Категории:

Дом Здоровье Зоология Информатика Искусство Искусство Компьютеры Кулинария Маркетинг Математика Медицина Менеджмент Образование Педагогика Питомцы Программирование Производство Промышленность Психология Разное Религия Социология Спорт Статистика Транспорт Физика Философия Финансы Химия Хобби Экология Экономика Электроника

Дана двухтрубная водяная система теплоснабжения (СТС) закрытого типа.

Задание к курсовому проекту

Дана двухтрубная водяная система теплоснабжения (СТС) закрытого типа.

Теоретическая часть

1. Составить таблицу исходных данных, определить расчетные тепловые нагрузки потребителей и дать таблицу полученных значений. Определить суммарную расчетную тепловую нагрузку всех потребителей теплоты. Графически определить годовой расход теплоты.

2. Принять зависимую схему присоединения нагрузок отопления с элеваторным смешением. Определить закон регулирования тепловой нагрузки и схему присоединения нагрузок бытового горячего водоснабжения (ГВС). Рассчитать узловые точки графиков регулирования.

3. Определить расчетные расходы сетевого теплоносителя для всех видов тепловой нагрузки, на абонентских вводах и на участках тепловой сети.

4. Провести гидравлический расчет тепловой сети с нахождением стандартных диаметров трубопроводов, реальных потерь напора на участках тепловой сети и располагаемых напоров в узловых точках. Провести анализ пьезометрического графика.

5. Выбрать оборудование теплового пункта (водоструйный насос, водо-водяной подогреватель ГВС) и источника теплоты (центробежный сетевой насос), считая, что источником теплоты являются водогрейные котлы.

6. Определить толщину тепловой изоляции, тепловые потери по участкам сети и суммарные тепловые потери тепловой сети при заданных нормированных тепловых потерях подающей линии. Определить объем тепловой изоляции.

Графической часть (миллиметровка- формат А4)

1. График продолжительности тепловой нагрузки.

2. Отопительно-бытовой или повышенный температурный график регулирования.

3. Пьезометрический график.

4. Совместная гидравлическая характеристика сетевого насоса и тепловой сети.

Рассмотрим проектный расчет одного из возможных вариантов заданий.

Теплоснабжение промышленного района г. Москва

A и B – микрорайоны с размерами каждого здания 100х20х25, 800 человек в каждом здании. Абонент A – 5 зданий, абонент B – 4 здания.

С – промпредприятие, суммарный объем зданий 200000 , 300 человек в смену при трехсменном режиме работы, внутренние тепловыделения , технологическая нагрузка . Средние параметры: отопительная характеристика , вентиляционная характеристика , высоты зданий 10м.

D – промпредприятие, суммарный объем зданий 80000 , 200 человек в смену при трехсменном режиме работы. Средние параметры: отопительная характеристика , вентиляционная характеристика , высоты зданий 10м.

Теплоноситель – вода, температурный график сети 150/70, располагаемый напор на коллекторах источника 60м.

Тепловое потребление

Исходные данные, соответствующие техническому заданию на проектирование системы теплоснабжения, представлены в таблице.

Таблица 1

Абонент
A						10,9
B						10,9
C	0,3	0,3	0,8	0,5	0,4	4,4
D	0,35	0,3			0,28	4,4

В таблице - число одинаковых зданий, - объем каждого здания по наружному обмеру в (произведение трех измерений, если эти измерения указаны в задании). Если данные , , , отсутствуют или в дальнейшем рассчитываются, в таблице проставить ноль. Для цехов и промпредприятий значение принять равным 0,3. Значение - это число человек в одном жилом здании или произведение числа работающих в смену на число смен. При определении , для микрорайонов принять – жилые дома квартирного типа с повышенным благоустройством, для рабочих поселков – жилые дома квартирного типа, оборудованные ваннами длиной от 1500 до 1700мм и душами. Для цехов и промпредприятий предварительно рассчитать объемные тепловыделения , а затем по данным [4] определить , . Для душевых сеток, душевых кабин в задании указано число часов работы в течение суток. В таблицах [1], [4] дано значение . Величина определяется как . Принять , , .

Для каждого из абонентов, указанных в задании, определить тепловые нагрузки, используя математическую модель (условные обозначения даны в лекционном материале)

, (1.1)

, - для жилых зданий (1.2)

, (1.3)

, (1.4)

, (1.5)

, (1.6)

, (1.7)

Исходные данные: , , (коэффициент, учитывающий расчетную температуру района теплоснабжения [4]).

Абонент A

Абонент B

Абонент C

Абонент D

Результаты расчета сведены в таблицу.

Таблица 2

Абонент
A		4,569		1,227	0,803	2,791
B		3,655		0,982	0,643	2,234
C	5,7	2,398	2,4	0,026	0,017	0,25	0,5
D		1,492	0,672	0,018	0,012	0,173
	12,114	3,072	2,253	1,475	5,448	0,5

Определить суммарные тепловые нагрузки в отопительный период (сумма отопительной, вентиляционной нагрузки, бытового горячего водоснабжения и технологической) и в летний период (сумма нагрузок бытового горячего водоснабжения и технологической).

Построить графики теплового потребления нагрузок. Для отопительной нагрузки соединить две точки: и . Если для нескольких зданий значения одинаковы, эти здания считаются однотипными. Для них строится суммарный график . Для вентиляционной нагрузки соединить две точки: и . Бытовое горячее водоснабжение является ступенчатой функцией и при температуре она имеет значение и . Технологическая нагрузка условно считается горизонтальной линией в координатах . Строится суммарный график всех тепловых нагрузок и потребителей, используя, например, графическое суммирование. Методика построения графика теплового потребления представлена на рис.1.

Строится график продолжительности тепловой нагрузки. Из таблицы продолжительности действия температур [1] выбирается значение и соответствующее ему значение . Проводится вертикаль до пересечения с суммарной тепловой нагрузкой , отмечается полученная точка. Проводится вертикаль , на которую сносится отмеченная точка. Полученные точки соединяются ломаной линией. График продолжительности тепловой нагрузки является зеркальным отображением графика теплового потребления с переменным коэффициентом растяжения-сжатия.

Определить годовой расход теплоты , используя графический метод и заменяя сложную фигуру равновеликим прямоугольником. Метод поиска показан на рис.1, где площадь под кривой заменена тремя прямоугольниками.

Элеватор

Цель расчета: определить номер стандартного элеватора конструкции ВТИ–Теплосеть Мосэнерго [4], диаметры выходного сечения сопла элеватора и цилиндрической камеры смешения типового абонента. Исходные данные: расход сетевой воды в системе отопления , потеря напора в отопительной системе , располагаемый напор на типовом абонентском вводе , коэффициент смешения элеватора .

Для расчета неоптимального элеватора (с полным использованием располагаемого напора на абонентском вводе) решается квадратное уравнение

. (5.1)

Из двух полученных значений выбирается меньшее значение и с ним выполняется дальнейший расчет. Выходное сечение сопла элеватора определяется по формуле

. (5.2)

где , и - площади выходного сечения сопла элеватора и цилиндрической камеры смешения, - коэффициент скорости сопла, - плотность воды при температуре , .

Рассчитать и характеристики элеватора , . Если значение >59мм или >27мм, необходимо выбрать несколько параллельно соединенных элеваторов. Для этого рассчитать . Выбрать из этих значений большее, округлить до ближайшего целого, обозначить полученное значение n. Определить новые значения и , номер стандартного элеватора (по ближайшим большим значениям , ), потери напора в элеваторе и в отопительной системе, используя уравнения

, (5.3)

, (5.4)

. (5.5)

Исходные данные типового абонента: (таблица 5), (таблица 6), . Плотность воды при температуре равна . Примем .

Решается уравнение ,

, , поэтому определяем число параллельно работающих на абонентском вводе элеваторов . Выбираем .

Расход через один элеватор . Новые значения , . Выбираем элеватор №7 со значениями и .

Уточняем значения, принятые в исходных данных: , ,

, .

Полученное значение меньше принятого в исходных данных, что подчеркивает правильность проведенных расчетов. Для согласования полученного значения с принятым значением исходных данных необходимо на выходе из элеватора поставить шайбу, рассчитанную на значение .

Водо-водяные подогреватели

Подготовить исходные данные для проектного расчета подогревателя системы бытового ГВС типового абонента (исходные данные соответствуют точке ).

Параллельная схема ГВС. Исходные данные , , , , . Расход сетевой воды типового абонента , а расход местной воды определяется по формуле

. (5.6)

Двухступенчатая последовательная схема ГВС.

Расчет первой ступени проводится по балансовой нагрузке горячего водоснабжения

. (5.7)

Расчетный расход сетевой воды . Расход определяется по формуле (5.6) при значении . Температуры , , определяются температурным графиком регулирования (таблица 3).

Расчет второй ступени проводится по максимальной нагрузке ГВС.

, (5.8)

Расход нагреваемой воды определяется по формуле (5.6) при значении . Корректируются температуры

, (5.9)

. (5.10)

Представим алгоритм проектного расчета теплообменника модульной конструкции фирмы САТЭКС.

1. Определить средний логарифмический температурный напор , средние температуры теплоносителей , и по таблицам [1] найти средние плотности , . Рассчитать теплофизические комплексы теплоносителей .

2. Задаться скоростью воды в трубках и определить проходное сечение трубного пространства. По таблицам [5] выбрать наружный диаметр корпуса подогревателя (ближайший больший по значению ). Уточнить значения скоростей потоков, используя значения проходных сечений трубного и межтрубного пространства стандартного теплообменника

, (5.11)

3. Определить коэффициенты теплоотдачи потоков и коэффициент теплопередачи при наличии карбонатных отложений на внутренних стенках трубок и с учетом новой конструкции теплообменной поверхности

, (5.12)

, (5.13)

где – внутренний диаметр трубок, - эквивалентный диаметр межтрубного пространства [5], - толщина карбонатных отложений (при отсутствии информации о качестве водопроводной воды принять =0,0001м), .

Определить расчетную поверхность теплообмена

(5.14)

и выбрать стандартный теплообменник (длина секций , число секций ).

4. Провести гидравлический расчет по формулам

, , (5.15)

где коэффициенты , при длине трубок и , при длине трубок .

Первая ступень ГВС

Исходные данные (из таблиц 2, 3, 4): , ,

, , , .

- это значение соответствует .

Из таблиц: .

Выбираем подогреватель ПВ-219-4-Р-БП-2-Уз (поверхность теплообмена , длина секции 4м, количество секций в блоке 2).

Потери напора:

Вторая ступень ГВС

Исходные данные из таблиц 2, 3, 4: , , , .

- это значение соответствует .

Из таблиц: .

Выбираем подогреватель ПВ-273х2-Р-БП-3-Уз (поверхность теплообмена , длина секции 2м, количество секций в блоке 3,).

Потери напора:

Сетевые насосы

Выбор сетевых насосов выполняется по двум характеристикам: объемной подаче и создаваемому напору . Проектная производительность сетевых насосов соответствует суммарному расчетному расходу сетевой воды на участке 0-1 тепловой сети. Определить объемную подачу воды насосом Исходная информация дается в виде располагаемого напора на коллекторах источника . Определить рабочий напор сетевых насосов ( - потеря напора в водогрейных котлах).

Технические данные насосов даны в таблицах [3], [4]. Рабочая характеристика насоса дается несколькими точками зависимости , которая соответствует номинальному режиму работы насоса. Визуально определяется тип насоса, используя попадание величины в заданный табличный интервал изменения напоров насоса. Далее определяется соответствие расхода и значений объемной подачи насосов, заданных таблицей. Это приводит к выбору одного или нескольких насосов, соединенных параллельно.

Исходные данные: - таблица 6, - техническое задание. Примем потерю напора (уточняется после выбора типа водогрейных котлов).

=60+20=80м.

Из таблиц выбирается насос марки Д200-95 или два параллельно работающих насоса марки 4К-6. Определить сопротивление сети с учетом сопротивления источника теплоты . Построить гидравлическую характеристику насоса и гидравлическую характеристику тепловой сети (Рис.4). Точка пересечения двух характеристик определяет рабочую точку тепловой сети со значением напора . Проводится вертикаль . Точка пересечения вертикали с характеристикой насоса определяет необходимую точку работы тепловой сети со значением напора . Определить разность . Желательно, чтобы эта разность была бы положительной. Избыток напора можно погасить установкой дроссельной шайбы на выходе теплоносителя из источника теплоты. Если разность отрицательная, необходимо скорректировать пьезометрический график. Если вариантов выбора насосов несколько, окончательный выбор насоса осуществляется по минимальной величине мощности электродвигателя привода насосов (с учетом резервного насоса).

Тепловой расчет теплопроводов

Тепловые потери определяются по средней температуре теплоносителя подающей и обратной линий тепловой сети за отопительный период. Для определения этих величин используются данные регулирования тепловой нагрузки

, (6.1)

, (6.2)

где - продолжительность отопительного периода (определяется температурой ), - (определяется температурой ).

Расчет тепловых потерь проводится при заданных нормированных тепловых потерях подающей линии . Материал тепловой изоляции - пенополиуретан (ППУ) с коэффициентом теплопроводности . Расчеты проводятся с использованием относительной характеристики ( -диаметр наружного слоя изоляции, - наружный диаметр трубопровода).

Определить наружный диаметр трубопровода (при известном внутреннем диаметре , полученным гидравлическим расчетом из таблицы 6) по данным [1]. Суммарное термическое сопротивление при рассчитанном значении и заданном значении определяется по формуле

, (6.3)

где - температура среды, окружающей теплопровод.

Толщина тепловой изоляции определяется типом прокладки теплопровода, который указан в задании. После этого находятся удельные тепловые потери подающей , обратной линий и тепловые потери участка тепловой сети

, (6.4)

где - длина участка, , - доля местных тепловых потерь.

Объем теплоизоляционного покрытия для всей тепловой сети .

Надземная прокладка

Определить суммарное термическое сопротивление одиночного теплопровода по формуле (6.3) и характеристику

, (6.5)

где - коэффициент теплоотдачи к окружающему воздуху, - средняя скорость ветра в течение отопительного периода, в уравнении (6.3) - средняя температура наружного воздуха за отопительный период [1].

Уравнение (6.5) решается методом простой итерации с начальным приближением . Определяется толщина тепловой изоляции . Значение , а определяется по формуле

. (6.6)

Тепловые потери участка определяются по формуле (6.4) при значении .

Подземная бесканальная прокладка

Определить суммарное термическое сопротивление одиночного теплопровода по формуле (6.3) и характеристику

. (6.7)

где - коэффициент теплопроводности грунта, - глубина заложения оси теплопровода, в уравнении (6.3) - температура грунта на оси заложения теплопровода .

Уравнение (6.7) решается методом простой итерации с начальным приближением . Определяется толщина тепловой изоляции и удельные тепловые потери одиночного теплопровода

, (6.8)

Теплопроводы оказывают влияние друг на друга, поэтому в расчеты вводится дополнительное сопротивление

, (6.9)

где - расстояние между осями труб (задаться ).

Рассчитать реальные удельные тепловые потери

, (6.10)

Тепловые потери участка тепловой сети определяются по формуле (6.4) при значении .

Подземная канальная прокладка

Определить суммарное термическое сопротивление одиночного теплопровода по формуле (6.3) и характеристику

. (6.11)

где (естественная конвекция воздуха), - термическое сопротивление канал-грунт, которое вычисляется по формуле

, (6.12)

где , и - внутренние размеры канала, , - толщина стенки и коэффициент теплопроводности стенок канала , , ; , , в уравнениях (6.3) - температура грунта на оси заложения теплопровода .