Олексюк А.А. др. Теплоснабжение района города - файл n1.doc

Олексюк А.А. др. Теплоснабжение района города
скачать (731 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc731kb.06.11.2012 20:48скачать

n1.doc

  1   2


ДОНБАССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

СТРОИТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ “ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ РАЙОНА ГОРОДА

ПО КУРСУ “ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ”

(для студентов специальности 7.092108)

Утверждено

на заседании кафедры

теплотехники, теплогазоснабжения

и вентиляции

Протокол № 7

от 24.12.2010
Макеевка 2011
.УДК 697.113
Методические указания к курсовому проекту "Теплоснабжение района города" по курсу "Теплоснабжение" (для студентов спе­циальности 7.092180) /Сост.: А.А. Олексюк, В.П. Кичатов, Н.А. Максимова. - Макеевка: ДонНАСА 2011г – 40 с.

В работе приведена методика выполнения курсового проекта, освещены отдельные разделы курсового проекта, последователь­ность расчетов, входящих в расчетно-пояснительную записку, объем графической части. Приведены форма отдельных таблиц и основных расчетных формул, рекомендуемая литература, необходи­мая для выполнения отдельных разделов проекта. В работе исполь­зованы материалы по отдельным разделам проектирования, при­меняемые ведущими вузами страны. Предлагаются разработки ка­федры по расчету отдельных разделов проекта на ЭВМ.


Составители: А.А. Олексюк, проф.

В.П. Кичатов, доц.

Н.А. Максимова, доц.

Отв. за выпуск В.А.Сербин, доц.

I. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Выполнение курсового проекта по теплоснабжению района является важным этапом учебного процесса в подготовке инженеров-строителей по специальности "Теплогазоснабжение и вентиляция".

При разработке проекта студенту на основе теоретических зна­ний и практических навыков, полученных в процессе обучения, пре­доставляется возможность самостоятельно решать конкретные инженер­ные задачи, связанные с расчетом, проектированием, сооружением и эксплуатацией системы централизованного теплоснабжения района города.

Б настоящих методических указаниях изложены требования, предъ­являемые к проекту, даны пояснения к содержанию, а также реко­мендации по использованию специальной литературы и других тех­нических материалов.
II. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К ПРОЕКТУ
Задание на курсовой проект выдается кафедрой теплотехники и теплогазоснабжения. К нему прилагается схема генплана города с горизонталями.

В задании указываются:

1. Географический пункт (город) или расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления.

2. Плотность жилого фонда.

3. Источник тепла и его расположение на генплане.

4. Система теплоснабжения (открытая, закрытая).

5. Расчетные температуры сетевой воды.

6. Метод регулирования отпуска тепла (по отопительной на­грузке или по суммарной нагрузке отопления и горячего водо­снабжения) .
III. СОСТАВ И ОБЪЕМ ПРОЕКТА
Проект должен состоять из:

1. Расчетно-пояснительной записки.

2. Графической части.

В расчетно-пояснительную записку входят следующие разделы:

1) краткое введение;

2) характеристика города;

3) климатологические данные;

4) расчет теплопотребления города;
5) выбор схемы ввода и температурного графика;

6) расчеты по режимам регулирования отпуска тепла;

7) гидравлический расчет тепловых сетей;

8) пьезометрические графики и насосные подстанции;

9) выбор основного и вспомогательного оборудования источника тепла;

10) описание конструкций и элементов тепловых сетей;

11) тепловой расчет теплосети;

12) технико-экономические показатели системы теплоснабжения;

13) механические расчеты;

14) автоматика, техника безопасности и охрана труда.

Пояснительная записка должна быть написана чернилами, иметь оглавление, краткие выводы и список использованной литературы. На листах должны быть представлены:

Графики:

1) расходов теплоты на отопление, вентиляцию и горя­чее водоснабжение в зависимости от температуры наружно­го воздуха;

2) температур и расхода сетевой воды в зависимости от тем­пературы наружного воздуха;

3) годового расхода теплоты по продолжительности;

4) пьезометрические.

Схемы:

1) принципиальная тепловая схема ТЭЦ с эксплуатацией теп­лофикационного оборудования;

2) абонентского ввода;

3) контроля и автоматики.

Чертежи:

1) генплан района с трассой тепловых сетей и тепловой кар­той;

2) монтажная схема участка сети;

3) продольный профиль участка сети;

4) теплофикационная камера (две проекции М 1:20);

5) поперечное сечение прокладки трубопроводов канальной или бесканальной (М 1:10, 1:20);

6) элементы оборудования тепловой сети (опоры, ниша для компенсатора, конструкция изоляции и др., М 1:10).

IV. СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Методические указания даются в последовательности, соответст­вующей рекомендуемому порядку выполнения курсового проекта. В кратком введении к пояснительной записке приводятся народно хозяйственное значение централизованного теплоснабжения в Украине, его современное состояние и перспективы развития.
1. Характеристика города

В этом разделе записки отмечается особенности планировки горо­да, количество кварталов и их общая площадь, количество жителей в городе, этажность зданий, характеристика рельефа (максимальный пе­репад отметок земли, направление уклона), грунтовые условия (при­нимаются студентом по климатологии данного города).

Для города, указанного в задании, определяются следующие вели­чины:

а) t­н.о = tн - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, С;

б) - средняя температура наружного воздуха за отопительный период [1,2,8], С;

в) no - продолжительность отопительного периода [1,2,8], ч;

г) продолжительность стояния температур наружного воздуха через интервалы 5 С, принимается по [1,2,3,8] ;

д) продолжительность стояния температур наружного воздуха ниже заданной. Определяется путем суммирования нарастающим итогом. Последнее число этой строки равно продолжительности отопительного периода no , ч.

е) tгр - средняя годовая температура грунта на глубине 0,8 – 1,6 м [2 табл. 1.4], С.
2. Определение общей площади жилых зданий и количества жителей

На генплане нумеруются все кварталы, определяя с учётом масштаба их площади в гектарах ( f кв , га). По заданной плот­ности общей жилой площади определяем фактическую общую жилу* пло­щадь квартала в м2 (табл. 1)

,

где qж – плотность общей жилой площади района, м2/га.

Число жителей определим из выражения:


,

где f – норма общей жилой площади на 1-го жителя при заданной этажности, м2/чел, (можно принять fн = 20 м2/чел).

Таблица 1.

Этажность

2

3

4

5

6

7

8

9

12

qж, q2/га

3600

4100

4600

5100

5300

5400

5500

5700

6100


3. Расчет тепловых нагрузок города

3.1. Определение расчетной тепловой мощности;

а) расчетная тепловая мощность на отопление, кВт

(1)

где q0 – укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий, принимается по табл. 2, Вт/м2.

fж ­– общая площадь жилых зданий квартала, м2.

Таблица 2

Укрупненные показатели максимального теплового потока для отопления жилых зданий на 1 м2 общей площади q0, Вт

Этаж-

ность

жилой постройки

Характеристика

зданий

Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления tн.о., єС

-5

-10

-15

-20

-25

-30

-35

-40

-45

-50

-55

1-2

По типовым проектам

145

152

159

166

173

177

180

187

194

200

208

3-4




74

80

86

91

97

101

103

109

116

123

130

5 и более




65

67

70

73

81

87

87

95

100

102

108


б) расчетная тепловая мощность на отопление общественных зданий, кВт

, (2)

где к – коэффициент, учитывающий расход теплоты на отопление общественных зданий (при отсутствии данных следует принимать равным 0,25);

в) суммарная тепловая мощность на отопление жилых и общественных зданий, кВт.

, (3)

г) расчетная тепловая мощность на вентиляцию общественных зданий определяется при расчетной наружной температуре для проектирования вентиляции tн.в., кВт.

, (4)

где к1 – коэффициент, учитывающий расход теплоты на вентиляцию общественных зданий (при отсутствии данных принимается равным 0,6);

д) средняя тепловая мощность за отопительный период на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий определяется по формуле, кВт

, (5)

где qгв – укрупненный показатель среднечасового расхода тепла на горячее водоснабжение на одного человека с учетом общественных зданий, принимается по табл. 3, Вт/чел.

Таблица 3

Средние нормы расхода горячей воды, л/чел.сут

85

90

105

115

qгв , Вт/чел

320

332

376

407

Все расчеты по определению жилой площади, количества жителей и расчетных расходов тепла должны быть произведены для каждого квартала и сведены в табл.4. В последней строке таблицы записываются итоговые данные по городу.

На основании этой таблицы составляется сводная таблица 5.

Таблица 4.

Расчетные тепловые мощности.

Номер кв.

fкв, га

f­­­ж, м2

m, чел

Потребляемая тепловая мощность, кВт













0ж

0обш

0р

вп

гвср

всего

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Таблица 5.

Сводная таблица по видам теплопотребления

№ П/П

Вид нагрузки

Удельная на одного жителя, Вт/чел

На город, кВт

Процентов

1

Отопление










2

Вентиляция










3

Горячее водоснабжение










4

Всего:







100

3.2. Определение средних тепловых мощностей

Средние тепловые мощности на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение определяется для тех же наружных температур, что и максимальные.

а). средняя тепловая мощность на отопление в течение суток принимается постоянной равной максимальному, то есть:


б). средняя тепловая мощность на вентиляцию общественных зданий определяется в зависимости от числа часов работы вентиляционных установок в сутки Zв, МВт

, (6)

где Zв = 8 – 16 – продолжительность работы вентиляционных систем, ч/сут

в). средняя потребляемая мощность на горячее водоснабжение принимается по формуле (5), а максимальная определяется по формуле:

, (7)

где Kr = 2,0 – 2,4 – коэффициент неравномерности потребления.

г). средняя потребляемая мощность в системе горячего водоснабжения в летний период времени, определяется по формуле:

, (8)

где - по формуле (5);

? =0,8 - коэффициент, учитывающий снижение расхода горячей воды летом;

tх.л. - температура холодной (водопроводной) воды в летний период, принимается равной +15С. При этих условиях расход тепла на горячее водоснабжение летом составит около 64% от соответствующего расхода тепла в зимний период, то есть:



Результаты расчетов максимальных и средних тепловых мощностей, а также суммарных в зависимости от температуры наружного воздуха сводятся в табл. 6.

3.3. Годовые расходы тепла.

а) на отопление, МДж

(9)

где - средняя тепловая мощность на отопление за отопительный период, кВт;

- средняя температура наружного воздуха за отопительный период определяется по климатологическим данным [1,2,3,4,8], С;

- по формуле (3);

n0 - продолжительность отопительного периода, ч;
б). на вентиляцию общественных зданий, МДж

­, (10)

где - средняя тепловая мощность на вентиляцию за отопительный период, кВт

в) на горячее водоснабжение, МДж

, (11)

где , - соответственно по формулам (5) и (8);

г) суммарный годовой расход теплоты, МДж;

, (12)


  1. Графики потребления тепловых мощностей



а). по данным таблицы 6 строим графики максимального и среднего потребления тепловой мощности на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от наружных температур в диапазоне от +8С до tно. Складывая ординаты этих графиков, получим графики суммарных максимальных и средних часовых тепловых нагрузок;

б). построить годовой график продолжительности тепловой нагрузки.

График строится справа от графиков часовых расходов тепла для суммарного максимального часового значения тепловых нагрузок.

По оси абсцисс откладывается число часов отопительного периода в течение которых наблюдается наружная температура, равная ниже данной, а по оси ординат - суммарный расход теплоты при данной наружной температуре.

Справа к годовому графику пристраивается летняя нарезка горячего водоснабжения. Продолжительность работы горячего водоснабжения в году принимается равной nгв=8400ч.

Характер графиков приведен [1,2,3,4,5,8]
Таблица 6.

Максимальные и среднечасовые расходы тепла

Вид

Размер-

Расходы тепла при t’н, С

нагрузки

ность

tно

tнв

t’’н

+8

летом

1

2

3

4

5

6

7



кВт


















кВт


















кВт
















Итого:



















1

2

3

4

5

6

7



кВт


















кВт


















кВт
















Итого:






















  1. Выбор схемы присоединения потребителей теплоты и температурного графика

При разработке схемы присоединения потребителей к тепловым сетям следует исходить из заданной системы теплоснабжения и принятого метода регулирования отпуска тепла. Оба эти фактора даны в задании на проектирование.

При закрытой системе:

а) регулирование отпуска теплоты по отопительной нагрузке. В этом случае применяется смешанная схема присоединения подогревателей горячего довоснабжения и нормальный отопительный температурный график со срезкой при 70 С;

б) регулирование по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснабжения.

Применяется двухступенчатая последовательная схема присоединения установок горячего водоснабжения и повышенный температурный график. Регулятор расхода (РР) устанавливается на обводной линии подогревателя верхней II ступени.

При открытой системе:

а) центральное качественное регулирование по отопительной нагрузке.

Отопительная установка и горячее водоснабжение присоединены к тепловым сетям по принципу “несвязанного” регулирования. Для поддержания постоянного расхода воды в системе отопления перед элеватором устанавливается регулятор расхода. Необходимый расход сетевой воды на горячее водоснабжение устанавливается регулятором температуры (РТ). В этой системе следует принять нормативный отопительный график со срезкой 60С;

б) центральное качественное регулирование по суммарной нагрузке.

Отопление и горячее водоснабжение присоединяются по принципу “связанного” регулирования. В этом случае регулятор расхода устанавливается на общей подающей линии, т.е. до места подключения системы горячего водоснабжения и поддерживает постоянный расход воды на ввод в целом.

Расход воды на отопление здесь переменный. На горячее водоснабжение также устанавливается регулятор температуры. Для этой схемы применяется “скорректированный” температурный график при качественном регулировании, то есть постоянном общем расходе воды в подающем трубопроводе.

На схеме ввода должны бить показаны элеватор, подогреватели, горячего водоснабжения, грязевики, регуляторы расхода и температуры, регулятор давления (подпора), основные контрольно - измерительные приборы и запорная арматура. Кроме того, должно быть показано подключение циркуляционного трубопровода горячего водоснабжения с насосом и обратным клапаном.

Для подключения системы вентиляции разрешается показать только соответствующие штуцеры и арматуру.

Примеры принципиальных схем присоединения потребителей к тепловым сетям можно найти в [1,2,3,4,5,8,11].


  1. Расчеты регулирования отпуска тепла

5.1. Построение нормального отопительного температурного графика и расхода воды на отопление при центральном качественном регулировании по отопительной нагрузке.

Температуры сетевой воды в подающем трубопроводе 10 после системы отопления 20 и после элеватора 3 , С, в зависимости от относительной нагрузки определяются по формулам

;

; (13)

;

где - средняя температура воды в отопительных приборах, С;

- относительная тепловая нагрузка;

- расход тепла на отопление при текущей наружной температуре t’н;

- расчетный расход тепла на отопление при t’н=tно

При температурном графике 150/70 в формулы нужно подставить



В диапазоне наружных температур от tно до t’’н расход сетевой воды на отопление постоянный и равен, кг/с,

, (14)

где - кВт;

С - 4,19 кДж/(кг* С).

При температуре наружного воздуха tн > t’’н осуществляется регулирование “пропусками” с переменным расходом воды при постоянной температуре 10 = ’’10 =70С.

Расход воды в диапазоне от t’’н до +8С определяется по формуле, кг/с,

, (15)
Индекс (’’) относится к точке излома температурного графика. Результаты расчета сводятся в табл. 7, по данным которой строятся нормальный температурный график и график расхода воды для характерных температур наружного воздуха.



  1. Построение повышенного температурного графика.

Повышенный график наиболее рационально применять в закрытой системе теплоснабжения при двухступенчатой последовательной схеме присоединения подогревателей горячего водоснабжения к тепловой сети, когда в системе осуществляется центральное регулирование отпуска тепла по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснабжения.

Режим регулирования рассчитывается из условия постоянного расхода сетевой воды на тепловой пункт, равный отопительному. Расход сетевой воды на горячее водоснабжение при этом не учитыва­ется, то есть Gгв = О,

Расчет графика состоит в определении температур сетевой воды в подающей ?1п и обратной ?2п магистралях в зависимости от температуры наружного воздуха. В качестве расчетного принимается "балансовый" расход тепла на горячее водоснабжение, равный



где -1,2 - балансовый коэффи­циент. Предварительно строится нормальный отопительный график.

Для произвольной температуры наружного воздуха и "балансового" расхода тепла на горячее водоснабжение температу­ры сетевой воды по повышенному графику определяются по формулам:

в подающей

, (16)

в обратной

,

где – отношение «балансовой» нагрузки горячего водоснабжения к расчетной на отопление;

– типичное для данного района теплоснабжения отношение среднечасовой нагрузки горячего водоснабжения к расчетной на отопление;

– расчетные температуры сетевой воды, принятые при построении отопительного графика, єС;

– производительность нижней ступени подогревателя в долях от суммарной нагрузки горячено водоснабжения обеих ступеней;

– температура водопроводной воды после нижней ступени подогревателя при балансовой нагрузке в точке излома графика, єС

– недогрев воды в нижней ступени, єС;

– принимается в точке излома отопительного графика, єС;

?10, ?20 – температуры воды в подающей и обратной линиях по отопительному графику при тех. tн, при которых определяется ?1п, ?2п­, єС;
5.3. Графики температур и расходов воды на вентиляцию

Расчет регулирования заключается в определении температуры сетевой воды после калориферов ? и расхода воды на вентиляцию в зависимости от наружной температуры tн.

Отопительный период делится на три диапазона. В диапазоне IIпри ? =const и переменном расходе тепла на вентиляцию Qв= var температура воды после калориферов системы вентиляции определяется из выражения

, (17)

В диапазоне II при переменной температуре воды в подающем трубопроводе и переменном расходе тепла на вентиляцию температура воды после калориферов:

, (18)

В диапазоне III (tн ? tнв) при переменной температуре сетевой воды в подающем трубопроводе и переменном расходе тепла на вентиляцию температура воды после калориферов определяется из выражения:

, (19)

здесь , – температуры в подающем и обратном трубопроводе при расчетной температуре на вентиляцию. Уравнения (17) и (19) решаются методом подбора или графически. Задаются температурой до тех пор, пока не будет равенства уравнений (17) и (19).
Расход воды во всех диапазонах определяется по формуле, кг/с

, (20)

Таблица 7

Результаты расчета режимов регулирования отопительной и вентиляционной нагрузки

Наимено-

Размер-

Характерные температуры, С

вание

ность

tно

tнв

t’’н

+8

+18

Qo

кВт
















10

С
















20

С
















1п

С
















2п

С
















Go

т/ч
















Qв

кВт
















1в

С


















С
















Gв

т/ч
















Результаты расчета заносятся в табл.7, по данным которой строятся графики температур и расходов воды.

Ориентировочно в диапазонах II и III изменения расхода можно полагать линейными, то есть соединить точки прямыми.

При повышенном и скорректированном температурных графиках методика расчета обратной температуры воды после калорифера и расходы воды остается такой же, как и при нормальном графике. Отличие состоит в том, что температуры воды в подающей магистрали берутся соответственно по повышенному или скорректированному графикам.


  1. Регулирование отпуска тепла на горячее водоснабжение.

А. Закрытая система теплоснабжения.

Схема установки изображена на рис. 1.



Рис. 1. Присоединение подогревателей ГВС по 2-ступенчатой смешанной или последовательной схемам.

Расчет смешанной схемы состоит в определении температуры сетевой воды 2 после I ст. Подогревателя и расхода сетевой воды GIIгв на II ст. в зависимости от наружной температуры tн. Методика расчета основана на применении тепловых характеристик теплообменных аппаратов, предложенных профессором Е.Я. Соколовым [1].

Расчетный режим принимается при минимальной температуре сетевой воды в точке изломе температурного графика t’’н и максимальной нагрузке горячего водоснабжения Qгвmax.

В этих условиях температура сетевой воды на выходе из II ст. подогревателя равна температуре воды после системы отопления, то есть

, (21)

Величина нагрева водопроводной воды в I ст. принимается

tп=’’см-(5-10С),

где tп – температура водопроводной воды на выходе из первой ступени.

Тепловая производительность подогревателей определяется по уравнению характеристик, кВт

Q=EWм

где Wм = G* c – меньше значение эквивалента расхода теплообменивающихся потоков, кВт/С;

G – массовый расход теплоносителя, кг/ч;кг/с;

с – теплоемкость теплоносителя, кДж/кг*С;

 – максимальная разность температур между греющим и нагреваемым теплоносителем на входе в подогреватель, С; =1-tг;

1,tг – температуры греющего и нагреваемого теплоносителей, С;

Е – безразмерная удельная тепловая производительность для противоточных водоводяных подогревателей секционного типа определяется из выражения

, (23)

если Е>1, то принимается Е=1;

Wм ,Wб - меньшее и большее значение эквивалентов расхода теплообменивающихся сред;

Ф – параметр подогревателя, величина практически постоянная, для данного подогревателя определяется по формуле

, (24)

где К - коэффициент теплопередачи, кВт/м2 С;

F – поверхность нагрева, м2;

t­ср – среднелогарифмическая разность температур, С;
Б. Закрытая система теплоснабжения

  1. Центральное качественное регулирование по отопительной нагрузке.

Регулирование отпуска тепла по отопительной нагрузке применяется при отношении (- средняя нагрузка горячего водоснабжения; - расчетная отопительная нагрузка). Системы отопления и горячего водоснабжения присоединяются по принципу «несвязанного» регулирования.

Температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах в зависимости от наружной температуры определяются по формулам (13). По этим данным строится температурный график и производится срезка при ’’10 = 60 С.

Количество воды, отбираемой из подающего и обратного трубопроводов, определяется по формулам:

, (25)

где – доли водоразбора по отношению к сумарному расходу воды на горячее водоснабжение



При tг = ’’10 = 60C, 1= 1,0, 2= 0 и сетевая вода выбирается только из подающей магистрали; при некоторой температуре наружного воздуха tн = tно температура воды в обратной линии 20= tг, тогда 1= 0, 2= 1,0; при 20 > tг водоразбор осуществляется только из обратной магистрали, т.е. 1= 1,0, 2= 0. В остальных режимах осуществляется смешение. Расчетный расход воды на горячее водоснабжение равен, кг/с,

, (23)

При 20 > tг вместо tг в формулу (26) подставляется 20 при этом абсолютная величина водоразбора снижается в отношении



По формулам (25), (26) строятся графики расходов воды на горячее водоснабжение.

2. Построение «скорректированного» температурного графика.

Скорректированные температурные графики применяются в открытых системах теплоснабжения при соотношении тепловых нагрузок 0,15  0,3, когда регулирование отпуска тепла осуществляется по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснабжения. Расход воды в подающей линии поддерживается постоянным в течении отопительного сезона и равным расчетному на отопление.

Задача расчета режима центрального регулирования состоит в определении при различных наружных температурах и балансовой нагрузке горячего водоснабжения температур сетевой воды 1 и 2 в подающей и обратной магистралях.

Методика расчета состоит в следующем.

Определяется относительный расход воды на отопление при любом расходе тепла на топление Qо и балансовой нагрузке горячего водоснабжения по формуле

, (27)

При 20 > tг в формулу следует подставлять tг=2

Температуры воды в подающем и обратном трубопроводе



(23)



Предварительно строится нормативный отопительный график. Точка излома скорректированного графика принимается при той же наружной температуре, что и у отопительного графика.


  1. Графики суммарного расхода воды в тепловой сети.

В закрытой системе суммарный расход воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, кг/с,

(29)

Расход воды в подающем и обратном трубопроводах одинаков. При повышенном температурном графике расход воды на горячее водоснабжение не учитывается, т.е. принимается Gгв= 0, поэтому



Суммарный график строится на основании построенных ранее графиков расхода сетей воды по отдельным видам теплопотребления.

В открытой системе суммарные графики строятся для подающей и обратной магистрали по формулам

; , (30)

где  - коэффициент, принимаемый по [12] приложение 1.

Расход в обратной магистрали меньше расхода в подающей линии и принимается равным 10% от .

Как в закрытой, так и в открытой системах максимальный расход имеет место при температуре наружного воздуха, соответствующей точке излома температурного графики. Этот расход является расчетным для определения диаметров тепловых сетей.

  1. Определение температур сетевой воды в общей обратной линии

Средняя температура обратной воды, возвращаемой к источнику тепла, определяется из выражений:

а) смешанная схема

(31)

б) двуступенчатая последовательная

(32)

Открытая система

(33)

где 20, , 2 – температура обратной сетевой воды после отопления, вентиляции и установок горячего водоснабжения.

Суммарный расход воды в сети и температуры определяется при нагрузке горячего водоснабжения, при которой ведется расчет регулирования отпуска тепла ( или ).

По результатам расчета строятся графики

,

График Gсум строиться под температурным графиком. Более подробные рекомендации по построению графиков приведены в [1,4,5,6]


  1. Трасса тепловых сетей

От заданного на генплане места расположения источника тепла необходимо определить направления прокладки теплопроводов, т. е. разработать план трассы тепловых сетей от источника к каждому из тепловых потребителей (кварталу, микрорайону). При этом следует руководствоваться указаниями соответствующих разделов СНиП II-36-73. Учитывая, что от 45 до 80% капиталовложений в сети расходуется на строительно-монтажные и земляные работы, необходима тщательная проработка вариантов трассы и прифиля прокладки четей с целью сокращения начальных вложений и сроков строительства. Трасса должна иметь наименьшую длину и проходить в зоне с максимальной тепловой плотностью.

Выбранная схема тепловых сетей вместе с высокой экономичностью затрат на исполнение должна отвечать современным требованиям срока службы и надежности при эксплуатации.

При тепловой нагрузке города от 50 до 100 МВт диаметр магистральной линии, как правило, не превышает 700 мм со сроком ликвидации аварии до 24 часов, в этом случае принимается(лучевая) тупиковая схема тепловых сетей с постепенным уменьшением диаметров (D1 > D2 > D3 > D4) по мере снижения нагрузки. При этом для водяных тепловых сетей концевые участки магистральных трубопроводов целесообразно соединять между собой перемычками, диаметры принимаются по меньшему диаметру соединяемых труб. Устройство перемычек позволяет удобно решать подачу сетевой воды на горячее водоснабжение во время летнего ремонта сетей на начальных участках. С целью уменьшения утечек воды и сокращения времени наполнения труб сетевой водой после ликвидации аварии по длине магистрального трубопровода располагают секционирующие задвижки, с помощью которых производят двустороннее отключение участков сети при авариях. В разветвленных сетях длина секционируемой магистрали не должна превышать 1,5 км.

На магистральных направлениях с диаметром трубы, превышающем 600 мм, допускается увеличение расстояния между секционирующими задвижками до 3 км, если ТЭЦ располагает мощной водоподогревательной станцией, способной заполнить секционный участок подпиточной водой за время не более 5 часов.

При тепловых нагрузках более 100 Мвт диаметры магистральных трубопроводов могут превышать 700 мм со сроком ликвидации аварии боле 24 часов. В этом случае подачу тепла следует предусматривать по двум магистралям с обеспечением надежности и резервирования централизованного теплоснабжения систем большой протяженности. Для этого присоединение распределительных сетей к магистральным трубопроводом производят посредством контрольно-распределительных пунктов (КРП), на которых должны размещаться секционирующие задвижки, головные задвижки распределительных сетей, задвижки на блокирующих связях (блокировочных перемычках) между смежными магистралями и резервными источниками теплоснабжения (например, районными котельными). На магистралях секционирующие задвижки устанавливаются через 2-3-км. При необходимости к КРП могут размещаться насосные подкачивающие или смесительные установки, а также водоподогреватели. При диаметрах магистралей до 700 мм блокировочные перемычки можно не устанавливать, поскольку на время непродолжительных аварий (до 24 ч) допускается отключение потребителей с использованием аккумулирующей способности отапливаемых зданий.

Диаметры блокировочных перемычек рассчитывают на пропуск аварийного расхода воды, принимаемого на менее 70% от расчетного. Перемычки используют для аварийной и резервной передачи избытков тепла между магистралями. По ним производится также переброс теплоносителя от резервных источников тепла, например, пиковых котельных района. Блокировочная перемычка может быть однотрубной и использоваться попеременно как подающая, так и обратная линия. Для этого в КРП производят соответствующее присоединение перемычки к магистральным трубам. Присоединение распределительных сетей к магистральным осуществляется в КРП с обеих сторон секционирующей задвижки.

Благодаря такому двустороннему питанию обеспечивается непрерывное теплоснабжение при повреждении любого участка магистрали.

При трассировке тепловых сетей следует стремится к двусторонней нагрузке магистралей. В каждый квартал, как правило, предусматривается по одному вводу. Подключение противолежащих кварталов целесообразно производить в одной общей камеру. При нанесении на генплан трассы тепловых сетей указывать диаметры и длины участков. Узловые камеры пронумеровать. У каждого квартала поставить его суммарную тепловую нагрузки.


  1. Гидравлический расчет тепловых сетей

  1. Определение расчетных расходов сетевой воды

Количество сетевой воды, по которому производится гидравлический расчет тепловых сетей, определяется в соответствии с принятым методом регулирования отпуска тепла, схемой присоединения абонентских подогревателей горячего водоснабжения, наличием у потребителей баков - аккумуляторов.

Зимний расчетный часовой расход воды:

а) на отопление во всех случаях определяется по формуле (14);

б) на вентиляцию при отопительном графике по формуле, кг/с

, (34)

где , – температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления; при повышенном и скорректированном графиках берется соответственно по этим графикам, а - во всех случаях по отопительному графику;

в) на горячее водоснабжение при закрытых системах и нормальном отопительном графике:

при параллельном присоединении водонагревателей, кг/с,

; (36)

при смешанной и двухступенчатой последовательной схемах,

, (36)

где tх.з = 5 С – температура водопроводной воды в зимний период.

При повышенном температурном графике в двуступенчатой последовательной схеме расход сетевой воды на горячее водоснабжение при гидравлическом расчете трубопроводов не учитывается, то есть принимается Gгв = 0;

г) на горячее водоснабжение при открытых системах теплоснабжения и отопительном графике по формуле, кг/с,

; (37)

при скорректированном графике Gгв = 0.

Летний расчетный расход сетевой воды при отсутствии местных баков-аккумуляторов:

при закрытой системе теплоснабжения для магистральных и распределительных сетей, кг/с,

; (38)

при открытой системе теплоснабжения в подающих трубопроводах, кг/с,

, (39)

где tх.з = 5 С – температура водопроводной воды летом,

Суммарные расчетные часовые расходы сетевой воды в магистралях и распределительных сетях при регулировании отпуска тепла по отопительному графику определяются по формулам, кг/с.

, (40)

где Кз – коэффициент, принимаемый [12] табл.2;

– определяется в зависимости от схемы присоединения подогревателей горячего водоснабжения по формулам (35)-(36);
при открытой системе

, (41)

где – определяется по формуле (37)

При повышенном и скорректированном графиках

, (43)

Для потребителей при при отсутствии баков аккумуляторов, а также с тепловым потоком 10 МВт и менее суммарный расход воды следует определять по формуле

, (43)

где – определяется по формулам (35,37) с заменой на .

Для двуступенчатой схемы присоединения



Результаты расчетов по определению расчетных расходов теплоносителя сводятся в табл. 8.

Перед гидравлическим расчетом составляется расчетная схема магистральных и распределительных тепловых сетей. На схеме должны быть показаны источник тепла, трасса тепловых сетей с нумерацией участков между ответвлениями, длины расчетных участков и расходы теплоносителя.

Таблица 8.

Участок

Расход тепла, кВт

Расход теплоносителя, кг/с

сети

Qро

Qрв

Qсро

Gро

Gв

Gсргв

Gр

1

2

3

4

5

6

7

8

ТЕЦ - 1






















Итого:

























  1. Определение диаметров теплопроводов и потерь давления (напора)

Расчетный расход воды на каждом участке сети определяется как сумма расчетных расходов на кварталы, присоединенные к данному участку сети. Эти расходы берутся из табл. 8 (графа 8).

Гидравлический расчет выполняется по таблицам [2] или по номограммам [2,8] и сводится к заполнению табл. 9.

Главная магистраль выбирается как самая длинная от источника тепла к конечному потребителю. Точки присоединения ответвлений к главной магистрали нумеруются от источника тепла к концу трассы (например, ТЭЦ -1, 1-2 и т.д.).

На основании технико-экономического расчета определяются экономические удельные потери давления по формулам [5].

Подбор диаметров трубопроводов производят для каждого участка теплосети в зависимости от расчетных расходов и удельных потерь давления.

Эквивалентные длины местных сопротивлений определяю по [2,3,5,8].
Таблица 9

Номер уч-ка

Gp,

кг/с

l,

м

lэ,

м

пр,

м

R,

Па/м

,

м/с

D­­н,

мм

Rl­пр,

Па

Rl­пр

Па

H,

мм.в.ст

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

ТЭЦ-1































1-2































Расчет ответвлений от магистрали ведется в такой же последовательности, как и главная магистраль. Увязка тепловых сетей производиться с помощью дросселирующих устройств с расчетом их диаметров, если величина увязочного давления превышает 10%, по формуле



где G – расход, т/ч;

H – избыточный напор, м.вод.ст.


7.3. Пьезометрические графики

По результатам гидравлического расчета строятся пьезометрические графики для главных магистралей и характерных ответвлений.

За нулевую отметку рекомендуется принимать место установки сетевых насосов. По горизонтальной оси откладывается длина трассы (Мг 1:10000), а по вертикальной – напор (Мв 1:500 или 1:1000).

По известным горизонталям на генплане на график наносится профиль местности для магистрали и ответвлений. На профиле в принятом масштабе наносят высоты зданий и линию статического давления на 3-5 м выше статики зданий. Построение пьезометров подающей и обратной магистралей производится на основании полученных потерь напора на участках (см. табл.9., графы 10,11)

Напор у наиболее удаленного потребителя принимать не менее 20 – 25 м.в.ст. Потеря напора в подогревателях и пиковых котлах ТЭЦ принимается равной 30-40 м.вод.ст.

На графике наносятся нейтральные точки и линия «невскипания».

Построенный пьезометрический график должен удовлетворять следующим техническим условиям:

а) давление в местных системах отопления зданий должно быть не более 0,6 МПа (60 м.в.ст.). Если в некоторых зданиях это давление превышает 60 м, то эти системы присоединяются по независимой схеме;

б) пьезометрическое давление в обратной магистрали должно быть не менее 5 м для предупреждения подсоса воздуха в систему;

в) давление на всосе подпиточных насосов должно быть не менее 5 м;

г) давление в обратной магистрали как в статическом, так и в динамическом (при работе сетевых насосов) режимах не должно быть ниже статистической высоты зданий.

Если для некоторых зданий этого достигнуть не удается, то после системы отопления зданий необходимо установить регулятор «подпора»;

д) пьезометрическое давление в любой точке подающей магистрали должно быть выше давления насыщения для данной температуры теплоносителя;

е) полный напор за сетевыми насосами, отсчитываемый на пьезометре от нулевой отметки, должен быть ниже давления, допускаемого по условиям прочности трубок сетевых подогревателей (для подогревателей типа БО – 140 м и ПСВ – 230 м).

При теплоснабжении от водогрейных котельных эта величина может доходить до 250 м.

Пьезометрические графики ответвлений необходимо построить исходя из условия, чтобы потери напора от источника тепла до конечных потребителей главной магистрали и ответвлений были бы примерно равны. Это может потребовать некоторой корректировки полученных ранее диаметров труб ответвлений.

Рекомендации по построению пьезометрических графиков можно найти в [1,2,3,4,5,6].


  1. Расчет внутриквартальных тепловых сетей

Из построенного пьезометрического графика определяем располагаемый напор в тепловой сети рассчитываемого квартала.

Этот располагаемый напор должен быть равен потерям напора в системе теплоснабжения квартала, т.е.

, (44)

где Hр – располагаемый напор в тепловой сети квартала, м.вод.ст.;

Hкв – потери напора в системе теплоснабжения квартала, м.вод.ст.;

,– потери напора соответственно в подающем и обратном трубопроводе тепловых сетей квартала, м.вод.ст.;

– суммарные потери напора в межтрубном пространстве I и II ступени подогревателя горячей воды при двухступенчатой последовательной схеме, а при двухступенчатой смешанной схеме эта сумма равна потери напора в I ступени подогревателя, м.вод.ст.;

– требуемый напор для обеспечения нормальной работы элеваторного узла системы отопления потребителя, м.вод.ст. Методика расчета приведена в [3].

Потери напора в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети можно считать одинаковыми, тогда из уравнения (44)

, (45)

Среднее удельные потери давления во внутриквартальных тепловых сетях определим по формуле, Па/м,

, (46)

где  – плотность воды, кг/м3, можно принять  = 1000 кг/м3;

g – ускорение свободного падения, м/с2, можно принять g = 10 м/с2

lкв­ ­­– суммарная длина наиболее протяженной магистрали в рассчитываемом квартале, м;

 – коэффициент, учитывающий потери давления в местных сопротивлениях [12].

Определив среднее удельные потери давления, выполняем гидравлический расчет внутриквартальных тепловых сетей [6] и данные сводим в таблицу (см. табл. 9).

В случае, если фактические потери давления в тепловой сети квартала больше или меньше предварительно рассчитываемых по формуле (45) (отличаются более чем на 10%), то необходимо произвести пересчет диаметра сопла элеватора, см.

, (47)

где dс– рассчитываемый диаметр сопла элеватора, см;

Gр – расход сетевой воды через элеваторный узел, т/ч;

– располагаемый напор перед элеватором, м.вод.ст.

, (48)

где – фактические (полученные в результате гидравлического расчета) потери напора в подающем (обратном) трубопроводе тепловой сети квартала, м.вод.ст.


  1. Насосные подстанции

При сложном рельефе местности, с большой разностью геодезических отметок, нередко возникает необходимость сооружения в тепловых сетях насосных подстанций на обратной и подающей магистралях.

Вопрос о необходимости установки насосных подстанций решается в процессе разработки пьезометрического графика.

Насосная станция на обратной магистрали служит для снижения давления у конечных абонентов с целью защиты их от недопустимо высокого давления в обратной магистрали (не более 60 м).

Подстанция на подающей магистрали служит для повышения располагаемого перепада у потребителей верхнее зоны и снижения давления у головных потребителей.

Подстанции на обратной магистрали размещаются в таком месте, чтобы давление у потребителей за подстанцией (по ходу воды) было бы не более 60 м.вод.ст.

Место размещения подстанции на подающей магистрали выбирается из условия обеспечения потребителей верхней зоны необходимым располагаемым напором. В случае необходимости, чтобы предотвратить недопустимо высокое давление потребителей нижней зоны, на обратной магистрали устанавливается дроссельный орган (регулятор давления «до себя»), который получает импульс по давлению в дополнительной нейтральной точке.

Далее требуется произвести выбор подкачивающих насосов.

Напоры насосов берутся непосредственно из пьезометрических графиков.

Расходы для подстанции на обратной магистрали определяются потребителями нижней зоны, а на подающей – потребителями верхней зоны.

Под пьезометрическим графиком изображается схема сети с насосной подстанцией и необходимыми устройствами автоматики для надежного разобщения зон при остановке насосов.


  1. Монтажная схема тепловой сети

Разработать монтажную схему для одной главной магистрали и ответвлений от нее.

Составление монтажной схемы заключается в расстановке на трассе неподвижных опор, компенсаторов, камер и запорной арматуры.
  1   2


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации