35124

Розрахунок системи теплопостачання району міста

Курсовая

Энергетика

Вибір джерела теплопостачання теплоносія і типу системи теплопостачання. Визначення витрати теплоносія. Тривалість опалювального періоду nв: год Річні витрати тепла на вентиляцію: ГДж рік Річні витрати тепла споживачами: ГДж рік З Вибір джерела теплопостачання теплоносія і типу системи теплопостачання Вибір джерела теплопостачання теплоносія і типу системи теплопостачання залежить головним чином від сумарного теплового навантаження і технологічних споживачів і визначається виходячи з...

Русский

2013-09-09

412.51 KB

15 чел.

Міністерство освіти та науки

Молоді таспорту України

Івано-Франківський національний технічний

університет нафти і газу

                                                             Кафедра нафтогазового

                                                      технологічного транспорту

КУРСОВИЙ  ПРОЕКТ

                     З дисципліни  ”Телоенергетичні установки”

                         

Тема ”Розрахунок системи теплопостачання

району міста”

           

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

КП. ЕТ - 01.00.000 ПЗ


                                                 
Студент групи   ЕТ-09-1     ____________ П.В.Бацала

                                                       

                                         Керівник курсового проекту   

                                                 Доцент                                                                                В.В.Негрич

 

2011

ЗМІСТ

Вступ.............................................................................................................................

1    Розрахунок теплового споживання району міста ..............................................

2    Визначення річної витрати теплоти споживачами ............................................

3    Вибір джерела теплопостачання, теплоносія і типу системи         теплопостачання……………………………………………………………………..

4    Регулювання відпуску теплоти споживачам .....................................................

4.1 Регулювання відпуску теплоти споживачам .....................................................

4.2 Побудова температурних графіків......................................................................

5    Побудова графіка тривалості теплових навантажень .......................................

6    Визначення витрати теплоносія...........................................................................

7    Тепловий розрахунок ділянки теплової мережі.................................................

8    Прокладання теплової мережі..............................................................................

9    Теплові пункти. Схеми приєднання споживачів до теплової мережі..............

10   Вибір основного обладнання джерела теплопостачання ...........................


ВСТУП

Всі підприємства та житлові будинки, готелі, лікарні, дитячі та побутові заклади, школи і державні установи обладнуються найновішими системами опалення, вентиляції та гарячого водопостачання. Для забезпечення теплом міст і робочих поселень будуються потужні ТЕЦ та опалювальні котельні. Але недалеко ті часи, коли окремі регіони нашої країни будуть отримувати тепло не від котелень і ТЕЦ, а з надр землі. Підраховано, що запаси підземних вод Західного Сибіру сягають тисячі кубічних кілометрів. Причому вони постійно поповнюються за рахунок просочування води з поверхні землі. Ці фонтани гарячої води можуть опалювати цілі міста, поселення, села.

Потреби в тепловій енергії у промисловості для виробничих процесів в основному задовольняються паром, а для опалення промислових, громадських і житлових приміщень використовують гарячу воду. Водяне опалення рахується найбільш гігієнічним та економним у порівнянні з паровим та іншими видами опалення. Воно міцно увійшло в побут життя наших людей. Однак на практиці експлуатація водяних систем опалення зустрічаються випадки, коли якість опалення окремих об’єктів теплопостачання в силу ряду обставин буває недостатнім. В цих випадках виникають запитання: які прийняти міри, щоби забезпечити нормальну роботу системи опалення?

До теплопостачання цілих будівель висувають особливі вимоги, оскільки споживачам теплоти необхідна цілодобова безперебійна її подача протягом всього опалювального сезону. Навіть короткочасні перерви в подачі тепла порушують інтереси її споживачів, вносять ряд незручностей для кожного мешканця житлового будинку.

Основним методом забезпечення постійно зростаючих теплових навантажень житлових і промислових районів на даний час і на перспективу є централізоване теплопостачання від ТЕЦ і районних котелень. Цей традиційний напрям забезпечує в порівнянні з децентралізованим теплопостачанням значну економію паливно-енергетичних ресурсів у районах тепло споживання, скорочення обслуговуючого персоналу.

1 Розрахунок теплового споживання

Максимальні витрати теплоти на опалення житлових і громадських будівель:

                                           (1.1)

де q - укрупнений показник максимальних витрат теплоти на опалення 1 м2 житлової площі, Вт/м2;

F-житлова площа району (населеного пункту), м2;

Кb-коефіцієнт, який враховує витрати теплоти на опалення громадських будівель.

Укрупнений показник максимальних витрат теплоти на опалення 1 м2 

житлової площі приймається або визначається методом лінійної інтерполяції в

залежності від розрахункової температури навколишнього повітря  (-31°С) для

системи опалення з таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 - Укрупнений показник  q максимальних витрат на опалення 1 м2 житлової площі.

Розрахункова температура навколишнього повітря на опалення tн.о.,  °С

0

-10

-20

-30

-40

Укрупнений показник q , Вт/м2

95

128

153

175

186

Для розрахункової температури навколишнього повітря  -31°С укрупнений показник максимальних витрат теплоти на опалення  1 м2  

рівний                                                                                (1.2)

Значення коефіцієнта Кb рекомендується приймати рівним 0.25 і знаходимо Q0:

Мвт                               (1.3)

Визначаємо максимальну витрату теплоти на вентиляцію громадських будівель:

                                                    (1.4)

де  коефіцієнт, який враховує навантаження громадських будівель району або селища, віднесеного до опалювального навантаження. приймаємо 0,4.

МВт

 

      Визначаємо середню тижневу витрату теплоти на гаряче водопостачання житла і громадських будівель. Але перед цим визначимо кількість жителів міста за нормами СНіП з умовою, що на одного жителя району припадає 13,6 м2 площі.

                                        (1.5)

                                   (1.6)

де m – число жителів району (селища), чол.;

в – густина води кг/м3;

а  норма витрат гарячої води при   tг = 60 °С на одного жителя, л/добу;

b  норма витрат гарячої води для громадських будівель, віднесена до одного     

жителя району, л/добу;

tг  температура гарячої води для систем гарячого водопостачання, oС

t хз  температура холодної води в опалювальний період, °С;

Ср  масова ізобарна теплоємність води, кДж/(кг-К);

Згідно [1. c.14] b=20 л/добу; tг=60С; t хз=5С; Ср=4,19 кДж/(кг-К);

Km=2..2,4; t хл=15С.

МВт

Середньо тsжневі витрати теплоти на гаряче водопостачання в літній період:

                                               (1.8)

де tхл  температура холодної води в літній період, °С.

МВт

Максимальні витрати теплоти на гаряче водопостачання:

                                                            (1.9)

Приймаємо Km=2,2 згідно [1. с.14].

МВт

 

Технологічне навантаження визначається за формулою:

МВт                                  (1.10)

Сумарні розрахункові витрати:

МВт             (1.11)

МВт                          (1.12)

Розрахункові витрати теплоти на опалення, вентиляцію, гаряче водопостачання і задане технологічне навантаження заносимо в таблицю 1.2:

Таблиця 1.2  Витрати теплоти

МВт

,

МВт

МВт

МВт

МВт

МВт

МВт

,

МВт

418,2

167,3

29,81

65,58

24,39

651,08

13,89

664,97

2 Визначення річної витрати теплоти споживачами

Таблиця 2.1 – Кліматичні дані населеного пункту.

По тривалості опалювального періоду            

(203 доби)

Тривалість стояння різних температур навколишнього повітря за опалювальний період

Всього

t,C

-37,5

-32,5

-27,5

-22,5

-17,5

-12,5

-7,5

-2,5

+2,5

+8

-

n, год

1

22

130

321

575

690

827

897

888

521

4872

З таблиці 2.1 вибираємо кліматологічні дані для заданого населеного пункту. Тривалість опалювального періоду nв, тривалість стану різних температур навколишнього повітря за опалювальний період , ,...; середньоквадратичні температури, які відповідають цим періодам а також розрахункові температури навколишнього повітря середні за опалювальний період Розрахункова температура навколишнього повітря для проектування системи опалення і вентиляції Початком і кінцем опалювального періоду рахується температура .

Річні витрати теплоти споживачами:

                                                  (2.1)

Річні витрати теплоти на опалення:

                                                (2.2)

де  розрахункова середня внутрішня температура повітря опалювальних приміщень, 0С;

 температура навколишнього повітря середня за опалювальний період, 0С;

n0   тривалість опалювального періоду, діб/рік.

n0=203 діб; приймаємо 18 0С.

МДж/рік.

 

Річні витрати теплоти на вентиляцію:

                                       (2.3)

де nв  тривалість опалювального періоду з температурою навколишнього повітря tн<tн.в, год/рік;

 середня температура навколишнього повітря для розрахунку зовнішнього повітря систем вентиляції

                                             (2.4)

де n1,…,nm  число годин за опалювальний період із середньодобовою температурою, год;

середньодобові температури, 0С.

Річні витрати теплоти на гаряче водопостачання:

                              (2.5)

де  коефіцієнт зменшення витрат води на гаряче водопостачання в літній період;

 тривалість роботи гарячого водопостачання, год/рік.

Вибираємо ; год/рік.

ГДж/рік.

Річні витрати на технологічні потреби:

                                               (2.6)

де nТ-тривалість використання теплоти для технологічних потреб, год/рік .

nТ=26224; 262 робочих дня, тризмінний режим роботи технологічного навантаження.

ГДж/рік.

 

Тривалість опалювального періоду nв:

  год

Річні витрати тепла на вентиляцію:

ГДж/рік

Річні витрати тепла споживачами:

ГДж/рік

З Вибір джерела теплопостачання,

теплоносія і типу системи теплопостачання

Вибір джерела теплопостачання, теплоносія і типу системи теплопостачання залежить, головним чином, від сумарного теплового навантаження і технологічних споживачів і визначається, виходячи з технічних і економічних міркувань.

Обґрунтування вибору джерела проводиться на основі техніко-економічного розрахунку, головним критерієм якого являється величина і цільність теплового навантаження.

По сумарних витратах теплоти споживачами району вибирається тип джерела теплопостачання. Частіше всього джерелом теплопостачання використовують котельню або ТЕЦ. З економічної точки зору ТЕЦ доцільно вибирати, коли теплове навантаження району рівне або перевищує 600 МВт[1].

Оскільки теплове навантаження району в курсовому проекті перевищує 600 МВт, то як джерело теплопостачання використаємо ТЕЦ.

Вибір теплоносія (води або пари) проводиться в залежності від виду теплового навантаження. Якщо теплове навантаження району (населеного пункту) включає тільки опалення, вентиляцію і гаряче водопостачання, то, як правило, використовується двохтрубна водяна система.

В даній роботі ми використаємо як теплоносій воду і двотрубну водяну систему.

Перевага двохтрубних систем теплопостачання полягає в мінімальній вартості теплових мереж в порівнянні з багатотрубними мережами. Необхідно відмітити, що теплова мережа є дуже дорогим спорудженням. Навіть при двохтрубних мережах капітальні затрати в теплові мережі співрозмірні з затратами, які вкладаються в джерело теплоти. До недоліків необхідно віднести необхідність місцевого регулювання відпуску теплоти в теплових

пунктах, і відповідно, будова автоматичних систем. Одночасно ускладнюється режим роботи і схеми приєднання споживачів.

Вода як теплоносій, з енергетичної точки зору, вигідніше пари. Часто вода і пара рахуються рівноцінними теплоносіями по умовах забезпечення теплового режиму споживачів. Останній визначається середньою температурою теплоносія в абонентних теплообмінниках .

Велике значення при виборі теплоносія має розрахунок його параметрів. Підвищення параметрів теплоносія приводить до зменшення діаметрів теплопроводів, зниженню витрат енергії по транспортуванні теплоносія. Однак підвищення параметрів теплоносія доцільно тоді, коли джерелом теплопостачання являється котельня. Якщо джерелом теплопостачання являється ТЕЦ, то підвищення параметрів теплоносія може привести до зниження питомого вироблення електроенергії.

Основні переваги води як теплоносія в системах теплопостачання полягають в наступному:

- більш високий ККД, оскільки: відпрацьована пара має менший тиск, що напряму веде до недовиробки електроенергії на тепловому споживанні; водяні тепломережі дозволяють використовувати ступінчатий підігрів мережевої води і цим ще збільшити виробку електроенергії теплофікаційним способом, яка перекриває витрату електроенергії на перекачку води;

- підвищена акумуляційна здатність водяної системи теплопостачання, менші затрати на неї і більш дальнє теплопостачання;

- можливість центрального регулювання теплових навантажень;

- відсутність втрат якісного конденсату у споживачів.

Вода водяних тепломереж менш якісна, тому її втрати обходяться дешевше. Основні недоліки води як теплоносія:

- велика чутливість до аварій, оскільки втрати води при аваріях в 20-40 разів більші, ніж пари. Це призводить до необхідності аварійного відключення

мережі, тоді як парова мережа при аналогічному пошкодженні могла б деякий час залишатись в роботі;

- надзвичайно жорсткий гідравлічний зв'язок між усіма точками системи, що призводить до гідравлічних розрегулювань мережі.

Вибір типу системи теплопостачання (відкритої або закритої) залежить, в основному, від якості вхідної води і умов водопостачання. По енергетичних показниках сучасні двохтрубні закриті і відкриті системи теплопостачання являються рівноцінними. Однак кожна із систем має свої переваги і недоліки.

Основними показниками тої чи іншої системи опалення є:

- менша витрата металу;

- менша витрата палива;

- можливість регулювання тепловіддачі;

- відповідність санітарно-гігієнічним нормам;

- менша площа, що необхідна для розміщення опалювального обладнання;

- менші експлуатаційні витрати.

В закритій системі теплопостачання система гарячого водопостачання приєднана до теплових мереж через водопідігрівач, в якому підігрівається водопровідна вода, яка поступає на водозабір.

Теплоносій віддає теплову енергію водопровідній і повністю повертається до джерела теплоти.

У відкритій системі теплопостачання вода, що призначена для гарячого водопостачання вибирається безпосередньо з теплової мережі. Таким чином, в цій системі використовується не тідьки теплова енергія теплоносія, але й сам теплоносій.

В сучасному будівництві обидві системи отримали широке розповсюдження, однак вони мають різні показники і тому в однаковій степені не можуть задовольняти потреби різних споживачів. В курсовому завданні передбачена закрита система, тому розглянемо її докладніше.

В закритих системах вторинний теплоносій — водопровідна вода, що поступає в систему гарячого водопостачання, як правило, не піддається хімічній обробці. Обладнання що застосовується для цих цілей складне і кошторисне, вимагає висококваліфікованого обслуговування і займає багато місця, тому трубопроводи системи гарячого водопостачання в результаті корозії внутрішньої поверхні через наявність у водопровідній воді вуглекислоти досить часто виходять з ладу. Крім того, у водопідігрівачах на трубах, по яких проходить водопровідна вода, відкладається накип, що різко знижує ефективність їх роботи, а в ряді випадків приводить до швидко виходу їх з ладу. При водопостачанні об'єкту з артезіанських свердловин така вода, має підвищений склад солей жорсткості в порівнянні з водою з відкритих водоймищ, необхідна очистка водонагрівачів від накипу.

         При закритій системі теплопостачання споживачі гарячої води приєднуються до теплових мереж через водяні підігрівачі. Приєднання може виконуватися за трьома схемами: 1) двох-ступеневого послідовного і змішаного; 2) двохступеневого змішаного; 3) паралельного. Вибір цих схем визначається відношенням максимальним витрат на гаряче водопостачання до

максимальних витрат тепла на опалення . Якщо 0.6, то використовується перша схема приєднання, якщо 0.6 <  < 1.2 — друга схема приєднання, якщо 1.2  третя схема приєднання [б].

Отже, вибираємо першу схему приєднання.

4 Регулювання відпуску теплоти споживачам

4.1 Регулювання відпуску теплоти споживачам

 При зміні температури навколишнього середовища, кількість тепла для потреб опалення і вентиляції необхідно регулювати в сторону зменшення або збільшення.

Якість централізованого теплопостачання та економічність виробітку тепла залежить від джерела ТП, а також її транспортування значно залежить від вибраного методу регулювання.

Будемо здійснювати центральне регулювання відпуску тепла по опалювальному навантаженні, оскільки основним навантаженням району є опалення. При цьому ми будемо поєднувати центральне регулювання з місцевим, груповим та індивідуальним.

Подачу тепла можна регулювати такими методами:

  1.  змінюючи витрату теплоносія – кількісне навантаження;
  2.  змінюючи температуру теплоносія – якісне регулювання.

При кількісному регулюванні можна економити електричну енергію. За рахунок їх витрат при переносці теплоносія. Але це призводить до розрегулювання тепломережі.

При якісному регулюванні розрегулювання мережі немає, однак має місце перевитрата електричної енергії.

Якісне регулювання найширше розповсюджене в центральних теплових пунктах, кількісне – в місцевих.

Одже ми  будемо здійснювати центральне якісне регулювання відпуску тепла на навантаження, яке будемо здійснювати в центральному тепловому пункті.

Розрахунок якісного регулювання полягає у визначенні температури води в тепловій мережі, в залежності від теплового навантаження при постійному еквіваленті витрати теплоносія W.

4.2 Побудова температурних графіків

Температурні графіки виражають залежність необхідних температур води в тепловій мережі від температури навколишнього повітря, тобто

Будуємо попередні температурні графіки з допомогою рівнянь:

                                                          (4.1)

                                                          (4.2)

                                                              (4.3)

де  температури води відповідно в прямому і зворотному теплопроводі, °С;

 плинне значення температури навколишнього повітря, °С;

 відносне теплове навантаження опалення.

Значення приймаємо 0 та 1 і підставляємо у формули (4.1) – (4.3)

Графіки будуються на міліметровому папері в масштабі.

Знаходимо попередньо значення температури точки злому tпз на поперечній лінії та лінії  =70C відповідно.

Проводимо розбиття температурного графіку на діапазони регулювання:

І діапазон від tн=8C до tн= tпз

ІІ діапазон від tн= tпз до tн= tн.в

ІІІ діапазон від tн= tпз до tн= tн.о

Визначаємо еквіваленти витрат теплоносіїв (водяних еквівалентів) для системи вентиляції.

Еквівалент витрат первинного (який нагріває) теплоносія:

                                        ,                                                     (4.4)

де  еквівалент витрат первинного теплоносія, МВт/К;

 розрахункова температура теплоносія в прямому трубопроводі для систем вентиляції, °С;

 розрахункова температура теплоносія в зворотному трубопроводі після системи вентиляції, °С.

З температурного графіку знаходимо значення:

МВт/К.

Еквівалент витрат вторинного (який нагрівається) теплоносія:

                                                   (4.5)

де еквівалент витрат вторинного теплоносія.

МВт/К

Розрахунковий середній температурний напір:

                                                                      (4.6)

°С.

Режимний коефіцієнт калорифера для розрахункового режиму:

                                                                                (4.7)

де  еквівалент теплоносія менший (первинний або вторинний), МВт/К

МВт/К;

Витрати теплоти на вентиляцію для плинної температури навколишнього середовища :

                                                                                   (4.8)

МВт

Допоміжний коефіцієнт:

                                                          (4.9)

де  еквівалент витрат теплоносія для не розрахункового режиму, МВт/К.

Середній температурний напір прожиткового водяного підігрівача:

                                                                            (4.10)

де   розрахункова температура гарячої води на вході в підігрівач, °С;

 розрахункова температура води після підігрівача, °С.

З температурного графіку знаходимо значення розрахункових температур:

Еквівалент витрат первинного теплоносія системи гарячого водопостачання:

                                                                                                (4.11)

МВт/К.

Еквівалентні витрати вторинного теплоносія системи гарячого водопостачання:

                                               . МВт/К.                           (4.12)

де температура гарячої води на виході із підігрівача, °С.

Параметр водоводяного підігрівача системи гарячого водопостачання:

                                            (4.13)

МВт/К.

Отримані дані вводимо в ЕОМ (програма teplo.bas) і на основі роздрукованих вихідних даних будуємо температурні графіки.

Введiть свое прiзвище: batsala

Введiть числовi значення таких змiнних:T1,T2,T3,T4,T5

Введiть числовi значення такиx  змiнних:W1,W2,W3,W4,Q1,Q2,OMEGA,F,BET

    Iвано-франkIвський Iнститут нафти I газу

      Кафедра теплопостачання

              ВхIднI данi

    Bacala

   Температура повIтря опалювання=-31

   Температура повIтря вентиляцII=-21

   Температура холодноI води=      5

   Температура горячоI води=       60

   Температура точки злому=       -4.87

   ЕkвIвалент розхiду теплоносIя=

   Первинного розрахункового=      2.788

   Вторинного розрахункового=      4.29

   Меншого розрахункового=         2.788

   Вторинного=                     4.29

   РозхIд тепла на вентиляцIю=

   Максимальний=                   167.3

   Режимний коефIцIент калорифера= 0.656

   Параметр пIдIгрIвника=          2.865

   Beta=                           2.199

         Рeзультати розрахунку

       Температурний графiк опалювання

    Q        TH    TAU1   TAU2   TAU3

  0.0      18.0    18.0   18.0   18.0

  0.2       8.2    49.3   33.3   38.3

  0.4      -1.6    76.0   44.0   54.0

  0.6     -11.4   101.4   53.4   68.4

  0.8     -21.2   126.0   62.0   82.0

  1.0     -31.0   150.0   70.0   95.0

        Температурний графiк вентиляцII

                                    tau8    th1   tau4

q2= 98.106  alfa= 2.77  beta= 2.20

 x= 0.00000E+00

                                      70   -4.9   24.3

q2= 89.527  alfa= 2.99  beta= 2.20

 x= 0.00000E+00

                                      70   -2.9   28.3

q2= 80.947  alfa= 3.26  beta= 2.20

 x= 0.00000E+00

                                      70   -0.9   32.3

q2= 72.368  alfa= 3.58  beta= 2.20

 x= 0.00000E+00

                                      70    1.1   36.3

q2= 63.788  alfa= 4.00  beta= 2.20

 x= 0.00000E+00

                                      70    3.1   40.3

q2= 55.209  alfa= 4.54  beta= 2.20

 x= 0.00000E+00

                                      70    5.1   44.3

q2= 46.630  alfa= 5.28  beta= 2.20

 x= 0.00000E+00

                                      70    7.1   48.3

q2= 38.050  alfa= 6.36  beta= 2.20

 x= 0.00000E+00

                                      70    9.1   52.3

      

       Температурний графiк третього дiапазону

                                 QB    TH3    TAU7    TAU5

 x= 5.00000E-01  alf= 4.14

                                 1.0  -31.0   150.0   72.0

 x= 5.00000E-01  alf= 3.70

                                 0.9  -26.0   137.8   59.8

 x= 5.00000E-01  alf= 3.26

                                 0.8  -21.0   125.5   47.5

       Температурний графiк гарячого водопостачання

    QB    TH4    TAU9    TAU

   1.0  -31.0   150.0   10.7

   0.9  -26.0   137.8   11.7

   0.8  -21.0   125.5   13.1

   0.7  -16.0   113.0   14.9

   0.6  -11.0   100.3   17.3

   0.5   -6.0    87.5   20.8

   0.4   -1.0    74.4   26.8

5   Побудова графіка тривалості теплових навантажень

Графік тривалості теплових навантажень дозволяє врахувати повторність теплових навантажень на протязі року. Це необхідно знати для встановлення економічного режиму роботи теплового обладнання, вибору найвигідніших параметрів теплоносія, розрахунку вироблення енергії і т.п.

Цей графік являє собою залежність теплового навантаження від середньої температури навколишнього повітря і тривалості дії цих температур, тобто

і

Графік будується в двох квадрантах: у верхньому лівому будуються залежності , , , .

У верхньому правому квадранті будується залежність сумарного теплового навантаження від кількості годин за опалювальний період з середньодобовою температурою навколишнього повітря для умов району або населеного пункту  району Білої Церкви .

Значення переноситься з лівого квадранту на вісь ординат. На перетині значень сумарних теплових навантажень відповідно середньодобовій температурі навколишнього повітря, з числом годин за опалювальний період, відповідно до прийнятих значень середньодобової температури, отримують точки для побудови графіка в правому квадранті. Побудова графіків проводиться з таблиці 5.1:

Таблиця 5.1 - Розрахункові теплові навантаження

Теплове навантаження, МВт

Температура навколишнього повітря, °С

= +8°С

= -21°С

= -31°С

85,34

332,8

418,2

. При  

22,76

88,77

111,53

29,81

29,81

29,81

Всього

137,91

451,38

559,54

          Площа, обмежена осями координат і графіком тривалості сумарного теплового навантаження, дорівнює річним витратам теплоти споживачами району без врахування витрат теплоти на технологічні потреби.

6 Визначення витрат теплоносія

Розрахункові витрати теплоносія на опалення:

                        ,                                                   (6.1)

де  розрахункова температура теплоносія в прямому теплопроводі, °С;

 розрахункова температура теплоносія у зворотному теплопроводі, °С.

=1500С, =70°С.

кг/с.

 Розрахункові втрати теплоносія на вентиляцію:

                                                  (6.2)

кг/с.

Розрахункові витрати теплоносія на гаряче водопостачання для закритих систем теплопостачання при двохступінчастих послідовній і змішаній схемах приєднання підігрівачів:

                              , кг/с                                    (6.3)

де  температура водопровідної води після підігрівача першої ступені, °С;

 температура теплоносія в зворотному теплопроводі в точці перелому графіка, °С;

кг/с.

Максимальні витрати теплоносія на гаряче водопостачання:

                                кг/с.                                            (6.4)

кг/с.

Розрахункові сумарні витрати теплоносія у двохтрубних магістральних і розподільних мережах закритих систем теплопостачання:

, кг/с                                               (6.5)

кг/с.

7 Тепловий розрахунок ділянки теплової мережі

Метою теплового розрахунку ділянки теплової мережі є визначення теплових втрат теплопроводу, розрахунок температурного поля навантаження навколо теплопроводу, що включає визначення температур ізоляції, повітря в каналі, стінок каналу і ґрунту, розрахунок падіння температури теплоносія вздовж ділянки теплопроводу, розрахунок товщини теплової ізоляції і вибір доцільного матеріалу теплової ізоляції.

Діаметр труби прямого і зворотного теплопроводів магістральних або розподільних мереж визначається за формулою:

                                              (7.1)

де  густина теплоносія відповідно в прямому і зворотному трубопроводі, кг/м3;

с  швидкість руху теплоносія, м/с;

м;

м.

Приймаємо стандартний діаметр труби 1200.

         

D 1200

1570

1600

1730

296

1500

Рисунок 7.1 – Схема двохтрубного теплопроводу в непрохідному каналі

Еквівалентний внутрішній діаметр непрохідного каналу:

                                            ,                                                          (7.2)

де П  внутрішній периметр перерізу каналу, м.

м.

Термічний опір каналу і ґрунту:

                                ,                                      (7.3)

де  коефіцієнт тепловіддачі від повітря до внутрішньої поверхні каналу, Вт/();

 коефіцієнт теплопровідності ґрунту, Вт/(мК);

h  глибина закладення осі теплопроводу , м.

мК/Вт.

Температура повітря в каналі:

                                                (7.4)

де t0  середньорічна температура навколишнього повітря, °С;

 сумарні втрати тепла відповідно прямим і зворотнім трубопроводами, Вт/м.

Термічний опір прямого теплопроводу:

                                              ,                                                    (7.5)

де середня температура теплоносія в прямому теплопроводі, °С.

(мК)/Вт.

Термічний опір зворотного теплопроводу:

                                              ,                                                  (7.6)

де середня температура теплоносія у зворотньому теплопроводі, °С.

(мК)/Вт.

Термічний опір ізоляції прямого теплопроводу:

                                                                                             (7.7)

де  зовнішній діаметр прямого теплопроводу з ізоляцією, м.

(мК)/Вт.

Термічний опір ізоляції прямого теплопроводу:

                                                                                               (7.8)

де  зовнішній діаметр зворотного теплопроводу з ізоляцією, м.

(мК)/Вт.

Товщина шару ізоляції прямого теплопроводу:

                                                                                            (7.9)

де  коефіцієнт теплопровідності основного шару ізоляції, Вт/(мК);

d1   зовнішній діаметр ізолюючого прямого теплопроводу, м.

м.

Товщина шару ізоляції зворотного теплопроводу:

                                                                                          (7.10)

де d2   зовнішній діаметр ізолюючого зворотного теплопроводу, м.

м.

8 Прокладання теплової мережі

Теплова енергія, яка виробляється джерелом теплопостачання, поступає споживачам теплоти по теплопроводам, які називаються тепловими мережами. Один з теплопроводів є подаючим, інший – зворотнім. Крім подаючого і зворотного теплопроводів можуть бути прокладені теплопроводи гарячого водопостачання. По подаючому теплопроводу направлено рух теплоносія від джерела теплопостачання до споживачів теплоти, а по зворотному трубопроводі відбувається повернення охолодженого теплоносія від споживачів теплоти до джерела теплопостачання.

Теплові мережі прокладаються у прохідних і непрохідних каналах, на опорах, кронштейнах і підвісках, а також використовують і безканальну прокладку.

Прохідні канали для теплових мереж використовують в тому випадку, коли необхідна прокладка великої кількості труб. Такий спосіб прокладки теплових мереж застосовується на територіях промислових підприємств і великих житлових районах, де недопустимі перебої в подачі тепла і потрібний особливий контроль за роботою теплових мереж. Теплові мережі в населених пунктах  прокладають і в непрохідних каналах і по  можливості якомога ближче до поверхні землі. Це зменшує об’єм земляних робіт, а при розриві труб досягається більш швидке відкриття теплових каналів для усунення пошкоджень. Прокладка теплових мереж на опорах і кронштейнах використовується в основному на площадках промислових підприємств, а на підвісках – в середині промислових приміщень. Безканальні теплові мережі прокладають в тому випадку, коли використовується міцна механічна ізоляційна оболонка, яка  дає можливість вільно в ній переміщуватись теплопроводам  при зміні  температури теплоносія, а тиск шару землі стійко сприймається ізоляційною оболонкою, а не трубопроводом. Теплопроводи в каналах укладають на рухомих і нерухомих опорах, які служать для сприйняття маси теплопроводів  на несучі  конструкції і  забезпечують переміщення  їх при зміні температури теплоносія.

 

      

       Оскільки відбуваються температурні подовження труб, то це явище на практиці експлуатації теплових мереж потрібно враховувати. Подовження при нагріванні супроводжується прогинами трубопроводів, які у свою чергу порушують міцність зварних, різьбових і фланцевих з’єднань. Для подолання температурних подовжень теплопроводів встановлюють компенсатори: П-подібні, S-подібні, г-подібні, сальникові, ліроподібні, -подібні, лінзові та манжетні. Компенсатори повинні бути розташовані на прямолінійній ділянці теплової мережі так, щоби ділянки компенсації обмежувалися двома нерухомими опорами. Теплопроводи між нерухомими опорами укладають на ковзаючи опори, які дозволяють вільно переміщуватись теплопроводам при подовженні від нагрівання. Повороти теплопроводів під різними кутами, прокладки між фланцевими з’єднаннями є також свого роду компенсаторами теплопроводів.

Для нормальної роботи системи опалення до теплових мереж висувають наступні вимоги по режиму тиску мереженої води: в системі опалення з чавунними нагріваючими приладами повинен підтримуватись тиск не більше 0,6 МПа, а у зворотному теплопроводі для попередження підсосу повітря в теплових мережах і системі опалення тиск повинен бути вище атмосферного (інакше виникає порушення циркуляції мереженої води в тепловодах і відбувається посилення корозії внутрішніх стінок трубопроводів системи опалення і теплопроводів теплових мереж); в системі опалення зі стальними нагріваючими приладами тиск повинен бути не більше 1 МПа; для стійкої роботи насосів у мережі тиск у всмоктувальній камері повинен підтримуватись не нижче 0,05 МПа.

9 Теплові пункти. Схеми приєднання

споживачів до теплової мережі

Головне призначення теплового пункту полягає у встановленні і підтримуванні параметрів теплоносія на рівні, який забезпечує надійну і економічну роботу теплоспоживаючих установок.

Перевагою схеми приєднання через тепловий пункт є те, що тепловий пункт обслуговує одразу групу будівель, тому дозволяє обходитись без індивідуальних регуляторів. При цьому в якості імпульсу для регулювання опалення можуть бути використані або температура повітря в приміщенні, що опалюється, або температура повітря в пристрої. Що моделює температурний режим в приміщеннях.

На центральних теплових пунктах, як правило, розміщені центральні водяні підігрівачі для опалення і гарячого водопостачання, центральна змішувальна насосна установка мережевої води, підкачуючі насоси холодної водопровідної і мережевої води, прилади для вимірювань і автоматики. Кількість вузлів обслуговування при використанні центральних теплових пунктів зменшується, що спрощує експлуатацію. Зменшуються капіталовкладення на підігрівачі гарячого водопостачання, насосні установки, регулюючі пристрої. Однак збільшуються капіталовкладення на спорудження розподільчої мережі, оскільки замість двохтрубної мережі на цих ділянках необхідно споруджувати чотирьохтрубні розподільні мережі. Степінь централізації теплових пунктів визначається техніко-економічними розрахунками з врахуванням густини теплового споживання, планування району забудови і режимів теплового споживання.

Вода з подаючого трубопроводу тепломережі частково проходить через регулятор РО безпосередньо до елеваторів абонентів, а в іншій частині проходить через підігрівач ПВ, де охолоджується за рахунок нагріву водопровідної води і далі змішується з водою, яка пройшла через РО. Частина води, яка віддала теплоту в опалювальних пунктах, повертається у зворотній трубопровід

З водопроводу

           

З теплової

мережі

В теплову

мережі

ЦТП

МУ

ПВ

РТ

ПН

РО

НО

Рисунок 9.1 – Схема теплового пункту

тепломережі, а друга частина захоплюється насосом НО і знову повертається в опалювальні прилади в суміші з водою, яка надійшла з падаючої магістральної мережі через РО і ПВ. Водопровідна вода нагрівається спочатку в ПВ за рахунок енергії зворотної мереженої води, а потім у ПВ з водою падаючої магістралі і далі направляється до водозбірних кранів Н. Невикористана в кранах вода ре циркулює в цьому контурі, для чого подається в лінію водопровідної води між ПН і ПВ.

Перевагою схеми приєднання через тепловий пункт є те, що він  обслуговує зразу групу будівель, тому дозволяє обходитись без індивідуальних регуляторів. При цьому в якості імпульсу для регулювання опалення можуть бути використані або температура повітря в опалювальному приміщенні, або температура повітря в пристрої, який моделює температурний режим в опалювальних приміщеннях.

10 Вибір основного обладнання

джерела теплопостачання

 

Визначаємо кількість котлів:

                                                      (10.1)

де Qн – теплопродуктивність котла.

Вибираємо котли типу КВ-ТК-100.

Визначаємо дійсну сумарну теплопродуктивність котлів:

МВт.

Перевірка: визначаємо на скільки відсотків фактична теплопродуктивність вибраних котлів перевищує розрахункову:

                                         (10.2)

.

Сумарна теплопродуктивність котлів повинна бути рівна або не повинна перевищувати на 1015% сумарну витрату теплоспоживачами. Дана умова вибору котлів виконується.

Вибір живильних насосів здійснюється по сумарних витратах з урахуванням коефіцієнта запасу по подачі, який приймається в межах 1,05...1,1 і напорі, який рекомендується в роботі приймати 100400 кПа.

Подача насосу:

                                                   (10.3)

де V – сумарні об’ємні витрати (подача) насосів, м3/с;

 густина теплоносія при нормальних фізичних умовах, с/м3.

м3/с.

Вибираємо насос  3xСЭ 2500-180 З подачею 2500 м3/год. і напором 180 МПа.

Зводимо дані вибраного типу котла і насосу в таблиці 10.1 і 10.2.

Таблиця 10.1 – Основні технічні дані котла типу КВ-ТК-100.

Теплопродуктивність, МВт

Площа поверхні нагрівання, м3

Аеродинаміч- ний опір, Па

Габаритні розміри, мм

Нрод

Нконв

довжина l

ширина b

висота h

116,3

603

830

1157

18000

12300

1000

Таблиця 10.2 – Технічна характеристика насосу СЭ 2500-180.

Витрата води, м3/год

2500

Напір,

180

Допустимий кавітаційний запас (не менше), м

28

Робочий тиск на вході (не більше), кгс/см2 

10

Температура перегрітої води (не більше), С

120

ККД (не менше), %

84

Потужність (при t=20С, =1000 кг/м3), кВт

 1460

Витрата води на охолодження ущільнювачів і підшипників (р<3,5 кгс/см2, t=33С), м3

3

Електродвигун, тип

АЗМ-1600

Потужність, кВт

1600

Напруга, В

6000

Частота обертання (синхроння) хв-1

3000

З водопроводу

Холодне повітря

Тепле повітря

7

6

8

5

4

1

10

9

11

3

 

Рисунок 10.1 – Схема приєднання споживачів до теплової мережі.

1  Повітряний кран. 2 – Водорозбірний кран. 3 – Нагрівальний пристрій.

4– Зворотній клапан. 5 – Насос мережі. 6 – Теплофікаційний підігрівач.

7 – Піновий котел. 8 – Регулятор. 9 – Опалювальний підігрівач.

10 – Регулятор витрат. 11 – Насос.

11 Охорона навколишнього середовища. Впровадження енергозберігаючих технологій

11.1   Впровадження енергозберігаючих технологій

Основним шляхом економії енергії в будівництві є спорудження будівель з ефективним використанням енергії (БЕВЕ). БЕВЕ - це така будівля, в якій передбачені оптимальні на перспективу інженерні методи і засоби по ефективному використанні і економії енергії, використанню нетрадиційних теплоджерел.

        Перш за все необхідно, щоб будівля, її захисні засоби були б з енергетичної точки зору найкращими. Немає змісту боротися за ефективне використання енергії на опалення в приміщеннях, які мають недостатній теплозахист, погано герметизовані. Розрахунки і досвід експлуатації приміщень (на власному досвіді) показує, що вигідніше в 2 рази додатково утеплити і герметизувати приміщення, ніж намагатися в погано захищеному приміщенні досягти такого ж результату за рахунок вдосконалення ефективності тільки системи опалення.

        На енергоекономічний ефект впливають містобудівні рішення, аеродинаміка будівель, місце будівлі в забудованому районі, форма будівлі, аерація будівлі та інше. Врахування цих показників може значно (в 1.5-2 рази) знизити споживання енергії для опалення будівель.

        Для раціонального використання енергії в системах опалення будівель також доцільно використовувати конструктивні введення, як от теплонасосні установки, для яких джерелом тепла є навколишнє середовище, або системи низькотемпературного опалення, температура теплоносія на вході яких не перевищує 70°С. В системах низькотемпературного опалення можуть використовуватись як традиційні, так і нетрадиційні теплоджерела, на які в останнє десятиліття почали звертати особливу увагу. Також можливе використання систем опалення з використанням вторинних енергоресурсів, таких як відпрацьована пара, відпрацьовані гази технологічного обладнання на паливі, відпрацьоване нагріте повітря.

11.2   Охорона навколишнього середовища

Охорона навколишнього середовища - одна з найважливіших проблем, яка стоїть перед нами у XXІ столітті. При згоранні палива виникають продукти згорання, вихід яких з димовими газами в атмосферу шкодить рослинному і тваринному світу. Серед цих продуктів згорання найважливішу роль відіграють літаючий попіл, оксид сірки, оксид азоту і оксид вуглецю. Для недопущення їх в атмосферу необхідно використовувати фільтри та пиловловлювачі на димових трубах, а також використовувати якісне пальне.

 

Висновки

В курсовій  роботі  я  провів  розрахунок  тепла  на  опалення, вентиляцію, гаряче водопостачання та відповідні  їм  річні витрати теплоти для визначення теплового навантаження по заданій житловій площі. Також я визначив річні витрати на технологічні потреби на основі даних про режим роботи технологічного обладнання.

Джерелом теплопостачання я вибрав ТЕЦ (і відповідне їй обладнання), теплоносієм - воду, описав їх переваги і недоліки.  Зробив опис заданої  в завданні закритої системи теплопостачання.

Для встановлення економічного режиму роботи теплового обладнання я виконав  побудову температурних графіків та графіків тривалості теплових навантажень на основі даних, отриманих при розрахунку на ЕОМ.

Провів визначення витрати теплоносія, теплового розрахунку ділянки теплової мережі та визначив спосіб прокладання теплової мережі. Зробив  описи теплових пунктів та схем приєднання споживачів до теплової мережі, та зобразив їх рисунки.

Вибрав основне обладнання джерела теплопостачання, а саме 6 котлів типу КВ-ТК-100 та живильний насос типу СЭ 5000-160.

В моїй курсовій роботі, я провів  розрахунок для централізованої системи опалення. Централізоване опалення - послуга, спрямована на задоволення потреб споживача у забезпеченні нормативної температури повітря у приміщеннях квартири, яка надається виконавцем з використанням внутрішньобудинкових систем теплопостачання.

Хоч централізоване опалення має ряд недоліків, наприклад  воно не може регулюватися самими власниками житла в залежності від їх потреб і бажань, але  через більшу безпеку при експлуатації , впорівнянні з системою індивідуального опалення, на даний час воно широко використовується у більшості будинків.

Також  я  зробив огляд питання охорони навколишнього середовища.

Перелік посилань на джерела.

1. Негрич В.В., Дем’янчук Я.М., Прунько І.Б. Енергетичні установки. Розрахунок   теплопостачання району міста:  Курсове проектування. – Івано-Франківськ:   Факел, 2009.

2. Павлов И.И., Федоров М.Н. Котельные установки и тепловые сети,  М.: Стройиздат, 1986.

3. Павлов Й.Й., Федоров М.Н. Котельные установки й тепловые сети,  М.: Стройиздат, 1977.

4. Немцев З.Ф., Арсеньев Г.В. Теплоэнергетические установки н теплоснабженне: Учебное пособне для втузов.  М.: энергоиздат, 1982.

5. Бромлей М.Ф., Щеглов В.П. Проектирование отопления й вентиляции производственных зданий,  М.: Издательство литературы по строительству, 1965.

6. Богословский В.Н., Сканави А.Н. Отопление: Учебник для вузов  М.: Стройиздат, 1991.

7. Козин В.Е., Левина Г.А. и др. Теплоснабжение.-М.: Высшая школа, 1980.

8. Строй А.Ф., Скальскнй В.Л. Расчет и проектированне теплових сетей,  К.: Будівельник, 1981.


Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

Кафедра нафтогазового технологічного транспорту і теплотехніки

Дисципліна Термодинаміка, теплопередача і ТСУ    

Спеціальність   ЕТ      

Курс  3 Група ЕТ-   Семестр 6  

ЗАВДАННЯ

на курсову роботу

Студенту         Варіант (ПОЦЗ і ОЦЗ)  

(прізвище, ім’я, по-батькові)

1. Тема роботи Розрахунок системи теплопостачання району міста                

            

            

2. Термін здачі студентом закінченої роботи       

3. Вихідні дані до роботи 1. Житлова площа           м2.           2. Технологічне навантажен-

ня           ГДж/год.  3. Тип системи теплопостачання – закрита. 4. Тривалість роботи дві зміни. 5. Вибір системи приєднання до теплової мережі.         

4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, що їх належить розробити)

1. Розрахунок теплового споживання району міста. 2. Визначення річних витрат тепла

3. Вибір джерела теплопостачання, теплоносія, типу системи теплопостачання.       

4. Регулювання відпуску теплоти споживачам. Побудова графіку тривалості теплових навантажень. 5. Транспортування теплоносія. Визначення витрат теплоносія . Тепловий розрахунок ділянки мережі. 6. Проектування і прокладання теплової мережі. 7. Вибір основного обладнання джерела теплопостачання. 8. Охорона навколишнього середовища.

5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень)

1. Графік відпуску теплоти споживачам (формат А4, міліметровка).   

2. Графік тривалості теплових навантажень (формат А3, міліметровка).  

3. Схема теплового пункту і контрольно-вимірювальні прилади (формат А4).

4. Схема приєднання споживачів до теплової мережі (формат А4, ватман).  

            

            

            

            

                         

Дата видачі завдання          

КАЛЕНДАРНИЙ  ПЛАН

Номер і назва етапів курсової роботи

Термін виконання

Примітка

1. Вступ. Розрахунок теплового споживання району.

2. Визначення річних витрат теплоти.

3. Вибір джерла теплопостачання і типу системи

теплопостачання. Регулювання відпуску теплоти

споживання.

4.   Побудова графіків теплового навантаження.

5. Транспортування теплоносія. Визначення витрати

   теплоносія . Тепловий розрахунок ділянки мережі.

6. Проектування і прокладання теплової мережі.

   Вибір теплового пункту і схем приєднання

  споживачів до теплової мережі.

 7. Вибір основного обладнання джерела

    теплопостачання

 8. Охорона навколишнього середовища.

Студент          

  (Особистий підпис)                                     (Розшифровка підпису)

Керівник       __Негрич В.В.__________  

  (Особистий підпис)                                     (Розшифровка підпису)

 “_____”________________2011 р.