Определение величин тепловых нагрузок района

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Источники и системы теплоснабжения»

 

ГОУОГУ 140106. 20.5.12. 18 ПЗ

Руководитель работы ___________________Горячев С.В. «___»_____________________2012 г. Исполнитель студент гр. _________________ «___»_____________________2012 г.

Оренбург 2012

Исходные данные

 

Наименование	Исходные данные
Рабочий поселок находится вблизи города-	Москва
Технологическая нагрузка предприятия: 1 смена, МВт 2 смена, МВт 3 смена, МВт
Тепловая нагрузка предприятия на отопление и вентиляцию , МВт
Площадь промышленного предприятия S,	2,0
Число жилых домов в поселке nж
Объем жилого дома Vж , м³
Число общественных зданий nо
Объем общественного здания Vо , м³
Высота жилого дома hж , м
Средний объем жилого здания на жителя района Vср, м³/житель
Норма расхода горячей воды на жителя а, л/сут
Удельный объем зданий на 1 м территории Vуд , м³/м²	1,2
Ширина зеленой зоны l1, км	1,6
Расстояние между предприятиями l2, км
На технологические нужды предприятий подается насыщенный пор давлением Р1, ата
Температурный график водяной тепловой сети / ^оС	130/70
Удельное падение давления в конденсатопроводе , Па/м
Удельное падение давления в водяной тепловой сети , Па/м
Доля возврата конденсата φ, %
Система теплоснабжения	открытая

 

Содержание

 

 

1 Введение ………………………………………………………………………..….4

2 Определение величин тепловых нагрузок района…………………………......6

3 Определение годового расхода теплоты ………………………………….…..13

4 Выбор тепловой мощности источника………………………………….……...15

5 Расчет режимов регулирования отпуска теплоты………………….………....18

6 Определение расходов сетевой воды………………………………….………..21

7 Гидравлический расчет тепловой сети…………………………………...…….23

7.1 Расчет водяной сети……………………………………………………….…23

7.2 Подбор сетевых и подпиточных насосов………………………………….30

7.3 Расчет паровой сети……………………………………………………….…32

7.4 Расчет конденсатопровода………………………………………...…….….34

8 Расчет тепловых потерь………………………………………………..….……35

9 Расчет и подбор компенсаторов…………………………………………….…..44

10 Расчет усилий на опоры……………………………………………...…….….47

Заключение…………………………………………………………………………49

Библиографический список…………………………………………...……….….50

 

Введение

 

Расчетная часть проекта:

1) расчет тепловых нагрузок. Цель расчета – определение величин тепловых нагрузок района на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение при характерных температурах наружного воздуха. Результаты расчетов сводятся в таблицу. По табличным данным строятся графики тепловых нагрузок и суммарный график тепловых нагрузок, а также годовой график по продолжительности тепловых нагрузок;

2) выбор тепловой мощности источника теплоснабжения. В задачу этого раздела входит определение установленной тепловой мощности водогрейных и паровых котлов в котельной или мощности промышленного и отопительного отборов на ТЭЦ. Величина установленной тепловой мощности определяется с учетом потерь теплоты при транспорте теплоносителей и потерь на источнике теплоснабжения при производстве теплоты. Далее, по справочной литературе, выбирается тепловая мощность котла и по величине установленной тепловой мощности выбирается количество котлов котельной. При выборе тепловой мощности котла следует руководствоваться соответствующими промышленными нормативами, данными каталогов отечественной промышленности и ГОСТов. Составляется тепловая схема источника теплоснабжения и производится выбор вспомогательного оборудования;

3)расчет энергетической эффективности. Задачей этого расчета является определение удельных расходов тепловой энергии на единицу отпускаемой теплоты;

4) расчет режима регулирования отпуска теплоты. В задачу этого раздела входит определение температур сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети при характерных температурах наружного воздуха. Результаты расчетов сводятся в таблицу. По результатам расчета строят температурные графики сетевой воды;

5) определение расходов сетевой воды. Целью расчета является определение расходов сетевой воды на тепловые нагрузки отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилого поселка и предприятий, а также суммарного расхода сетевой воды на промышленный район при характерных температурах наружного воздуха. Результаты расчетов сводятся в таблицу. Строятся расходные графики сетевой воды для системы теплоснабжения в соответствии с заданием;

6)гидравлический расчет и гидравлический режим тепловых сетей. В задачу гидравлического расчета входит определение диаметров трубопроводов водяной и паровой сети, а также конденсатопровода для разработанной схемы системы теплоснабжения промышленного района. В соответствии с рекомендациями к заданию составляется план промышленного района и схема водяных и паровых тепловых сетей. Трасса водяной тепловой сети разбивается на участки, и для каждого участка устанавливается, в соответствии с общими рекомендациями в технической литературе, местные сопротивления, а именно: задвижки, компенсаторы температурных напряжений, повороты труб, ответвления и т.д.

План района со схемами тепловых сетей в масштабе приводится в пояснительной записке. Далее выполняются предварительный и проверочный расчеты по определению диаметров трубопроводов и величин падения напора для каждого участка водяной тепловой сети. Результаты расчета сводятся в таблицу. По результатам расчета строится пьезометрический график с учетом требований, предъявляемых к режиму давления водяной тепловой сети;

7) расчет тепловых потерь теплопровода. Расчетом определяется величина удельной тепловой потери при транспорте теплоносителя по тепловым сетям при выбранном способе прокладки трубопроводов тепловой сети;

8) расчет и подбор компенсаторов. В задачу расчета входит определение температурных удлинений участка тепловой сети и реакций компенсаторов различных конструкций, передаваемых на неподвижные опоры;

9) расчет усилий на опоры. В задачу расчета входит определение вертикальной и горизонтальной нормативной нагрузки на неподвижную опору. Приводятся рекомендации по способу определения нагрузок на неподвижную опору.

К расчету прилагаются графики и схемы:

· план района и схема тепловой сети;

· график температур и расход сетевой воды;

· схема теплоподготовительной установки и абонентского ввода;

· тепловая схема источника теплоснабжения.

 

Заключение (выводы и предложения). После расчетной части проекта студент должен дать анализ полученных результатов, их соответствие заданию на проект, высказать соображение об организации работы системы теплоснабжения промышленного района.

Список использованной литературы. Литературные источники, которые использовались при составлении пояснительной записки, располагаются в порядке упоминания их в тексте или по алфавиту. Литературный источник должен включать: фамилию и инициалы автора, название книги, место издания, издательство, год издания, число страниц. Например: Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. М.: Энергоиздат, 1975, 375 с.

Графическая часть:

1 лист формата А1 – тепловая схема источника теплоснабжения;

1 лист формата А1 – конструктивный чертеж элемента тепловой схемы.

 

 

Определение площади поселка

 

 

Определим площадь поселка S, м²:

	(2)

,

 

где: V_уд – удельный объем зданий на 1 м² территории, м³ (V_уд = 1,2 м³/м²);

 

 

По приложению 1/1/ определяем расчетную температуру наружного воздуха для отопления и вентиляции для города Москва:

 

t_но = -25⁰С; t_нв = -14⁰С.

 

Расчет участка 1 – 2

 

= – расход сетевой воды на участке, кг/с;

=1220 – длина участка, м.

 

Предварительный расчет внутреннего диаметра трубы, d^’, м:

 

(41)

;

 

 

 

 

В соответствии со стандартом принимаем уточнённый диаметр трубопровода d ^/=0,408 м (приложение 11, стр.47).

Тогда, действительное удельное падение давления составит , Па/м:

 

(42)

,

 

 

Определим количество компенсаторов п_к, шт:

 

(43)

;

 

 

;

 

п_з = 1 шт – число задвижек;

 

Определим эквивалентную длину всех местных сопротивлений на участке l _ЭКВ, м:

	(44)

;

 

 

Падение давления на данном участке в прямой и обратной теплосети составит, , MПа:

	(45)

;

 

 

Падение напора на данном участке в прямой и обратной теплосети составит, , м.вод.столба:

(46)

,

 

 

Расчет участка 2 – 3

 

=114 – расход сетевой воды на участке, кг/с;

=830 – длина участка, м.

 

Предварительный расчет внутреннего диаметра трубы, d^’, м:

 

;

 

 

 

 

В соответствии со стандартом принимаем уточнённый диаметр трубопровода d ^/=0,359 м (приложение 11, /1/).

Тогда, действительное удельное падение давления составит , Па/м:

 

,

 

 

Определим количество компенсаторов п_к, шт:

 

;

 

 

;

 

п_з = 2 шт – число задвижек;

 

Определим эквивалентную длину всех местных сопротивлений Приложение 1, стр.56) на участке l _ЭКВ, м:

;

 

 

Падение давления на данном участке в прямой и обратной теплосети составит, , MПа:

 

 

;

 

 

Падение напора на данном участке в прямой и обратной теплосети составит, , м.вод.столба:

,

 

 

 

Расчет участка 3 – 4

 

=171 – расход сетевой воды на участке, кг/с;

=1185 – длина участка, м.

 

Предварительный расчет внутреннего диаметра трубы, d^’, м:

 

;

 

 

 

 

В соответствии со стандартом принимаем уточнённый диаметр трубопровода d ^/=0,408 м (приложение 11, /1/).

Тогда, действительное удельное падение давления составит , Па/м:

 

,

 

 

Определим количество компенсаторов п_к, шт:

 

;

 

 

;

 

п_з = 2 шт – число задвижек;

п_Т = 1 шт – число тройников.

 

Определим эквивалентную длину всех местных сопротивлений на участке l _ЭКВ, м:

;

 

 

Падение давления на данном участке в прямой и обратной теплосети составит, , MПа:

 

;

 

 

Падение напора на данном участке в прямой и обратной теплосети составит, , м.вод.столба:

,

 

 

 

7 .4 Расчет участка 4-7

 

=87 – расход сетевой воды на участке, кг/с;

=570 – длина участка, м.

 

Предварительный расчет внутреннего диаметра трубы, d^’, м:

 

;

 

где: – расход сетевой воды на участке, кг/с;

 

 

 

В соответствии со стандартом принимаем уточнённый диаметр трубопровода d ^/=0,309 м (приложение 11, /1/).

Тогда, действительное удельное падение давления составит , Па/м:

 

,

 

 

Определим количество компенсаторов п_к, шт:

 

;

 

 

;

 

п_з = 2 шт – число задвижек;

п_Т = 1 шт – число тройников.

 

Определим эквивалентную длину всех местных сопротивлений на участке L _ЭКВ, м:

;

 

 

Падение давления на данном участке в прямой и обратной теплосети составит, , MПа:

;

 

 

 

Падение напора на данном участке в прямой и обратной теплосети составит, , м.вод.столба:

,

 

 

Расчет участка 4-5

 

=130 – расход сетевой воды на участке, кг/с;

=700 – длина участка, м.

 

Предварительный расчет внутреннего диаметра трубы, d^’, м:

 

;

 

 

 

 

В соответствии со стандартом принимаем уточнённый диаметр трубопровода d ^/=0,359 м (приложение 11, /1/).

Тогда, действительное удельное падение давления составит , Па/м:

 

,

 

 

Определим количество компенсаторов п_к, шт:

 

;

 

 

;

 

п_з = 2 шт – число задвижек;

п_Т = 1 шт – число тройников.

 

 

Определим эквивалентную длину всех местных сопротивлений на участке L _ЭКВ, м:

;

 

 

Падение давления на данном участке в прямой и обратной теплосети составит, , MПа:

;

 

 

Падение напора на данном участке в прямой и обратной теплосети составит, , м:

,

 

 

 

 

Расчет участка 5-6

 

=169 – расход сетевой воды на участке, кг/с;

=1176 – длина участка, м.

 

Предварительный расчет внутреннего диаметра трубы, d^’, м:

 

;

 

 

 

 

В соответствии со стандартом принимаем уточнённый диаметр трубопровода d ^/=0,408 м (приложение 11, /1/).

Тогда, действительное удельное падение давления составит , Па/м:

 

,

 

 

Определим количество компенсаторов п_к, шт:

 

;

 

 

;

 

п_з = 1 шт – число задвижек;

 

Определим эквивалентную длину всех местных сопротивлений на участке l _ЭКВ, м:

;

 

 

Падение давления на данном участке в прямой и обратной теплосети составит, , MПа:

;

 

 

Падение напора на данном участке в прямой и обратной теплосети составит, , м:

 

 

Определим величины соответствующих напоров в эквивалентных точках тепловой сети.

 

 

Определяем располагаемый напор в точке 2:

	(48)

 

Определим располагаемый напор в точке 3:

	(49)

 

 

Определим располагаемый напор в точке 4:

	(50)

 

(51)

Определим располагаемый напор в точке 3:

 

 

 

Определим располагаемый напор в точке 5:

	(52)

Определим располагаемый напор в точке 6:

Избыточное давление составляет: м.вод.ст.

 

 

Полученные данные занесем в таблицу:

 

Таблица данных гидравлического расчета
Предварительный расчет	Проверочный расчет
Н-ра уч-ов	G,кг/с	R, Па/м	L,м	d,мм	d',мм	R', Па/м	Lэ, м	∆Ρi, Па/м	∆Нi, м.вод.ст
Главная магистраль
1-2	282,37			0,395	0,408			0,071	7,1
2-3				0,336	0,359	36,2	175,42	0,036	3,6
3-4				0,3988	0,408	44,2	265,2	0,061	6,1
4-7				0,3036	0,309	46,4	153,8	0,033	3,3
Ответление
4-5				0,334	0,359	48,5	185,5	0,048	4,8
5-6				0,401	0,408	38,2		0,056	5,6

 

По полученным данным строим пьезометрический график.

 

 

 

Расчет паропровода

 

 

Определим расход пара G_П, кг/с:

 

(55)

,

 

где: - максимальный часовой расход тепла, кВт;

h_П – энтальпия пара у потребителя, кДж/кг;

h_к – энтальпия конденсата,(принимается 300-420) кДж/кг;

 

;

 

Давление пара у потребителя Р_к =8 ата ≈ 0,8 МПа.

 

Определим удельное падение давления на главной магистрали R_П, Па/м:

 

 

(56)

,

 

где: l – длина паропровода, м;

α – коэффициент местных потерь (α = 0,25);

 

;

 

Определим среднюю плотность пара на участке ρ_ср, кг/м³:

	(57)

,

 

где: ρ_н - плотность пара в начале участка, кг/м³;

ρ_к - плотность пара в конце участка, кг/м³;

 

;

 

Определим диаметр паропровода d, м:

 

(58)

,

 

где: А_d – постоянный коэффициент для пара (А_d =0,412);

 

;

 

В соответствии со стандартом принимаем уточнённый диаметр паропровода d ^/=0,15м (приложение 11, /1/).

Определим действительное удельное падение давления в паропроводе , Па/м:

 

;

 

Определим эквивалентную длину всех местных сопротивлений на участке l_ЭКВ, м:

 

количество П - образных компенсаторов п_к, шт:

 

(59)

;

 

 

;

 

п_к = 1 шт – колено гнутое;

п_з = 2 шт – задвижка;

 

;

 

Падение давления на данном участке в прямой и обратной теплосети составит, , Па:

 

 

Определим давление у потребителя , Па:

 

(60)

,

 

.

 

Исходя из условия ( >0,8), расчёт диаметра паропровода выполнен верно.

 

 

Расчёт конденсатопровода

 

 

Определим расход конденсата G_к, кг/с:

	(61)

,

 

где: φ – коэффициент возврата конденсата;

 

 

Предварительный расчет внутреннего диаметра конденсатопровода, d ^**, м:

 

(62)

;

 

 

В соответствии со стандартом принимаем уточнённый диаметр конденсатопровода d ^/=0,1м (приложение 11, /1/).

 

Тогда, действительное удельное падение давления составит , Па/м:

 

(63)

,

 

 

Определим количество П - образных компенсаторов п_к, шт:

	(64)

п_з = 2 шт – задвижка;

 

Определим эквивалентную длину всех местных сопротивлений на участке l_ЭКВ, м:

	(65)

 

Падение давления в конденсатопроводе составит, , Па:

 

	(66)

 

Падение напора в конденсатопроводе составит, , м.вод.столба:

	(67)

 

 

8 Расчёт тепловых потерь через теплопроводы

 

 

Потери тепла от теплоносителя в теплопроводе направлены в окружающую среду через цепь последовательных термических сопротивлений, которые зависят от способа прокладки тепловой сети.

В данном проекте предусмотрена подземная бесканальная прокладка трубопроводов, покрытых ППУ изоляцией.

	(68)

 

Rи – термическое сопротивление изоляции, м С/Вт

Rгр – термическое сопротивление грунта, м С/Вт

Rо –условное термическое сопротивление, м С/Вт

 

 

(69)

 

(70)

 

 

(71)

 

 

 

Участок 1-2:

 

 

 

Участок 2-3:

 

 

 

 

Участок 3-4:

 

 

 

Участок 4-7:

 

 

 

 

Участок 4-5:

 

 

 

 

 

Участок 4-6:

 

 

Участок 7-0:

 

паропровод

 

 

 

конденсатопровод

 

 

 

 

 

Для упрощения производимых расчетов, величину q - удельные тепловые потери, отнесенные к единице длины теплопровода,Вт/м, для соответствующего диаметра трубопровода определим по СНИП 41 – 03 – 2003, принимая во внимание что величина q для трубопроводов проложенных в ППУ изоляции составляет 3% от величин приведенных в СНИПе 41 – 03 – 2003.

 

Для упрощения расчетов сведем необходимые данные в таблицу.

Н-ра уч-ов	l,м	d,мм	lэ, м	q,Вт/м
1-2		0,408
2-3		0,359	175,42
3-4		0,408	265,2
4-7		0,309	153,8
4-5		0,359	185,5
5-6		0,408
7-0(п)		0,15	75,1
0-7(к)		0,1	47,1

 

Величина суммарных тепловых потерь для участка трубопровода, Q_i, Вт, рассчитывается по следующей формуле:

 

(72)

,

 

Определим величину суммарных тепловых потерь для участка трубопровода 1-2 , Вт:

 

 

Определим величину суммарных тепловых потерь для участка трубопровода 2-3 , Вт:

 

 

Определим величину суммарных тепловых потерь для участка трубопровода 3-4 , Вт:

 

 

Определим величину суммарных тепловых потерь для участка трубопровода 4-7 , Вт:

 

 

Определим величину суммарных тепловых потерь для участка трубопровода 4-5