = 1x10-4.
Величину λ для водяных сетей можно принять по табл.
Значение коэффициента теплопроводности
Di, мм |
0,015 |
0,025 |
0,05 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
λ |
0,04 |
0,035 |
0,03 |
0,025 |
0,021 |
0,019 |
0,018 |
0,017 |
0,016 |
Скорость теплоносителя, м/с, определяется по формуле:
. (26)
Падение давления в местных сопротивлениях, м, определяется по формуле:
, Па, (27)
где lе – эквивалентная длина теплопровода, т.е. длина теплопровода, линейная потеря давления в котором равна потерям на местные сопротивления; принимается по приложению 3 или рассчитывается по формуле:
.
Общее падение давления на участке, Па, будет:
, (29)
l/ – приведенная длина трубопровода, м.
Разбив трассу тепловых сетей на расчетные участки и определив нагрузку участков, дальнейшие расчет сводят в таблицу.
При гидравлическом расчете необходимо выполнять следующие условия:
а) диаметр обратных трубопроводов открытых двухтрубных водяных тепловых сетей, как правило, принимается равным диаметру подающих трубопроводов;
б) удельное падение давления принимается для магистральных водяных тепловых сетей до 80 Па/м, а для подводок до –300 Па/м.
Расчетные таблицы, номограммы и рекомендации по гидравлическому расчету тепловых сетей можно найти в [7, 8, 9] и приложениях 2, 3.
Гидравлический расчёт тепловых сетей (отопительно-вентиляционная нагрузка)
N |
Участок |
Gd, т/ч |
Длина участка |
Dу, мм |
v, м/с |
Потери давления | |||||||
по плану l, м |
le,м |
l,м |
удельные R, П/м |
на участке ΔP, Па |
суммарные ∑ΔP, Па | ||||||||
Магистраль | |||||||||||||
1 |
Аб10-УТ5 |
28,3 |
24,5 |
14,7 |
39,2 |
133Х4 |
0,66 |
48,5 |
712,95 |
1901,2 | |||
2 |
УТ5-УТ4 |
42,45 |
48 |
23,24 |
71,24 |
159Х4,5 |
0,71 |
43,6 |
1013,26 |
3106,1 | |||
3 |
УТ4-УТ3 |
84,9 |
36 |
29,14 |
65,14 |
194Х6 |
0,95 |
65 |
1894,1 |
4234,1 | |||
4 |
УТ3-УТ2 |
127,2 |
31 |
47,76 |
78,76 |
219Х6 |
1,22 |
72,9 |
3481,7 |
5741,6 | |||
5 |
УТ2-УТ1 |
155,5 |
46 |
35,16 |
81,16 |
219Х6 |
0,34 |
2,8 |
98,5 |
227,25 | |||
6 |
УТ1-ТЕЦ |
169,8 |
34,5 |
35,16 |
69,16 |
219Х6 |
0,37 |
3,3 |
116,1 |
228,2 | |||
15438,4 | |||||||||||||
Ответвления | |||||||||||||
7 |
АБ10-УТ5 |
14,15 |
8,8 |
1,28 |
10,08 |
89Х3,5 |
0,77 |
113 |
144,6 |
1139 | |||
8 |
АБ7-УТ4 |
42,45 |
41,6 |
14,7 |
56,3 |
133Х4 |
1,02 |
114 |
1675,8 |
6418,2 | |||
9 |
АБ4-УТ3 |
28,3 |
8 |
1,65 |
9,65 |
108Х4 |
1,03 |
158 |
260,7 |
1524,7 | |||
10 |
АБ6-УТ3 |
14,15 |
65 |
10,46 |
75,4 |
89Х3,5 |
0,77 |
113 |
1181,9 |
8527 | |||
11 |
АБ2-УТ2 |
28,3 |
11 |
1,65 |
12,65 |
108Х4 |
1,03 |
158 |
260,7 |
1998,7 | |||
12 |
АБ1-УТ1 |
14,15 |
13,5 |
1,28 |
14,78 |
89Х3,5 |
0,77 |
113 |
144,6 |
1670,2 | |||
Расчет местных сопротивлений (отопительно-вентиляционная нагрузка)
N |
Dу, мм |
l,м |
Вид местного сопротивления |
Количество |
Длина |
le,м |
Магистраль | ||||||
1 |
133Х4 |
24,5 |
1. задвижка 2. компенсаторп П-образный |
1 1 |
2,2 12,5 |
14,7 |
2 |
159Х4,5 |
48 |
1. Задвижка 2. компенсатор П-образный 3. тройник при делении на проход |
1 1 1 |
2,24 15,4 5,6 |
23,24 |
3 |
194Х6 |
36 |
1. Задвижка 2.тройник при делении на проход 3. компенсатор П-образный |
1 1 1 |
2,9 7,24 19 |
29,14 |
|
|
219Х6 |
31 |
1. тройник при делении на проход 2. тройник при делении на ответвление 3. компенсатор П-образный 4.Задвижка |
1 1 1 1 |
8,4 |
47,76 |
12,6 | ||||||
23,4 3,36 | ||||||
5 |
219Х6 |
46 |
1. тройник при делении на проход 2. компенсатор П-образный 3.задвижка |
1 1 1 |
8,4 23,4 3,36 |
35,16 |
6 |
219Х6 |
34,5 |
1. задвижка 2. тройник при делении на проход 3. компенсатор П-образный |
1 1 1 |
3,36 8,4 23,4 |
35,16 |
| ||||||
Ответвления |
||||||
7 |
89х3,5 |
8,8 |
1. задвижка |
1 |
1,28 |
1,28 |
8 |
133х4 |
41,6 |
1. задвижка |
1 |
2,2 |
14,7 |
2. компенсатор П-образный |
1 |
12,5 | ||||
9 |
108х4 |
8 |
1. задвижка |
1 |
1,65 |
1,65 |
10 |
89х3,5 |
65 |
1. задвижка 2. компенсатор П-образный 3.отвод крутоизогнутый |
1 1 1 |
1,28 7,9 1,28 |
10,46 |
11 |
108х4 |
11 |
1.задвижка |
1 |
1,65 |
1,65 |
12 |
89х3,5 |
13,5 |
1.задвижка |
1 |
1,28 |
1,28 |