Центральный тепловой пункт предприятия

Заключение

К каждой системе отопления предъявляются два основных требования.
– обеспечение наибольшего комфорта в отапливаемых помещениях, и удовлетворение требований по тепловому комфорту;
– обеспечение первого требования с минимальными энергетическими затратами.
В системах отопления в настоящее время применяются надежные термостатические клапаны, регулирующие тепловой режим. Но при несоблюдении условий правильного функционирования они будут работать неэффективно. Для правильного режима функционирования регулирующих клапанов необходимо соблюдение гидравлических условий, при которых гарантируется стабильная и точная регулировка температуры.
– проектный расход теплоносителя должен быть обеспечен на всех участках системы;
– не должно быть чрезмерного перепада давления на клапанах;
– обеспе ...

Содержание
Введение 3
1. Исходные данные 4
2. Подогреватели воды в системах ГВС и отопления на ЦТП 5
3. Тепловой расчёт резервного пароводяного подогревателя ГВС 12
4. Гидравлические расчёты подогревателей 16
5. Гидравлический расчёт системы ГВС 19
Заключение 24
Список используемой литературы 25

Введение

На ЦТП установлены: подогреватели горячего водоснабжения (ГВС) и подогреватели отопления, работающие от тепловой сети, резервный подогреватель ГВС, обогреваемый паром собственной котельной, вспомогательное оборудование, арматура, контрольно-измерительные приборы (КИП) и автоматика. Разработать и рассчитать принципиальную теплогидравлическую схему ЦТП, выбрать тип и выполнить теплогидравлические расчёты всех подогревателей, привести эскизы их конструкции. Подогреватели ГВС рассчитать для летнего режима тепловой сети (70 - 40С). Температуру холодной и горячей воды в системе ГВС принять 5 и 60C соответственно. Подогреватели отопления рассчитать для зимнего режима тепловой сети ( 150 - 70С). Температуру воды в системе отопления принять 95С в подающей линии и 40С в обратной. В качестве подогревателей можно принять скоростные водо-водяные и пароводяные теплообменники по ОСТ 34-588-68. Пар от котельной поступает в резервный подогреватель ГВС в сухом насыщенном состоянии с давлением Р=3,6 Бар.

25=44.50.25=0.97Число Нуссельта:Nu1=0.021*Re10.8*Pr10.43*εt=0.021*4.06250.8*40.43*0.97=116.98Коэффициент теплоотдачи:α1=Nu1λ1de=116.980.650.155=4.9*103Коэффициент теплоотдачи в трубах (Вт/кв.м*град):Режим турбулентный, т.к. Re2 > 104.Re2=w2d2v2=1*0.3090.8=3.86*104Температура стенки:tc = (t1 + t2)/2 =(55+32.5)=43.75 oCЧисло Прандля при этой температуре: Prc = 4.5 Температурная поправка:εt=Pr2Prc0.25=5.54.50.25=1.05Число Нуссельта в трубах:Nu2=0.021*Re20.8*Pr20.43*εt=0.021*3.860.8*5.50.43*1.05=128.8Коэффициент теплоотдачи:α2=Nu2λ2de=128.80.620.155=5.15*103Коэффициент теплопередачи (Вт/кв.м*град):k=μα1α2α1+α2=0.74.9*5.154.9+5.15=1.75*103коэффициент загрязнения труб (принимаем): µ= 0.7Средний температурный напор в теплообменнике для противоточного движения теплоносителей, 0С:Δt=t11-t22-t12-t21lnt11-t22t12-t21=70-60-40-5ln70-6040-5=19.9Расчётная поверхность теплообмена всех секций (кв.м):F=Qk*Δt=0.41.75*19.9=11.39Расчётное число секций:nр = F/F1=11.39/4.5=2.51Принимаем c коэффициентом запаса 1,25 и округляем в большую сторону:n = 1.25·nр = 3.5; n = 6Число секций в ступенях:в первой n1 = 2;во второй n2 = 3.Тепловой расчёт резервного пароводяного подогревателя ГВСТемпература насыщения (oC) при давлении Р=3,6 Бар:ts = 140Исходные данные те же, что и для основного подогревателя ГВС:Температура холодной и горячей воды:t21 = 5 oC; t22 = 60 oC.Тепловая мощность (Вт): Q = 4·105 ВтСредняя температура и теплофизические свойства нагреваемой водыте же, что и для водо-водяного теплообменника.t2 = (t21 + t22)/2 = (5+60)/2 = 32,5 oCРасход воды, кг/с:нагреваемой:G2=Qcp2t22-t21=0.44.260-5=1.21Площадь проходного сечения труб, м2: f2 = 0.00173Фактическая скорость воды в трубах (м/с):w2=G2ρ2f2=1.211000*1.73=0.7Коэффициент теплоотдачи в трубах (Вт/кв.м*град):Режим турбулентный, т.к. Re2 > 104.Re2=w2d2v2=0.7*0.3090.8=2.703*103Несмотря на то, что Re < Re кр, можно считать режим течения турбулентным, т.к. его величина близка к критической.Температура стенки:tc = (ts + t2)/2 = (140+32.5)/2=86.25 oC;Число Прандля при этой температуре: Prc = 2.06 Температурная поправка:εt=Pr2Prc0.25=3.32.060.25=1.125Число Нуссельта в трубах:Nu2=0.021*Re20.8*Pr20.43*εt=0.021*2.7030.8*3.30.43*1.12=77.759Коэффициент теплоотдачи:α2=Nu2λ2de=77.7590.620.309=1.56*103Коэффициент теплоотдачи от пара к трубкам (Вт//кв.м*град):приведенное число труб в вертикальном ряде m = 8.5; теплоотдачу при конденсации водяного пара в подогревателях выбранной конструкции можно рассчитать по упрощенной формуле,рекомендуемой в [3]:α1=1.16*4320+47.54*ts-0.14*ts24m*d2ts-tc==1.16*(4320+47.54*140-0.14*1402)4m*0.309*140-86.25=2.77*103Коэффициент теплопередачи (Вт/кв.м*град):k=μα1α2α1+α2=0.72,7*1,42,7+1,4=0,676*103µ - коэффициент загрязнения труб (принимаем), µ= 0.7.Средний температурный напор в теплообменнике:Δt=t22-t21lnts-t21ts-t22=60-5ln140-5140-60=105.11Расчётная поверхность теплообмена всех секций (кв.м):F=Qk*Δt=0.40,67*105,11=5,62 Расчётная поверхность теплообмена c коэффициентом запаса 1,25:Fр = 1,25·F =1,25*5,6 = 7,03 м2Расчётная поверхность меньше фактической (F = 8,3 м2), следовательно теплообменник выбран правильно.Примечание.Расчёт резервного пароводяного подогревателя выполнен без уточнения температуры стенки. Её необходимо уточнить после выполнения пункта 9 по формуле:tc = t2cp + q /2=32,5+71,08/1,48=80,41 ,где q = k . tcp=0,67*105,11=71,08Тепловой расчёт подогревателя отопления выполняется аналогично расчёту подогревателя ГВС. Принципиально его тепловой расчёт ничем не отличается от аналогичного расчёта водо-водяного подогревателя ГВС и поэтому пример его расчёта не приводится.Гидравлические расчёты подогревателейДля выполнения гидравлического расчёта системы теплоснабжения от ЦТП необходимо определить количество и тип обслуживаемых домов.Норма расхода горячей воды на одного человека составляет V = 110 литров в сутки. Суточная тепловая мощность, требуемая для обеспечения этой нормы:Q=V*ρ*Cp*(tгв-tхв)24*3600=110*1000*4.2*(60-5)24*3600=0,294 кВтПри мощности ГВС Q = 0.4 МВт количество потребителей составит: 0,4*103 /0,294 = 1360 чел.Принимая среднее число жителей в одной квартире 4 человека получим число обслуживаемых квартир 1360/4 = 340 кв.Принимаем, что обслуживаются четырёх-подъездные 9 – этажные дома, где на каждом этаже расположены 4 квартиры. Следовательно в каждом доме количество квартир 4*9*4 = 144 кв/дом. Количество домов (с округлением):N дом = 340/144 = 2Выполняются гидравлические расчёты каждого подогревателя отдельно только по нагреваемой воде. Гидравлический расчет подогревателейТемпература теплоносителя (греющей воды) принята:- при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления ;- в подающем трубопроводе τ1=95 0С, в обратном – τ2 =400С;- температура холодной водопроводной воды tc=50С.- температура горячей воды th=600С.- максимальный тепловой поток на отопление зданий Qo max=400000 Вт (примем).- расчетная тепловая производительность водоподогревателей Qsph=Qhm=QhT=294,09 Вт (примем).- потери тепла трубопроводами Qht=0.- плотность воды принять ρ=1000 кг/м3.Порядок расчета:1 Максимальный расчет воды на отопление:2 Температура нагреваемой воды за водоподогревателем 1 ступени:3 Расход греющей сетевой воды на ГВС: 4 Расход нагреваемой воды на ГВС:5 Тепловой поток на II ступень водоподогревателя:6 Расход греющей воды через I ступень водоподогревателя:7 Расчетная тепловая производительность I ступени водоподогревателя:8 Расчетная тепловая производительность II ступени водоподогревателя:Количество секций рассчитано выше.Гидравлический расчёт системы ГВССреднесуточный расход воды Gc = G2 = 2,165 кг/с.Максимальный расход Gм = 3* Gc = 6,495 кг/с.Сопротивление подогревателя ГВС. Рециркуляция производится только через вторую ступень, число секций в которой n2 = 4. Гидравлическое сопротивление определяется по формуле:ΔP=λ*L*n2d+ξ*ρ*w22 (*)где = 0,025 – коэффициент трения в трубках; - коэффициенты местных сопротивлений; L – длина трубок, м; d – внутренний диаметр трубок, м; - плотность воды, кг/м3; W – скорость воды в трубках, м/с.Коэффициенты местных сопротивлений для одной секции [3]:- вход в трубную камеру – 1, выход из трубной камеры -1, вход в трубки из камеры – 1, выход из трубок в камеру – 0,6, поворот на 180о в колене – 2. Сумма местных сопротивлений всех секций (4 секции и 3 соединяющих колена): = (1+1+1+0,6)*4 + 3*2 = 20,4Сопротивление II ступени подогревателя:ΔРто=0.25*4*40.309+20,4*1000*0,722=8159,5 ПаСопротивление 1-го участка от подогревателя до первого ответвления (тройника).Принимаем скорость воды в трубах w = 1 м/с. Длина участка – 100м. Расход воды G = Gм=6,495. Диаметр трубы, м: d=4*Gπ*ρ*w=4*6,4953.14*1000*1=0.