Реферат: Теплоснабжение районов города

Министерство образования и науки

Российской федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Оренбургский государственный университет»

Кафедра теплогазоснабжения, вентиляции и гидромеханики

Курсовой проект

«ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ РАЙОНОВ ГОРОДА»

ОГУ 270109.6105.28 ПЗ

Руководитель работы:

«___»_________2007 Гребнев Д.В.

_____________________________

Выполнил:

ст-т гр. 03ТГВ2

«___»_________2007 Ильязов Р.М.

_____________________________

Оренбург 2007

Содержание

Введение………………………………………………………………………..……….5

1. Задание на проектирование……………………………………………….. ……….7

Расчётно-пояснительная записка……………………………………………7

1.2 Графическая часть проекта…………………………………………………..9

2 Методические указания к выполнению разделов проекта………..…………9

2.1 Определение расчетных часовых расходов теплоты по видам тепловых нагрузок……………………………………………………………………….….10

2.2 Построение часовых графиков расхода теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от температуры наружного воздуха……………………………………………………………....11

2.3 Построение графиков температур воды и графиков расходов воды в тепловой сети в зависимости от температуры наружного воздуха для всех видов нагрузок, в том числе суммарного графика расхода воды и графика средневзвешенной температуры обратной воды……………………..………..12

2.4 Построение годового графика расхода теплоты по продолжительности стояния температур наружного воздуха………………………………..……...13

2.5 Разработка принципиальной схемы теплоснабжения, в том числе схемы нагрева воды на ТЭЦ и схемы подпитки сети…………………………………14

2.6 Выбор типа прокладки теплосети, строительных конструкций, типа тепловой изоляции и теплоизоляционных конструкций, механического оборудования теплосетей……………………………………………………….15

2.7 Гидравлический расчет главной магистрали тепловой сети и одного ответвления, ближайшего к ТЭЦ……………………………………………….16

2.8 Построение пьезометрических графиков главной магистрали теплосети и ответвлений для зимнего и летнего режимов работы…………………………17

2.9 Подбор сетевых насосов на ТЭЦ…………………………..……………….18

2.10 Определение объема подпиточной воды. Подбор подпиточных насосов……………………………………………………………………………20

2.11 Подбор основных подогревателей и пиковых водогрейных котлов на ТЭЦ…………………………………………………………………………….....21

2.12 Выбор типа подвижных и неподвижных опор. Расчет усилий, действующих на одну из неподвижных опор..………………………………..22

2.13 Расчет угла, работающего на самокомпенсацию………………………..22

2.14 Расчет сальникового компенсатора (первый от ТЭЦ на главной магистрали) и одного П-образного компенсатора (любой по схеме)…..……23

2.15 Подбор конструкции тепловой изоляции и расчет толщины основного теплоизоляционного слоя для головного участка тепловой сети……………24

Построение продольного профиля 1 км

2.16 Расчет подогревательной установки ЦТП (для закрытой системы теплоснабжения - для горячего водоснабжения, для открытой системы теплоснабжения - для отопления)……………………………..……………….25

3 Литература, рекомендуемая для изучения курса…………………..……….26

Приложение А………………………………………..………………………….27

Приложение Б………………………………………..………………………….28

Приложение В………………………………………..………………………….33

1. Задание курсового проекта

Разработать систему теплоснабжения районов города, включая подогревательную установку ТЭЦ, магистральные тепловые сети, ЦТП микрорайона.

Построить графики расхода теплоты, Графически показать монтажную трассу тепловой сети, план

Теплоносителем является вода, нагреваемая в основных и пиковых подогревателях ТЭЦ.

Все жилые кварталы присоединены к однотрубным тепловым сетям.

2. Расчётно-пояснительная записка

1 Определить расчетные (средние и максимальные) часовые расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых кварталов.

2 Построить часовой график расхода теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от температуры наружного воздуха.

3 Построить графики температур воды и графики расходов воды в тепловой сети в зависимости от температуры наружного воздуха для всех видов нагрузок, в том числе суммарный график расхода воды и график средневзвешенной температуры обратной воды.

4 Построить годовой график расхода теплоты по продолжительности стояния температур наружного воздуха.

5 Разработать принципиальную схему теплоснабжения, в том числе схему нагрева воды на ТЭЦ и схему подпитки сети.

6 Выбрать тип прокладки теплосети, строительные конструкции, тепловую изоляцию и теплоизоляционную конструкцию, механическое оборудование теплосети.

7 Произвести гидравлический расчет главной магистрали тепловой сети и одного ответвления, ближайшего к ТЭЦ.

8 Построить пъезометр для зимнего и летнего режимов работы тепловой сети. На пъезометре указать напоры сетевых и подпиточных насосов.

9 Подобрать сетевые насосы. Построить суммарную характеристику параллельной работы насосов и характеристику тепловой сети. Определить рабочую точку сети.

10 Определить объем подпиточной воды. Подобрать подпиточные насосы. Для открытых систем теплоснабжения разработать схему водоподготовки.

11 Определить производительность основных подогревателей и пиковых водогрейных котлов на ТЭЦ. Рассчитать тип и количество основных подогревателей и подобрать водогрейный пиковый котел. Для открытой системы теплоснабжения произвести расчет деаэратора.

12 Выбрать тип подвижных и неподвижных опор в каналах и камерах. Рассчитать усилия, действующие на одну из опор (первая от ТЭЦ неподвижная опора на главной магистрали).

13 Рассчитать один угол, работающий на самокомпенсацию.

14 Рассчитать один сальниковый компенсатор (первый от ТЭЦ на главной магистрали) и один П-образный компенсатор (любой по схеме).

15 Подобрать конструкцию тепловой изоляции и рассчитать толщину основного теплоизоляционного слоя для головного участка тепловой сети.

16 Рассчитать подогревательную установку ЦТП (для закрытой системы теплоснабжения - для горячего водоснабжения, для открытой системы теплоснабжения - для отопления).

В объем пояснительной записки входят графики и схемы.

1 График часовых расходов теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от температуры наружного воздуха.

3. Графики температур и расходов воды в теплопроводах в зависимости от температуры наружного воздуха для всех видов тепловой нагрузки.

4. Годовой график расхода теплоты по продолжительности стояния наружных температур.

5. Пьезометрический график для зимнего и летнего режимов работы тепловой сети.

6. Принципиальная схема теплоснабжения, в том числе схемы подпитки, водоподготовки и подогревательной установки ТЭЦ.

7. Расчетная схема тепловой сети.

8. Принципиальная схема подогревательной установки ЦТП.

1.2 Графическая часть проекта

В графическую часть проекта входят

1. Общие данные по проекту.

2. Генплан района города.

3. Монтажная схема 1 км главной магистрали тепловой сети, начиная от ТЭЦ, и ближайшего ответвления.

4. Профиль 1 км трассы главной магистрали.

5. Сечение непроходного канала (на головном участке).

6. Узел теплофикационный (первый УТ от ТЭЦ, М=1:10 - 1:20, план и разрез).

7. Компенсаторная ниша.

8. Элементы оборудования тепловой сети: подвижная и неподвижная опоры, узел смены типа прокладки сети (в двух проекциях), конструкция тепловой изоляции.

9. ЦТП: план, два разреза и аксонометрическая схема.

2. Исходные данные.

1. Расчетная температура воды в тепловой сети 145-70 [^о С]

2. Ген план районов города Барнаула.

3. Климатические показатели населенного пункта:

а) среднегодовая температура наружного воздуха 1,3 [^о С]

б) t_но = -39 [^о С]

в) t_нв = -23 [^о С]

г) t_ср = -8,3 [^о С]

4. Этажность зданий – 5, 7, 9 [эт].

5. Однотрубная система теплоснабжения.

3. Определение расчетных часовых расходов теплоты по видам тепловых нагрузок.

Определение тепловых нагрузок производится по СНиПу 2.04.07-86 «Тепловые сети» (в дальнейшем [1]), исходя из величины жилой площади и числа жителей, считая все административно-бытовые, общественные и жилые здания, равномерно распределенные по районам. Суммарная площадь застраиваемых районов определяется по масштабу генплана в [га]. Жилая площадь районов определяется в зависимости от этажности зданий (таблица А.1).

, [м² ],

где – общая жилая площадь квартала, [м² ]

– площадь квартала по генплану, [га]

– плотность жилого фонда, [м² /га], принимается (таблица А.1).

Число жителей определяется из условия, что норма жилой площади на одного жителя составляет 12 [м² /чел]:

, [чел]

Для определения числа жителей и жилой площади города производится нумерация районов, определяется их площадь, а также число жителей и их жилая площадь. Расчеты записываются в таблицу 1.

Таблица 1 - Площади районов, число жителей, жилая площадь района

По данным таблицы 1 определяют тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение по [1.п.2]. Определение расходов теплоты производят для каждого квартала и всего города в целом, но раздельно для каждого вида нагрузок. Результаты расчета заносят в таблицу 2.

Тепловые потоки при отсутствии проектов отопления, вентиляции и горячего водоснабжения зданий и сооружений определяются:

для предприятий - по укрупненным ведомственным нормам, утвержденным в установленном порядке, либо по проектам аналогичных предприятий;

для жилых районов городов и других населенных пунктов - по формулам:

а) максимальный тепловой поток, Вт, на отопление жилых и общественных зданий

б) максимальный тепловой поток, Вт, на вентиляцию общественных зданий

в) средний тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий

;

или

;

г) максимальный тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий

где k ₁ - коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным 0,25;

k ₂ - коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным: для общественных зданий, построенных до 1985 г. - 0,4, после 1985 г. - 0,6.

Средний тепловой поток на отопление жилых районов населенных пунктов, Вт, следует определять по формуле

;

то же, на вентиляцию, В_т , при t_o

.

Средний тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилых районов населенных пунктов в неотапливаемый период следует определять по формуле:

.

При определении суммарных тепловых потоков жилых и общественных зданий присоединяемых к тепловым сетям, следует учитывать также тепловые потоки на горячее водоснабжение существующих зданий подлежащих централизованному теплоснабжению, в том числе не имеющих централизованных систем горячего водоснабжения или оборудованных газовыми колонками.

Потери теплоты в тепловых сетях следует определять расчетом с учетом тепловых потерь через изолированные поверхности трубопроводов и со среднегодовыми утечками теплоносителя.

Таблица 2 - Расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение

При определении расчетных суммарных расходов теплоты на весь город необходимо учесть потери теплоты в сетях и оборудовании в размере 5% от суммарного расхода теплоты:

где принимают по таблице 2.

Далее определяются средние тепловые потоки на отопление и вентиляции, а затем годовые расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение по [1, пр. 22].

на отопление жилых или общественных зданий:

[кДж]

на вентиляцию общественных зданий:

;

[кДж]

на горячее водоснабжение жилых или общественных зданий:

[кДж]

где n_o - продолжительность отопительного периода, сут, соответствующая периоду со средней суточной температурой наружного воздуха 8 °C и ниже, принимаемому по СНиП 2.01.01-82;

Z - усредненное за отопительный период число часов работы системы вентиляции общественных зданий в течение суток (при отсутствии данных принимается равным 16 ч);

n_hy - расчетное число суток в году работы системы горячего водоснабжения. При отсутствии данных следует принимать 350 сут.

4. Построение часовых графиков расхода теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от температуры наружного воздуха.

Часовой график расхода теплоты на отопление в зависимости от температуры наружного воздуха строится по двум точкам. Первая точка - это расход теплоты при расчетной температуре наружного воздуха; вторая - равная нулю при температуре наружного воздуха, сходной с температурой внутреннего воздуха отапливаемых зданий. Линия графика будет представлять собой прямую линию. Отопление прекращается при t_Н = +8 [°С]. Расход теплоты при температурах более высоких, чем +8 [°С], на графике будет показан условно. Аналогично строится часовой график расхода теплоты на вентиляцию. Линия графика будет представлять собой тоже прямую линию.

Часовой график расхода теплоты на горячее водоснабжение для зимнего периода изображается двумя линиями, параллельными оси абсцисс (максимальный и средний расход теплоты). Для летнего периода при t_Н +8 [°С] строится только линия максимального летнего расхода теплоты, которая также параллельна оси абсцисс. Построение графиков ведут по [6,7,11]. График находится в приложении №1.

5. Построение годового графика расхода теплоты по продолжительности стояния температур наружного воздуха

Годовой график продолжительности расхода теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение строится по часовым графикам расходов теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение и по длительности стояния различных температур наружного воздуха в течение отопительного сезона. Число часов стояния среднесуточных температур наружного воздуха за отопительный период приведено в [8, таблица 1.3].

В летний период, который в теплоснабжении условно определятся периодом с наружными температурами выше +8 [°С], работает из трех основных нагрузок только горячее водоснабжение. Нагрузка горячего водоснабжения принимается равной среднему значению соответственно для зимнего и летнего периодов. Часовые графики тепловых нагрузок и график по продолжительности строятся на одном листе миллиметровки. По центру листа размещается ось расчетных тепловых нагрузок (ось ординат). По оси абсцисс, вправо от оси координат откладывают продолжительность отопительного периода, а влево – температуру наружного воздуха.

Рекомендуется следующий порядок построения графика. Вначале строится график отопительной нагрузки справа от оси ординат: по оси ординат при t_НР откладывается Q_НР . Эта точка соединяется прямой линией с точкой t_В =18 [⁰ С] на оси абсцисс. На нее накладывается вентиляционная нагрузка таким же методом. Линия вентиляционной нагрузки будет одновременно и линией суммарной отопительно-вентиляционной нагрузки. Линию нагрузки горячего водоснабжения для зимнего периода проводят параллельно линии суммарной отопительно-вентиляционной нагрузки в диапазоне температур от t_НР до t = +8 [⁰ C]. В диапазоне наружных температур выше +8 [⁰ С] график нагрузки горячего водоснабжения проводится параллельно оси абсцисс. После построения часовых графиков тепловых нагрузок приступают к построению годового графика. Годовой график продолжительности тепловой нагрузки строится справа от оси ординат. Перед построением графика необходимо заполнить таблицу 3. Таблица заполняется по [8, таблица 1.3].

Таблица 3

Порядок построения графика следующий. При данной текущей температуре наружного воздуха, соответствующей концу температурного диапазона из таблица 4, подняться вертикально вверх до линии суммарного расхода теплоты. Из точки пересечения провести горизонтальную прямую вправо до вертикальной линии, соответствующей å n_i этого же диапазона из таблица 4. Пример построения графиков часового и годового расходов теплоты смотри в [6; 7, с. 70]. График находится в приложении №1.

6. Построение графиков температур воды и графиков расходов воды в тепловой сети в зависимости от температуры наружного воздуха для всех видов нагрузок, в том числе суммарного графика расхода воды и графика средневзвешенной температуры обратной воды

В данном проекте теплоснабжения районов города предусматривается одновременная подача теплоты по двухтрубным водяным тепловым сетям на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Режим отпуска теплоты от ТЭЦ определяется по [1, п.4] в зависимости от отношения среднечасовой нагрузки на горячее водоснабжение к расчетной на отопление.

Базовый график качественного регулирования по отопительной нагрузке строится по [8, с. 156-162]. При этом методе регулирования температура воды в подающей магистрали тепловой сети при высоких наружных температурах (t_Н ≥ +8 [⁰ С]) сохраняется постоянной и равной 70 [⁰ С] для закрытых систем. Температура обратной воды от систем отопления в этом диапазоне также принимается постоянной и равной температуре воды в обратной магистрали в точке излома графика. При температуре наружного воздуха t_Н > +8 [⁰ С] температура воды в обратной магистрали теплосети принимается согласно [1, п.5.4] равной 30 [⁰ С].

Для регулирования отпуска теплоты на вентиляцию в закрытых системах теплоснабжения следует предусматривать дополнительное местное регулирование вентиляционной нагрузки «по воде» с определением в характерных точках температуры воды после калориферов и построением графика температуры обратной воды и расхода в интервале наружных температур от t_НП до +8 [⁰ С]. Построение графиков вести по [6,7]. В закрытых системах теплоснабжения выбор схемы включения подогревателей горячего водоснабжения производится по [1, п.11.7; 3, п.3.14].

Для двухступенчатой смешанной схемы включения подогревателей горячего водоснабжения графики температур строятся по [8,c. 163]. В открытых системах теплоснабжения, если на вводе отсутствует регулятор расхода и применяется обычный отопительно-бытовой график необходимые расходы воды на ввод определяются по [1, п.5.2] с учетом максимального расхода воды на горячее водоснабжение [7, с. 85, пример 4.11]. Если у абонента установлены аккумуляторы теплоты, то учитывается средний расход воды на ввод.

С целью обеспечения постоянного расхода теплоносителя и экономии электроэнергии на его перекачку, а также для уменьшения «перетопов» при центральном качественном регулировании отпуска тепла применяют графики связанного регулирования разнородной тепловой нагрузки: для закрытой системы теплоснабжения – повышенный график, для открытой системы - скорректированный график. Расчет графика зависит не только от метода регулирования режима отпуска теплоты, но и от схемы системы теплоснабжения (открытая или закрытая), а также от схемы присоединения местных систем горячего водоснабжения и отопления на вводе в здания.

Повышенный график в закрытой системе применяется при последовательном включении местных подогревателей горячего водоснабжения. Для осуществления этого метода регулирования требуется установка на вводе двух регуляторов: температуры воды горячего водоснабжения и расхода сетевой воды на перемычке у подогревателя верхней ступени. Расчет графика ведется по [6, с. 113; 7, с. 74; 11, с. 112]. В открытой системе методика расчета графика и определение расхода воды на ввод зависит от наличия регулятора расхода РР. Методика расчета графика приведена в [6, с. 118; 7, с. 87, пример 4.12].

После определения расходов воды и температур обратной воды после теплопотребляющих установок необходимо построить график средневзвешенной температуры воды в обратной магистрали теплосети и суммарный расход сетевой воды в тепловой сети. График находится в приложении 2.

7. Выбор типа прокладки теплосети, строительных конструкций, типа тепловой изоляции и теплоизоляционных конструкций, механического оборудования теплосетей.

Водоводяные тепловые сети районов города однотрубные, подающие одновременно теплоту на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Прокладка теплосети подземная, канальная, непроходная. Тепловые сети снабжены одно- и двух - сторонними сальниковыми компенсаторами, подвижными и неподвижными опорами, тепловыми камерами, задвижками, тройниками, отводами, стальными трубами водогазопроводными СНиП 2.07.01.

8. Гидравлический расчет главной магистрали тепловой сети и одного ответвления, ближайшего к ТЭЦ .

Перед началом расчета необходимо выполнить трассировку теплосети. Я проложил трассу по наименее загруженным городским улицам, чтобы в меньшей степени стеснять уличное движение в период строительства и ремонта. Стремился к минимальной длине трубопровода и колодцев. Рекомендации по выбору трассы теплосети брал из [5]. В целях экономии капитальных затрат сеть прокладывают не по каждой улице, а через улицу. Обозначил главную магистраль (наиболее протяженная или наиболее нагруженная линия). Величина гидравлических потерь давления для главной магистрали является максимальной по сравнению с гидравлическими потерями других направлений тепловой сети, поэтому эта величина является для всей тепловой сети расчетной. Она также определяет напор сетевых насосов. Гидравлический расчет начал с составления расчетной схемы главной магистрали и всех ответвлений. Расчетную схему изображают без масштаба (приложение 3): на ней в виде стрелок наносят ответвления к кварталам, указывают номера расчетных участков, их длины по масштабу генплана, а также расчетные расходы воды на участках и ответвлениях.

Для гидравлического расчета необходимо рассчитать расходы теплоносителя на каждый квартал: максимальные на отопление и вентиляцию, среднечасовые и максимальные на горячее водоснабжение, а также суммарные расходы. Расходы теплоносителя определяются согласно [1]. Результаты расчетов заносятся в таблицу 4.

Расчетные расходы воды, [т/ч], следует определять по формулам:

а) на отопление

б) на вентиляцию

в) на горячее водоснабжение в закрытых системах теплоснабжения:

средний, при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей:

максимальный, при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей:

г) расчетный расход воды, [т/ч], в тепловых сетях в неотопительный период следует определять по формуле:

.

Таблица 4 - Расходы теплоносителя по кварталам, [т/ч]

При определении расходов теплоносителя расчетная температура сетевой воды в подающей магистрали принимается по варианту задания.

По итогам таблицы 4 составляем таблицу расходов воды по участкам сети 5. Суммарный расчетный расход воды на каждом участке сети определяется по [1, п. 5.3] в зависимости от принятого графика регулирования отпуска теплоты.

Таблица 5 - Расходы теплоносителя по участкам сети, [т/ч]

После определения расходов теплоносителя по участкам сети приступают к гидравлическому расчету главной магистрали тепловой сети и ближайшего ответвления.

На основе расчетной схемы производят гидравлический расчет, принимая для главной магистрали удельные потери напора в пределах 5-8 мм вод. ст., а для ответвлений – до 30 мм вод. ст. Подбор диаметров труб участков теплосети производят в зависимости от расчетных расходов воды на участке и удельных потерь напора по таблицам или номограммам, составленным для труб с коэффициентом эквивалентной шероховатости Kэ=0,5 мм [5,6,8,9,10,11].

Потери напора в местных сопротивлениях при расчете учитываются введением дополнительных эквивалентных длин на участках сети. Расстояния на участках между неподвижными опорами, в зависимости от типа компенсаторов, способа прокладки и диаметра трубопровода определяются по [5,8,9,12]. По этому расстоянию определяется количество тепловых камер УТ и К – компенсаторов. Тип компенсаторов выбирается в зависимости от диаметров трубопроводов и места прокладки трубопроводов согласно [1,5]. Сальниковые компенсаторы требуют для ремонта и обслуживания установки смотровых камер, поэтому их следует размещать попарно. Расстояние между секционирующими задвижками на главной магистрали определяется по [1]. Их размещают в камерах с ответвлениями.

При занесении местных сопротивлений в таблицу гидравлического расчета используют условные обозначения:

В закрытой системе теплоснабжения диаметры подающих и обратных трубопроводов принимаются одинаковыми. Методика гидравлического расчета этих систем одинакова. Потери напора на участке теплосети определяются как:

, [м вод.ст.]

Результаты гидравлического расчета заносятся в таблицу 6 (для закрытой системы теплоснабжения).

Таблица 6 - Гидравлический расчет тепловой сети

Для закрытой системы теплоснабжения рассчитывается два гидравлических режима: зимний и летний.

9. Построение пьезометрических графиков главной магистрали теплосети и ответвлений для зимнего режима работы.

В закрытых системах теплоснабжения расход воды в обоих трубопроводах тепловой сети в течение всего отопительного периода и по времени суток почти не изменяется, поэтому пьезометрический график симметричен относительно оси симметрии.

В связи со сказанным для закрытой системы теплоснабжения достаточно построить в проекте симметричные пьезометры летнего и зимнего режимов работы.

При построении пьезометрических графиков закрытых систем теплоснабжения учитываются общие требования:

- максимальные напоры в обратном трубопроводе не должны превышать 60 [м вод. ст.] при динамическом и статическом режимах;

- напор в обратном трубопроводе и статистический уровень должны обеспечивать заполнение систем отопления зданий;

- пьезометр подающей магистрали не должен пересекать линии не вскипания воды при ее максимальной температуре в любой точке трассы;

- пьезометр подающей магистрали не должен пересекать линию допустимых давлений по условиям прочности трубопроводов в любой точке трассы;

- пьезометр обратной магистрали не должен пересекать рельеф местности ни на одном участке трассы;

- напор на всосе сетевых насосов должен быть не менее 5 [м вод. ст.]

Для построения пьезометрического графика используют данные гидравлического расчета тепловой сети. Построение графика производят в следующей последовательности:

- в нижней части листа миллиметровой бумаги формата А3 наносят шкалу длины главной магистрали теплосети в масштабе 1:5000. У поперечной кромки наносят шкалу напоров в масштабе 1:100;

- согласно горизонталям города наносят профиль трассы главной магистрали теплосети и ответвления, а также высоты присоединяемых абонентов в самых высоких и низких местах рельефа;

- наносят линии максимально и минимально допустимых напоров в подающей и обратной магистралях тепловой сети;

- выбирают линию статистического давления на условия заполнения самой высокой системы абонента с запасом напора 5 [м. вод. ст].;

- строят линию напоров в обратной магистрали тепловой сети от ТЭЦ до самого последнего расчетного квартала, эта линия может быть расположена выше линии статистического давления или пересекать ее (в зависимости от места закрепления нейтральной точки на станции – на всосе или перемычке сетевых насосов);

- строят линию потерь напора в расчетном квартале, для закрытой системы теплоснабжения потери напора будут складываться из потери напора на подогревателях горячего водоснабжения (в подогревателях 1 и 2 ступени, или только в подогревателе 1 ступени - в зависимости от схемы присоединения подогревателей), потерь напора в квартальных теплосетях (10 [м. вод. ст]) и необходимого напора для работы элеватора (15 [м. вод. ст.] согласно [1]); для открытой системы теплоснабжения потери напора будут складываться из потерь напора в подогревателях отопления с учетом потерь в обвязке 5 [м. вод. ст.];

- строят линию потерь напора в подающей магистрали теплосети;

- строят линию потерь напора в подогревателях ТЭЦ (принимается 25-30 [м. вод. ст.] для зимнего режима);

- строят пьезометр летнего режима (аналогично); потери напора в квартале и подогревательной установке ТЭЦ принимают 10-12 [м вод.ст]

В закрытых системах теплоснабжения абонентские системы горячего водоснабжения гидравлически изолированы от тепловой сети. Поэтому из экономических соображений пьезометр летнего режима располагают значительно ниже, чем при зимнем режиме, но при этом напор в обратном трубопроводе не должен быть ниже 5,0 м ни в одной точке трассы.

Пьезометрический график находится в приложении 4.

10. Подбор сетевых насосов на ТЭЦ.

Для современных ТЭЦ, если теплоносителем является вода, принимают конденсационные турбины с теплофикационным отбором пара на цели теплоснабжения. Подогревательная установка ТЭЦ состоит из двух ступеней: основного подогревателя и пикового подогревателя или котла. Расчетный напор для подбора сетевых насосов следует определять согласно [1, п. 5.18] для отопительного и неотопительного периодов и принимать равным сумме потерь напора в станционных подогревателях, главной магистрали теплосети (в подающем и обратном трубопроводе от ТЭЦ до наиболее удаленного потребителя) и в системе теплоснабжения квартала (включая потери в ЦТП).

Производительность сетевых насосов определяют согласно [1, п. 5.21].

Производительность сетевых насосов для закрытых систем теплоснабжения равна суммарному расчетному расходу воды на головном участке сети у ТЭЦ.

Производительность сетевых насосов на подающем трубопроводе для открытых систем теплоснабжения в зимний период равна суммарному расходу воды на отопление и вентиляцию плюс среднечасовой расход на горячее водоснабжение с коэффициентом 1,4.

Производительность сетевых насосов в летний период для закрытых и открытых систем определяется по максимальному расходу воды на горячее водоснабжение с коэффициентом 0,8.

Сетевые насосы на ТЭЦ устанавливаются последовательно друг другу. Напор увеличивается, расход остаётся прежним.

1. Производительность рабочих сетевых насосов следует принимать по суммарному расчётному расходу воды на головном участке тепловой сети для отопительного периода (∑ G_{i max} ) и G _d ^s – для неотопительного периода (т/ч):

- в отопительный период

H^з _{сет.нас} =∆H^з _ТПУ +∆H^з _ПОД +∆H^з _ЭЛЕВ +∆H^з _ЦТП =149,5+20,6+15+30=258,12 [м]

- в не отопительный период

H^з _{сет.нас} =∆H^л _ТПУ +∆H^л _ПОД +∆H^л _ЭЛЕВ +∆H^л _ЦТП =20,6+12+15+30=77,6 [м]

Зная расход и напор ((∑ G_{i max} = 1862[т/ч] , H^з _{сет.нас} =258,12[м вод.ст]), подбираем по каталогу насос СЭ2500-180 (производительность 2500[т/ч], полный напор-180[м], частота вращения 3000[об/мин], мощность электродвигателя-1600[кВт] )-для отапливаемого периода. Устанавливаем 3 насоса, один резервный, два рабочих.

Зная напор и расход((∑ G_{i max} = 151,7[т/ч] , H^з _{сет.нас} =77,6[м вод.ст]), подбираем по каталогу насос СЭ2500-180 (производительность 2500[т/ч], полный напор-180[м], частота вращения 3000[об/мин], мощность электродвигателя-1600[кВт] )-для отапливаемого периода.

11. Определение объема подпиточной воды. Подбор подпиточных насосов.

Для обеспечения надежной работы теплосетей и абонентских установок необходимо ограничить возможные при эксплуатации колебания давления в теплосети допустимыми пределами. Для этой цели в одной из точек теплосети, а при сложном рельефе местности, в нескольких точках, искусственно поддерживают постоянное давление в динамическом и статистическом режимах. Такие точки называют нейтральными. Как правило, нейтральную точку на станции (ТЭЦ или котельной) размещают на перемычке, соединяющей всасывающий и нагнетательный коллекторы сетевых насосов. Давление в нейтральной точке используют в качестве импульса, регулирующего расход подпитки в теплосеть. Для непротяженных теплосетей, или при профиле трассы, постепенно повышающемся к концу сети, нейтральную точку можно закреплять на всасывающем коллекторе сетевых насосов.

Расчетный часовой расход воды для подпитки системы теплоснабжения принимают по [1, приложение 23]:

- в закрытых системах теплоснабжения – равным 0,75 % объема воды в тепловой сети и непосредственно присоединенных к ней систем отопления и вентиляции. При отсутствии данных по системам отопления и вентиляции разрешается принимать объем воды в теплой сети и абонентских установках равным 65 м³ на 1 МВт расчетного теплового потока;

- для открытых и закрытых систем теплоснабжения должна предусматриваться дополнительно аварийная подпитка химически не обработанной и не деаэрированной водой, расход которой принимается в количестве 2 % объема воды в системе теплоснабжения. Причем для открытых систем теплоснабжения аварийная подпитка должна обеспечиваться только из систем хозяйственно-питьевого водопровода.

В закрытых системах теплоснабжения на ТЭЦ с тепловой мощностью 100 МВт и более следует предусматривать установку баков запаса химически обработанной и деаэрированной воды емкостью 3 % объема воды в системе теплоснабжения.

Количество баков независимо от системы теплоснабжения должно предусматриваться не менее двух по 50 % рабочего объема.

Производительность подпиточных насосов подбирают по максимальному расчетному количеству воды, необходимому для подпитки системы.

Количество подпиточных насосов принимают по [1, п. 5.23] в закрытых системах теплоснабжения не менее 2-х, а в открытых - не менее 3-х, один из насосов является резервным.

Напор подпиточных насосов согласно[1, п.5.19] должен определяться из условия поддержания в водяных тепловых сетях статического давления и проверяться для условий работы сетевых насосов в отопительный и неотопительный период.

Допускается установка отдельных групп подпиточных насосов с различными напорами для отопительного, неотопительного периодов и для статического режима.

Ко всем подобранным насосам указывают марку насоса, мощность и число оборотов электродвигателей.

Производительность рабочих подпиточных насосов в закрытых системах теплоснабжения следует принимать равной расходу воды на компенсацию утечек из тепловой сети в количестве 0,5% от объёма воды, находящейся в трубопроводах и присоединённых абонентских системах.

Объём воды в системе теплоснабжения, [м³ ]:

- в отопительный период

V³ =Q³ (V_c +V_m ),

V³ =11,9*(40+32)=856,8 [м³ ]

где Q³ -тепловая нагрузка системы теплоснабжения, [МВт];

V_c и V_m – удельные объёмы сетевой воды соответственно в ТПУ, наружных сетях и в местных системах соответственно,[м³ /МВт].

Подача подпиточных насосов

G_п =0,0075*V=0,0075*856,8=6,42 [м³ /ч]

Напор подпиточных насосов.

H^п _н =Н_ст – Н_б + ∆Н_подп =34,2-3+2=33,2 [м]

Выбираем по каталогу насос 11/2К-6 (производительность 10[т/ч], полный напор-34[м], частота вращения 2900[об/мин], мощность электродвигателя-4,5[кВт]). К установке принимаем 2 насоса, один из которых резервный. Аварийная подпитка водопроводной водой

G=0,02*V³ =0,02*856,8=17,13 [т/ч]

Для аварийного режима принимаем к установке подпиточный насос 11/2К-6, описанный выше.

12. Подбор основных подогревателей и пиковых водогрейных котлов на ТЭЦ.

На ТЭЦ основные подогреватели покрывают базовую тепловую нагрузку и обогреваются паром из теплофикационного отбора турбины. Параметры пара перед турбиной и в отборе турбины принимаются по [11].

Пиковая тепловая нагрузка покрывается пиковыми водогрейными котлами. Характеристики основных подогревателей принимаются по [8, таблицы 2.3; 2.4; 2.5]. Подогреватели должны соответствовать параметрам рабочих сред первичного и вторичного теплоносителей. Температура первичного теплоносителя для основных и пиковых подогревателей должна быть выше на 10-15 [ºС] вторичного теплоносителя.

Количеств подогревателей следует принимать:

- количество основных подогревателей – не менее 3-х,

- пиковых подогревателей – не менее 2-х.

Основные и пиковые подогреватели включаются по теплоносителю параллельно, а между собой последовательно.

Определение поверхности нагрева основных и пиковых подогревателей выполняют по [9,10] или по программе расчета в компьютерном классе кафедры. Тепловая схема водоподогревательной установки ТЭЦ выполняется по [9]. Для предварительного выбора типа и количества подогревателей задаются коэффициентом теплопередачи К=2000 [Вт/м² °С]. Ориентировочная требуемая поверхность нагрева подогревателей определяется как:

,

где – расчетная нагрузка основных подогревателей, Вт

– логарифмический перепад температур теплоносителей в подогревателе, С.

Распределение тепловой нагрузки между основными подогревателями и пиковыми котлами производится по часовому графику тепловой нагрузки или с помощью коэффициента теплофикации : _,

где – нагрузка на основной подогреватель;

– расчетная нагрузка на ТЭЦ.

После выбора типа и количества подогревателей производят их проверочный расчет. Принятая к установке поверхность нагрева не должна превышать требуемую более чем на 5%. Регулировать запас поверхности нагрева можно следующими путями: изменять температуру нагрева воды на выходе из основного подогревателя в пределах от 110 до 120 0С; изменять марку и количество подогревателей.

В зимний период расход сетевой воды:

на отопление (данные берём из таблицы 4)

G_omax =807,16 [т/ч]

на горячее водоснабжение

G_{h max} =958,4 [т/ч]

Расчетный расход на абонентский ввод

G_{аб max} = G_{о max} + G_hmax = 807,16+958,4 [т/ч].

Расход нагреваемой воды для горячего водоснабжения

[т/ч]

Температура нагреваемой воды на выходе из подогревателя первой t' = τ^/ ₂ - 5=40.2 - 5 = 35[°С].

Теплопроизводительность подогревателей второй и первой ступеней:

[кВт]

[кВт]

Температура сетевой воды на выходе из подогревателя первой ступени

[° C ]

Среднелогарифмические разности температур между греющим и на­гревательным теплоносителями в подогревателях первой и второй сту­пеней:

[° C ]

[° C ]

Средние температуры сетевой и нагреваемой воды в подогревателях первой и второй ступеней:

[° C ]

[° C ]

[° C ]

[° C ]

Задавшись скоростью нагреваемой воды V_тр = 1,4 [м/с], определяем тре­буемую площадь живого сечения трубного пространства подогревателя. Предварительно разделив пополам.

[м² ]

К установке принимаем скоростной водоподогреватель типа 08 ОСТ 34-588-68 с техническими данными: длина секции l = 4000 [мм], внутренний диаметр корпуса D_i = 530 [мм], площадь поверхности нагрева одной секции F_сек =83,4 [м² ], n=450[шт], f_м.тр =0,11544 [м² ], f_тр =0,06927 [м² ].

Эквивалентный диаметр межтрубного пространства.

[м]

Действительная скорость нагреваемой воды в трубках подогревателя.

[м/с]

Скорость сетевой воды в межтрубном пространстве водоподогревателей первой и второй ступени, предварительно разделив по полам:

[м/с]

[м/с]

Коэффициент теплоотдачи от сетевой воды к стенкам трубок в подогревателях первой и второй ступеней.

[Вт/м² *°С]

[Вт/м² *°С]

Коэффициенты теплоотдачи от стенок трубок к нагреваемой воде в подогревателях первой и второй ступеней.

[Вт/м² *°С]

[Вт/м² *°С]

Коэффициенты теплоотдачи для подогревателей первой и второй ступеней.

[Вт/м² *°С]

[Вт/м² *°С]

Требуемая площадь поверхности нагрева подогревателей первой и второй ступеней.

[м² ]

[м² ]

Количество секций подогревателях первой и второй ступеней.

≈ 11[сек]

≈ 13 [сек]

Потери давления в трубном и межтрубном пространстве подогревателей первой и второй ступеней.

[ кПа]

[ кПа]

[ кПа]

[ кПа]

В летний период расчётные параметры сетевой воды составляют:

τ^I ₁ =70 [°С]; τ^I ₃ =30 [°С]; t^s _c =15 [°С]

Расход теплоты для горячего водоснабжения

[кВт]

Расход нагреваемой воды

[т/ч]

Расход сетевой воды

[кВт]

Среднелогарифмическая разность температур теплоносителей

[° C ]

Средние температуры нагреваемой и сетевой воды в подогревателе.

[° C ]

[° C ]

Скорость сетевой и нагреваемой воды в подогревателе:

[м/с]

[м/с]

Коэффициент теплоотдачи.

[Вт/м² *°С]

[Вт/м² *°С]

Коэффициент теплопередачи.

[Вт/м² *°С]

Поверхность нагрева подогревателя в летний период.

[м² ]

Количество секций подогревателя.

≈ 10[сек]

В летний период вклячается только подогреватель второй ступени. Причём работает только 10 секций, а не 13.

Потери давления в летнее время.

[ кПа]

[ кПа]

13. Выбор типа подвижных и неподвижных опор. Расчет усилий, действующие на одну из неподвижных опор.

Тип подвижных опор трубопроводов выбирается согласно [1, п.7.41] по [5,8] или типовым сериям, выдаваемым на кафедре. Расстояние между неподвижными опорами определяется согласно [1, п. 7.5] по допускаемому прогибу, принимаемому не более 0,02Dу, в зависимости от диаметра трубопровода по [8,9,12]. Пример расчета в табличной форме дан в [9, с. 181].

Неподвижные опоры предусматриваются на трубопроводах при всех способах прокладки тепловых сетей. Неподвижные опоры фиксируют отдельные точки трубопровода, делят его на независимые в отношении температурных удлинений участки и воспринимают усилия, возникающие в трубопроводах при различных схемах компенсации тепловых удлинений.

Места установки неподвижных опор совмещают, как правило, с узлами ответвлений трубопроводов, местами установки на трубопроводах арматуры, сальниковых компенсаторов, а также непосредственно а каналах.

Тип неподвижных опор трубопроводов выбирается согласно [1, п. 7.43] по [5,8] или типовым сериям, выдаваемым на кафедре. Расстояние между неподвижными опорами определяется в зависимости от диаметра трубопровода по [8,9,12]. В проекте необходимо подобрать неподвижные опоры, устанавливаемые в каналах и в теплофикационных камерах.

На первую неподвижную опору от ТЭЦ необходимо определить действующие нагрузки согласно [1, приложение 8] по [9,10,12].

14. Расчет угла, работающего на самокомпенсацию.

Наиболее простая компенсация температурных удлинений трубопроводов достигается использованием естественных поворотов трассы под углом 90 – 150°. Для естественной компенсации могут быть использованы подъемы и спуски трассы. Участки трубопроводов с самокомпенсацией наиболее надежны в эксплуатации, не имеют утечек теплоносителя и не требуют регулярного наблюдения за работой. Наибольшее применение имеют следующие самокомпенсирующиеся схемы трубопроводов: плоскостные Г-образные с прямым или тупым углом поворота, Z-образные с тремя расчетными участками, пространственные Z-образные схемы с тремя участками, расположенными в трех различных плоскостях (применяются только в пределах котельных, бойлерных или при переходах через дороги или пути). Согласно [1, п. 7.34,7.35] размеры гибких компенсаторов должны удовлетворять расчету на прочность в холодном и рабочем состоянии трубопроводов. Расчет участков трубопроводов на самокомпенсацию должен производиться для рабочего состояния трубопроводов без учета предварительной растяжки труб на углах поворотов. Расчетное тепловое удлинение для этих участков трубопроводов надлежит определять для каждого направления координатных осей по [1, формула 23].

Расчет любого имеющегося на трассе теплосети угла поворота вести по [5,9,10,12]. При расчете участка трубопровода на самокомпенсацию определяют такие габариты прилегающих к углу поворота плеч, при которых продольные изгибающие компенсационные напряжения, возникающие при упругой деформации труб, не превышают допустимых.

Расчетные формулы даны для условий расчета участков трубопроводов с учетом и без учета гибкости отводов. Гибкость отводов учитывают для участков трубопроводов с гнутыми гладкими отводами при коротких прилегающих к отводу плечах. При расчете участков трубопроводов со сварными и крутоизогнутыми отводами, а также при расчете участков трубопроводов с гнутыми гладкими отводами при длинных прилегающих к отводу плечах, гибкость отводов не учитывают.

Для тепловых сетей должны приниматься детали и элементы трубопроводов заводского изготовления. Для гибких компенсаторов, углов поворота и других гнутых элементов трубопроводов должны приниматься крутоизогнутые отводы заводского изготовления с радиусом гиба не менее одного диаметра трубы (по условному проходу). Допускается принимать нормально изогнутые отводы с радиусом гиба не менее 3,5 номинального наружного диаметра трубы.

Если по плану трассы имеется несколько поворотов трассы, которые используются на самокомпенсацию, плечи у углов поворота можно не рассчитывать, а принимать по справочнику в зависимости от диаметра трубопровода [9, табл.10.22, 10.23].

Расчёт ведём для отвода (уч-к 32). d_е =325 [мм], τ=145[°C], t_e =10 [°C], E=2*10⁵ [МПа], α=12*10^-6 [1/°C], σ_доп =80 [МПа]. Угол поворота φ=90 [°С], т.е угол β=0.

1. Линейное удлинение длинного плеча.

∆l=α*l₁ (τ-t_с )=12*10^-6 *82*(145-10)=0,132 [м]

2. Определяем отношение длинного плеча к короткому.

n=l₁ /l=82/42=1,74

3. Находим напряжение у опоры В.

[МПа]<σ_доп =80 [МПа]

15. Расчет сальникового компенсатора (первый от ТЭЦ на главной магистрали).

Осевая компенсация на участках трубопроводов осуществляется сальниковыми компенсаторами. Согласно [1, п. 7.31] стальные сальниковые компенсаторы применяются в тепловых сетях при параметрах теплоносителя Р_у до 2,5 [МПа] и T1Р до 300 [°С] для трубопроводов диаметром 100 мм и более при подземной и надземной прокладке трубопроводов на низких опорах. Расчетную компенсирующую способность компенсаторов следует принимать на 50 [мм] меньше предусмотренной в конструкции компенсатора. При расчете сальникового компенсатора необходимо определить установочную и монтажную длины компенсатора [9,12].

Участки трубопроводов с сальниковыми компенсаторами между неподвижными опорами должны быть прямолинейными, так как перекосы осей корпуса компенсатора приводят к заеданию и заклиниванию компенсатора. Поэтому для облегчения монтажа и последующей эксплуатации на двух пролетах, примыкающих к стакану компенсатора, допустимое расстояние между подвижными опорами рекомендуется уменьшать в 2 раза.

Сальники требуют постоянного обслуживания, поэтому их помещают в специальные камеры, обозначаемые на чертежах как «К». Для уменьшения числа компенсаторных камер применяют двухсторонние сальниковые компенсаторы.

Размеры компенсаторов приведены в [5,8,9] и типовой серии, выдаваемой на кафедре.

Гибкие П-образные компенсаторы согласно [1] могут применяться для любых диаметров трубопроводов, при любой прокладке. Они надежны в работе и не требуют обслуживания. Основным их недостатком являются большие габариты. Поэтому применение П-образных компенсаторов в городской черте ограничено. П-образные компенсаторы применяют при прокладке трубопроводов за городом, внутри кварталов при диаметре трубопроводов менее 100 мм и на территории промпредприятий.

Расчетное тепловое удлинение трубопроводов , мм для определения размеров гибких компенсаторов следует определять согласно [1, п. 7.34]. Согласно [1, п. 7.35] размеры гибких компенсаторов должны удовлетворять расчету на прочность в холодном и в рабочем состоянии трубопроводов. Расчет компенсатора вести по [5,9,10,12].

Для компенсации температурных удлинений трубопроводов устанавливаются сальниковые компенсаторы, при, закрытой прокладке трубопроводов. Диаметр 500 [мм], уч-к 33.

Тепловое удлинение трубопроводов между опорами, обусловленное удлинением труб при нагревании, рассчитывается по формуле, [мм]:

∆l=α*L(τ - t_н.о. )=0,012*155*(145-(-39))= 342 [мм],

где L - длина трубопровода между неподвижными опорами, [м], (снимается с монтажной схемы тепловой сети);

a - коэффициент линейного удлинения стальных труб, [мм/(м°С)] (при­нимается a • 0,012 [мм/(м°С)]);

τ = τ₁ - температура сетевой воды в подающем трубопроводе тепловой сети при

t_н.о , [°С].

Расчетная компенсирующая способность компенсатора, [мм]

l_р = l_к – z =500-50=450 [мм],

где (l_к - компенсирующая способность компенсатора, мм (приложение А11)

z - неиспользуемая компенсирующая способность принимается z = 50 [мм]).

Установочная длина компенсатора, [мм]

l_уст =А-z-(l_р – ∆l)=1565-50-(450-342)=1407 [мм],

где А - длина компенсатора с полностью выдвинутым стаканом, [мм] (приложение А11).

Монтажная длина компенсатора, [мм]:

l_монт =l_уст -α(t_н – t_н.о )L=1407-0,012(10-(-39))*155=1315,8[мм],

где t_н - температура воздуха во время монтажа компенсатора (принимается t_н =10 [°C]).

16. Подбор конструкции тепловой изоляции и расчет толщины основного теплоизоляционного слоя для головного участка тепловой сети.

Расчет толщины основного слоя теплоизоляционной конструкции вести согласно [2] по нормированной плотности теплового потока через изолированную поверхность. Расчет ведется для подающего трубопровода. Полученное значение толщины тепловой изоляции проверяется на максимальное и минимальное значение согласно [1, п.4.2, 4.3], а расчетную толщину индустриальной тепловой изоляции из волокнистых материалов и изделий следует округлять до значений, кратных 20, и принимать согласно [1, приложение 11.].

Определение толщины теплоизоляционного слоя из уплотняющихся материалов до установки на изолируемую поверхность следует определять по [1, приложение 13].

Необходимо дать описание всей принятой конструкции изоляции, включая основной и покровный слой.

Произведём расчёт для участка сети (32 участок): d_y =350 [мм], (d_н =377х9).

1. Определяем коэффициент теплопроводности материала изоляции (прошивные маты из минеральной ваты):

[Вт/м² °С]

[°С]

2. По приложению А9 определяем предельную толщину теплоизоляции:

Для d_y =350 [мм]; d_и ^пр =100 [мм].

3. Требуемая толщина теплоизоляции:

[м]

4. Определяем коэффициент теплоотдачи наружного слоя изоляции:

[Вт/м² °С],

где ω=10 [м/с] – скорость воздуха.

5. Определяем термическое сопротивление на наружной поверхности теплоизоляции:

[м² °С/Вт],

6. Требуемое термическое сопротивление теплопровода:

[м² °С/Вт],

где q=75 [Вт/м] - допустимые тепловые потери теплопроводом (приложение 15).

7. Определяем термическое сопротивление слоя изоляции:

[м² °С/Вт],

8. Определяем диаметр изоляционного слоя (первое приближение) из выражения:

→→→ [м]

9. Определяем R_н ^’ при найденном d_и ^’ :

[ м² °С/Вт]

10.Определяем диаметр изоляционного слоя (второе приближение) из выражения:

, где [ м² °С/Вт];

;→→[м]

11. Определяем невязку (допускается невязка 5%).

12. Определяем температуру поверхности изоляции головного участка тепловой сети при надземной прокладке:

[°С],

где t_ср ^год = -0,1 [°С] – среднегодовая температура наружного воздуха для г. Барнаула.

17. Разработка и построение продольного профиля тепловых сетей.

Продольный профиль участка теплосети строится в масштабах вертикальном 1:100 и горизонтальном 1:5000. Построение начинают с определения минимальной глубины заложения каналов или теплопроводов. С этой целью в тепловых камерах допускается установка задвижек в горизонтальном положении или под углом 45[°].

Уклон теплопроводов независимо от способа прокладки должен составлять не менее 0,002.

В самых низких точках теплопроводов предусматривают дренажные выпуски, а в самых высоких - устройства для выпуска воздуха.

Согласно расчётной схемы, вычерчиваем план трассы с указанием УТ и ТК, неподвижных опор и расстояний между ними. По отметкам поверхности земли строим продольный профиль. Затем определяем высоту камеры ТК-1, отметки потолка и дна примыкающих каналов.

Отметка поверхности земли 40,86 [м]. Для теплопроводов Dy=600 [мм]

принимаем канал КЛс 210-120, высота шпинделя задвижки h=2130 [мм]=2,13 [м].

Для уменьшения её высоты ставим задвижку под углом 30 [°], тогда:

h’=h*Sin30=2.13*0.5=1.065 [м]

a - расстояние от поверхности земли до верха перекрытия камеры, [м];

b – расстояние от маховика задвижки до перекрытия камеры;

σ - толщина плиты перекрытия камеры;

h – высота шпинделя задвижки, которую принимают в зависимости от диаметра теплопровода;

с – расстояние от оси теплопровода до пола канала;

d – расстояние от оси трубопровода до пола канала;

H – высота канала примыкающего к камере;

L – высота камеры в свету.

Принимаем а=0,3 [м]; σ=0,15 [м]; b=0.4 [м]; с=0,63 [м] согласно приложения А12.

Отметка дна канала:

40,86-0,3-0,15-0,4-1,065-0,63=38,31 [м].

Отметка потолка канала:

38,31+H=38,31+1,2=39,51 [м]

Отметка дна камеры:

40,86-0,3-0,15-0,4-0,82-1,065=38,12 [м]

Высота камеры:

40,86-38,12=2,73 [м]

Зная отметки пола и потолка канала и расстояние от ТК-1 до источника теплоты, задавшись уклоном 0,002 определяем соответствующие отметки канала.

Отметка дна канала:

38,31+0,002*300=38,91 [м]

Отметка потолка канала:

38,91+1,2=40,11 [м]

Принимая толщину перекрытия канала σ=0,1 [м] находим расстояние от поверхности земли до поверхности канала:

41,85-(40,11+0,1)=1,64>0,5 (минимальное расстояние от земли до верха перекрытия канала)

Определяем отметки дна и потолка канала для УТ-16:

Дно канала:

38,91-0,002*160=38,39 [м]

Потолок канала:

38,59+1,2=39,79 [м]

Задавшись высотой камеры в свету L= 2,46 [м] и горловины 0,5 [м], находим отметку дна камеры:

41,35-2,46-0,5=38,39 [м]

В камере ТК-26 после ответвления диаметр теплопровода с Dy=500 [мм] переходит на Dy=350 [мм]. Для трубопровода Dy=350 [мм] принимаем канал КЛс 150-90 (согласно приложения А12), величину с=0,428 [м].

Отметка дна канала:

40,86-0,3-0,15-0,4-1,065-0,53=38,41 [м]

Отметка потолка канала:

38,41+1,2=39,61 [м]

Задавшись уклоном трубопровода i=0,002, находим отметки в УТ-15:

Дна канала:

38,41-0,002*140=38,13 [м]

Потолка канала:

38,13+1,2=39,33 [м]

Отметка дна камеры:

40,42-2,5=37,92 [м]

Остальные камеры рассчитываются аналогичным способом. В УТ-12 устанавливаем дренажный выпуск, а в УТ-16 и УТ-14 – устройство для выпуска воздуха (воздушники).

18. Расчет подогревательной установки ЦТП.

Расчет подогревательных установок вести согласно [3]. Для установки допускаются подогреватели как отечественного производства, так и импортные, как трубчатые, так и пластинчатые [3, п. 4.1]. Расчет можно делать вручную и по программам, установленным в дисплейном классе кафедры.

Схему движения потоков воды в подогревателях следует принимать согласно [3, п. 4.3].

Расчет подогревателей горячего водоснабжения ведут при температуре наружного воздуха, соответствующей перелому графика температур воды в тепловой сети, и проверяют на летний режим. Расчет подогревателей отопления ведут для двух режимов: при расчетной температуре наружного воздуха и при температуре наружного воздуха, соответствующей перелому графика температур воды в сети. К установке принимают большую из полученных значений поверхности нагрева [1, п. 11.9].

Число подогревателей принимают согласно [3, п. 4.8].

19. Список использованных источников.

1 СНиП 2.04.07-86* Тепловые сети - М.: Госстрой России, 1999.

2 СНиП 2.04.14-88* Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов - М.: Госстрой России, 1999.

3 СП 41-101-95 Проектирование тепловых пунктов - М.: Минстрой России, 1997.

4 СНиП 3.05.03-85 Тепловые сети – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.

5 Водяные тепловые сети: справочное пособие по проектированию /под ред., Н.К. Громова, Е.П. Щубина. - М.: Энергоатомиздат, 1988.

6 Теплоснабжение: учебное пособие для студентов./ В.Е. Козин - М.: Высш. школа. 1980.

7 Копко В.М. Теплоснабжение (курсовое проектирование): учебное пособие для вузов по специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция». Минск: Высш. школа, 1985.

8 Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: справочник / В.И. Манюк. М.: Стройиздат, 1988.

9 Справочник проектировщика: Проектирование тепловых сете/Под ред. А.А. Николаева. - М., 1965.

10 Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям. / А.П. Сафонов М.: Энергия, 1968.

11 Теплофикация и тепловые сети: учебник для вузов. / Е.Я. Соколов М.: Энергоиздат, 1982. 360 с.

12 ГОСТ 21. 605-82 Тепловые сети: Тепломеханическая часть / рабочие чертежи. М.: издательство стандартов, 1983. – 230 с.

13 Каталог насосного оборудования ф. «WILLO». – М., 2000.

14 СНиП 2.07.01-89* Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений. – М.: Госстрой России, 2000.

Приложение А.

Таблица А.1 Плотность жилого фонда [м² ] жилой площади на 1 [га] территории жилого района.

Таблица А.2 Усредненные значения силы трения в сальниковых компенсаторах Рк для расчета усилий, действующих на неподвижные опоры.

Таблица А.3 Расстояние между подвижными опорами трубопроводов, м.

Таблица А.4 Расстояние между неподвижными опорами трубопроводов, м.

Примечание. Расстояние между неподвижными опорами трубопроводов на участках самокомпенсации рекомендуется принимать не более 60% от указанных в таблице для П-образных конденсаторов.

Таблица А.5 Установочная длина и расчетная компенсирующая способность сальниковых компенсаторов.

Примечание. В таблице дана установочная длина сальниковых компенсаторов при полном использовании расчетной компенсирующей способности.

Таблица А.6 Минимальная длина компенсирующих плеч Г-образных участков трубопроводов с равными плечами с учетом гибкости отвода в м.

Примечание.: 1. Расчетная температура наружного воздуха принята t _но =-30⁰ С . 2. Продольное изгибающее компенсационное напряжение принято: для воды и пара t 250⁰ С σ^к _{и (раб)} = 8 кгс/мм² ; для пара t> 250⁰ С σ^к _{и (раб)} = 6 кгс/мм² . 3. Длина плеча дана с учетом радиуса оси гнутой трубы R.

Таблица А.7 Минимальные длины компенсирующих плеч Г-образных участков трубопроводов с равными плечами без учета гибкости отвода в м.

Примечания: 1. Жирными линиями подчеркнуты максимальные рекомендуемые длины компенсирующих плеч при самокомпенсации. 2. Расчетная температура наружного воздуха принята t_но = -300 ^о С. 3. Продольное изгибающее компенсационное напряжение принято: для воды и пара t2500 ^о С σ_ки (раб) = 8 кгс/мм² ; для пара t> 2500 ^о С σ_ки (раб) = 6 кгс/мм² .

Таблица А.8 Размещение двухтрубных водяных тепловых сетей в непроходных одноячейковых каналах.

Примечание. Канал КЛ 120-60 для труб с Dy=175; 200; 250 мм собирается на плоской плите и перекрывается лотковым элементом.

Приложение А9. Предельные толщины теплоизоляционных конструкций.

Приложение А10. Удельные тепловые потери.

Приложение А11. Характеристики компенсаторов сальниковых и П-образных

Приложение А12. Расстояние от оси теплопровода до пола канала.

Данный проект разработан на осеовании задания на проектирование и в

соответствии с требованиями СНиП 2.04.07-86* "Тепловые сети". Параметры транспортируемого теплоносителя 140-70 С.

Теплоснабжение

Для расчета системы теплоснабжения принята температура наружного воздуха -39С.

Расход тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение зимой и летом составляет - 200296кВт, 20493кВт, 69882кВт, 18635кВт соответственно.

Система теплоснабжения - закрытая, двухтрубная.

Гидравлические сопротивления системы теплоснабжения по главной магистрали зимой и летом составляет - 178,6м. вод. ст, 57,5м. вод. ст.

Прокладка тепловой сети-подземная.

Размещение тепловых сетей осуществляется в каналах марки КЛс 120-60, КЛс 150-90, КЛс 210-120.

Трубопровод - стальной оцинкованный.

Толщина слоя изоляции из битумоперлита для Dу= 70-300 и Dу=350-700 составляет соответственно 60 и 70мм.

В наивысшей и наинисшей точке теплотрассы устанавливаем спускники воды и воздуха.

Содержание

1. Задание курсового проекта.

2. Исходные данные.

3. Определение расчетных часовых расходов теплоты по видам тепловых нагрузок.

4. Построение часовых графиков расхода теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от температуры наружного воздуха.

5. Построение годового графика расхода теплоты по продолжительности стояния температур наружного воздуха.

6. Построение графиков температур воды и графиков расходов воды в тепловой сети в зависимости от температуры наружного воздуха для всех видов нагрузок, в том числе суммарного графика расхода воды и графика средневзвешенной температуры обратной воды.

7. Выбор типа прокладки теплосети, строительных конструкций, типа тепловой изоляции и теплоизоляционных конструкций, механического оборудования теплосетей.

8. Гидравлический расчет главной магистрали тепловой сети и одного ответвления, ближайшего к ТЭЦ.

9. Построение пьезометрических графиков главной магистрали теплосети и ответвлений для зимнего режима работы.

10. Подбор сетевых насосов на ТЭЦ.

11. Определение объёма подпиточной воды. Подбор подпиточных насосов.

12. Подбор основных подогревателей и пиковых водогрейных котлов на ТЭЦ.

13. Выбор типа подвижных и неподвижных опор. Расчёт усилий, действующие на одну из неподвижных опор.

14. Расчёт угла, работающего на самокомпенсацию.

15. Расчёт сальникового компенсатора.

16. Подбор конструкции тепловой изоляции и расчёт толщины основного теплоизоляционного слоя для головного участка тепловой сети.

17. Разработка и построение продольного профиля тепловых сетей.

18. Расчёт подогревательной установки ЦТП.

19. Список использованных источников.

20. Приложение А.

21. Приложение 1.

22. Приложение 2.

23. Приложение 3.

24. Приложение 4.

25. Приложение 5.