СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ВЫБОР ВАРИАНТА КУРСОВОЙ РАБОТЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНЫХ РАСХОДОВ ТЕПЛА НА
ОТОПЛЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЮ, ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ……………
1.1. Определение максимального расхода тепла на отопление…………
1.2. Определение расхода тепла на ГВС…………………………………
1.3. Определение расхода тепла на вентиляцию…………………………
2.РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ РАСХОДА ТЕПЛА……………….
2.1.Часовой график расхода тепла на отопление ………………………...
2.2.Часовой график расхода тепла на вентиляцию ………………………
2.3.Часовой график расхода тепла для нужд ГВС ……………………….
2.4. Годовой график расхода тепла………………………………………..
3.РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ГРАФИКОВ ДЛЯ
РАЗНОРОДНОЙ НАГРУЗКИ ПО ОТКРЫТОЙ СХЕМЕ……………………….
4.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДОВ СЕТЕВОЙ ВОДЫ НА ОТОПЛЕНИЕ,
ВЕНТИЛЯЦИЮ И ГВС……………………………………………………………
4.1. Определение расхода сетевой воды на отопление…………………..
4.2.Определение расхода сетевой воды на нужды вентиляции…………..
4.3. Определение расхода сетевой воды на нужды ГВС………………….
4.4. Общий расход сетевой воды…………………………………………...
4.5Определение расходов сетевой воды каждым …………………………
5.ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ.
6.РАЗРАБОТКА МОНТАЖНОЙ СХЕМЫ……………………………………….
7.ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ………………………...
8.ПОСТРОЕНИЕ ПРОФИЛЯ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ………………………………
9.ПОСТРОЕНИЕ ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКОГО ГРАФИКА (ПГ)……………….
10.РАСЧЁТ ДИАМЕТРА ДРОССЕЛЬНОЙ ШАЙБЫ…………………………..
11.СПЕЦИФИКАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ……………….
ПРИЛОЖЕНИЕ А . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ПРИЛОЖЕНИЕ Б . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ПРИЛОЖЕНИЕ В . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
ВВЕДЕНИЕ
Данная курсовая работа преследует цели обучения расчетам тепловой
сети микрорайона, подробного расчёта заданного варианта микрорайона и
отдельных его элементов, гидравлического расчета, выбора диаметра и марки
трубопровода, расчет и выбор дроссельной шайбы и построение
пьезометрического графика и составление спецификации тепловой сети.
Приведённая методика расчётов микрорайона города максимально
упрощена с целью уменьшения объёма необходимых расчетов.
Выполнение курсовой работы по дисциплине «Источники и системы
теплоснабжения» позволяет развить в студенте:
– готовность к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию
решений в рамках своей профессиональной компетенции;
– способность проводить расчеты по типовым методикам и
проектировать отдельные детали и узлы с использованием стандартных
средств автоматизации проектирования в соответствии с техническим
заданием.
– способность демонстрировать базовые знания в области
естественнонаучных дисциплин, готовность выявлять естественнонаучную
сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности;
применять для их разрешения основные законы естествознания, методы
математического анализа и моделирования, теоретического и
экспериментального исследования.
3
ВЫБОР ВАРИАНТА КУРСОВОЙ РАБОТЫ
Задачей курсовой работы является углубление знаний, полученных в
процессе изучения курса «Источники и системы теплоснабжения». При
выполнении курсовой работы студенты практически знакомятся с методом
расчёта теплоснабжения микрорайона.
Задание на курсовую работу выбирается по номеру зачетной книжки:
выбирается схема теплоснабжения микрорайона (табл.1.1), по предпоследней
цифре зачетной книжки выбирается мощность потребителей (табл.1.3);
климатические условия (город) выбирается пожеланию студента.
Таблица 1.1 – Вариант выбора схемы
Номер схемы
По последнему номеру
зачетной книжки
1
0,5
2
1,6
3
2,7
4
3,8
5
4,9
Рисунок 1.1 – Схема №1
4
Рисунок 1.2 – Схема №2
Рисунок 1.3 – Схема №3
5
Рисунок 1.4 – Схема 4
Рисунок 1.5 – Схема 5
6
Таблица 1.2 – Длины участков для заданных схем
Схема №1
Схема №2
Схема №3
Схема №4
Схема №5
Номер
участк
а
Длина
участк
а, м
Номер
участк
а
Длина
участк
а, м
Номер
участк
а
Длина
участк
а, м
Номер
участк
а
Длина
участк
а, м
Номер
участк
а
Длина
участк
а, м
0-1
50
0-1
50
0-1
50
0-1
50
0-1
30
1-9
10
1-8
20
1-7
10
1-13
20
1-7
20
1-2
10
8-15
10
7-12
10
1-2
15
7-11
15
2-10
30
8-7
10
7-11
20
2-14
25
7-12
25
10-11
70
7-14
40
1-2
30
2-3
30
1-2
30
10-12
80
7-13
20
2-8
50
3-7
60
2-8
60
2-3
20
1-2
20
8-13
25
7-15
20
8-13
20
3-13
50
2-9
20
8-14
25
7-16
20
8-14
20
3-14
70
9-16
10
2-3
60
3-4
30
2-3
30
3-4
10
9-17
10
3-15
10
4-17
10
3-10
10
4-15
90
2-3
50
3-4
70
4-5
20
10-17
20
15-16
60
3-18
20
4-9
50
5-9
30
9-10
60
15-17
20
3-4
30
9-17
25
9-20
20
10-15
20
17-18
20
4-19
10
9-18
25
9-8
20
10-16
20
17-19
80
4-10
20
9-16
50
8-19
40
3-18
40
4-5
20
10-20
10
4-10
20
8-18
20
3-4
20
5-20
30
10-21
10
10-19
30
5-10
35
4-19
35
20-21
20
4-5
10
10-20
25
10-21
20
4-20
20
20-22
20
5-22
15
10-21
35
10-11
20
4-5
20
5-6
25
5-6
25
4-5
25
11-22
30
5-21
25
6-23
10
6-11
10
5-22
10
11-12
10
5-22
10
6-7
50
11-23
15
5-6
20
12-23
30
5-6
30
7-24
20
11-24
15
6-23
20
12-24
20
6-23
25
7-8
50
6-12
50
6-24
20
5-6
30
6-24
25
8-25
20
12-25
25
-
-
6-25
25
-
-
8-26
50
12-26
25
-
-
6-26
25
-
-
7
Таблица 1.3 – Вариант выбора мощности потребителей
Назначение
здания
Высота
здания,
м
Количес
тво
жителей/
персонал
а
Материа
л стен
Выбор объема помещения
(по предпоследней цифре
зачетной книжки)
0,4
1,5
2,6
3,7
8,9
V,м3
Жилой дом
15
300
кирпич
1600
0
2400
0
1920
0
2240
0
2080
0
Жилой дом
15
300
кирпич
1600
0
2400
0
1920
0
2240
0
2080
0
Жилой дом
15
300
кирпич
1600
0
2400
0
1920
0
2240
0
2080
0
Жилой дом
15
300
кирпич
1600
0
2400
0
1920
0
2240
0
2080
0
Жилой дом
15
300
кирпич
1600
0
2400
0
1920
0
2240
0
2080
0
Механосборочны
й цех
7
20
кирпич
5200
7800
6240
7280
6760
Промтоварный
магазин
7
35
кирпич
5400
8100
6480
7560
7020
Продовольственн
ый магазин
7
35
кирпич
5400
8100
6480
7560
7020
Кинотеатр
8
507
кирпич
2600
3900
3120
3640
3380
Милиция
5
10
кирпич
1900
2850
2280
2660
2470
Школа
10,5
870
кирпич
8500
1275
0
1020
0
1190
0
1105
0
Детский сад
7
145
кирпич
5400
8100
6480
7560
7020
Поликлиника
7
40
кирпич
4000
6000
4800
5600
5200
Больница
10,5
323
кирпич
8500
1275
0
1020
0
1190
0
1105
0
8
Структура курсовой работы
Введение
1. Определение максимальных расходов тепла на отопление,
вентиляцию, горячее водоснабжение
2. Расчет и построение графиков расхода тепла
3. Расчет и построение температурных графиков для разнородной
нагрузки по открытой схеме
4. Определение расходов сетевой воды на отопление, вентиляцию и
ГВС
5. Предварительный гидравлический расчет тепловой сети
6. Разработка монтажной схемы
7. Окончательный гидравлический расчёт
8. Построение профиля тепловой сети
9. Построение пьезометрического графика (ПГ)
10. Расчёт диаметра дроссельной шайбы
11. Спецификация оборудования тепловой сети
12. Индивидуальное задание
Заключение.
Литература.
Расчетно-пояснительная записка оформляется на листах формата А4 с
соблюдением требований в объеме 20-30 страниц текста.
Графическая часть выполняется на листах формата А3.
Перечень графического материала:
1) монтажная схема тепловой сети
2) пьезометрический график
9
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНЫХ РАСХОДОВ ТЕПЛА НА
ОТОПЛЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЮ, ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ
1.1. Определение максимального расхода тепла на отопление.
А. Определение максимального теплового потока на отопление.
 󰇛 󰇜
Вт
,
часккал /
(1.1)
qо – удельная отопительная характеристика здания
См
Вт
3
- это расход
теплоты одного м3 здания при температуре в 1˚ С – определяется как: (можно
взять табличные данные из приложения)
󰇛 󰇜
где  - поправочные коэффициенты
- поправочный коэффициент, характеризующий материал стен здания
Смчасккал 3
/
.
Таблица 1.3 – Значения коэффициента
Материал стен
Смчасккал 3
/
Кирпич
1,6
Сборный железобетон
2,0 – 2,2
Природный камень
1,8 – 2,2
Брус (дерево)
1,0 – 1,5
- поправочный коэффициент, учитывающий температуру наружного
воздуха зимой, принимается в зависимости от расчетной наружной
температуры для отопления tн.о.:
при tн.о. ≥ -10˚ С значение =1,2;
при -10˚ С > tн.о. ≥ -20˚ С значение =1,1;
при -20˚ С > tн.о. ≥ -30˚ С значение =1,0;
при tн.о. < -30˚ С значение =0,9.
V – объем здания по наружному обмеру;
tвн - расчетная температура воздуха внутри отапливаемых помещений (для
жилых и общественных зданий tвн = 20˚С).
tн.о. – расчетное значение наружной температуры воздуха для проектирования
отопления в конкретном климатическом районе.
Единицы измерения: 1Вт = 0,86 ккал/час; 1ккал/час = 1,163 Вт.
10
Б. Годовой расход на отопление.
Qогод = Q оmax ∙
..
..
онвн
ср
онвн
tt
tt
∙ nочас,
ГКал
, (1.3)
Q оmax -
час
ГКал
,
tн.о.ср – средняя за отопительный период температура,
nочас- продолжительность отопительного периода в часах, определяется:
nочас = nосут ∙ 24.
Расчеты по определению расхода тепла на отопление представляются в
табличном виде.
Механосборочный цех



 Ккал/(ч∙м3∙˚С);
 󰇛 󰇜     󰇛󰇜  
;
Qогод = Q оmax ∙
..
..
онвн
ср
онвн
tt
tt
∙ nочас = 135270 (20+6,6)5568/(20-(-30)) = 401106 Ккал
Расчет для других зданий производится аналогично
Таблица 1.4 - Расход тепла на отопление
№
п/
п
Назначение
здания
Матер
иал
стен
V,
м3
α
Ккал
/(ч∙м3
∙˚С)
φ
qо
Ккал
/(ч∙м3
∙˚С)
Q оmax
Ккал/ча
с
Q оmax
Вт
Q огод
Гкал
1
Жилой дом
кирпич
2
Жилой дом
кирпич
3
Жилой дом
кирпич
4
Жилой дом
кирпич
5
Жилой дом
кирпич
6
Механосборочны
й цех
кирпич
5400
1,6
1
0,501
135270
157319
401
7
Промтоварный
магазин
кирпич
8
Продовольствен
ный магазин
кирпич
9
Кинотеатр
кирпич
10
Милиция
кирпич
11
Школа
кирпич
11
продолжение таблицы 1.4
12
Детский сад
кирпич
13
Поликлиника
кирпич
14
Больница
кирпич
Σ
2412229
280542
2
7144
1.2. Определение расхода тепла на ГВС
А.Суточный расчет тепла на ГВС.
Qгв сут = m∙b∙c(tгв- tхв.з),
сутКкал /
, (1.4)
где m – количество потребителей (человек) в здании
.чел
,
b – норма потребления горячей воды на человека в сутки для жилых и
общественных зданий
сут
кг
, принимается по СНиП 02.04.01-85, в работе
используется Приложение 6[1],
с – удельная теплоемкость воды , с=1
Скг
Ккал
,
tгв - температура горячей воды 60˚С=tгв,
tхв.з – температура холодной воды зимой, 2-5˚С,
tхв.л - температура холодной воды летом, 15˚С.
Б.Часовой расход тепла на цели ГВС
Qгв час = Qгв сут/24 (1.5)
В. Максимальный часовой расход (во время пиков потребления)
Qгв max час =2~2.4∙ Qгв час (1.6)
Г.Годовой расход тепла на ГВС.
Qгв год = Qгв час∙nо + βQгв час∙
зхвгв
лхвгв
tt
tt
.
.
∙ (8400- nо),
ГКал
, (1.7)
где β – коэффициент, учитывающий снижение расхода воды в летний
период по отношению к расходу воды в зимний период: для жилых зданий
β =0,8, для общественных зданий β = 1;
8400 – количество часов в год с учетом отсутствия отопления во время
профилактики.
Механосборочный цех
12
Qгв сут = m∙b∙c(tгв- tхв.з) = 202701(60 – 5) = 297000 Ккал/сут;
Qгв час = Qгв сут/24 = 297000/24 = 12375 Ккал/час
12375 Ккал/час = 14392 Вт
Qгв год = Qгв час∙nо + β ∙ Qгв час∙
зхвгв
лхвгв
tt
tt
.
.
∙ (8400- nо) = 123755568 + 112375
(60-15)(8400-5568)/(60-5) = 98106 Ккал/час
Расчет для других зданий производится аналогично
Таблица 1.3 - Расход тепла на ГВС
№
п/
п
Назначение
здания
m
b
c
tгв
tхв.
з
tхв.
л
β
Qгв сут
Qгв час
Qгв год
чел
кг/с
ут
кка
л/
кг˚
С
˚C
˚C
˚C
Ккал/с
ут
Вт
Гкал
1
Жилой дом
2
Жилой дом
3
Жилой дом
4
Жилой дом
5
Жилой дом
6
Механосборочны
й цех
20
270
1
60
5
15
1
297000
14392
98
7
Промтоварный
магазин
8
Продовольствен
ный магазин
9
Кинотеатр
10
Милиция
11
Школа
12
Детский сад
13
Поликлиника
14
Больница
Σ
116171
28
562948
3640,3
13
1.3. Определение расхода тепла на вентиляцию
А. Максимальный числовой расход тепла на вентиляцию
Qв max = qв∙V( tвн – tнв),
ВтчасГКал ;/
, (1.8)
где qв= удельная вентиляционная характеристика здания, т.е. расход теплоты
на вентиляцию 1м3 здания при разнице наружной и внутренней температуры
воздуха 1˚С, принимается или по проектным данным или по результатам
испытаний систем вентиляции. При отсутствии данных рассчитывается по
формуле:
qв=m∙c∙
V
Vв
,
Смчас
ккал
3
, (1.9)
где m - кратность обмена воздухом в помещении (например, m=3/час,
воздух за час обновится три раза);
c – объемная теплоемкость воздуха, с=0,3
См
ккал
3
,
V – объем помещения здания,
Vв – вентилируемый объем помещений здания (принимается по
заданию Vв = 0,5V ),
tвн – температура воздуха внутри зданий;
tнв – расчетное значение температуры наружного воздуха для расчета
вентиляции (Приложение 1).
Б.Годовой расход тепла на вентиляцию.
Qв год = (Qв max ∙ zв )/24 ∙
во
нввн
ср
новн
вnn
tt
tt
n
,
ГКал
, (1.10)
где nв – число часов в отопительном периоде с температурой наружного
воздуха для вентиляции ниже расчетной, nв = 0,75 nо,
zв – число часов работы вентиляции в течении суток: для зданий с
временным пребыванием людей zв=12 часов, с круглосуточным
пребыванием- zв=24 часа.
tн.о.= -30оС; tвн = 20оС; tнв = -20оС; tн.о.ср = 6,6 оС; tгв = 60 оС; tхв.з = 5 оС;
tхв.л. = 15 оС
Механосборочный цех
qв= 0,302 Ккал/(ч∙м3∙˚С);
Qв max = qв∙V( tвн – tнв) = 0,3025400(20 –(-20)) = 65232 Ккал/ч;
65232 Ккал/ч = 75865 Вт;
nв = 0,75nо = 0,755568 = 4176;
14
Qв год = (Qв max ∙ zв )/24 ∙
во
нввн
ср
новн
вnn
tt
tt
n
= (6523212/24)[4176 + (20 +
6,6)1392/(20 + 20)] = 257106 Ккал.
Расчет для других зданий производится аналогично.
Таблица 1.4 - Расход тепла на вентиляцию
№
п/
п
Назначение
здания
V
Vв
m
qв
Qв max
Qв год
м3
м3
1/час
ккал/ час∙
м3∙˚С
Вт
Гкал
6
Механосборочны
й цех
5400
-
-
0,302
56100
166
7
Промтоварный
магазин
8
Продовольствен
ный магазин
9
Кинотеатр
10
Милиция
11
Школа
12
Детский сад
13
Поликлиника
14
Больница
Σ
1057668
2801
15
2.РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ РАСХОДА ТЕПЛА
2.1.Часовой график расхода тепла на отопление
График строится на базе расчетных формул (по двум точкам). Для
температуры tно и tн+8 (температуры начала и конца отопительного сезона).
Qо max = qв∙V( tвн – tнв),
Вт
Qо +8 = Qв max ∙
новн
нвн
tt
tt 8
,
Вт
(2.1)
Qо max = 2805 кВт (таблица 1.2)
Qв +8 = Qв max ∙
новн
вн
tt
t8
= 2805(20 – 8)/(20 + 30) = 673 кВт
2.2.Часовой график расхода тепла на вентиляцию
График строится на базе расчетных формул по двум точкам.
Qв max = qв∙V( tвн – tнв),
Вт
Qв +8 = Qв max ∙
новн
вн
tt
t8
,
Вт
(2.2)
Qв max = 1058 кВт
Qв +8 = Qв max ∙
новн
вн
tt
t8
= 1058(20 - 8)/(20 + 20) = 317 кВТ
2.3.Часовой график расхода тепла для нужд ГВС
График не зависит от параметров температуры наружного воздуха.
Строится для летнего и зимнего режимов.
Qгв час зима = m∙b∙c(tгв- tхв.з)/ 24, [Вт]
Qгв час лето = β∙m∙b∙c(tгв- tхв.з)/ 24 = β∙ Qгв час зима∙(
зхвгв
лхвгв
tt
tt
.
.
), [Вт] (2.3)
β = 0,8 принимается для всех городов, кроме курортных. Для курортов β =
1.
Qгв час зима = 563 кВт
Qгв час лето = β∙ Qгв час зима∙(
зхвгв
лхвгв
tt
tt
.
.
) = 0,8563(60 - 15)/(60 - 5) = 369 кВт
16
2.4. Годовой график расхода тепла
Годовые графики продолжительности тепловых нагрузок имеют большое
практическое значение при планировании работы котельных и систем
теплоснабжения. Они дают возможность:
- установить экономичный режим работы теплофикационного
оборудования;
- произвести выбор наиболее выгодных параметров теплоносителя;
- правильно запланировать время ввода и вывода котлов в ремонт;
- определить период работы режима сетевых насосов для зимнего и
летнего периодов;
- определять возможность отключения отдельных тепловых сетей на
ремонт, испытания и промывку;
- определять необходимое количество топлива для работы котельной.
Существуют два вида годовых графиков расхода тепла:
1. календарный, который отражает помесячный расход тепла;
2. интегральный, который отражает расход тепла по продолжительности.
Интегральный график суммарной тепловой нагрузки строится по мере
убывания тепловой нагрузки на основе суммарного часового графика
расходов тепла. По оси ординат откладываются значения расходов тепла,
а по оси абсцисс – значения температур наружного воздуха и
продолжительность стояния наружных температур.
Рисунок 1.1 – Годовой график расхода тепла
17
3.РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ГРАФИКОВ ДЛЯ
РАЗНОРОДНОЙ НАГРУЗКИ ПО ОТКРЫТОЙ СХЕМЕ
При построении температурных графиков необходимо учитывать
методы регулирования отпуска теплоты. Регулирование отпуска теплоты в
паровых системах тепловых сетей осуществляется прерывистое –
групповое и местное. В водяных СТС регулирование осуществляется
следующими способами:
1. Качественное регулирование температуры воды в подающем
трубопроводе тепловой сети без изменения его расхода;
2. Количественное регулирование – это изменение расхода сетевой при
сохранении постоянной температуры воды в подающем трубопроводе;
3. Качественно-количественное регулирование – происходит путем
изменения температуры и расхода теплоносителя;
4. Регулирование пропусками (допускается только при однородной
нагрузке).
Регулирование отпуска теплоты может быть проведено у источника
теплоты. В узлах распределения теплоносителей и непосредственно у
абонента. В связи с этим различают следующие ступени (виды)
регулирования:
1. Центральное – у источника теплоты (котельная, ТЭЦ),
2. Групповое – в узлах распределения теплоносителя (ГТП, ЦТП),
3. Местное – непосредственно у потребителя (МТП),
4. Индивидуальное – у нагревательных приборов.
Методы регулирования различают: местное и автоматическое.
Выбор способа, метода и ступени регулирования зависит от различных
факторов, а также от вида нагрузки. Наиболее распространено в городской
застройке центральное качественное регулирование. Его достоинства в
следующем:
- стабильный гидравлический режим,
- максимальная экономия топлива,
- достаточно простой способ, который дает максимально эффективную
комбинированную выработку энергии на ТЭЦ. Качественное
регулирование имеет преимущественное распространение в России.
Количественное регулирование имеет широкое распространение в
зарубежной практике. Его достоинства:
- обеспечивается наименьший расход электроэнергии на перекачку
теплоносителя по тепловым сетям и также самого теплоносителя. Но
количественное регулирование требует стабильности гидравлического
режима, который обеспечивается автоматическими регуляторами во всех
узловых точках сети, что ведет к удорожанию тепловых сетей.
Центральное качественное регулирование тепловой нагрузки
происходит в соответствии с разрабатываемыми температурными
графиками.
Температурный график по открытой схеме.
18
Температурные графики и графики расхода сетевой воды на ГВС,
отопление и вентиляцию строятся традиционно один под другим.
При качественном регулировании исходят из заданных температур
теплоносителя: τ1=150˚С, τ2 =70˚С, и при расчетной температуре
наружного воздуха tн.о= -30˚С (в соответствии с заданием).
Расчетные формулы.
- температура теплоносителя в подающем трубопроводе в интервале 5˚С
τ1׳ =tвн+(τпр-tвн)∙
8,0
.
онвн
отвн
tt
tt
+ (τ1-τпр)∙
онвн
отвн
tt
tt
.
,
С
, (3.1)
где τпр – температура прибора.
τпр =
2
7095
=82,5˚С (постоянная величина),
tвн = 18˚С; 20˚С,
∆τ =τ1- τ2=150-70=80˚С,
tот – температура наружного воздуха, принимаемая в интервале 5˚С за
отопительный период, расчет выполняется в табличной форме.
-25: τ1׳ =tвн+(τпр-tвн)∙
8,0
.
онвн
отвн
tt
tt
+ (τ1-τпр)∙
онвн
отвн
tt
tt
.
= 20 + (82,5 - 20)[(20 +
25)/(20 + 30)]0,8 + (150 – 82,5)[(20 + 25)/(20 + 30)] = 138,2
-20: τ1׳ =tвн+(τпр-tвн)∙
8,0
.
онвн
отвн
tt
tt
+ (τ1-τпр)∙
онвн
отвн
tt
tt
.
= 20 + (82,5 - 20)[(20 +
20)/(20 + 30)]0,8 + (150 – 82,5)[(20 + 20)/(20 + 30)] = 126,3
- температура теплоносителя в обратном трубопроводе с интервалом 5˚С
τ2׳ = τ1׳ -∆τ
онвн
отвн
tt
tt
.
,
С
. (3.2)
-25: τ2׳ = τ1׳ -∆τ
онвн
отвн
tt
tt
.
= 138,2 – 80[(20 + 25)/(20 + 30)] =66,2
-20: τ2׳ = τ1׳ -∆τ
онвн
отвн
tt
tt
.
=126,3– 80[(20 + 20)/(20 + 30)] = 62,3
- температура смеси после элеватора.
τсм׳ =τ1׳ – (τ1- τсм)
онвн
отвн
tt
tt
.
,
С
, (3.3)
τсм = 95˚С (после элеватора),
-25: τсм’= τ1׳ – (τ1- τсм)
онвн
отвн
tt
tt
.
= 138,2 – (150 – 95)[(20 + 25)/(20 + 30)] =
88,7
-20: τсм’= τ1׳ – (τ1- τсм)
онвн
отвн
tt
tt
.
=126,3 – (150 – 95)[(20 + 20)/(20 + 30)] =
82,3
19
При открытой схеме τ1׳ не должна опускаться ниже 60оС, а τ2׳, при
расчётной τ1׳ < 60оС должна определяться по графику.
При закрытой схеме τ1׳ не должна опускаться ниже 70оС, а τ2׳, при
расчётной τ1׳ < 70оС должна определяться по графику.
Таблица 3.1 - Температурные графики
Определяем
ая
температур
а воды
Температура наружного воздуха
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
+ 5
+ 8
τ1׳
150
138,2
126,3
114,2
102
89,6
77
64,1
60
τ2׳
70
66,2
62,3
58,2
54
49,6
45
40,1
38,8
τсм׳
95
88,7
82,3
75,7
69
62,1
55
47,6
45
τ1׳
τсм׳
τ2׳
Рисунок 1.2 - Температурные графики для разнородной нагрузки
20
4.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДОВ СЕТЕВОЙ ВОДЫ НА ОТОПЛЕНИЕ,
ВЕНТИЛЯЦИЮ И ГВС
4.1. Определение расхода сетевой воды на отопление
Gо = Qоmax∙1000/(τ1-τ2), [м3/час], (4.1)
где Qоmax – максимальный часовой расход тепла на отопление [Гкал/час].
τ1 – температура в подающем трубопроводе;
τ2 – температура в обратном трубопроводе.
τ1=150˚С, τ2 =70˚С соответствуют температурному графику.
Механосборочный цех
Gо = Qоmax∙1000/(τ1-τ2) = 0,13527 1000/(150 - 70) = 1,7 [м3/час]
Расчет для других зданий производится аналогично.
4.2. Определение расхода сетевой воды на нужды вентиляции
Gвент = Qвmax∙1000/(τ1-τ2), [м3/час], (4.2)
где Qвmax – часовой расход тепла на вентиляцию [Гкал/час].
Механосборочный цех
Gвент = Qвmax∙1000/(τ1-τ2) = 0,0652321000/(150 - 70) = 0,8 [м3/час]
Расчет для других зданий производится аналогично.
4.3. Определение расхода сетевой воды на нужды ГВС
Расход воды зависит от схемы подключения ГВС.
- открытая схема подключения:
Gгв= Qгвmax∙1000/(tг-tх), [м3/час], (4.3)
где Qгвmax – максимальный часовой расход [Гкал/час];
tг – температура горячей воды в системе ГВС, tг = 60˚С;
tх – температура холодной воды в зимний период, tх = 5˚С.
- закрытая схема подключения:
Gгв= Qгвmax∙1000/(τ1-τ2), [м3/час] (4.4)
Qгвmax = 2,2∙ Qгвчас (4.5)
Механосборочный цех
Gгв= 2,2∙ Qгвчас ∙1000/(tг-tх), = 2,20,0123751000/(60 – 5) = 0,5 [м3/час]
Расчет для других зданий производится аналогично.
21
4.4. Общий расход сетевой воды
Gобщ = Gо + Gвент + Gгв, [м3/час] (4.6)
Таблица 4.1 - Расходы сетевой воды на отопление, вентиляцию и ГВС
№
п/п
Наименование
здания
Gо
Gвент
Gгв
Gобщ
м3/час
м3/час
м3/час
м3/час
1-5
Жилой дом
3,5
-
3
6,5
(17,5)
-
(15)
(32,5)
6
Механосборочный
цех
1,7
0,8
0,5
3
7
Промтоварный
магазин
8
Продовольственн
ый магазин
9
Кинотеатр
10
Милиция
11
Школа
12
Детский сад
13
Поликлиника
14
Больница
Суммарные
расходы
29,8
11,5
19,23
60,53
4.5. Определение расходов сетевой воды каждым
А.На отопление
Gоmax =
21
6,3
c
∙ Qоmax,
част/
, (4.7)
где Qоmax – максимальный часовой расход тепла на отопление,
КВт
,
с – удельная теплоемкость воды, с = 4,19
СкгКДж /
,
τ1 – температура подающей воды (теплоносителя в подающей
магистрали), τ1=150˚С,
τ2 – температура теплоносителя в обратной магистрали, τ1=70˚С.
Механосборочный цех
Gоmax =
21
6,3
c
∙ Qоmax = 3,6157,319/[4,19(150 – 70)] = 1,69
Расчет для других зданий производится аналогично.
22
Б.На вентиляцию
Gвентmax =
21
6,3
c
∙ Qвентmax,
част/
(4.8)
Механосборочный цех
Gвентmax =
21
6,3
c
∙ Qвентmax = 3,675,865/[4,19(150 – 70)] = 0,81
Расчет для других зданий производится аналогично.
В.На ГВС
- закрытая схема
Gоmax =
21
6,3
c
∙ Qгвmax,
част/
, (4.9)
- открытая схема
Gоmax =
хвзг ttc
6,3
∙ Qгвmax,
част/
, (4.10)
где tг=60˚С, tхвз=5˚С
1 [т/час] = 1*(1000/3600) [кг/с]
Механосборочный цех
Gоmax =
хвзг ttc
6,3
∙ 2,2∙ Qгвчас = 3,62,212,375/[4,19(60 – 5)] = 0,43
Расчет для других зданий производится аналогично.
Таблица 4.2 - Расходы воды каждым абонентом
№
п/п
Наименование
здания
Gоmax
Gвентmax
Qгвсmax
Общее
т/час
т/час
т/час
т/час
1-5
Жилой дом
3,52
-
3,02
6,54
х5
32,7
6
Механосборочный
цех
1,69
0,81
0,43
2,93
7
Промтоварный
магазин
8
Продовольственный
магазин
9
Кинотеатр
23
продолжение таблицы 4.2
10
Милиция
11
Школа
12
Детский сад
13
Поликлиника
14
Больница
Суммарные
расходы
60,195
24
5.ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ
СЕТИ
Задачи гидравлического расчета.
- определение наиболее экономичных диаметров тепловой сети;
- определение падения давления (напора) в тепловой сети и в ответвлениях
(кольцах);
- увязка потерь давления по кольцам;
- определение напора в различных точках тепловой сети.
Результаты гидравлического расчета дают следующее:
- возможность определения капитальных вложений (финансирование);
- определение основного объема работ по сооружению тепловых сетей;
- возможность определения характеристик сетевых, циркуляционных,
подпиточных, их количество и размещение;
- выяснение условий работы источника теплоты тепловых сетей и выбора
схем присоединения абонентов;
- разработка режимов эксплуатации систем теплоснабжения, выбор средств
автоматизации тепловых сетей абонентов.
Порядок выполнения гидравлического расчета.
1. выбирается расчетное направление (от источника до самого удаленного
абонента потребителя);
2. Расчетное направление разбивается на расчетные участки;
3. Определяются потери давления на расчетных участках;
4. Принимаются наиболее экономичные диаметры с учетом
рекомендованных скоростей движения воды по трубам V(W) = 0,5-1,5м/сек.
Суммарные потери давления в трубопроводе определяются следующим
образом: ∆Р=R∙lp,
2
/мкгс
- в таблицах,
Па
- в номограммах (5.1)
R – удельные потери давления на трение,
ммкгс 2
/
или
мПа /
для
номограмм. Lp=l+lэ,
м
, (5.2)
где l – длина участка с расчетной схемы;
lэ – эквивалентная длина местных сопротивлений;
lэ= α∙l,
м
, (5.3)
где α – коэффициент, учитывающий долю падения давления в местных
сопротивлениях по отношению к падению давления на трение.
α=0,3, если Dн<150 мм, α=0,4, если Dн≥150 мм.
При выполнении гидравлического расчета необходимо учитывать
то, что в
наружных сетях диаметр трубопровода должен быть не менее 32 мм;
Расчет ведется по подающей магистрали, диаметры трубопроводов
обратной
магистрали принимаются одинаковыми с диаметрами подающей магистрали;
25
При выполнении предварительного гидравлического расчета
производят увязку
потерь давления по кольцам
Невязка допускается до 15%. Если невязка более 15%, то
необходимо
уменьшить диаметр. Для уменьшения диаметра трубы на обратной
магистрали ставят регулятор давления (автоматический или шайбы). Если
избыточный перепад давления на ответвлениях не будет использован, то
оставшийся перепад используют на вводах к потребителям в элеваторных
узлах с помощью регуляторов давления или дросселирующих шайб. Невязка
определяется по формуле:
б
нб
Р
РР
∙100% (5.4)
Согласно СНиП перепад давления на вводе к потребителю при
элеваторном
соединении (зависимая схема) должен быть не менее 0,15 МПа (15 м вод.ст.
или 15 атм.), но не более 0,6 МПа.
Окончательный гидравлический расчет выполняется после
разработки
монтажной схемы на основе подсчета эквивалентных длин фактических
узлов местных сопротивлений на каждом участке.
Таблица 5.1 - Предварительный гидравлический расчет
Участ
ок
Gобщ,
т/час
Gобщ,
кг/с
Длина, м
D, мм
α
V,
Потери давления
ℓ
ℓэ
ℓр
таб
ном
м/се
к
Rо,
кгс/м
2∙м
R∙ℓ,
кгс/м
2
Rо,
Па/м
R∙ℓ,
Па
0-1
60,19
5
16,72
5
2
7
159х4,
5
159х4,
5
0,4
0,98
8,5
59,5
85
595
1-9
2,93
0,81
15
4,5
19,5
45х2,5
45х2,5
0,3
0,67
22,3
434,8
5
220
4290
1-2
2-10
10-11
10-12
2-3
3-13
3-14
продолжение таблицы 5.1
26
3-4
4-15
15-16
15-17
17-18
17-19
4-5
5-20
20-21
20-22
5-6
6-23
6-7
7-24
7-8
8-25
8-26
Увязка по кольцам:
(0-1) + (1-2) + (2-3) + (3-4) + (4-5) + (5-6) + (6-7) + (7-8) + (8-26) = X1 кгс/м2
(0-1) + (1-2) + (2-3) + (3-4) + (4-5) + (5-20) + (20-22) =Х2 кгс/м2
(0-1) + (1-2) + (2-3) + (3-4) + (4-15) + (15-17) + (17-19) =2157,67 кгс/м2
(0-1) + (1-2) + (2-10) + (10-12) =2114,94 кгс/м2
(Х1 – Х2)*100/Х1 = 5,9 %
27
6.РАЗРАБОТКА МОНТАЖНОЙ СХЕМЫ
Монтажную схему разрабатывают после выполнения предварительного
гидравлического расчета с целью выбора места установки компенсаторов,
неподвижных опор, места расположения теплофикационных колодцев и
установки в них необходимой арматуры. Монтажная схема конструируется
согласно требованиям ГОСТ 21.605-82 «Тепловые схемы, рабочие чертежи».
Правила разработки монтажной схемы:
трубопроводы обозначаются: подающий-Т1, обратный-Т2;
подающая магистраль (трубопровод) показывается по ходу движения
теплоносителя от источника тепла до потребителя;
на схеме присваиваются номера теплофикационным камерам: ТК1,
ТК2;…ТКn; компенсаторам К1, К2 и т.д.; неподвижным опорам НО1,
НО2 и т.д. Нумерация производится от источника.
На всех участках тепловой сети указывается диаметр подающего и
обратного трубопровода с учетом толщины стенки (т.е. наружный
диаметр) и длину участка.
По такой схеме составляют спецификацию.
При длине трубопровода до 15 м от дома до колодца неподвижную опору
и компенсатор не устанавливают, так как работает самокомпенсация.
Требования к установке запорной арматуры.
1. Запорную арматуру устанавливают на всех ответвлениях, которые
присоединены к магистрали;
2. На транзитных магистралях, не имеющих ответвлений запорную
арматуру
устанавливают через 2-3 км. Это называется секционированием магистрали.
При этом смежные магистрали соединяют блокировочной перемычкой с
установленной на ней запорной арматурой с пропускной способностью,
рассчитанной на аварийное резервирование.
3. В нижних точках тепловых сетей устанавливают спускные устройства и
в этих
местах предусматривают сбросные колодцы, из которых откачивают воду
передвижными насосами или, если рядом проходит канализация, то отводят
трубопровод в канализацию;
4. В высших точках трубопровода устанавливают воздушные устройства
для
удаления воздуха, которые используют при запуске и опорожнении систем.
28
5. На трубопроводах D>500 мм арматура должна иметь электрический
привод;
6. Арматура, устанавливаемая на сетях, транспортирующих
высокотемпературный теплоноситель (t>100˚C), должна быть стальной, в
других случаях может быть чугунной. Монтажная схема (см. приложение 3)
29
7.ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ
Окончательный гидравлический расчет выполняется после разработки
монтажной схемы с целью более точного определения потерь давления.
Расчет заключается в том, что на каждом участке подробно подсчитывается
эквивалентная длина с учетом диаметра и вида местного сопротивления.
Затем, также как и в предварительном расчете, подсчитываются потери
давления. После этих подсчетов выполняется невязка, которая допускается
не более 15%. Расчет сводится в таблицу (см. ранее).
В курсовом проекте необходимо выбрать вариант: бесканальная прокладка и
сильфонный компенсатор (линзовый).
Таблица 7.1 - Окончательный гидравлический расчёт
Участо
к
Gобщ,
т/час
Длина, м
Dн,
мм
V,
м/с
Потери давления
l
lэ
lр
R,
кгс/м∙м2
R∙ lр,
кгс/м2
0-1
60,195
5
- 3,36
3,36
8,36
159х4,
5
0,98
8,5
71,06
1-9
2,93
15
- 0,19
- 0,65
0,84
15,84
45х2,5
0,67
22,3
353,232
1-2
57,265
15
- 5,6
5,6
20,6
159х4,
5
0,95
7,94
163,56
2-10
10-11
10-12
2-3
3-13
3-14
3-4
4-15
15-16
15-17
17-18
17-19
4-5
5-20
20-21
20-22
5-6
6-23
6-7
7-24
7-8
30
8-25
8-26
(0-1) + (1-2) + (2-3) + (3-4) + (4-5) + (5-6) + (6-7) + (7-8) + (8-26) =2227,45
кгс/м2
(0-1) + (1-2) + (2-3) + (3-4) + (4-5) + (5-20) + (20-22) = 2024,95 кгс/м2
(0-1) + (1-2) + (2-3) + (3-4) + (4-15) + (15-17) + (17-19) =2126,5 кгс/м2
(0-1) + (1-2) + (2-10) + (10-12) =1984,42 кгс/м2
(2227,42 – 1984,42)*100/2227,45 = 10,9 %
8.ПОСТРОЕНИЕ ПРОФИЛЯ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ
Профиль тепловой сети строится на основании исходных данных:
1.План участка и монтажная схема;
2.Точка подключения тепловой сети, для которой строится профиль
(котельная или теплофикационная камера)
3.Способ прокладки.
Правила построения профиля:
1. Выбираем масштаб (вертикальный 1:100, горизонтальный 1:1000,
2. Определяется уклон тепловой сети, который должен быть не менее
0,002 (2 мм на 1м);
3. Учитывается, что уклон тепловой сети должен быть от здания к
тепловой камере;
4. В местах изменения уклона по направлению в высших точках
устанавливаются воздушники (устройства для выпуска воздуха), а в
нижних точках – спускники;
5. Ввод в здание тепловых сетей осуществляется под углом 90˚ к стене;
6. Минимальная глубина закладки от поверхности земли до верха трубы
для проезжей части – 0,7 м;
7. На развернутом плане профиля указываются теплофикационные
камеры, компенсаторы, неподвижные опоры.
Профиль и пьезометрический график см. Приложение 4
31
9.ПОСТРОЕНИЕ ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКОГО ГРАФИКА (ПГ)
Пьезометрический график предназначен для определения давления в
подающем и обратном трубопроводах, определения располагаемых напоров
в характерных точках тепловой сети. Для построения такого графика
необходимо иметь расчетную (монтажную) схему тепловой сети, отметки
поверхности земли и данные гидравлического расчета.
Правила построения пьезометрического графика.
1. За нулевую отметку принимают самую низкую отметку земли.
Вычерчивают профиль земли, наносят высоты зданий,
присоединяемых к тепловой трассе на данной магистрали.
2. При построении графика необходимо учитывать, что давление на
всасывающем патрубке сетевого насоса должно быть не менее должно
быть не менее 5м вод. ст. Давление в подающем трубопроводе должно
быть более 20 м вод. ст. при температуре 130˚С, и более 40 м вод. ст.
при температуре 150˚С для того, чтобы обеспечить невскипание
высокотемпературного теплоносителя. Давление в обратной
магистрали должно быть на 5м вод. ст. выше высоты самого высокого
здания, чтобы исключить оголение в нагревательных приборах
последних этажей (при зависимой схеме подключения), и не более 60м
вод.ст. в случае установки чугунных нагревательных приборов, чтобы
исключить раздавливание системы.
Линию изменения давления строят на основании потерь давления,
которые принимают из гидравлического расчета. Располагаемый напор у
абонента для подключения МОС через элеваторы должен быть 15м вод.
ст.
3. На пьезометрический график наносят линию статического давления,
которое должно быть выше самого высокого здания; линия
статического давления изображается в виде прямой горизонтальной
линии. Точка пересечения линии статического давления и обратного
пьезометра динамического режима называется нейтральной точкой. В
этой точке давление поддерживается постоянным.
Статический режим работы поддерживается подпиточным насосом, а
если в системе есть баки запаса воды, то и уровнем воды в баке (такое
может быть, как правило, на промышленных предприятиях).
Динамический режим работы сети поддерживается сетевыми насосами.
Для соблюдения режимов работы тепловых сетей имеются насосные
подстанции, которые выполняют следующие функции:
- повысительная – для повышения давления в сети;
-дросселирующая – для понижения давления в сети;
-смесительная – для снижения температуры сетевой воды.
32
10.РАСЧЁТ ДИАМЕТРА ДРОССЕЛЬНОЙ ШАЙБЫ
Для погашения избыточного напора устанавливают дроссельные
шайбы, если невязка при расчете колец составляет более 15% и установка
автоматических регуляторов давления в тепловом узле не
предусматривается.
Диаметр шайбы подбирается (рассчитывается):
dш= 11.3∙
H
Gн
;
мм
, (10.1)
где Gd- суммарный расход сетевой воды у ближнего абонента (т/час),
H – избыточный напор, который нужно погасить.
Н = Нбольшее - Нменьшее;
м
(10.2)
Шайба устанавливается на вводе в здание между фланцами первой
задвижки и трубопровода.
Судя по результатам окончательного гидравлического расчёта и
пьезометрическому графику, установка дроссельных шайб не требуется.
33
11.СПЕЦИФИКАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ
Таблица 11.1 - Спецификация
Позиция
Наименование
Кол-во
Примечание
1
Трубы стальные
электросварные в
пенополиуретановой
(ППУ) изоляции с
оболочкой из полиэтилена
высокой плотности.
159х4,5
152х4,5
133х4
108х4
76х3,5
57х3,5
45х2,5
38х2,5
32,2,5
м.
140
240
40
60
720
30
120
30
100
ГОСТ 10704 –91 Трубы
стальные электросварные
прямошовные
ГОСТ 30732 – 2001 Трубы и
фасонные изделия стальные
с тепловой изоляцией из
пенополиуретана в
полиэтиленовой оболочке.
Технические условия
2
Запорная арматура: краны
шаровые стальные
фланцевые.
108х4
76х3,5
57х3,5
45х2,5
38х2,5
32х2,5
Воздушники 15 мм
Спускники 25 мм
шт.
2
18
2
8
2
4
28
28
ГОСТ 28343-89 Краны
шаровые стальные
фланцевые. Технические
требования
3
Компенсаторы сильфонные
с ППУ изоляцией.
159х4,5
152х4,5
108х4
76х3,5
45х2,5
32х2,5
шт.
4
2
2
18
2
2
ГОСТ Р 51571-2000
Компенсаторы и уплотнения
сильфонные металлические.
Общие технические
требования. ГОСТ 30732 –
2001 Трубы и фасонные
изделия стальные с тепловой
изоляцией из
пенополиуретана в
полиэтиленовой оболочке.
Технические условия
34
продолжение таблицы 11.1
4
Неподвижные опоры
159х4,5
152х4,5
108х4
76х3,5
45х2,5
32х2,5
шт.
7
1
2
18
2
2
Опоры трубопроводов
подвижные ГОСТ 14911 –82,
ОСТ 36–94–83 неподвижные
опоры.
5
Углы поворота
159х4,5
133х4
76х3,5
32х2,5
шт.
2
2
4
2
ГОСТ 17375-2001
Отводы
крутоизогнутые.
6
Переходы эксцентрические
(мм)
159 – 152
152 – 133
133 – 108
108 – 76
76 – 32
76 – 38
шт.
2
2
2
2
2
2
ГОСТ 17378-2001 Детали
трубопроводов бесшовные
приварные из углеродистой
и низколегированной стали.
Переходы.
35
Список использованных источников
1. СП 131.13330.2012. Строительная климатология (Актуализированная
редакция СНиП 23-01-99).
2. Тепловые сети. СНиП 2.04.07-86.
3. В.И. Манюк, Я.И. Каплинский, Э.Б. Хиж, А.И. Манюк, В.К. Ильин
Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетй. М: – Стройиздат, 1988. –
432 с.
Приложение А.1 – Монтажная схема
37
Приложение А.2 – Профиль и пьезометрический график тепловой сети
38