На тему: Теплоснабжение жилого квартала Г. Армавир

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: Теплоснабжение

На тему: Теплоснабжение жилого квартала г. Армавир

Пояснительная записка

ВГЭТК.401Т.14.КП.46д.ПЗ

 

 

Студента: Фролов М.С.

Шифр: Ф-160

Группа 401-Т

Руководитель: Жуков Е.А.

Волгоград, 2011

Содержание:

Введение 4

1. Общая часть 9

1.1 Характеристика объекта регулирования

1.2 Система теплоснабжения – принципиальные проектные решения 10

2. Специальная часть 15

2.1 Расчет тепловых нагрузок

2.2 Графики изменения тепловых нагрузок 20

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ВГЭТК.401Т.14.КП.46д.ПЗ

Разраб.

Фролов М.С.

Проверил.

Жуков Е.А.

Т.контр.

Н.контроль

Утверждаю

Лит.

Листов

401 - Т

2.3 Регулирование отпуска тепла 24

2.4 Определение расчетных расходов теплоносителя 28

2.5 Гидравлический расчет водяных тепловых сетей 31

2.6 Пьезометрический график тепловой сети 35

2.7Расчёт конструктивных элементов в тепловой сети 39

2.8 Подбор тепловой изоляции 41

Заключение 46

Список литературы 47

Введение

Современные централизованные системы теплоснабжения и перс­пективы их дальнейшего развития.

Централизованная система тепло­снабжения состоит из следующих основных элементов: источника тепла, тепловых сетей и местных систем потребления — систем отопления, вен­тиляции и горячего водоснабжения.

Для централизованного теплоснабжения используются два типа ис­точников тепла: теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) и районные котельные (РК). На ТЭЦ осуществляется комбинированная выработка тепла и электроэнергии, обеспечивающая существенное снижение удельных рас­ходов топлива при получении электроэнергии. При этом сначала тепло рабочего тела — водяного пара — используется для получения электроэнергии при расширении пара в турбинах, а затем оставшееся тепло от­

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

Лист.

ВГЭТК.401Т.14.КП.46д.ПЗ

работанного пара используется для нагрева воды в теплообменниках, которые составляют теплофикационное оборудование ТЭЦ. Горячая во­да применяется для теплоснабжения. Таким образом, на ТЭЦ тепло вы­сокого потенциала используется для выработки электроэнергии, а тепло низкого потенциала — для теплоснабжения. В этом состоит энергетиче­ский смысл комбинированной выработки тепла и электроэнергии. При раздельной их выработке электроэнергию получают на конденсацион­ных станциях (КЭС), а тепло — в котельных. В конденсаторах паровых турбин на КЭС поддерживается глубокий вакуум, которому соответст­вуют низкие температуры (15—20°С), и охлаждающую воду не исполь­зуют. В результате на теплоснабжение расходуют дополнительное топ­ливо. Следовательно, раздельная выработка экономически менее выгод­на, чем комбинированная.

Преимущества теплофикации и централизованного теплоснабжения наиболее ярко проявляются при концентрации тепловых нагрузок, что характерно для современных развивающихся городов.

Следует учитывать, что при теплофикации капитальные вложения в ТЭЦ и тепловые сети оказываются больше, чем в КЭС и централи­зованные системы теплоснабжения от РК, поэтому ТЭЦ экономически целесообразно сооружать лишь при больших тепловых нагрузках. Для европейской части СССР при существующих стоимостях теплофикация экономически целесообразна при тепловых нагрузках более 400 Гкал/ч.

Другим источником теплоснабжения являются РК. Тепловая мощ­ность современных РК составляет 150—200 Гкал/ч. Такая концентрация тепловых нагрузок позволяет использовать крупные агрегаты, совре­менное техническое оснащение котельных, что обеспечивает высокие КПД использования топлива.

В качестве теплоносителя для теплоснабжения городов используют горячую воду, а для теплоснабжения промышленных предприятий — во­дяной пар. Теплоноситель от источников тепла транспортируют по теп­лопроводам. Горячая вода поступает к потребителям по подающим теп­

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

Лист.

ВГЭТК.401Т.14.КП.46д.ПЗ

лопроводам, отдает в теплообменниках свое тепло и после охлаждения возвращается по обратным теплопроводам к источнику тепла. Таким об­разом, теплоноситель непрерывно циркулирует между источником теп­ла и потребителями. Циркуляцию теплоносителя обеспечивает насосная станция источника тепла. Водяной пар поступает к промышленным по­требителям по паропроводам под собственным давлением, конденсиру­ется в теплообменниках и отдает свое тепло. Образовавшийся конден­сат возвращается к источнику тепла под действием избыточного давле­ния или с помощью конденсатных насосов.

Современные тепловые сети городских систем теплоснабжения пред­ставляют собой сложные инженерные сооружения. Протяженность теп­ловых сетей от источника до крайних потребителей составляет десятки километров, а диаметр магистралей достигает 1400 мм. В состав тепло­вых сетей входят теплопроводы; компенсаторы, воспринимающие тем­пературные удлинения; отключающее, регулирующее и предохранитель­ное оборудование, устанавливаемое в специальных камерах или в павильонах; насосные станции; районные тепловые пункты (РТП) и теп­ловые пункты (ТП).

Теплопроводы прокладывают под землей в непроходных и полупро­ходных каналах, в коллекторах и без каналов. Для сокращения потерь тепла при движении теплоносителя по теплопроводам применяют тепло­изоляцию их.

Для управления гидравлическим и тепловым режимами системы теплоснабжения ее автоматизируют, а количество -подаваемого тепла регулируют в соответствии с требованиями потребителей. Наибольшее количество тепла расходуется на отопление зданий. Отопительная на­грузка изменяется с изменением наружной температуры. Для поддержа­ния соответствия подачи тепла потребностям в нем применяют цен­тральное регулирование на источниках тепла. Добиться высокого каче­ства теплоснабжения, применяя только центральное регулирование, не удается, поэтому на тепловых пунктах и у потребителей применяют до­

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

Лист.

ВГЭТК.401Т.14.КП.46д.ПЗ

полнительное автоматическое регулирование. Расход воды на горячее водоснабжение непрерывно изменяется, и для поддержания устойчивого теплоснабжения гидравлический режим тепловых сетей автоматически регулируют, а температуру горячей воды поддерживают постоянной и равной 66°С.

Как уже отмечалось, современные централизованные системы тепло­снабжения представляют собой сложный комплекс, включающий источ­ники тепла, тепловые сети с насосными станциями и тепловыми пункта­ми и абонентские вводы, оснащенные системами автоматического управ­ления. Для обеспечения надежного функционирования таких систем не­обходимо их иерархическое построение, при котором всю систему рас­членяют на ряд уровней, каждый из которых имеет свою задачу, умень­шающуюся по значению от верхнего уровня к нижнему. Верхний иерар­хический уровень составляют источники тепла, следующий уровень — магистральные тепловые сети с РТП, нижний — распределительные сети с абонентскими вводами потребителей. Источники тепла подают в тепловые сети горячую воду заданной температуры и заданного давле­ния, обеспечивают циркуляцию воды в системе и поддержание в ней должного гидродинамического и статического давления. Они имеют спе­циальные водоподготовительные установки, где осуществляется химиче­ская очистка и деаэрация воды. По магистральным тепловым сетям транспортируются основные потоки теплоносителя в узлы теплопотребления. В РТП теплоноситель распределяется по районам и в сетях райо­нов поддерживается автономный гидравлический и тепловой режимы. К магистральным тепловым сетям отдельных потребителей присоеди­нять не следует, чтобы не нарушать иерархичности построения системы.

Для надежности теплоснабжения необходимо резервировать основ­ные элементы верхнего иерархического уровня. Источники тепла долж­ны иметь резервные агрегаты, а магистральные тепловые сети должны

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

Лист.

ВГЭТК.401Т.14.КП.46д.ПЗ

быть закольцованы с обеспечением необходимой их пропускной способ­ности в аварийных ситуациях.

Распределительные тепловые сети, ТП и абонентские вводы обеспе­чивают распределение теплоносителя по отдельным потребителям и сос­тавляют низший иерархический уровень, который в большинстве случаев не резервируют.

Иерархическое построение систем теплоснабжения обеспечивает их управляемость в процессе эксплуатации.

Тепловые пункты бывают центральные (ЦТП) и индивидуальные (ИТП). От ЦТП предусматривается теплоснабжение нескольких зда­ний, а от ИТП — одного здания. ЦТП размещают в отдельных одно­этажных зданиях, а ИТП — в помещении здания. Тепловые пункты обеспечивают подачу необходимого количества тепла в здания для их отопления и вентиляции с автоматическим поддержанием в системах отопления нужных гидравлического и теплового режимов. В теплооб­менниках ТП подогревают водопроводную воду до 65°С, а затем пода­ют ее в жилые и общественные здания для горячего водоснабжения. Температура горячей воды регулируется автоматически.

Выше были рассмотрены основные элементы водяных систем тепло­снабжения, использующих органическое топливо. В дальнейшем основ­ными источниками для теплоснабжения будут атомные котельные и атомные ТЭЦ. Использование этих источников приведет к еще большей концентрации тепловых нагрузок, увеличению радиуса действия систем и необходимости решения новых научных и инженерных задач. Наряду с ядерным топливом будут использоваться восстанавливаемые энерго­ресурсы: геотермальные воды, тепло солнца и воды. Геотермальные во­ды и сейчас используются для теплоснабжения,

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

Лист.

ВГЭТК.401Т.14.КП.46д.ПЗ

но в дальнейшем их удельный вес возрастет. Существенную экономию энергии дает исполь­зование для теплоснабжения вторичных энергоресурсов, которые будут находить все более широкое применение.

 

 

Общая часть

Специальная часть

Расчет тепловых нагрузок

Тепловые нагрузки на жилой квартал подразделяются на сезонные тепловые нагрузки: отопление и вентиляцию.

Круглогодовые нагрузки подразделяются на горячее водоснабжение и технологические нужды. При определении мощности котельной подбор оборудования, расчет тепловых нагрузок производятся по укрупненным измерителям, в зависимости от объема зданий.

Таблица 1 – Расчетные размеры зданий

№ здания на плане	Наименование зданий	Ширина, м	Длинна, м	V,	Число квартир
	школа 3-х этажная на 1100 мест	-	-		-
	детский сад 2-х этажный на 250 мест	-	-		-
	жилой дом 5-ти этажный 4-х секционный
	жилой дом 9-ти этажный 4-х секционный
	жилой дом 9-ти этажный 6-х секционный
	жилой дом 9-ти этажный 6-х секционный

 

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

Лист.

ВГЭТК.401Т.14.КП.46д.ПЗ

Примечание: Принять высоту этажа для жилых домов , для общественных зданий .

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

Лист.

ВГЭТК.401Т.14.КП.46д.ПЗ

Максимальный тепловой поток на отопление, Вт:

(1)

где: – расчетная температура наружного воздуха для проектирования

отопления [2 Табл 1.3]

– расчетная температура внутреннего воздуха для жилых зданий; [2 Табл 1.10];

V – объем здания по наружному обмеру, [табл. 1];

– удельная отопительная характеристика, Вт/ с [2 Табл 1.7];

a – поправочный коэффициент [2 Табл 1.8].

1) Вт

2) Вт

3) Вт

4) Вт

5) Вт

6) Вт

Максимальный тепловой поток на вентиляцию, Вт:

(2)

где: – расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции [2 Табл 1.10]

– удельная вентиляционная характеристика, Вт/ с [2 Табл 1.7];

1) Вт

2) Вт

Тепловой поток на ГВС, кВТ, с учетом потерь тепла подающими и циркуляционными трубопроводами:

(3)

где: температура холодной воды в наружном трубопроводе принять (5-10ᵒC) для зимнего периода, ᵒC

- расход горячей воды потребителем,

(4)

где: – норма расхода горячей воды одним потребителем [4];

U – число потребителей в здании;

T – период водоразбора.

Расчет производится для каждого потребителя.

Принять для расчета жилых домов: = 120 л/сут [], Т = 24ч.

Для расчета общественных зданий принять следующие величины: школа общеобразовательная на 1100 учащихся, = 3,5 л/смену [4], Т = 8 ч, детский сад на 250 мест, = 16 л/смену, Т = 10 [4].

1) Школа 3-х этажная на 1100 мест

U = 1100 = 35 T = 10

= 0,55

= 35,09 Вт

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

Лист.

ВГЭТК.401Т.14.КП.46д.ПЗ

 

2) Детский сад 2-х этажный на 250 мест

U = 250 = 35 T = 10

= 0,875

= 55,825 Вт

3) Жилой дом 5-ти этажный 4-х секционный

U = 80 * 4 = 320 = 120 T = 24

= 1,6

= 102,08 Вт

4) Жилой дом 9-ти этажный 4-х секционный

U = 144 * 4 = 576 = 120 T = 24

= 2,88

= 183,744 Вт

5) Жилой дом 9-ти этажный 6-х секционный

U = 216 * 4 = 864 = 120 T = 24

= 4,32

= 276 Вт

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

Лист.

ВГЭТК.401Т.14.КП.46д.ПЗ

6) Жилой дом 9-ти этажный 6-х секционный

U = 216 * 4 = 864 = 120 T = 24

= 4,32

= 276 Вт

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

Лист.

ВГЭТК.401Т.14.КП.46д.ПЗ

Таблица 2 – Расчет тепловых потоков

№ здания по плану	Наименование здания	, ᵒC	V,	Вт/	Вт/	, кВт	, кВт	, кВт
	Школа 3-х этажная на 1100 мест			0,33	0,07	112,543	16,341	35,09
	Детский сад 2-х этажный на 250 мест			0,34	0,1	84,978	18,415	55,825
	жилой дом 5-ти этажный 4-х секционный			0,3		151,632		102,08
	жилой дом 9-ти этажный 4-х секционный			0,35		467,026		183,744
	жилой дом 9-ти этажный 6-х секционный			0,34		680,524
	жилой дом 9-ти этажный 6-х секционный			0,34		680,524
Итого:					2177,227	34,756	928,7

 

Таблица 3 – Регулирование отпуска тепла

	-10 -7 -5 105,6 91,6 5 → 14 1 → 2,8 91,6 + 2,8 * 2 = = 97,2	-10 -7 -5 79,1 69,9 5 → 10,1 1 → 2,02 69,9 + 2,02 * 2 = = 73,04	-10 -7 -5 60,1 54,3 5 → 5,8 1 → 1,16 54,3 + 1,16 * 2 = = 97,2
	+5 +8 +10 62,6 47,2 5 → 15,4 1 → 3,8 62,6 – 3,8 * 3 = = 51,2	+5 +8 +10 50,3 39,6 5 → 10,7 1 → 2,14 50,3 – 2,14 * 3 = = 43,88	+5 +8 +10 41,5 34,2 5 → 7,3 1 → 1,46 41,5 – 1,46 * 3 = = 37,12

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

Лист.

ВГЭТК.401Т.14.КП.46д.ПЗ

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

Лист.

ВГЭТК.401Т.14.КП.46д.ПЗ

2.4 Определение расчетных расходов теплоносителя

Таблица 4 – Гидравлический расчет тепловой сети с нагрузкой на отопление и вентиляцию

участка	G т/ч	I м	Дн х S мм	Rл Па/м	V м/с	I экв	∑Iэкв	Iпр = = I * ∑Iэкв	∆Р = Rл * lпр Па	∆H = ∆Р/ м
задв.	перех.	комп.	трой.	отвод
Магистраль
ЦТП-1	31,57		133*4	63,4	0,76	2,2	-	-	6,6	-	8,8	33,8		0,2142
1-2	22,74		133*4	32,7	0,54	2,2	-	12,5	6,6	-	21,3	131,3		0,4293
2-3	21,27		133*4		0,52	-	-	12,5	6,6	-	19,1	129,1		0,3873
3-4	11,55		108*4	30,1	0,44	-	0,33	-	4,9	1,65	6,88	56,88		0,1712
4-5	9,72		89*3,5		0,55	1,28	0,26	-	-	1,28	2,82	32,82		0,1936
5-6	8,1		89*3,5		0,47	-	-	-	3,83	-	3,82	25,82		0,1058
6-7	6,48		76*3,5	63,1	0,51	-	0,2	6,8		-				0,2019
7-8	4,86		76*3,5	36,2	0,39	-	-	-		-				0,0905
8-9	3,24		57*3,5	87,8	0,49	-	0,13	5,2	1,95	-	7,28	29,28		0,257
9-10	1,62		44,5*2,5	77,4	0,39	-	0,1	-	-	-	0,1	22,1		0,171

 

Окончание таблицы 4

Ответвления
4-11	1,83		57*3,5	28,1	0,27	0,62	0,13	-	-	-	0,75	35,75		0,1004
3-12	9,72		89*3,5		0,55	1,28	0,26	-	-	1,82	2,82	22,82		0,1346
12-13	8,1		89*3,5		0,47	-	-	-	3,82	-	3,82	25,82		0,1058
13-14	6,48		76*3,5	63,1	0,51	-	0,2	6,8		-				0,2019
14-15	4,86		76*3,5	36,2	0,39	-	-	-		-				0,0905
15-16	3,24		57*3,5	87,8	0,49	-	0,13	5,2	1,95	-	7,28	29,28		0,257
16-17	1,62		45*2,5	72,3	0,38	-	0,1	-	-	-	0,1	22,1		0,1597
2-18	1,47		57*3,5	29,1	0,22	0,62	0,13	-	-	-	0,75	25,75		0,0749
1-19	8,83		89*3,5	46,9	0,49	1,28	0,26	-		-	6,54	26,54		0,1244
19-20	1,62		44,5*2,5	77,4	0,39	-	0,1	-	1,42	-	1,52	16,52		0,1278
20-21	1,08		44,5*2,5	35,1	0,26	-	-	-	1,42	-	1,42	16,42		0,0576
21-22	0,54		32*2,5	66,6	0,28	-	0,08	-	-	-	0,08	15,08		0,1004
22-23	6,67		76*3,5		0,53		0,2	6,8		-				0,4422
23-24	4,99		76*3,5	36,2	0,4	-	-	-		-				0,0905
24-25	3,33		57*3,5	93,2	0,5	-	0,13	5,2	1,95	-	7,28	29,28		0,2728
25-26	1,66		45*2,5	76,8	0,39	-	0,1	-	-	-	0,1	22,1		0,1697

Подбор тепловой изоляции

Тепловая изоляция подвергается непосредственному воздействию наружных температур, влажности воздуха, давлению. В неблагоприятных условиях находится тепловая изоляция при подземной канальной прокладке и особенно при безканальной.

Назначение тепловой изоляции

- уменьшение потерь тепла в окружающую среду;

- получение определенной температуры на изолируемой поверхности;

- предохранение от внешней коррозии;

Тепловая изоляция применяется при всех видах прокладки тепловых сетей независимо от способа прокладки и температуры теплоносителя.

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

Лист.

ВГЭТК.401Т.14.КП.46д.ПЗ

Подбор толщины тепловой изоляции и конструкцию слоев выполнить по (2, приложениям 8, 9, 10,11).

Расчетная температура ºС	Условный диаметр	Толщина изоляции трубопровода	Способ проклаадки	Конструкция изоляции
Т1	Т2	Антикор. покр.	Основ. теплоизол. слой.	Покровный слой
Изм. Лист. № докум. Подпись Дата Лист. ВГЭТК.401Т.14.КП.46д.ПЗ   Т1, Т2 130-70	133*4			Подземная прокладка в непроходных каналах	Изол в два слоя по холодной изольной мастике марки МРБ-Х-Т15	Маты из стеклянного штапельного волокна в рулонах	Стеклопластик рулонный из теплоизоляции
108*4
89*3,5
76*3,5
57*3,5
45*3,5
44,5*2,5
32*2,5

Таблица 4 – Подбор тепловой изоляции

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

Лист.

ВГЭТК.401Т.14.КП.46д.ПЗ

2.8 Расчёт конструктивных элементов в тепловой сети

В результате теплового воздействия теплоносителя на трубопровод возникает тепловое удлинение металла.

Величина теплового удлинения трубопровода определяется по формуле:

(19)

где:

коэффициент линейного расширения трубных сталей, мм/м;

длина рассматриваемого участка, м;

максимальная температура стенки трубы, т.е. принимается равной максимальной температуры теплоносителя, ºС ()

максимальная температура стенки трубы, принимаемой равной расчётной температуры наружного воздуха для отопления (t₂ = t₀)

Для обеспечения правильной работы компенсаторов и самокомпенсации трубопроводы делятся неподвижными опорами на отдельные участки, независимые один от другого в отоплении теплового удлинения.

На каждом участке трубопровода, ограниченном сменными неподвижными опорами, предусматривается установка компенсатора или самокомпенсации.

При расстановке по трассе неподвижных опор нужно иметь ввиду следующие:

- Неподвижные опоры устанавливаются в первую очередь в местах ответвлений трубопроводы;

- При расстановке неподвижных опор (НО) на прямых участках исходят из допустимых расстояний между неподвижными опорами в зависимости от диаметра труб, типа компенсаторов и параметров теплоносителя.

Расчёт трубопроводов на компенсацию тепловых удлинений с гибкими

параметрами (П – образными) и при самокомпенсации производят на допускаемое изгибающее компенсационное напряжение труб ГОСТ 1074 – 01, которое можно принять:

- Для П – образных компенсаторов, при Т ≤ 150 ºС, G_доп – 11 кг/мм²

- Для расчёта участков самокомпенсации при Т ≤ 150 ºС, G_доп – 8 кг/мм²

- Расчётный участок

- Диаметр труб d_у = 133*4

- Расстояние между неподвижными опорами, м

- Максимальная температура теплоносителя t = 130 ºC

- Расчётная температура воздуха t₀ = - 34 ºC

Расчётная схема

 

Н2133*4 Н3

55,0

110,0

 

Тепловое удлинение определяется по формуле:

(20)

м

ºC t₀ = - 34 ºC

=223,696 мм

Для увеличения компенсирующей способности П – образного компенсатора и компенсационных напряжений в трубопроводе следует предусматривать предварительную растяжку в размере 50% теплового удлинения.

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

Лист.

ВГЭТК.401Т.14.КП.46д.ПЗ

Расчётное тепловое удлинение участка определяем по формуле:

(21)

 

223,696 = 111,848 мм

При спинке компенсатора равной половине высоты компенсатора т.е.

В = 0,5 Н

где:

В – спинка компенсатора, м;

Н – вылет компенсатора, м

И величина (по монограмме на листах VI.9 VI.12) находим вылет компенсатора Н и силу упругой деформации.

Н = 0,8 м

В = 0,5 * 0,8 = 0,4

Сила упругой деформации Р_к = 0,07 м

Проверить Г – образный участок на самокомпенсацию для участка трубопровода при следующих данных:

Наружный диаметр, мм D_н= 108*4

Толщина стенки, мм = 4

Угол поворота , град, 90 ºC

Длинна большого плеча, м 25,0 м

Длинна меньшего плеча, м 25,0 м

Максимальная температура теплоносителя ºC, ºC

Расчётная температура наружного воздуха - 34 ºC

Изм.

Лист.

№ докум.

Подпись

Дата

Лист.

ВГЭТК.401Т.14.КП.46д.ПЗ

Расчётная схема

 

Расчётный угол

º º

Расчётная разность температур

ºС

Определяем значение вспомогательных величин (по номограмме VI.14 рис. 6 и 7)

С = 3,5 А = 6 В = 12

Сила упругой деформации и и избегающий компенсационное напряжение G кгс/мм²