Источники и системы теплоснабжения

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
1 КЛИМАТОЛОГИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ 4
2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК 5
2.1 Тепловая нагрузка квартала 5
2.2 Тепловая нагрузка района 7
2.3 Графики теплопотребления 8
3 РАСЧЕТ КАЧЕСТВЕННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ 12
3.1 Выбор схемы присоединения подогревателей горячего водоснабжения 12
3.2 Отопительный график температур воды в тепловой сети 12
4 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 18
4.1 Определение расходов теплоносителя по участкам 18
4.2 Предварительный гидравлический расчет 20
4.3 Расстановка неподвижных опор, компенсаторов, задвижек 20
4.4 Окончательный гидравлический расчет 21
5 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЕЖИМ 25
6 ПОДБОР НАСОСОВ 28
7 ПРОЕКТИРОВАНИЕ АБОНЕНТСКОГО ВВОДА 29
7.1 Элеватор 29
7.2 Подогреватели горячего водоснабжения 29
8 МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ 30
8.1 Компенсаторы 30
8.2 Каналы тепловой сети 30
8.3 Опоры трубопроводов 31
8.4 Тепловая изоляция 32
Литература 37

Рисунок 7 – Пьезометрический график
6 ПОДБОР НАСОСОВ
Для закрытой системы теплоснабжения работающей при повышенном графике регулирования с суммарным тепловым потоком Q = 58,488 МВт и с расчетным расходом теплоносителя G = 1231,8 т/ч подобрать сетевые и подпиточные насосы. Потери напора в теплофикационном оборудовании источника теплоты (Hист= 25 м. Суммарные потери напора в подающей и обратной магистралях тепловой сети (Hпод+(Hобр= 50 м. Потери напора в системах теплопотребителей (Hаб = 40 м. Статический напор на источнике теплоты Hст= 40 м. Потери напора в подпиточной линии Hпл= 15 м. Превышение отметки баков с подпиточной водой по отношению к оси подпиточных насосов z = 5 м.
Требуемый напор сетевого насоса определим по формуле (35):
м
Подача сетевого насоса Gсн должна обеспечить расчетный расход теплоносителя Gd
Gсн= Gd = 1231,8 т/ч
По приложению №21 методического пособия принимаем к установке по параллельной схеме три рабочих и один резервный насосы СЭ 500-140 обеспечивающие требуемые параметры при некотором избытке напора, который может быть сдросселирован на источнике теплоты. КПД насоса составляет 82%.
Требуемый напор подпиточного насоса Hпн определяем по формуле (36):
м
Подача подпиточного насоса Gпн в закрытой системе теплоснабжения должна компенсировать утечку теплоносителя Gут. Согласно методическим указаниям величина утечки принимается в размере 0,75% от объема системы теплоснабжения Vсист. При удельном объеме системы 65 м3/МВт и суммарном тепловом потоке Q = 58,5 МВт объем системы Vсист составит
Vсист = 65 ( Q = 65 ( 58,5 = 3802,5 м3
Величина утечки Gут составит
Gут = 0,0075 (Vсист= 0,0075 ( 3802,5 = 28,5 м3/ч
По приложению №21 методического пособия принимаем к установке по параллельной схеме два рабочих и один резервный насосы К-6 30/62 обеспечивающие требуемые параметры с небольшим избытком напора (12 м) с КПД 70%.
7 ПРОЕКТИРОВАНИЕ АБОНЕНТСКОГО ВВОДА
7.1 Элеватор
Элеватор устанавливаются в ИТП каждого жилого дома. Требуемый располагаемый напор для работы элеватора , м определяется по формуле:
(37)
где h - потери напора в системе отопления, принимаемые 1,5-2м;
Up - расчетный коэффициент смешения, определяемый по формуле:
(38)
Расчетный коэффициент смешения для температурного графика 150-70 равен = 2,2; для графика 140-70 = 1,8; для графика 130-70 = 1,4.
Диаметр горловины камеры смешения элеватора dг, мм, при известном расходе сетевой воды на отопление G, т/ч, определяется по формуле:
(39)
Диаметр сопла элеватора dc, мм, при известном расходе сетевой воды на отопление G, т/ч, и располагаемом напоре для элеватора Н, м, определяется по формуле:
(40)
Величина напора Н, м, гасимого соплом элеватора, не может, во избежание возникновения кавитационных режимов, превышать 40 м. Для определения диаметра сопла элеватора, его номера, требуемого напора, могут быть использованы номограммы, приведенные в справочной литературе [5. стр. 312], [6. стр. 73-75].
7.2 Подогреватели горячего водоснабжения
Горячее водоснабжение – закрытая схема, через 2-х ступенчатый теплообменник.
Для этого в ИТП каждого жилого дома предусматривается установка водо-водяных пластинчатых теплообменников.
В закрытых системах теплоснабжения водо-водяные подогреватели – используются для подогрева водопроводной воды, поступающей в установки горячего водоснабжения. В качестве греющей среды используется сетевая вода.
Водо-водяные пластинчатые теплообменники применяются также при присоединении отопительных систем к тепловым сетям по независимой схеме, когда по условиям рельефа местности или режима работы тепловой сети нельзя передать статическое давление присоединяемых зданий на внешнюю тепловую сеть, или же когда давление в обратной линии внешней сети превышает допустимое давление для присоединяемых местных отопительных систем. Кроме условий, диктуемых сложностью рельефа и большой высотой зданий, присоединение отопительных установок к тепловой сети по независимой схеме целесообразно применять в крупных городах благодаря более высокой надежности теплоснабжения и более широкой маневренной способности тепловой сети при присоединении к ней отопительных установок по независимой схеме.
В водо-водянх подогревателях достигаются обычно довольно высокие коэффициенты теплопередачи порядка 1000-1500 Вт/(м2-0С).
Для предупреждения остывания горячей воды у потребителей предусмотрена циркуляционная линия. Расчет поверхности нагрева водо-водяных теплообменников для системы горячего водоснабжения производится при температуре воды в подающем трубопроводе тепловой сети к ИТП, соответствующей точке излома графика температур воды. Для системы отопления большая расчетная поверхность нагрева водонагревателей соответствует температуре воды в тепловой сети к ИТП при температуре наружного воздуха для проектирования отопления. В переходный период нагрузка на отопление весьма незначительна.
Температура воды за теплообменниками системы горячего водоснабжения должна приниматься не ниже 600С и не выше 750С. В данном проекте температура воды для системы горячего водоснабжения равна 650С. Система горячего водоснабжения рассчитана для переходного периода.
8 МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
8.1 Компенсаторы
Определить размеры П-образного компенсатора и его реакцию для участка трубопровода с длиной пролета между неподвижными опорами L = 140 м. Расчетная температура теплоносителя (1= 130 0С. Расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления t0 = -300С. Учесть при расчетах предварительную растяжку компенсатора.
Приняв коэффициент температурного удлинения ( = 1,20(10-2 мм/м(0С, определим расчетное удлинение участка трубопровода по формуле (41):
(l= ( ( L( ((1 - t0) = 1,20 (10-2 (140 ( (130 + 30) = 268,8 мм
Расчетное удлинение (lр с учетом предварительной растяжки компенсатора составит
(lр= 0,5 ( (l = 0,5 ( 268,8 = 134,4 мм
По приложению №23, ориентируясь на (lp, принимаем П-образный компенсатор имеющий компенсирующую способность (lк= 320 мм, вылет H = 3,6 м, спинку с = 3,1 м. По приложению №23 определим реакцию компенсатора Р при значении Рк= 0,72 кН/см и (lр= 13,44 см
Р = Рк ( (lр= 0,72 ( 13,44 = 9,68 кН.
8.2 Каналы тепловой сети
Прокладка тепловой сети осуществляется в непроходных каналах типовой конструкции. Марки каналов выбираются в зависимости от диаметра трубопровода и приведены в таблице 8.
Таблица 8 – Каналы тепловой сети
dн х S, мм Марка канала 820x14 2КС120-120 720x12 2КС120-120 530x9 2КС120-120 530x9 2КЛс90-90 377x9 2КЛс90-90
8.3 Опоры трубопроводов
Определить горизонтальное осевое усилие Hго на неподвижную опору Б. Определить вертикальную нормативную нагрузку Fv на подвижную опору.
Рисунок 8– Схема расчетного участка
Схема расчетного участка приведена на рис.8 Трубопровод с dнxS = 159x6 мм проложен в техподполье. Вес одного погонного метра трубопровода с водой и изоляцией Gh = 513 Н. Расстояние между подвижными опорами L = 7 м. Коэффициент трения в подвижных опорах ( = 0,4. Реакция компенсатора Pк = 7,85 кН. Сила упругой деформации угла поворота Pх= 0,12 кН.
Расчет горизонтальных усилий Hго на опору Б для различных тепловых режимов работы трубопровода выполним по формулам приведенным в (7. стр.236(:
Hго= Pк+( (Gh ( L1– 0,7 ( ( (Gh ( L2 = 7850 + 0,4 ( 513 ( 50 – 0,7 ( 0,4 ( 513 ( 30 =13801 Н
Hго= Pк +( ( Gh (L2 – 0,7 (( ( Gh ( L1 = 7850 + 0,4 (513 ( 50 – 0,7 ( 0,4 ( 513 ( 50 = 6824 Н
Hго=Pх+( ( Gh ( L2 – 0,7 ( (Pк + ( ( Gh ( L1) = 120 + 0,4 ( 513 ( 30 –
–0,7 ( (7850 + 0,4 ( 513 ( 50) = –11714 Н
Hго= Pх + ( ( Gh ( L1– 0,7 ( (Pк + ( ( Gh ( L2) = 120 + 0,4 ( 513 ( 50–
–0,7 ( (7850 + 0,4 ( 513 ( 30) = –3626 Н
В качестве расчетного усилия принимаем наибольшее значение Hго= 13801 Н =13,801 кН. Вертикальную нормативную нагрузку на подвижную опору Fv определим по формуле (42) методического пособия
Fv = Gh ( L = 513 (7 = 3591 Н = 3,591 кН.
8.4 Тепловая изоляция
Определить по нормируемой плотности теплового потока толщину тепловой изоляции для двухтрубной тепловой сети с dн = 377 мм, проложенной в канале типа 2КЛс 90-90. Глубина заложения канала hк = 1,0 м. Среднегодовая температура грунта на глубине заложения оси трубопроводов t 0 = 4 0С. Теплопроводность грунта (гр= 2,0 Вт/м град. Тепловая изоляция - маты из стеклянного штапельного волокна с защитным покрытием из стеклопластика рулонного РСТ. Среднегодовая температура теплоносителя в подающем трубопроводе (1 = 86 0С, в обратном (2 = 48 С.
Определим внутренний dвэ и наружный dнэ эквивалентные диаметры канала по внутренним (0,9(0,9м) и наружным (1,1(0,91м) размерам его поперечного сечения
м.
м.
Определим по формуле (43) термическое сопротивление внутренней поверхности канала Rпк

Определим по формуле (44) термическое сопротивление стенки канала Rк, приняв коэффициент теплопроводности железобетона .
Определим по формуле (45) при глубине заложения оси труб h = 1,3 м и теплопроводности грунта термическое сопротивление грунта Rгр
=
Приняв температуру поверхности теплоизоляции 40 0С, определим средние температуры теплоизоляционных слоев подающего tтп и обратного tто трубопроводов согласно:
Определим также коэффициенты теплопроводности тепловой изоляции (матов из стеклянного штапельного волокна) для подающего , и обратного , трубопроводов:
= 0,042 + 0,00028 ( tтп= 0,042 + 0,00028 ( 63 = 0,06 Вт/( м ( 0С)
= 0,042 + 0,00028 ( tто= 0,042 + 0,00028 ( 44= 0,054 Вт/( м (0С)
Определим по формуле (46) термическое сопротивление поверхности теплоизоляционного слоя, приняв предварительно толщину слоя изоляции (и= 50 мм = 0,05 м
Примем по приложению №16 методического пособия, нормируемые линейные плотности тепловых потоков для подающего q11 = 41,6 Вт/м и обратного q12 = 17,8 Вт/м трубопроводов. Определим суммарные термические сопротивления для подающего Rtot,1 и обратного Rtot,2 трубопроводов при К1= 0,8 (см. приложение №20)
м ( 0С/Вт
м ( 0С/Вт
Определим коэффициенты взаимного влияния температурных полей подающего и обратного трубопроводов


Определим требуемые термические сопротивления слоёв для подающего Rкп и обратного Rко трубопроводов, м ( град/Вт

м (0С/Вт

м (0С/Вт
Определим требуемые толщины слоев тепловой изоляции для подающего (к1 и обратного (к2
Литература
СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика/Госстрой СССР М.: Стройиздат, -1997. -140с.
СНиП 2.04.07-86*. Тепловые сети -М.: Госстрой, -2001. -48 с.
Теплоснабжение/Козин В. Е. и др. -М.: Высшая школа, -1980. -408 с.
Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети. -М.: Издательство МЭИ, -1999. -472 с.
Теплотехнический справочник/Под ред. Юренева В. Н. и Лебедева П. Д. в 2-х т. -М.: Энергия. -1975. Т. 1. -744 с.
Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей/Под ред. Николаева А. А. -М.: Стройиздат. -1965. -360 с.
Справочник по теплоснабжению и вентиляции /Щёкин Р. В. и др. В 2-х кн. Киев: Будивельник, -1976, Кн. 1. -416 с.
Сафонов А. П. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям. -М.: Энергия, -1968. -240 с.
Громов Н. К. Абонентские устройства водяных тепловых сетей. -М.: Энергия, -1979. -248 с
Ширакс З. Э. Теплоснабжение. -М.: Энергия, -1979. -256 с.
Инженерные коммуникации в нефтегазодобывающих районах Западной Сибири/Н.Н. Карнаухов, Б.В. Моисеев, О.А. Степанов и др. Стройиздат, Красноярск. -1993. -160с.
Степанов О.А., Моисеев Б.В., Хоперский Г.Г. Теплоснабжение на насосных станциях нефтепроводов. -М.: Недра. -1998. -302с.
Водяные тепловые сети: Справочное пособие по проектированию/ И.В. Беляйкина, В.П. Витальев, Н.К. Громов и др. -М.: Энергоатомиздат. -1988. -376с.
1