Курсовая работа - горячее водоснабжение жилого микрорайона - файл n4.doc

Курсовая работа - горячее водоснабжение жилого микрорайона
скачать (491.5 kb.)
Доступные файлы (4):
heating traffik.dwg
n2.dwg
n3.dwg
n4.doc557kb.23.08.2012 14:39скачать

n4.doc



Федеральное агентство по образованию РФ

Тихоокеанский государственный университет

Кафедра: теплотехники, теплогазоснабжения и вентиляции

Курсовая работа

Тема: Горячее водоснабжение жилого микрорайона


Хабаровск 2006

Содержание

Введение. 3

1. Исходные данные для проектирования. 4

2. Конструирование системы. 4

3. Гидравлический расчёт системы горячего водоснабжения

микрорайона 5 3.1. Гидравлический расчет подающих трубопроводов системы горячего водоснабжения микрорайона 5

3.2. Подбор счётчика горячей воды 6

3.3 Расчет тепловых потерь и циркуляционных расходов 7 3.4 Гидравлический расчет трубопроводов циркуляционного кольца 10

4. Расчёт оборудования центрального теплового пункта 11

4.1 Определение расчетных расходов теплоты на отопление и горячее водоснабжение. Выбор схемы включения водоподогревателей 11

4.2 Определение расчётных параметров теплоносителя для расчёта водоподогревателя системы ГВС 12

4.3 Конструктивные характеристики водоподогревателя 14

4.4 Расчёт водоподогревателя 1 ступени 15

4.5 Расчёт водоподогревателя 11 ступени 17

4.6. Подбор насосов 18

4.7. Расчёт ёмкости бака – аккумулятора 20

Заключение 23

Приложения

Список используемой литературы 24

Введение

Инженерные системы, к которым относится и горячее водоснабжение зданий, в конечном счёте направлены на создание комфортных условий жизни и трудовой деятельности людей. Поэтому уже на стадии проектирования необходимо произвести грамотные изыскания и расчёты, чтобы данная система работала экономично, бесперебойно при её простоте монтажа и наладки, для чего и служит изучение курса «Горячее водоснабжение».

Задача данной курсовой работы – запроектировать систему горячего водоснабжения жилого микрорайона в городе Южно-Сахалинске, произвести гидравлический расчёт внутреннего горячего водопровода жилой секции и основного циркуляционного кольца, подобрать оборудование для теплового пункта.

Целью курсовой работы является закрепление теоретических знаний, полученных при изучении курса «Горячее водоснабжение».
1. Исходные данные для проектирования

Микрорайон, расположенный в Южно-Сахалинске , застроен четырьмя двухсекционными восьмиэтажными зданиями и одним четырёхсекционным восьмиэтажным зданием. Высота типового этажа – 3 метра. Каждая секция оборудована двумя мойками со смесителями, двумя ваннами и двумя умывальниками. Количество жителей находим, исходя из нормы общей площади на одного человека, равной 19 м2.

Размеры секции по плану: длина – 27 м; ширина – 17 м? S=459 м2 – площадь одного этажа секции. Общая площадь секции: S’=8∙459=3672 м2. Общая площадь зданий микрорайона: S”= 3672∙12=44064 м2.

Количество жителей одного этажа секции: U= 459/19 =24 чел.

Количество жителей секции: U= 3672/19=192 чел.

Количество жителей в микрорайоне: U=44064/19=2319 чел.

Расчётные температуры теплоносителя: ?1=140◦С, ?2=70◦С;

Температура для точки излома температурного графика: ?1=79◦С, ?2=39◦С.

Температура сырой воды на входе в водоподогреватель - 5◦С, температура горячей воды - 60◦С .

Гарантированный напор в водопроводной сети Hg=56м

2. Конструирование системы

Руководствуясь планом застройки микрорайона, наружные трубопроводы горячего водоснабжения запроектируем с условием наименьшей протяжённости. Прокладка трубопроводов подземная бесканальная; в зданиях наружные трубопроводы горячего водоснабжения проходят в технических подпольях. В местах ответвлений трубопроводов с установкой арматуры и контрольно-измерительных приборов при подземной прокладке предусмотрим устройство тепловых камер.

Системы горячего водоснабжения жилых зданий следует принимать тупиковыми с циркуляцией воды в разводящих трубопроводах и стояках. Системы горячего водоснабжения жилых зданий запроектируем с нижней разводкой, расположенной в техподполье. Стояки проходят в нишах санузлов, циркуляционные стояки расположены на лестничных клетках. В ванных комнатах предусмотрим установку постоянно обогреваемых полотенцесушителей, присоединяемых к водоразборным стоякам.

Квартирную разводку трубопроводов от водоразборных стояков к водоразборным приборам следует вести на высоте 0,2 м от уровня пола. Смесители ванн устанавливаются на высоте 0,8 м, смесители моек на высоте 0,85 м, смесители умывальников на высоте 1,0 м от уровня пола.

Установку запорной арматуры в системах горячего водоснабжения следует предусматривать:

а) на ответвлениях трубопроводов к секционным узлам водоразборных стояков и к отдельным зданиям;

б) на ответвлениях трубопроводов в каждую квартиру или помещение, в котором установлены водоразборные приборы;

в) у оснований и на верхних концах закольцованных водоразборных и циркуляционных стояков;

г) на всех подающих и циркуляционных трубопроводах на вводе и выводе из ЦТП;

д) на всасывающем и на нагнетательном патрубках каждого насоса;

е) на подводящих и отводящих трубопроводах каждого водоподогревателя.

3. Гидравлический расчёт системы горячего водоснабжения микрорайона
3.1. Гидравлический расчет подающих трубопроводов системы горячего водоснабжения микрорайона
После трассировки квартальных сетей горячего водоснабжения микрорайона и разработки аксонометрической схемы внутренних трубопроводов наиболее удаленного от ЦТП здания составим расчетную схему системы горячего водоснабжения, состоящую из расчетной аксонометрической схемы трубопроводов здания (см. приложения) и расчетной схемы квартальных сетей горячего водоснабжения микрорайона (см. приложения). Далее выберем расчетную ветвь системы как наиболее протяженную и загруженную от дальнего и наиболее высоко расположенного водоразборного прибора двухсекционного здания №1 до ЦТП. Длина водоразборного этажестояка с присоединенным по проточной схеме полотенцесушителем принята равной 10 м. Согласно схеме наиболее удаленным от ЦТП водоразборным прибором будет смеситель ванны водоразборного стояка Ст.ГВ-1 на восьмом этаже здания. На расчетной ветви проставим номера участков, их длины в метрах, определяемые секундные расходы . Секундный расход одним водоразборным прибором согласно рекомендациям [1] принят равным 0,2 л/с. Безразмерная величина определяется по приложению 4 [1] в зависимости от произведения количества приборов на участке N на вероятность их действия Р.

Вероятность действия приборов определяется по формуле

где U = 192 – количество жителей в секции здания;

N = 48 – количество водоразборных приборов в секции;

- расход горячей воды одним потребителем в час наибольшего водопотребления (10 л/ч);

- расход воды водоразборным прибором (0,2 л/с).

Р=(10∙192)/(0,2∙48∙3600)=0,055

После определения секундных расходов на участках приступаем к гидравлическому расчету подающих трубопроводов расчетной ветви. Ориентируясь на рекомендуемые скорости (не превышающие 1,5 м/с), по номограмме приложения 6 [2] определяем диаметры трубопроводов d, мм, скорости движения воды, W, м/с, удельные потери напора, i, мм/м. Затем определяем потери напора на участке Hl и суммарные потери всей расчетной ветви .

Результаты предварительного гидравлического расчета подающих трубопроводов сведены в таблицу 3.1 учебного пособия.
Таблица 3.1 – Гидравлический расчёт подающей сети

№ уч.

l, м

N, шт.



?



d, мм

W, м/с

I, мм/м



, мм

, мм

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

1,05

1

0,055

0,28

0,28

20

1

300

0,5

472,5

472,5

2

2,1

2

0,11

0,355

0,36

25

0,75

90

0,5

283,5

756

3

10

3

0,165

0,415

0,42

25

0,83

110

0,5

1650

2406

4

10

6

0,33

0,558

0,56

32

0,67

45

0,5

675

3081

5

10

9

0,495

0,675

0,68

32

0,85

80

0,5

1200

4281

6

10

12

0,66

0,779

0,78

32

0,95

100

0,5

1500

5781

7

10

15

0,825

0,872

0,87

32

1

120

0,5

1800

7581

8

10

18

0,99

0,964

0,96

32

1,1

150

0,5

2250

9831

9

10

21

1,155

1,05

1,05

32

1,25

175

0,5

2625

12456

10

9,5

24

1,32

1,12

1,12

32

1,4

200

0,5

1900

14356

11

15

48

2,64

1,684

1,68

50

0,81

40

0,2

720

15076

12

94

96

5,28

2,65

2,65

80

0,5

7,5

0,2

846

15922

13

18

192

10,56

4,3

4,3

80

0,81

20

0,2

432

16354

14

46

288

15,84

5,767

5,77

80

1,1

40

0,2

2208

18562

15

47

384

21,12

7,16

7,16

80

1,45

60,5

0,2

2843,5

21405,5

16

65

480

26,4

8,57

8,57

100

0,9

20

0,2

1560

22965,5

17

11

576

31,68

9,9

9,9

100

1,25

35

0,2

462

23427,5


Суммарные потери напора в расчетной ветви составили 23,4м (0,2МПа).

3.2. Подбор счётчика горячей воды

Для определения диаметра условного прохода счетчика по формуле (2.6) [2] определяем среднечасовой расход воды за сутки, м3/ч, который не должен превышать эксплуатационный, принимаемый по приложению 5 [2].
qth =(quh∙U)/(1000∙T)=(120∙2319)/(1000∙24)=11,595 м3/ч,
где - норма водопотребления горячей воды, принята по таблице 2.1 [2] равной 120 л/сут.чел;

U – количество жителей в микрорайоне, которое составляет 2319 чел;

Т – период работы системы горячего водоснабжения в сутки, принят равным 24 часа.

По таблице приложения принимаем счетчик с диаметром условного прохода 50 мм, имеющий эксплуатационный расход 12 м3/ч. По формуле (2.13) [2] определяем потери давления в счетчике , м, при пропуске расчетного секундного расхода .
Hсч=S∙(qh)2=0,143∙(9,9)2=14,015 м
Расчетные потери напора превышают максимально допустимые для турбинных счетчиков - 2,5м. Увеличим диаметр счётчика.

dу=65мм? Gэкс.=17 м3/ч ? S=810∙10-5 м/(л/с)2

Hсч=0,0081∙(9,9)2=0,8м – принимаем данный счётчик к установке.

3.3 Расчет тепловых потерь и циркуляционных расходов

В данной курсовой работе трубопроводы системы горячего водоснабжения здания приняты неизолированными. Разность температур горячей воды в подающих трубопроводах системы от водоподогревателей ЦТП до наиболее удаленной водоразборной точки принята равной 10 . Теплопотери на участках трубопроводов определяются по формуле ( 2.6 ) [2]: Qht=q ∙ l (q – теплопотери на 1м трубопровода по приложению 7 [2], l – длина расчётного участка)

При определении теплопотерь водоразборного стояка следует учитывать теплопотери примыкающей к стояку части верхней кольцующей перемычки (участок 10а). Теплопотери полотенцесушителей приняты равными 150 Вт. При этом их длина из длины этажестояка вычитается.

В данном примере суммарные теплопотери нерасчетных водоразборных стояков приняты равными теплопотерям расчетного стояка 1 и составили 3352 Вт на каждом.

Правая нерасчетная ветвь является симметричной по отношению к расчетной ветви, в соответствии с этим условием теплопотери правой ветви приняты равными теплопотерям левой расчетной ветви и составили 7111 Вт.
Теплопотери подающих трубопроводов остальных зданий приняты равными теплопотерям подающих трубопроводов здания 7 и составили для каждых двух секций зданий 14222 Вт. Суммарные теплопотери подающими трубопроводами системы горячего водоснабжения микрорайона составили 95564 Вт95,6 кВт. После определения теплопотерь приступаем к расчету циркуляционных расходов.

Циркуляционный расход горячей воды в системе , л/с, следует определять по формуле

, (2.14)
где =95,6 - суммарные теплопотери подающими трубопроводами системы ГВС, кВт;

=10 - разность температур в подающих трубопроводах системы от водоподогревателя до наиболее удаленной водоразборной точки, ;

- коэффициент разрегулировки циркуляции.

Общий циркуляционный расход системы на участке 17 от ЦТП составит
qcir17=1∙95,6/42=2,28 л/с
На остальных участках расчетной ветви циркуляционные расходы определяются пропорционально теплопотерям.
На участке16: qcir16= qcir17∙?Q16ht/(?Q17ht-Q17ht)=2,28∙80,9/(95,6-0,4)=1,94л/с
Аналогично определяются циркуляционные расходы на других участках.

На участке 15: qcir15=1,94∙64,1/(80,9-2,6)=1,59 л/с

На участке 14: qcir14=1,59∙47,9/(64,1-2)=1,23 л/с

На участке 13: qcir13=1,23∙32,1/(47,9-1,5)=0,85 л/с

На участке 12: qcir12=0,85∙17,3/(32,1-0,6)=0,47л/с

На участке 11: qcir11=0,47∙7,1/(17,3-3,1)=0,24л/с

На участке 10: qcir10=0,24∙3,4/(7,1-0,4)=0,12л/с

Следует учитывать, что расчет циркуляционных расходов выполняется при условии отсутствия водоразбора. Поэтому циркуляционный расход на всех участках водоразборного стояка Ст.ГВ1 одинаков – 0,12л/с. Расчет теплопотерь и циркуляционных расходов сведен в таблицу 3.3. Величины циркуляционных расходов указаны на соответствующих участках расчетной схемы. После определения циркуляционных расходов необходимо согласно формуле (2.1) [2] определить расчетные расходы горячей воды на начальных участках системы до первого водоразборного стояка (участки 17,16,15,14,13,12,11,10). Для указанных участков по приложению 14 [2] в зависимости от отношения расходов определяем величину коэффициента :

17) =4,34

16) =4,4

15) =4,5

14) =4,7

13) =5

12) =5,6

11) =7

10) =9,3
Для всех указанных участков величина отношения , соответственно для них = 0. Поэтому на указанных участках циркуляционные расходы при выполнении гидравлического расчета подающего трубопровода не учитываются. На основании этого выполненный ранее предварительный гидравлический расчет подающей сети по секундным расходам (см. таблицу 3.1) принимаем как окончательный.
Таблица 3.3 - Расчет тепловых потерь и циркуляционных расходов

№ уч.

Длина, l, м

Диаметр, d, мм

Потери теплоты, Вт

Циркуляционный расход, , л/с



Удельные, q

На участке,

Суммарные,

1

2

3

4

5

6

7

8

10а

2,5

20

15,1

37,8

37,8

0,12

0

3

9

25

24

366

553,8

0,12

0

4,5,6,7,8,9

54

32

29,3

2540,8

3094,6

0,12

0

10

9,5

32

27,1

257,4

3352

0,12

0

Стояк 2













3352







11

15

50

27,1

406,5

7111

0,24

0

Пр. ветвь













7111







12

94

80

32,9

3093

17315

0,47

0

Здание 2













14222







13

18

80

32,9

592

32129

0,85

0

Здание 3













14222







14

46

80

32,9

1513

47864

1,23

0

Здание 4

(1,2 сек)













14222







15

47

80

42,9

2016

64102

1,59

0

Зд.4(3,4 сек)













14222







16

65

100

40

2600

80924

1,94

0

Зд. 5,6













14222







17

11

100

38

418

95564

2,28






3.4 Гидравлический расчет трубопроводов циркуляционного кольца

Расчетное циркуляционное кольцо состоит из участков подающего трубопровода (от ЦТП до участка 10a) и участков циркуляционного трубопровода (от участка 10’ до ЦТП). Определяем потери напора и скорости движения воды на участках подающего трубопровода при пропуске циркуляционных расходов для принятых в режиме водоразбора диаметров трубопровода. Затем выполняем гидравлический расчет участков циркуляционного трубопровода. Учитывая невысокий напор насосов типа К, рекомендуемых в качестве циркуляционных насосов в системах ГВС, следует стремиться к тому, чтобы суммарные потери давления в циркуляционном трубопроводе не превышали 0,12  0,15 МПа. Поэтому при подборе диаметров участков циркуляционного трубопровода следует ограничиваться скоростью воды до 0,5- 0,7 м/с.

Результаты гидравлического расчета циркуляционного кольца сведены в таблицу 3.4. Потери напора (давления) в подающем трубопроводе составили 0.565 м (0,00565 МПа), потери напора (давления) в циркуляционном трубопроводе составили 2,6 м (0,026 МПа). Потери напора (давления) в секционном водоразборном узле №1, включающем участки 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 10a, составили 0,444 м (0,00444 МПа).

Таблица 3.4 - Гидравлический расчет циркуляционного кольца


№ уч.

l, м

, л/с

d, мм

W, м/с

I, мм/м





, мм

1

2

3

4

5

6

7

8

9

17

11

2,28

100

0,27

1,95

0,2

25,74

25,74

16

65

1,94

100

0,23

1,46

0,2

113,88

139,62

15

47

1,59

80

0,32

3,77

0,2

212,63

352,25

14

46

1,23

80

0,25

2,43

0,2

134,14

486,39

13

18

0,85

80

0,18

1

0,2

21,6

508

12

94

0,47

80

0,1

0,35

0,2

39,5

547,5

11

15

0,24

50

0,13

1

0,2

18

565,5

10

9,5

0,12

32

0,14

2

0,5

28,5

594

9,8,7,6,5,4

60

0,12

32

0,14

2

0,5

180

774

3

10

0,12

25

0,22

8,44

0,5

126,6

900,6

10a

2,5

0,12

20

0,37

29,2

0,5

109,5

1010,1

10'

32

0,12

15

0,7

139,9

0,5

6715

7725

11'

15

0,24

25

0,47

30

0,2

540

8265

12’

94

0,47

32

0,5

24

0,2

2707

10972

13’

18

0,85

40

0,68

35

0,2

756

11728

14’

46

1,23

50

0,58

19

0,2

1048

12776

15'

47

1,59

70

0,46

9

0,2

507

13283

16'

65

1,94

80

0,4

5,3

0,2

413

13696

17'

11

2,28

80

0,46

7

0,2

92

13788



4. Расчёт оборудования центрального теплового пункта

4.1 Определение расчетных расходов теплоты на отопление и горячее водоснабжение. Выбор схемы включения водоподогревателей;

Максимальный часовой расход горячей воды, , м3/ч, следует определять по формуле
,
где - часовой расход воды водоразборным прибором, л/ч, принимаемый по [1 прил.2]. Для жилых зданий, оборудованных ваннами, умывальниками и мойками допускается принимать = 200 л/ч;

- коэффициент, определяемый согласно [1, прил.4] в зависимости от произведения общего числа приборов N, обслуживаемых проектируемой системой на вероятность их использования , которая определяется по формуле


Phr=3600∙0,055∙0,2/200=0,198

N∙ Phr=0,198∙576=114,048??hr=29,09

qhrh=0,005∙200∙29,09=29,1м3

Максимальный тепловой поток в течение часа максимального теплового потребления, , кВт, определяется по формуле (2.9) [2]

,

где =5 - температура холодной воды в сети водопровода;

=96 кВт- теплопотери трубопроводами системы горячего водоснабжения/

Qhrh=1,16∙29,1∙(55-5)+96=1738,8 кВт

Расчетный тепловой поток на нужды отопления микрорайона определяется по следующей формуле
, (2.17)
где А – общая площадь жилых зданий микрорайона, м2;

- укрупненный показатель максимального часового расхода теплоты на отопление жилых зданий, Вт/м2 общей площади, который следует принимать по таблице 2.3 [2].

Q0max=79,4∙44064=3498,7 кВт

Соотношение тепловых потоков составит

?= Qhrh/ Q0max=1783,8/3498,7=0,51 ? 0,2<0,51>1

Исходя из полученного значения отношения тепловых потоков, примем двухступенчатую смешанную схему присоединения водоподогревателей.

Запроектируем движение теплоносителя в два потока. При расчётной производительности одного потока 50% от суммарной нагрузки, примем для одного потока следующие данные: qhrh=14,55м3/ч, Qhrh=891,9 кВт, Q0max=1749,35 кВт.
4.2 Определение расчётных параметров теплоносителя для расчёта водоподогревателя системы ГВС.

1. Максимальный расход сетевой воды на отопление, кг/ч,
(3.2) [2]

Gd0=3,6∙1,75∙103/4,2∙(140-70)=21,43∙103 кг/ч

2. Максимальный расход греющей воды на горячее водоснабжение, кг/ч,

(3.3) [2]

Gdhmax=3,6∙0,55∙0,9∙103/4,2∙(79-39)=10,6∙103 кг/ч

При ограничении максимального расхода сетевой воды на ЦТП, в качестве расчетного принимается больший из двух расходов

Gd= Gdo=21,43∙103 кг/ч

  1. Температура нагреваемой воды за водоподогревателем І ступени,


(3.4) [2]

th1=39-5=34

  1. Расчетная производительность водоподогревателя І ступени, Вт

(3.5) [2]

Qhsp1=(14,55∙103∙(34-5) ∙4,2)/3,6=0,49∙106Вт

  1. Расчетная производительность водоподогревателя II ступени, Вт


(3.6) [2]
Qhsp11= Qhrh- Qhsp1=0,89∙106-0,49∙106=0,4∙106 Вт

6.Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя II ступени ІІ2 и на входе в водоподогреватель І ступени І1, 0С
(3.7) [2]

?211=?11=79-(3,6∙0,4∙106)/(4,2∙21,43∙103)=79-16=630С

7.Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя І ступени, 0С
(3.8) [2]

?21=79-(3,6∙0,89∙106)/(4,2∙21,43∙103)=79-35,6=43,4 0С


  1. Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для І ступени водоподогревателя, 0С


(3.9) [2]
;

?tб=43,4-5=38,4 0С

?tм=63-34=29 0С

?tср1=(38,4-29)/(2,3∙lg(38,4/29))=33,6 0С


  1. Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для II ступени водоподогревателя, (формула 3.9)

;

?tб=63-34=29 0С.

?tм=79-60=19 0С.

?tср11=(29-19)/(2,3∙lg(29/19))=23,8 0С.
4.3 Конструктивные характеристики водоподогревателя

В данной курсовой работе запроектируем установку пластинчатых водоподогревателей, собранного из пластин 0,5Пр. Оптимальная скорость соответствует скорости воды в каналах WОПТ = 0,4 м/с.

1. Выбираем тип пластины 0.5Пр, по оптимальной скорости находим требуемое количество каналов по нагреваемой воде mH,
,(3.19) [2]

где fK — живое сечение одного межпластинчатого канала

(fK= 0,00285 м2).

mн=14,55∙103/(0,4∙0,00285∙103∙3600)=3,5

Округляем расчетное количество каналов до целого числа (mH принимаем равным 4).

2. Компоновку водоподогревателя принимаем симметричной, т. е.

mГР= mH. Общее живое сечение каналов в пакете по ходу греющей и нагреваемой воды, м2:

fгр=fн= mн∙ fK (3.20) [2]

fгр=fн=4∙0,00285=0,0114 м2

4. Находим фактические скорости греющей, и нагреваемой, воды, м/с
(3.21) [2]

(3.22) [2]

Wгр=21,43∙103/3600∙0,0114∙103=0,52м/с

Wн=14,55∙103/3600∙0,0114∙103=0,35м/с
4.4 Расчёт водоподогревателя 1 ступени
а) Коэффициент теплоотдачи 1 ,Вт/(м2°С), от греющей воды к стенке пластины

,(3.23) [2]

где А — коэффициент, зависящий от типа пластин принимается по приложению 9 [2] (А = 0,492);

tcpгр = (63+43,4)/2= 53,2
?1=1,16∙0,492∙(23000+283∙53,2-0,63∙53,22) ∙0,520,73=12834,9 Вт/(м20С).

б) Коэффициент тепловосприятия , Вт/(м2  °С), от стенки пластины к нагреваемой воде

,(3.24) [2]

tсрн =(34+5)/2=19,5

?2=1,16∙0,492(23000+283∙19,5-0,63∙19,52) ∙0,350,73=7415 Вт/(м2°С).

в) Коэффициент теплопередачи К1, Вт/(м2°С)
,(3.25) [2]
где  - коэффициент, учитывающий уменьшение коэффициента теплопередачи из-за термического сопротивления накипи и загрязнений на пластине, в зависимости от качества воды принимается равным 0,7 - 0,85.

Коэффициент теплопередачи, при  = 0,8, равен

K1=0,8/(1/12834,9+0,001/16+1/7415)=2899 Вт/(м2°С).

г) При заданной величине расчетной производительности

= 0,49106 Вт и по полученным значениям коэффициента теплопередачи К и температурного напора tСР= 33,6 определяется необходимая поверхность нагрева первой ступени F1:
.(3.26) [2]

Требуемая поверхность нагрева водоподогревателя І ступени равна

F1=0,49∙106/2899∙33,6=5м2

д) Количество ходов в теплообменнике ХI определяется по формуле
(3.27) [2]

где fПЛ=0,5 м2 — поверхность нагрева одной пластины, м2.

X1=(5+0,5)/2∙4∙0,5=1,375шт.

Число ходов округляется до целой величины. Принимаем два хода.

е) Действительная поверхность нагрева всего водоподогревателя первой ступени , м2, определяется по формуле

(3.28) [2]

F1=(2∙4∙2-1) ∙0,5=7,5 м2.

ж) Потери давления Р, кПа, в водоподогревателях следует определять по формулам:

для нагреваемой воды
,(3.29) [2]
для греющей воды
,(3.30) [2]
где  - коэффициент, учитывающий накипеобразование, который для греющей сетевой воды равен единице, а для нагреваемой воды должен приниматься по опытным данным, при отсутствии таких данных можно принимать  = 1,5 - 2,0;

Б - коэффициент, зависящий от типа пластины, принимается по приложению 9 табл. 9.1 [2], (Б = 3);

WH.C - скорость при прохождении максимального секундного расхода нагреваемой воды (qh=4,95л/с) определяется по формуле (3.22) [2]
Wнс=qh/mн∙fk∙?=4,95/4∙0,00285∙1000=0,43м/с

Потери давления в первой ступени по нагреваемой воде при значениях  = 2 и Б = 3 составят:
н1=2∙3∙(33-0,08∙19,5) ∙0,431,75∙2=86кПа

Потери давления І ступени водоподогревателя по греющей воде при  = 1 и Б = 3 составят:
гр1=1∙3∙(33-0,08∙53,2) ∙0,521,75∙2=55 кПа
4.5 Расчёт водоподогревателя 11 ступени

В соответствии с методикой расчета двухступенчатой смешанной схемы включения водоподогревателей с ограничением расхода, согласно указаниям [3] во второй ступени водоподогревателя суммарные сечения каналов, значения скоростей греющей и нагреваемой воды будут аналогичны соответствующим значениям этих параметров из расчета водоподогревателя первой ступени.
средняя температура греющей воды, 0С

tcpгр = (63+79)/2= 71 .(3.12) [2]

средняя температура нагреваемой воды,
tсрн =(34+60)/2=47 . (3.13) [2]

а) Коэффициент теплоотдачи 1 ,Вт/(м2°С), от греющей воды к стенке пластины:

?1=1,16∙0,492∙(23000+283∙71-0,63∙712) ∙0,520,73=13971 Вт/(м20С).

б) Коэффициент тепловосприятия , Вт/(м2  °С), от стенки пластины к нагреваемой воде:

?2=1,16∙0,492(23000+283∙47-0,63∙472) ∙0,350,73=9251Вт/(м2°С).

в) Коэффициент теплопередачи К1, Вт/(м2°С)

K1=0,8/(1/13971+0,001/16+1/9251)=3306 Вт/(м2°С).

г) При заданной величине расчетной производительности

Qhsp11= 0,4106 Вт и по полученным значениям коэффициента теплопередачи К и температурного напора tСР= 23,8 определяется необходимая поверхность нагрева второй ступени F11:

F11=0,4∙106/3306∙23,8=5м2

д) Количество ходов в теплообменнике Х11:

X11=(5+0,5)/2∙4∙0,5=1,375шт.

Число ходов округляется до целой величины. Принимаем два хода.

е) Действительная поверхность нагрева всего водоподогревателя второй ступени , м2:

F11=(2∙4∙2-1) ∙0,5=7,5 м2.

ж) Потери давления Р, кПа, в водоподогревателях:
для нагреваемой воды

н11=2∙3∙(33-0,08∙47) ∙0,431,75∙2=80кПа

для греющей воды

гр11=1∙3∙(33-0,08∙71) ∙0,521,75∙2=52 кПа

Суммарные потери давления (напора) по нагреваемой воде при пропуске максимального секундного расхода на горячее водоснабжение составили :

н= ?Рн1+ ?Рн11=80+86=166 кПа
В результате расчета в качестве водоподогревателя горячего водоснабжения принимаем два теплообменника (І и II ступени) с пластинами типа 0,5Пр, толщиной 0,8 мм, из стали 12Х18Н1ОТ (исполнение 01). Поверхность нагрева І ступени —7.5 м2, II ступени — 7.5 м2.

4.6. Подбор насосов

При постоянном или периодическом недостатке напора, а также при необходимости поддержания принудительной циркуляции, в централизованных системах горячего водоснабжения необходимо предусматривать устройство насосных установок.

Предварительно для определения схемы установки циркуляционного насоса необходимо сравнить величину гарантированного напора городского водопровода на вводе в ЦТП Нg с величиной требуемого напора в режиме максимального водоразбора при пропуске расчетного расхода горячей воды .

Требуемый напор в точке присоединения системы горячего водоснабжения к трубопроводу, подающему холодную воду, , определим по формуле
,(2.18) [2]
где =24м - геометрическая высота подачи воды от уровня ввода водопровода в ЦТП (пола ЦТП) до наиболее высоко расположенного санитарного прибора;

=23,4м - сумма потерь напора в трубопроводах главной ветви системы от ЦТП до наиболее удаленной точки трубопровода;

=3м - свободный напор у дальнего водоразборного прибора, который следует принимать для ванн и душей со смесителями – 3 м;
.5. Подбор насосов

11 ступени

=0,8м - потери напора в счетчике холодной воды;

=16,6м - потери напора для нагреваемой воды в водоподогревателях ЦТП.
Нтреб=24+23,4+3+0,8+16,6=67,8м

Требуемый напор Нтреб превышает величину гарантированного напора водопровода Нg
67,8 – 56 = 11,8 м
В соответствии с этим условием следует устанавливать циркуляционно-повысительный насос.

Подача циркуляционно-повысительного насоса в режиме максимального водоразбора для одного потока должна быть не менее половины расчетного секундного расхода воды в системе:
9,9 = 4,95 л/с (17,82 м3/ч)

Напор насоса должен компенсировать недостачу напора Нтреб–Нg= =11,8 м. В режиме циркуляции подача циркуляционно-повысительного насоса для одного потока должна быть не менее величины, равной сумме циркуляционного расхода и частичного водоразбора, определяемой для одного потока:
= 1,14 + 0,54,95 = 3,62 л/с (13 м3/ч)

Напор циркуляционно-повысительного насоса в режиме циркуляции определяем по формуле (2.15) [2]


где - потери напора в подающем трубопроводе при пропуске суммы циркуляционного расхода и частичного водоразбора (= 1,01 м, см. табл. 3.4);

- потери напора в циркуляционном трубопроводе при пропуске циркуляционного расхода (= 12,8 м, см. табл. 3.4);

- потери напора во второй ступени водоподогревателя при пропуске суммы циркуляционного расхода и частичного водоразбора для одного потока.
Для их расчета определим скорость нагреваемой воды:
Wн=(1,14+0,5∙4,95)/4∙0,00285∙1000=0,32м/с
Потери давления (напора) во второй степени водоподогревателя при данной скорости составят

н11=2∙3∙(33-0,08∙47) ∙0,321,75∙2=47,8кПа (4,8 м)

Напор циркуляционно-повысительного насоса составит

Hp,cir=1,01∙((2,28+0,5∙9,9)/2,28)2+4,8+12,8=27,3м

Циркуляционно - повысительный насос должен обеспечить требуемый напор и подачу как в режиме водоразбора, так и в режиме циркуляции. Поэтому напор насоса должен быть не менее 11,8 м, а подача не менее 17,82 м3/ч. По приложению 8 [2] подбираем насос 2К-6, имеющий напор 31 м, подачу 20 м3/ч, мощность двигателя 4.5 кВт, диаметр рабочего колеса 162 мм, число оборотов рабочего колеса 2900 об/мин. Аналогичный рабочий насос устанавливается и для второго потока. Необходимо также предусмотреть установку дополнительного резервного насоса на случай выхода из строя одного из рабочих насосов. Принятый насос обеспечивает необходимые параметры как для режима циркуляции так и для режима максимального водоразбора. В этом случае установки дополнительного повысительного насоса не требуется.

4.7. Расчёт ёмкости бака – аккумулятора

Наличие аккумулирующей емкости позволяет выравнивать неравномерность потребления горячей воды, а также уменьшить поверхность нагрева водоподогревателей исходя из условий расчета производительности водоподогревателей по среднечасовому расходу теплоты на горячее водоснабжение. Емкость бака-аккумулятора может быть определена графически, на основании интегральных графиков подачи и потребления теплоты в системе ГВС. Неравномерность потребления теплоты в течение суток может быть принята по таблице 2.4 [2].

Емкость бака-аккумулятора , м3, при переменном объеме воды и постоянной ее температуре, определяется по формуле
,
где - максимальная разность ординат интегральных графиков подачи и потребления теплоты, кВт;

- температура холодной водопроводной воды, .

Максимальный тепловой поток в течение часа максимального теплового потребления:

Qhrh=1,16∙11,595∙(55-5)+96=769 кВт

Определим расходы теплоты на горячее водоснабжение по часам суток с учетом неравномерности потребления, принимаемой по таблице 2.4 [2]. Расчет сведен в таблицу 4.6.
Таблица 4.7 – Расчет потребления теплоты на горячее водоснабжение по часам суток

Часы суток

% от

, кВт

, кВт

0-1

50

384,5

384,5

1-2

10

76,9

461,4

2-3

10

76,9

538,3

3-4

10

76,9

615,2

4-5

10

76,9

692,1

5-6

10

76,9

769

6-7

60

461,4

1230,4

7-8

90

692,1

1922,5

8-9

90

692,1

2614,6

9-10

180

1384,2

3998,8

10-11

180

1384,2

5383

11-12

180

1384,2

6767,2

12-13

80

615,2

7382,4

13-14

80

615,2

7997,6

14-15

80

615,2

8612,8

15-16

80

615,2

9228

16-17

120

922,8

10150,8

17-18

120

922,8

11073,6

18-19

160

1230,4

12304

19-20

240

1845,6

14149,6

20-21

200

1538

15687,6

21-22

140

1076,6

16764,2

22-23

120

922,8

17687

23-24

80

615,2

18302,2


Используя данные таблицы 4.7 строим интегральные графики подачи и потребления теплоты на горячее водоснабжение.

Расчетная ёмкость баков-аккумуляторов, м3, для системы горячего водоснабжения определяется по формуле (2.26) [2]

где Аmax - максимальная разность ординат интегральных графиков подачи и потребления теплоты, в данном примере Аmax= 9000 кВт
VA=3,6∙9000/(60-5)∙4,2=140,3 м3
Согласно рекомендациям [1] принимаем к установке 2 бака по 50 % расчетной ёмкости (по 70,15 м3 ) каждый.




а)
б)

Amax



Рисунок 4.7 – Интегральные графики а) подачи и б) потребления теплоты

Заключение

В курсовой работе была запроектирована система горячего водоснабжения жилого микрорайона: произведена оптимальная трассировка наружных водопроводов (минимальная протяжённость), оптимальная разводка внутреннего водопровода горячей воды. Произведён гидравлический расчёт системы горячего водоснабжения для подбора оптимальных диаметров трубопроводов и минимальных потерь напора для экономичной работы системы. Также было рассчитано основное оборудование центрального теплового пункта: подобраны пластинчатый теплообменник и ёмкость бака – аккумулятора горячей воды.
Список используемой литературы

  1. СНиП 2.04.01-85* Внутренний водопровод и канализация зданий. Минстрой России – М.: ГУП ЦПП, 1997 – 60 с.

2. Горячее водоснабжение жилого микрорайона Учебное пособие к курсовому и дипломному проектированию по дисциплине «Теплоснабжение» для студентов специальности ТГВ (290700) / А. К. Тихомиров. – Хабаровск: Изд-во Хабар. гос. техн. ун-та, 2002. –98 с.

    1. Проектирование тепловых пунктов. СП 41-101-95. Минстрой России – М.: ГУП ЦПП, 1997 – 79 с.




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