Гидравлический расчет системы теплоснабжения
Построение пьезометрического графика начинают с гидростатического режима, когда циркуляция воды в системе отсутствует, а вся система теплоснабжения, включая системы отопления или теплообменники систем отопления, заполнены водой с температурой до 1000С. Статическое давление в тепловой сети Hст обеспечивается подпиточными насосами. Линию статического напора S-S на графике проводят из условия… Читать ещё >
Гидравлический расчет системы теплоснабжения (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
СОДЕРЖАНИЕ СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ
1. Параметры наружного воздуха
2. Расчет тепловых нагрузок потребителей теплоты
3. Выбор системы теплоснабжения
4. Определение расходов сетевой воды
5. Гидравлический расчет системы теплоснабжения
6. Построение пьезометрического графика ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Приложения Приложение 1. Годовой график расхода теплоты по продолжительности Приложение 2. Температурный график регулирования закрытой независимой системы теплоснабжения Приложение 3. График расходов закрытой тепловой сети Приложение 4. Пьезометрический график магистрали № 1
Приложение 5. Пьезометрический график магистрали № 2
ВВЕДЕНИЕ
В курсовом проекте решаются следующие задачи: определение затрат тепла на отопление жилых и общественных зданий, на вентиляцию общественных зданий, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий; расчет установленной мощности источника теплоснабжения (ТЭЦ) и выбор доли пиковой мощности на основании графика расхода тепла по продолжительности; определение системы регулирования отпуска тепла и построение графика регулирования температуры сетевой воды; построение расчетной схемы магистральных трубопроводов тепловой сети с выбором главной расчетной магистрали; выбор схемы теплового пункта в жилых домах микрорайона; расчет суммарного расхода теплоносителя и расходов по участкам тепловой сети; гидравлический расчет тепловой сети и построение пьезометрических графиков.
Данный курсовой проект состоит из двух частей: пояснительной записки и графической части. В пояснительной записке содержится расчет системы теплоснабжения, все соответствующие таблицы, в графической части — график расходов, температурный и пьезометрический графики, также схема магистральных трубопроводов тепловой сети.
В данном курсовом проекте, источник теплоснабжения-ТЭЦ. В качестве теплоносителя в системах центрального теплоснабжения зданий применяют воду. Горячее водоснабжение производится по закрытой схеме, по способу присоединения систем отопления независимая. Расчетные параметры теплоносителя температуры воды в подающей и обратной магистрали 145/70.
1. Параметры наружного воздуха
Исходные данные:
Район строительства: город Брянск
Температура наиболее хол. пятидневки обеспеченностью 0,92: tр. о= -24 °С
Продолжительность отопительного периода: nо= 206 суток.
Температура внутреннего воздуха в помещениях: tв= 18 °C
Переходный период при температуре: tп. п = 8 °С
Число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха, равной или ниже данной:
Город | Температуры наружного воздуха, °С | ||||||||||
— 40 | — 35 | — 30 | — 25 | — 20 | — 15 | — 10 | — 5 | +8 | |||
Брянск | ; | ; | |||||||||
2. Расчет тепловых нагрузок потребителей теплоты
Потребителями теплоты жилищно-коммунального сектора являются системы отопления жилых и общественных зданий, системы вентиляции общественных зданий, системы ГВС жилых и общественных зданий. Расчет нагрузок производится по укрупненным показателям.
Расчетная нагрузка на систему отопления:
QЧo = qo· Fo·(1+k1), Вт
Fo — общая площадь жилых зданий, м2; qoукрупненный показатель мощности системы отопления жилого здания, приходящийся на 1 м² общей площади, принимаемый по приложению 3 [1], Вт/м2; k1- доля расхода теплоты на отопление общественных зданий, обычно принимаемая k=0,25. Общая жилая площадь определяется для каждого квартала жилой застройки с учетом этажности:
Fo=Sкв*d
где Sкв — площадь квартала, измеренная на плане города с учетом принятого масштаба, га; d — доля общей жилой площади на одном гектаре жилой застройки.
Расчетная нагрузка на вентиляцию:
QЧЧв = qo· Fo·k1·k2, Вт
k2 — коэффициент расхода теплоты на вентиляцию общественных зданий, принимается равным 0,4 при постройке до 1986 г. и 0,6 — после 1986 г.
Расчетная нагрузка на горячее водоснабжение:
Qг = qг· N, Вт
qг =376 Вт/чел — укрупненный показатель расхода тепла на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий, в расчете на одного человека, принимаемый по приложению 3 СНиПа 2.04.07−86 «Тепловые сети», Вт/чел*час; N= Fo / f — число жителей, определяемое как отношение общей жилой площади квартала и размера общей жилой площади, приходящейся на одного жителя квартала; f = 25 м2 — норма жилой площади на 1 человека.
Максимальная нагрузка на горячее водоснабжение:
Qгmax = 2,4· Qг, Вт Суммарная тепловая нагрузка квартала в отопительный период:
QУ= QЧo + QЧЧв+ Qг, Вт В неотопительный период тепловая нагрузка постоянна и равна расходу тепла на летнее горячее водоснабжение:
где — температура горячей воды в водоразборном приборе (55−60С);
— температура водопроводной (холодной) воды в неотопительный и отопительный период, соответственно 5 и 15С;
в — коэффициент снижения потребления воды летом по сравнению с зимой.
Расчет сведен в таблицу № 1
Таблица№ 1
Расчет тепловых нагрузок | ||||||||||
№ кварта-ла | Размер квартала, м | Площадь квартала S, га | Общая жилая площадь Fо, мІ | Число жителей N, чел | Тепловые нагрузки, МВт | |||||
Qo' | Qв" | Qг | Qгmax | QУ | ||||||
4-х этажная зона застройки | ||||||||||
320×500 | 16,00 | 8,96 | 4,82 | 0,58 | 1,35 | 3,23 | 6,74 | |||
260×360 | 9,36 | 5,24 | 2,82 | 0,34 | 0,79 | 1,89 | 3,94 | |||
310×360 | 11,16 | 6,25 | 3,36 | 0,40 | 0,94 | 2,26 | 4,70 | |||
260×200 | 5,20 | 2,91 | 1,57 | 0,19 | 0,44 | 1,05 | 2,19 | |||
320×200 | 6,40 | 3,58 | 1,93 | 0,23 | 0,54 | 1,29 | 2,70 | |||
310×400 | 12,40 | 6,94 | 3,73 | 0,45 | 1,04 | 2,51 | 5,22 | |||
310×340 | 10,54 | 5,90 | 3,17 | 0,38 | 0,89 | 2,13 | 4,44 | |||
300×340 | 10,20 | 5,71 | 3,07 | 0,37 | 0,86 | 2,06 | 4,30 | |||
270×500 | 13,50 | 7,56 | 4,06 | 0,49 | 1,14 | 2,73 | 5,69 | |||
300×400 | 12,00 | 6,72 | 3,61 | 0,43 | 1,01 | 2,43 | 5,06 | |||
280×340 | 9,52 | 5,33 | 2,87 | 0,34 | 0,80 | 1,92 | 4,01 | |||
12-ти этажная зона застройки | ||||||||||
380×330 | 12,54 | 9,78 | 4,27 | 0,51 | 1,47 | 3,53 | ||||
200×300 | 6,00 | 4,68 | 2,04 | 0,24 | 0,70 | 1,69 | ||||
300×300 | 9,00 | 7,02 | 3,06 | 0,37 | 1,06 | 2,53 | ||||
Итого | 44,37 | 5,32 | 13,02 | 31,26 | 62,72 | |||||
3. Выбор системы теплоснабжения
Тип регулирования:
> 0,15;
следовательно, регулирование осуществляется по совместной нагрузке отопления и гвс.
Принимаем двухступенчатую закрытую систему теплоснабжения. Учитывая рельеф местности и температуру подающей воды, равную 145 °C, выбираем независимую схему присоединения систем отопления.
расчетная разность температур сетевой воды по отопительному графику.
балансовая нагрузка на гвс
суммарный перепад температур
температура водопроводной воды на выходе из подогревателя 1-ступени.
Где =510 оС
нижний перепад температур.
верхний перепад температур.
4. Определение расходов сетевой воды
Расчетный расход сетевой воды для определения диаметров труб в водяных тепловых сетях при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять отдельно для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения по формулам. Расчетные расходы воды, кг/с, следует определять по формулам:
Расход воды на отопление:
где Qo'- расчетная тепловая нагрузка на отопление, КВт; Степлоемкость воды, кДж/кг•0С; ф1', ф2'-температура воды в подающей и обратной магистралях соответственно, 0С.
Расход воды на вентиляцию:
где Qв'' - расчетная тепловая нагрузка на вентиляцию, КВт.
Расход воды на горячее водоснабжение:
где Qг — тепловая нагрузка на ГВС, КВт;
Суммарные расчетные расходы сетевой воды кг/с, в двухтрубных тепловых сетях в открытых и закрытых системах теплоснабжения при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять по формуле:
коэффициент k3, учитывающий долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления, следует принимать по таблице 2 СНиПа 2.04.07−86 «Тепловые сети». При регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения коэффициент k3 принимается равным 0.
Таблица № 2 Расчет расхода сетевой воды
№ квартала | Расходы воды | |||||
Go', кг/с | Gв", кг/с | Gг, кг/с | Нагрузка квартала | GУ, кг/с | ||
МВт | ||||||
15,34 | 1,85 | 6,75 | 17,18 | |||
8,97 | 1,08 | 3,95 | 10,06 | |||
10,69 | 1,27 | 4,70 | 11,96 | |||
5,00 | 0,60 | 2,20 | 5,60 | |||
6,14 | 0,73 | 2,70 | 6,87 | |||
11,87 | 1,43 | 5,22 | 13,30 | |||
10,09 | 1,21 | 4,44 | 11,30 | |||
9,77 | 1,18 | 4,30 | 10,95 | |||
12,92 | 1,56 | 5,69 | 14,48 | |||
11,49 | 1,37 | 5,05 | 12,86 | |||
9,13 | 1,08 | 4,01 | 10,21 | |||
13,59 | 1,62 | 6,25 | 15,21 | |||
6,49 | 0,76 | 2,98 | 7,26 | |||
9,74 | 1,18 | 4,49 | 10,91 | |||
Итого | 141,23 | 16,93 | 62,73 | 158,15 | ||
5. Гидравлический расчет системы теплоснабжения
Целью гидравлического расчета является определение диаметров труб по заданным расходам теплоносителя и перепадам давления во всей сети или на ее участках.
Одним из основных параметров, определяющих гидравлическое сопротивление, является скорость воды в трубопроводах. В магистральных сетях скорость воды рекомендуют принимать в пределах l2 м/с, а в распределительных трубопроводах — 35 м/с.
Порядок выполнения гидравлического расчета:
Вычерчивается в масштабе расчетная схема трубопровода, разбивается на участки с определением длин этих участков, на каждом участке проставляется расчетный расход;
1. Предварительный расчет, в котором используются предполагаемые средние величины. На этом этапе определяется расчетный диаметр трубопровода по принятым значениям скорости воды и удельного падения давления Rср. Если оборудование ТЭЦ не известно, принимают для магистрали Rср=80 Па/м, для ответвления Rср=100−300 Па/м. Условный диаметр рассматриваемого участка определяется с помощью номограммы по расходу воды и принятому удельному падению давления Rср и округляется до стандартных. Полученные фактические значения удельного линейного сопротивления и скорости движения воды заносятся в таблицу 3. По расчетной схеме и выбранной трассе трубопроводов определяются типы и количество местных сопротивлений: арматуры, отводов, компенсаторов и пр., и в зависимости от типа местных сопротивлений определяется эквивалентная длина местных сопротивлений lэ и заносится в таблицу 3.
2. Окончательный гидравлический расчет тепловой сети. Определяются потери давления на каждом участке сети по формуле:
где — фактические удельный потери давления на участке Па/м; - длина участка, м; - суммарная эквивалентная длина (сумма всех местных сопротивлений на участке).
Таблица № 3 Гидравлический расчет
№ участка | Расход т/нос, G кг/с | Длина участка, l м | Удел. пад-е давл-я, R Па/м | Диаметр, dу мм | Факт. пад-е давл-я, Rф Па/м | Скорость воды, Vм/с | Экв. дл., lэ м | Расч. длина (l+lэ) м | Потери давления и напора | ||||
на участке | суммарные с нарастающим напором | ||||||||||||
P*104, кПа | H*104, м | P*104, кПа | H*104, м | ||||||||||
Главная расчётная магистраль № 1 | |||||||||||||
1?2 | 66,15 | 1,3 | 206,7 | 746,7 | 4,11 | 4,11 | 4,11 | 4,11 | |||||
2?3 | 59,28 | 1,2 | 94,7 | 394,7 | 1,97 | 1,97 | 6,08 | 6,08 | |||||
3?4 | 53,68 | 1,6 | 93,4 | 373,4 | 4,67 | 4,67 | 10,75 | 10,75 | |||||
4?5 | 41,72 | 1,55 | 72,1 | 142,1 | 1,85 | 1,85 | 12,60 | 12,60 | |||||
5?6 | 31,67 | 1,2 | 61,4 | 431,4 | 3,45 | 3,45 | 16,05 | 16,05 | |||||
6?7 | 14,48 | 1,2 | 9,88 | 119,88 | 1,56 | 1,56 | 17,60 | 17,60 | |||||
Главная расчётная магистраль № 2 | |||||||||||||
1?2 | 1,25 | 298,88 | 928,88 | 3,90 | 3,90 | 3,90 | 3,90 | ||||||
2?3 | 84,74 | 1,6 | 94,7 | 414,7 | 3,94 | 3,94 | 7,84 | 7,84 | |||||
3?4 | 73,83 | 1,45 | 150,7 | 490,7 | 3,43 | 3,43 | 11,28 | 11,28 | |||||
4?5 | 62,53 | 1,85 | 72,1 | 152,1 | 2,74 | 2,74 | 14,01 | 14,01 | |||||
5?6 | 51,58 | 1,55 | 72,1 | 242,1 | 2,66 | 2,66 | 16,68 | 16,68 | |||||
6?7 | 38,28 | 1,2 | 31,4 | 201,4 | 1,31 | 1,31 | 17,99 | 17,99 | |||||
7?8 | 25,42 | 1,4 | 49,98 | 379,98 | 5,32 | 5,32 | 23,31 | 23,31 | |||||
8?9 | 15,21 | 1,2 | 21,98 | 361,98 | 4,71 | 4,71 | 28,01 | 28,01 | |||||
11,5 | 791,84 | 3171,84 | 28,01 | 28,01 | 56,02 | 56,02 | |||||||
6. Построение пьезометрического графика
Пьезометрический график строится на основании гидравлического расчета.
Пьезометрический график сети позволяет установить взаимное соответствие рельефа местности, высоты абонентских систем и потерь напора в трубопроводах. По пьезометрическому графику можно определить напор в любой точке сети, располагаемый напор в местах ответвлений и на вводе в абонентские системы, а также провести корректировку схем присоединения абонентских систем и действующие напоры в прямой и обратной магистралях сети.
Построение пьезометрического графика начинают с гидростатического режима, когда циркуляция воды в системе отсутствует, а вся система теплоснабжения, включая системы отопления или теплообменники систем отопления, заполнены водой с температурой до 1000С. Статическое давление в тепловой сети Hст обеспечивается подпиточными насосами. Линию статического напора S-S на графике проводят из условия прочности чугунных радиаторов, т. е. 60 м. Статическое давление должно быть выше высоты присоединенных зданий к системе теплоснабжения, а также обеспечить невскипание воды в тепловой сети. Если хотя бы одно из условий для абонентских вводов не соблюдается, необходимо предусмотреть разделение тепловой сети на зоны с поддержанием в каждой зоне своего статического давления.
Необходимый подпор современных сетевых насосов находится, в пределах 10−25 м из условия подавления кавитации на всосе в насос, а полный напор подпиточных насосов Нст=40−60 м.
Располагаемый напор у последнего абонента ДНаб=5−20 м. при наличии элеватора или ДНаб=10м+Нзд — при безэлеваторном подключении. В точке, соответствующей месторасположению источника теплоты, вверх откладывается потери напора в сетевых подогревателях ДНП=10−20м или водогрейном котле ДНП=15−30м.
Основные требования к режиму давлений водяных тепловых сетей:
1. Не превышение допустимых давлений в оборудовании источника теплоснабжения, тепловых сетей, абонентских установок, труб и арматуры.
Допустимое избыточное давление для водогрейных котлов бойлеров, труб и арматуры 1,6−2,5МПа (160−250 м); для водяных подогревателей 0,8МПа (80м); для чугунных отопительных приборов 0,6 МПа (60м); для стальных конвекторов 0,9МПа (90м).
2. Обеспечение избыточного давления во всех элементах системы теплоснабжения для предупреждения кавитации и подсоса воздуха в систему. Минимальная величина избытка давления 0,05МПа (5м).
3.Обеспечение не вскипания сетевой воды в системе.
В случае неудовлетворения требований к режиму давлений корректируется пьезометрический график или правильно выбирается схема подключения абонентских отопительных систем.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В курсовом проекте была спроектирована и рассчитана система теплоснабжения в городе Брянске, состоящая из следующих трех элементов: источника тепла, тепловой сети, включающей в себя магистральные, распределительные и дворовые теплопроводы, абонентских вводах потребителей тепла — жилых домов, общественных зданий, коммунально-бытовых и промышленных предприятий и системы теплопотребления.
В качестве источника теплоты является ТЭЦ, местоположение которого определено по заданию. От ТЭЦ были рассчитаны и спроектированы главная расчетная магистраль № 1 и № 2 с необходимыми диаметрами, скоростями по ранее определенным нагрузкам на отопление, ГВС, вентиляцию и их расходам. Построены график расхода тепла по продолжительности, график регулирования температуры сетевой воды, график расходов. Определены схемы подключения потребителей отопления и горячего водоснабжения.
При разработке этого проекта использовалась нормативная литература СНиП 2.04.07−86 Тепловые сети.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Теплоснабжение. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию для студентов специальностей 290 700, 100.500 и 100.700. Составители Н. Е Буйнов, И. И. Айзенберг, А. Л. Орлов. — Иркутск, 2001.-44с
2. Теплоснабжение. Учебное пособие для студентов вузов.- М.: Высш. школа, 2013;408с.
3. СНиП 2.04.07−86*, М., 1994 г. — Тепловые сети.
Приложение 1. Годовой график расхода теплоты по продолжительности.
Приложение 2. Температурный график регулирования закрытой независимой системы теплоснабжения
Приложение 3. График расходов закрытой тепловой сети
Приложение 4. Пьезометрический график магистрали № 1
Приложение 5. Пьезометрический график магистрали № 2