Расчет тепловой сети

Исходные данные

1. Введение

2. Определение величин тепловых нагрузок района

3. Определение годового расхода теплоты

4. Выбор тепловой мощности источника

5. Расчет режимов регулирования отпуска теплоты

6. Определение расходов сетевой воды

7. Гидравлический расчет тепловой сети

7.1 Расчет водяной сети

7.2 Подбор сетевых и подпиточных насосов

7.3 Расчет паровой сети

7.4 Расчет конденсатопровода

8. Расчет тепловых потерь через теплопроводы

9. Расчет и подбор сальниковых компенсаторов

9.1 Участок трубопровода 1−2

9.2 Участок трубопровода 2−3

9.3 Участок трубопровода 3−4

9.4 Участок трубопровода 4 — 7

9.5 Участок трубопровода 4 — 5

9.6 Участок трубопровода 5 — 6

9.7 Паропровод

9.8 Конденсатопровод

10. Расчет усилий на опоры

10.1 Подвижные опоры

10.2 Неподвижные опоры Заключение Библиографический список тепловая сеть насос компенсатор

1.

Введение

Расчетная часть проекта:

1) расчет тепловых нагрузок. Цель расчета — определение величин тепловых нагрузок района на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение при характерных температурах наружного воздуха. Результаты расчетов сводятся в таблицу. По табличным данным строятся графики тепловых нагрузок и суммарный график тепловых нагрузок, а также годовой график по продолжительности тепловых нагрузок;

2) выбор тепловой мощности источника теплоснабжения. В задачу этого раздела входит определение установленной тепловой мощности водогрейных и паровых котлов в котельной или мощности промышленного и отопительного отборов на ТЭЦ. Величина установленной тепловой мощности определяется с учетом потерь теплоты при транспорте теплоносителей и потерь на источнике теплоснабжения при производстве теплоты. Далее, по справочной литературе, выбирается тепловая мощность котла и по величине установленной тепловой мощности выбирается количество котлов котельной. При выборе тепловой мощности котла следует руководствоваться соответствующими промышленными нормативами, данными каталогов отечественной промышленности и ГОСТов. Составляется тепловая схема источника теплоснабжения и производится выбор вспомогательного оборудования;

3)расчет энергетической эффективности. Задачей этого расчета является определение удельных расходов тепловой энергии на единицу отпускаемой теплоты;

4) расчет режима регулирования отпуска теплоты. В задачу этого раздела входит определение температур сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети при характерных температурах наружного воздуха. Результаты расчетов сводятся в таблицу. По результатам расчета строят температурные графики сетевой воды;

5) определение расходов сетевой воды. Целью расчета является определение расходов сетевой воды на тепловые нагрузки отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилого поселка и предприятий, а также суммарного расхода сетевой воды на промышленный район при характерных температурах наружного воздуха. Результаты расчетов сводятся в таблицу. Строятся расходные графики сетевой воды для системы теплоснабжения в соответствии с заданием;

6)гидравлический расчет и гидравлический режим тепловых сетей. В задачу гидравлического расчета входит определение диаметров трубопроводов водяной и паровой сети, а также конденсатопровода для разработанной схемы системы теплоснабжения промышленного района. В соответствии с рекомендациями к заданию составляется план промышленного района и схема водяных и паровых тепловых сетей. Трасса водяной тепловой сети разбивается на участки, и для каждого участка устанавливается, в соответствии с общими рекомендациями в технической литературе, местные сопротивления, а именно: задвижки, компенсаторы температурных напряжений, повороты труб, ответвления и т. д.

План района со схемами тепловых сетей в масштабе приводится в пояснительной записке. Далее выполняются предварительный и проверочный расчеты по определению диаметров трубопроводов и величин падения напора для каждого участка водяной тепловой сети. Результаты расчета сводятся в таблицу. По результатам расчета строится пьезометрический график с учетом требований, предъявляемых к режиму давления водяной тепловой сети;

7) расчет тепловых потерь теплопровода. Расчетом определяется величина удельной тепловой потери при транспорте теплоносителя по тепловым сетям при выбранном способе прокладки трубопроводов тепловой сети;

8) расчет и подбор компенсаторов. В задачу расчета входит определение температурных удлинений участка тепловой сети и реакций компенсаторов различных конструкций, передаваемых на неподвижные опоры;

9) расчет усилий на опоры. В задачу расчета входит определение вертикальной и горизонтальной нормативной нагрузки на неподвижную опору. Приводятся рекомендации по способу определения нагрузок на неподвижную опору.

К расчету прилагаются графики и схемы:

план района и схема тепловой сети;

график температур и расход сетевой воды;

схема теплоподготовительной установки и абонентского ввода;

тепловая схема источника теплоснабжения.

Заключение

(выводы и предложения). После расчетной части проекта студент должен дать анализ полученных результатов, их соответствие заданию на проект, высказать соображение об организации работы системы теплоснабжения промышленного района.

Список использованной литературы. Литературные источники, которые использовались при составлении пояснительной записки, располагаются в порядке упоминания их в тексте или по алфавиту. Литературный источник должен включать: фамилию и инициалы автора, название книги, место издания, издательство, год издания, число страниц. Например: Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети. М.: Энергоиздат, 1975, 375 с.

Графическая часть:

1 лист формата А1 — тепловая схема источника теплоснабжения;

1 лист формата А1 — конструктивный чертеж элемента тепловой схемы.

2. Определение величин тепловых нагрузок района Для определения тепловых нагрузок при проектировании часто пользуются укрупненными измерителями. В этом случае расчет производится в следующей последовательности.

2.1 Определение общего объема жилых и общественных зданий

Определим общий объем жилых и общественных зданий V, м3:

где: n1, n2 — число жилых и общественных зданий;

Vж, Vo — объем одного жилого и общественного здания, соответственно, по наружному обмеру, м3;

2.2 Определение площади поселка Определим площадь поселка S, м2:

где: Vуд — удельный объем зданий на 1 м² территории, м3 (Vуд = 1,2 м3/м2);

По приложению 1/1/ определяем расчетную температуру наружного воздуха для отопления и вентиляции для города Москва:

tно = -250С; tнв = -140С.

2.3 Определение расчетного расхода тепла на отопление жилых и общественных зданий Определим расчетный расход тепла на отопление жилых и общественных зданий и, кВт:

где: qoж и qoо — удельная теплопотеря жилых и общественных зданий, кВт/(м3· оС);

Определим величины qoж и qoо по приближенной формуле ВТИ, Вт/(м3· оС):

где: а = 1,52 — для кирпичных зданий;

.

Принимаем, что в поселке располагаются следующие общественные здания:

а) 2 школы;

б) 2 детских сада;

в) 2 магазин;

г) сельсовет;

д) больница.

Расчетная внутренняя температура отапливаемых зданий составляет:

а) tвр = +22оС — жилые здания;

б) tвр = +19оС — школа;

в) tвр = +15оС — магазин;

г) tвр = +22оС — детский сад;

д) tвр = +18 оС — сельсовет;

е) tвр = +20оС — поликлиника;

Определим расчетный расход тепла на отопление жилых зданий Q/ож, Вт:

;

Определим расчетный расход тепла на отопление школ, Q/ооШк, Вт:

;

Определим расчетный расход тепла на отопление магазинов, Q/ооМ, Вт:

;

Определим расчетный расход тепла на отопление детских садов, Q/ооДс, Вт:

;

Определим расчетный расход тепла на отопление сельсовета, Q/ооП., Вт:

Определим расчетный расход тепла на отопление поликлиники, Q/ооП., Вт:

Суммарный расчетный расход тепла на отопление общественных зданий составит, Q/оо, Вт:

;

Расчетный расход тепла на отопление жилых и общественных зданий составит Q/о, Вт:

Расход тепла на отопление Qо, Вт при любой температуре наружного воздуха определяется по формуле:

где: — температура внутреннего воздуха, оС;

— температура наружного воздуха, оС;

— самая холодная температура наружного воздуха за отопительный период, оС.

2.3.1) При температуре наружного воздуха tн = tно, получим:

а) расход тепла на отопление жилых зданий Qож, Вт:

;

б) расход тепла на отопление школ QоШк, Вт:

;

в) расход тепла на отопление магазинов QоП, Вт:

;

г) расход тепла на отопление детских садов QоДс., Вт:

;

д) расход тепла на отопление сельсовета QоП, Вт:

;

е) расход тепла на отопление поликлиники QоП, Вт:

;

Суммарный расчетный расход тепла на отопление при tн = tно составит Qо, Вт:

;

2.3.2) При температуре наружного воздуха tн = 0оС, получим:

а) расход тепла на отопление жилых зданий Qож, Вт:

;

б) расход тепла на отопление школ QоШк, Вт:

;

в) расход тепла на отопление магазинов QоП, Вт:

;

г) расход тепла на отопление детских садов QоДс., Вт:

;

д) расход тепла на отопление сельсовета QоП, Вт:

;

е) расход тепла на отопление поликлиники QоП, Вт:

;

Суммарный расчетный расход тепла на отопление при tн = 0оС составит Qо, Вт:

2.3.3) При температуре наружного воздуха tн = tнв = -14оС, получим:

а) расход тепла на отопление жилых зданий Qож, Вт:

;

б) расход тепла на отопление школ QоШк, Вт:

;

в) расход тепла на отопление магазинов QоП, Вт:

;

г) расход тепла на отопление детских садов QоДс., Вт:

;

д) расход тепла на отопление сельсовета QоП, Вт:

;

е) расход тепла на отопление поликлиники QоП, Вт:

;

Суммарный расчетный расход тепла на отопление при tн=tнв = -14оС составит Qо, Вт:

2.3.4) При средней температуре наружного воздуха за отопительный период (при tн = tнср. о = -3,2оС) получим:

а) расход тепла на отопление жилых зданий Qож, Вт:

;

б) расход тепла на отопление школ QоШк, Вт:

;

в) расход тепла на отопление магазинов QоП, Вт:

;

г) расход тепла на отопление детских садов QоДс., Вт:

;

д) расход тепла на отопление сельсовета QоП, Вт:

;

е) расход тепла на отопление поликлиники QоП, Вт:

;

Суммарный расчетный расход тепла на отопление при tн = tнср. о = -3,2оС составит Qо, Вт:

2.3.5) При температуре наружного воздуха tн = +8оС получим:

а) расход тепла на отопление жилых зданий Qож, Вт:

;

б) расход тепла на отопление школ QоШк, Вт:

;

в) расход тепла на отопление магазинов QоП, Вт:

;

г) расход тепла на отопление детских садов QоДс., Вт:

;

д) расход тепла на отопление сельсовета QоП, Вт:

;

е) расход тепла на отопление поликлиники QоП, Вт:

;

Суммарный расчетный расход тепла на отопление при tн = +8оС составит Qо, Вт:

2.3.6) При температуре наружного воздуха tн = -30оС, получим:

а) расход тепла на отопление жилых зданий Qож, Вт:

;

б) расход тепла на отопление школ QоШк, Вт:

;

в) расход тепла на отопление магазинов QоП, Вт:

;

г) расход тепла на отопление детских садов QоДс., Вт:

;

д) расход тепла на отопление сельсовета QоП, Вт:

;

е) расход тепла на отопление поликлиники QоП, Вт:

;

Суммарный расчетный расход тепла на отопление при tн = -30оС составит Qо, Вт:

2.4 Определение расчетного расхода тепла на вентиляцию с рециркуляцией Определим расчетный расход тепла на вентиляцию с рециркуляцией, Qов, кВт:

где: qв — удельный расход тепла на вентиляцию, Вт/(м3· К).

Величина для зданий различного назначения по приложению 4 /1/, составит:

qвШк = 0,1- для школ;

qвДс. = 0,12- для детских садов;

qвП = 0,35- для поликлиники;

qвС = 0,21- для сельсовета;

qвМ = 0,12- для магазина.

Расчетный расход тепла на вентиляцию с рециркуляцией для школ, Q/вШк, Вт:

Расчетный расход тепла на вентиляцию с рециркуляцией для детских садов, Q/вДс., Вт:

Расчетный расход тепла на вентиляцию с рециркуляцией для магазинов, Q/вМ, Вт:

Расчетный расход тепла на вентиляцию с рециркуляцией для сельсовета, Q/вС, Вт:

Расчетный расход тепла на вентиляцию с рециркуляцией для поликлиники, Q/вП, Вт:

При любой температуре наружного воздуха (tн > tнв) расход тепла на вентиляцию определяется по формуле Qв, кВт:

2.4.1 При температуре наружного воздуха = = -14оС, получим:

а) расход тепла на вентиляцию школ QвШк, Вт:

;

б) расход тепла на вентиляцию для магазинов QвМ., Вт:

;

в) расход тепла на вентиляцию для детских садов QвДс., Вт:

;

г) расход тепла на вентиляцию для сельсовета QвС., Вт:

;

д) расход тепла на вентиляцию для поликлиники QвП, Вт:

;

Суммарный расчетный расход тепла на вентиляцию при tн = -14оС составит Qв, Вт:

;

2.4.2 При средней температуре наружного воздуха за отопительный период (при tн = tнср. о = -3,2оС) получим:

а) расход тепла на вентиляцию школ QвШк, Вт:

;

б) расход тепла на вентиляцию для магазинов QвМ., Вт:

;

в) расход тепла на вентиляцию для детских садов QвДс., Вт:

;

г) расход тепла на вентиляцию для сельсовета QвС., Вт:

;

д) расход тепла на вентиляцию для поликлиники QвП, Вт:

;

Суммарный расчетный расход тепла на вентиляцию при tн = tнср. о = -3,2оС составит Qв, Вт:

2.4.3 При температуре наружного воздуха = = 0оС, получим:

а) расход тепла на вентиляцию школ QвШк, Вт:

;

б) расход тепла на вентиляцию для магазинов QвМ., Вт:

;

в) расход тепла на вентиляцию для детских садов QвДс., Вт:

;

г) расход тепла на вентиляцию для сельсовета QвС., Вт:

;

д) расход тепла на вентиляцию для поликлиники QвП, Вт:

;

Суммарный расчетный расход тепла на вентиляцию при tн = -0оС составит Qв, Вт:

2.4.4 При температуре наружного воздуха = = +8оС, получим:

а) расход тепла на вентиляцию школ QвШк, Вт:

;

б) расход тепла на вентиляцию для магазинов QвМ., Вт:

;

в) расход тепла на вентиляцию для детских садов QвДс., Вт:

;

г) расход тепла на вентиляцию для сельсовета QвС., Вт:

;

д) расход тепла на вентиляцию для поликлиники QвП, Вт:

;

Суммарный расчетный расход тепла на вентиляцию при tн = +8оС составит Qв, Вт:

2.4.5 При температуре наружного воздуха = = -25оС, получим:

а) расход тепла на вентиляцию школ QвШк, Вт:

;

б) расход тепла на вентиляцию для магазинов QвМ., Вт:

;

в) расход тепла на вентиляцию для детских садов QвДс., Вт:

;

г) расход тепла на вентиляцию для сельсовета QвС., Вт:

;

д) расход тепла на вентиляцию для поликлиники QвП, Вт:

;

Суммарный расчетный расход тепла на вентиляцию при tн = -25оС составит Qв, Вт:

2.4.6 При температуре наружного воздуха = -30 оС, получим:

а) расход тепла на вентиляцию школ QвШк, Вт:

;

б) расход тепла на вентиляцию для магазинов QвМ., Вт:

;

в) расход тепла на вентиляцию для детских садов QвДс., Вт:

;

г) расход тепла на вентиляцию для сельсовета QвС., Вт:

;

д) расход тепла на вентиляцию для поликлиники QвП, Вт:

;

Суммарный расчетный расход тепла на вентиляцию при tн = -30оС составит Qв, Вт:

Полученные результаты сведем в таблицу 1.

2.5 Определение среднечасового расхода тепла на горячее водоснабжение Определим среднечасовой расход тепла на горячее водоснабжение,, кВт:

где: т — число жителей, проживающих в поселке, чел.;

q — расход горячей воды на одного жителя в сутки, л/сут (q = 120 л/сут. (приложение 6 /1/));

с — теплоемкость воды, кДж/кг (с = 4,19 кДж/кг);

tг — температура воды горячего водоснабжения, оС (tг = 60оС);

tхз — температура холодной водопроводной воды в зимний и летний периоды, оС (tхз = 5оС, tхл = 15оС);

Число жителей, проживающих в поселке т, чел, определим по формуле:

Тогда, среднечасовой расход тепла на горячее водоснабжение зимой,, кВт составит:

Определим среднечасовой расход тепла на горячее водоснабжение летом, кВт:

Полученные результаты сведем в таблицу 1.

По полученным данным строим единый суммарный часовой график расхода тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилого поселка:

;;; ;

На основании полученного суммарного часового графика расхода тепла строим годовой график по продолжительности тепловой нагрузки.

Таблица 1 — Зависимость расхода тепла от температуры наружного воздуха

Составляем таблицу 2 согласно данным приложения 3/1/.

Таблица 2 — Климатические данные

3. Определение годового расхода теплоты Для определения расхода топлива и его распределения по сезонам (зима, лето), режимов работы оборудования и графиков его ремонта необходимо знать годовой расход топлива.

Годовой расход топлива Qгод, кВт определяется по годовым расходам теплоты на тепловые нагрузки отопления, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологическую нагрузку предприятий по формуле:

где: — годовой расход теплоты на отопление, кВт;

— годовой расход теплоты на вентиляцию, кВт;

— годовой расход теплоты на горячее водоснабжение, кВт;

— годовой расход теплоты на технологические нужды, кВт.

Годовой расход теплоты на отопление и вентиляцию, кВт рассчитывается по формуле:

где: — средний суммарный расход теплоты на отопление за отопительный период, Вт;

;

Вт;

— средний суммарный расход теплоты на вентиляцию за отопительный период, Вт;

;

= Вт;

— продолжительность отопительного периода, ч (приложение 3 /1/).

Определим годовой расход тепла на отопление и вентиляцию,, кВт:

Определим годовой расход теплоты на горячее водоснабжение,, кВт:

где: — средний суммарный расход теплоты на горячее водоснабжение, Вт;

— длительность работы системы горячего водоснабжения и продолжительность отопительного периода, ч (обычно ч);

— коэффициент снижения часового расхода горячей воды на горячее водоснабжение в летний период;

— соответственно температуры горячей воды и холодной водопроводной воды зимой и летом, єС;

Определим годовой расход теплоты на технологические нужды предприятия,, кВт:

где: — среднесуточный расход теплоты на технологические нужды предприятия, кВт;

= 6000+13 000+5000 = 24 000 кВт;

— время работы предприятия в течение года, сут;

кВт.

Определим годовой расход теплоты,, кВт:

4. Выбор тепловой мощности источника теплоснабжения В качестве источника теплоснабжения выберем установку с паровыми котлами. Установившаяся тепловая мощность котельной установки, кВт определится из формулы:

где: — суммарная расчетная тепловая нагрузка промышленного района, МВт;

— КПД котельной ();

— КПД тепловых сетей котельной ();

Суммарная расчетная тепловая нагрузка промышленного района в соответствии с заданием на курсовой проект определяется как сумма максимальных тепловых нагрузок жилого поселка и двух промышленных предприятий на коммунально-бытовые нужды и технологические процессы производства.

Определим суммарную расчетную тепловую нагрузку,, кВт:

кВт.

Определим установившуюся тепловую мощность котельной установки,, кВт:

Определим суммарную выработку пара на всех котельных агрегатах паровой котельной? DП, кг/с:

где: hП — энтальпия пара, отпускаемого из котла, кДж/кг;

hк — энтальпия конденсата пара, принятая при температуре возвращаемого конденсата, кДж/кг;

Принимаем, что температура возвращаемого конденсата равна 75оС, тогда энтальпия пара данного конденсата определится как hк, кДж/кг:

где: tк — температура возвращаемого конденсата, оС;

Определим число паровых котельных агрегатов n, шт:

где: — паропроизводительность одного парового котла, кг/с;

Выбираем (приложение 17) паровой котел Е 50−14 со следующими параметрами:

паропроизводительность — 20,8 кг/с;

абсолютное давление — 1,4 МПа;

температура пара — 225оС.

Принимаем два паровых котла. С учетом резервного котла принимаем количество паровых котлов Е 50−14 равным трем.

Годовой расход топлива определим по формуле:

где:

— годовая выработка теплоты в котельной, МВт;

— низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг.

Принимаем, что в качестве топлива для котельной используется природный газ. Низшая теплота сгорания природного газа в среднем равна 45 000 кДж/кг.

5. Расчёт режимов регулирования отпуска теплоты Расчёт температурных графиков в подающем обратном трубопроводе тепловой сети и в отопительной системе зданий при центральном качественном регулировании по разнородной нагрузке = производится по формулам:

где: Дt/ - расчетная средняя разность температур отопительного прибора, оС;

дф/ - расчетный перепад температур сетевой воды в отопительной установке, оС;

И/ - расчетный перепад температур в отопительных приборах, оС;

Определим расчетную среднюю разность температур отопительного прибора, Дt/, оС:

Определим расчетный перепад температур сетевой воды в отопительной установке дф/, оС:

Определим расчетный перепад температур в отопительных приборах И/, оС:

Задаваясь различными значениями из Таблицы 1 пункта 2 «Определение величин тепловых нагрузок района» и различными значениями, получаем соответственно значения :

а) при = = -25оС:

;

;

;

б) при = -14оС:

;

;

;

в) при = -3,2 оС:

;

;

;

г) при = 0 оС:

;

;

д) при = +8,0 оС:

;

;

.

Так как в поселке имеется горячее водоснабжение, то температура в подающей линии должна быть не ниже 60оС.

Полученные результаты сведем в таблицу 3.

Таблица 3 — Зависимость температуры сетевой воды от температуры наружного воздуха

По данным таблицы 3 строим температурные графики сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха.

Из-за наличия в жилом районе горячего водоснабжения температура воды в подающей линии не может быть меньше 70 °C. Поэтому температурный график имеет вид ломаной линии. Точка излома температурного графика (,) соответствует определенному значению температуры наружного воздуха или, и в соответствии с этим график температур и расхода сетевой воды разбивается на две зоны:, єC и, єC.

В общем случае система теплоснабжения может быть задана закрытой или открытой.

При закрытой системе теплоснабжения схема присоединения теплообменника горячего водоснабжения принимается параллельной.

Определим расчётную нагрузку подогревателя горячего водоснабжения, кВт:

где: zтах — максимальный коэффициент суточной неравномерности (zтах=2,2);

а) зимой:

б) летом:

6. Определение расходов сетевой воды При качественном регулировании отпуска тепла по отопительной нагрузке расход сетевой воды на отопление не зависит от температуры наружного воздуха.

Расчётный расход сетевой воды на отопление для жилого района определим при ,єC по формуле, кг/с:

где: — расход тепла на отопление жилого района, кВт;

 — расчётные температуры сетевой воды, єC;

— теплоёмкость воды, кДж/кг.

Расчётный расход сетевой воды на отопление для предприятия определим при =-25,єC по формуле, кг/с:

где: — расход тепла на отопление предприятия, кВт;

Расчётный расход сетевой воды на вентиляцию при расчетной температуре наружного воздуха на вентиляцию, по формуле, кг/с:

где: , — температуры сетевой воды в подающей и обратной линиях отопления, єC;

Расход водопроводной воды на горячее водоснабжение жилого посёлка определим по формуле, кг/с:

где:

и — равны температурам горячей и холодной воды

соответственно (принимается по условию);

— расчётная зимняя нагрузка подогревателя горячего водоснабжения.

.

Определим расчетный расход сетевой воды для предприятия на ГВС, кг/с:

где:

— среднесуточная тепловая мощность на горячее водоснабжение произведенными цехами, кВт.

где:

— число душевых в цехе;

— максимальный расход воды через одну сетку в смене;

— число смен на предприятии.

Определим расчётный расход сетевой воды к предприятию на горячее водоснабжение,, кг/с:

.

Расчетный расход сетевой воды на горячее водоснабжение жилого поселка и предприятия,, кг/с определяется, как:

;

Расчётный расход сетевой воды, подаваемой от источника на рассматриваемый район на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, для открытой системы определим по следующей формуле, кг/с:

7. Гидравлический расчет тепловой сети

Составляем расчетную схему с номерами и длинами участков, расходами воды по участкам тепловой сети. Число кварталов в поселке принимаем n = 6.

Расчетный расход сетевой воды на один квартал,, кг/с:

Гидравлический расчет производится в два этапа: предварительный и проверочный.

Для расчета участков принимаем:

а)=55 Па/м — удельное линейное падение давления;

б)кг/м3 — плотность воды;

в)м0,62/кг0,19 — постоянный коэффициент для воды;

г) м — абсолютная эквивалентная шероховатость трубопровода.

На трубопроводах тепловой сети установлены следующие местные сопротивления:

а) Задвижка у магистрали у ответвления и на ответвлении ;

б) П — образный компенсатор на каждые 100 м трубопровода ;

в) Тройник в точке ответвления трубопровода .

7.1 Расчет участка 1 — 2

=- расход сетевой воды на участке, кг/с;

=1220 — длина участка, м.

Предварительный расчет внутреннего диаметра трубы, d', м:

;

В соответствии со стандартом принимаем уточнённый диаметр трубопровода d/=0,408 м (приложение 11, стр.47).

Тогда, действительное удельное падение давления составит, Па/м:

Определим количество компенсаторов пк, шт:

;

;

пз= 1 шт — число задвижек;

Определим эквивалентную длину всех местных сопротивлений на участке lЭКВ, м:

;

Падение давления на данном участке в прямой и обратной теплосети составит,, MПа:

;

Падение напора на данном участке в прямой и обратной теплосети составит,, м.вод.столба:

7.2 Расчет участка 2 — 3

=114 — расход сетевой воды на участке, кг/с;

=830 — длина участка, м.

Предварительный расчет внутреннего диаметра трубы, d', м:

;

В соответствии со стандартом принимаем уточнённый диаметр трубопровода d/=0,359 м (приложение 11, /1/).

Тогда, действительное удельное падение давления составит, Па/м:

Определим количество компенсаторов пк, шт:

;

;

пз= 2 шт — число задвижек;

Определим эквивалентную длину всех местных сопротивлений Приложение 1, стр.56) на участке lЭКВ, м:

;

Падение давления на данном участке в прямой и обратной теплосети составит,, MПа:

;

Падение напора на данном участке в прямой и обратной теплосети составит,, м.вод.столба:

7.3 Расчет участка 3 — 4

=171 — расход сетевой воды на участке, кг/с;

=1185 — длина участка, м.

Предварительный расчет внутреннего диаметра трубы, d', м:

;

В соответствии со стандартом принимаем уточнённый диаметр трубопровода d/=0,408 м (приложение 11, /1/).

Тогда, действительное удельное падение давления составит, Па/м:

Определим количество компенсаторов пк, шт:

;

;

пз= 2 шт — число задвижек;

пТ= 1 шт — число тройников.

Определим эквивалентную длину всех местных сопротивлений на участке lЭКВ, м:

;

Падение давления на данном участке в прямой и обратной теплосети составит,, MПа:

;

Падение напора на данном участке в прямой и обратной теплосети составит,, м.вод.столба:

7.4 Расчет участка 4−7

=87 — расход сетевой воды на участке, кг/с;

=570 — длина участка, м.

Предварительный расчет внутреннего диаметра трубы, d', м:

;

где: — расход сетевой воды на участке, кг/с;

В соответствии со стандартом принимаем уточнённый диаметр трубопровода d/=0,309 м (приложение 11, /1/).

Тогда, действительное удельное падение давления составит, Па/м:

Определим количество компенсаторов пк, шт:

;

;

пз= 2 шт — число задвижек;

пТ= 1 шт — число тройников.

Определим эквивалентную длину всех местных сопротивлений на участке LЭКВ, м:

;

Падение давления на данном участке в прямой и обратной теплосети составит,, MПа:

;

Падение напора на данном участке в прямой и обратной теплосети составит,, м.вод.столба:

7.5 Расчет участка 4−5

=130 — расход сетевой воды на участке, кг/с;

=700 — длина участка, м.

Предварительный расчет внутреннего диаметра трубы, d', м:

;

В соответствии со стандартом принимаем уточнённый диаметр трубопровода d/=0,359 м (приложение 11, /1/).

Тогда, действительное удельное падение давления составит, Па/м:

Определим количество компенсаторов пк, шт:

;

;

пз= 2 шт — число задвижек;

пТ= 1 шт — число тройников.

Определим эквивалентную длину всех местных сопротивлений на участке LЭКВ, м:

;

Падение давления на данном участке в прямой и обратной теплосети составит,, MПа:

;

Падение напора на данном участке в прямой и обратной теплосети составит,, м:

7.6 Расчет участка 5−6

=169 — расход сетевой воды на участке, кг/с;

=1176 — длина участка, м.

Предварительный расчет внутреннего диаметра трубы, d', м:

;

В соответствии со стандартом принимаем уточнённый диаметр трубопровода d/=0,408 м (приложение 11, /1/).

Тогда, действительное удельное падение давления составит, Па/м:

Определим количество компенсаторов пк, шт:

;

;

пз= 1 шт — число задвижек;

Определим эквивалентную длину всех местных сопротивлений на участке lЭКВ, м:

;

Падение давления на данном участке в прямой и обратной теплосети составит,, MПа:

;

Падение напора на данном участке в прямой и обратной теплосети составит,, м:

Определим величины соответствующих напоров в эквивалентных точках тепловой сети.

Определяем располагаемый напор в точке 2 :

Определим располагаемый напор в точке 3:

Определим располагаемый напор в точке 4:

Определим располагаемый напор в точке 3:

Определим располагаемый напор в точке 5:

Определим располагаемый напор в точке 6:

Избыточное давление составляет:

м.вод.ст.

Полученные данные занесем в таблицу:

По полученным данным строим пьезометрический график.

7.7 Подбор сетевых и подпиточных насосов Определим производительность сетевых насосов Qсн, кг/с:

зимой: ,

летом: ;

Необходимый напор сетевых насосов определим из построенного пьезометрического графика:= 70,1 м.

Из полученных данных выбираем:

Зимой: центробежный двухступенчатый насос СЭ-800−100−11. Перекачиваемая среда, °C, — вода, до 180. Исходя из условия безопасности, принимаем число таких насосов равным трём, два из которых рабочие и один резервный. Характеристики данного насоса сведем в таблицу 4.

Таблица 4 — Основные технические характеристики сетевого насоса СЭ-800−100−11

Летом: центробежный двухступенчатый насос СЭ-500−70−11. Перекачиваемая среда, °C, — вода, до 180. Исходя из условия безопасности, принимаем число таких насосов равным трём, два из которых рабочие и один резервный. Характеристики данного насоса сведем в таблицу 5.

Таблица 5 — Основные технические характеристики сетевого насоса СЭ-800−100−11

Для восполнения утечек в системе рассчитаем необходимые подпиточные насосы. Величину утечки определим Gут, кг/с:

Определим производительность подпиточных насосов Qпп, кг/с:

Напор подпиточных насосов определим из построенного пьезометрического графика:=34,9 м.

В качестве подпиточного насоса выбираем центробежный двухступенчатый насос СЭ-1250−45−11. Перекачиваемая среда, °C, — вода, до 180. Исходя из условия безопасности, принимаем число таких насосов равным трём, два из которых рабочие и один резервный. Характеристики данного насоса сведем в таблицу 6.

Таблица 6 — Техническая характеристика насоса СЭ-1250−45−11

7.8 Расчет паропровода Определим расход пара GП, кг/с:

где: — максимальный часовой расход тепла, кВт;

hП — энтальпия пара у потребителя, кДж/кг;

hк — энтальпия конденсата,(принимается 300−420) кДж/кг;

;

Давление пара у потребителя Рк=8 ата? 0,8 МПа.

Определим удельное падение давления на главной магистрали RП, Па/м:

где: l — длина паропровода, м;

б — коэффициент местных потерь (б = 0,25);

;

Определим среднюю плотность пара на участке сср, кг/м3:

где: снплотность пара в начале участка, кг/м3;

скплотность пара в конце участка, кг/м3;

;

Определим диаметр паропровода d, м:

где: Аd — постоянный коэффициент для пара (Аd =0,412);

;

В соответствии со стандартом принимаем уточнённый диаметр паропровода d/=0,15 м (приложение 11, /1/).

Определим действительное удельное падение давления в паропроводе, Па/м:

;

Определим эквивалентную длину всех местных сопротивлений на участке lЭКВ, м:

количество П — образных компенсаторов пк, шт:

;

;

пк= 1 шт — колено гнутое;

пз= 2 шт — задвижка;

;

Падение давления на данном участке в прямой и обратной теплосети составит,, Па:

Определим давление у потребителя, Па:

.

Исходя из условия (>0,8), расчёт диаметра паропровода выполнен верно.

7.9 Расчёт конденсатопровода Определим расход конденсата Gк, кг/с:

где: ц — коэффициент возврата конденсата;

Предварительный расчет внутреннего диаметра конденсатопровода, d **, м:

;

В соответствии со стандартом принимаем уточнённый диаметр конденсатопровода d/=0,1 м (приложение 11, /1/).

Тогда, действительное удельное падение давления составит, Па/м:

Определим количество П — образных компенсаторов пк, шт:

пз= 2 шт — задвижка;

Определим эквивалентную длину всех местных сопротивлений на участке lЭКВ, м:

Падение давления в конденсатопроводе составит,, Па:

Падение напора в конденсатопроводе составит,, м.вод.столба:

8. Расчёт тепловых потерь через теплопроводы Потери тепла от теплоносителя в теплопроводе направлены в окружающую среду через цепь последовательных термических сопротивлений, которые зависят от способа прокладки тепловой сети.

В данном проекте предусмотрена подземная бесканальная прокладка трубопроводов, покрытых ППУ изоляцией.

Rи — термическое сопротивление изоляции, м С/Вт

Rгр — термическое сопротивление грунта, м С/Вт

Rоусловное термическое сопротивление, м С/Вт Участок 1−2:

Участок 2−3:

Участок 3−4:

Участок 4−7:

Участок 4−5:

Участок 4−6:

Участок 7−0:

Паропровод Конденсатопровод Для упрощения производимых расчетов, величину q — удельные тепловые потери, отнесенные к единице длины теплопровода, Вт/м, для соответствующего диаметра трубопровода определим по СНИП 41 — 03 — 2003, принимая во внимание что величина q для трубопроводов проложенных в ППУ изоляции составляет 3% от величин приведенных в СНИПе 41 — 03 — 2003.

Для упрощения расчетов сведем необходимые данные в таблицу.

Величина суммарных тепловых потерь для участка трубопровода, Qi, Вт, рассчитывается по следующей формуле:

Определим величину суммарных тепловых потерь для участка трубопровода 1−2, Вт:

Определим величину суммарных тепловых потерь для участка трубопровода 2−3, Вт:

Определим величину суммарных тепловых потерь для участка трубопровода 3−4, Вт:

Определим величину суммарных тепловых потерь для участка трубопровода 4−7, Вт:

Определим величину суммарных тепловых потерь для участка трубопровода 4−5, Вт:

Определим величину суммарных тепловых потерь для участка трубопровода 5−6, Вт:

Определим величину суммарных тепловых потерь для участка трубопровода 7−0, Вт:

Паропровод:

Конденсатопровод:

Определим суммарные тепловые потери со всей длины теплопровода, Qобщ, Вт:

9. Расчет и подбор сальниковых компенсаторов Определим тепловое удлинение,(компенсирующая способность), мм, части участка, расположенной между неподвижными опорами:

где: б — средний коэффициент расширения стали, мм/м· оС;

L — расстояние между неподвижными опорами, м;

Дt — расчетный перепад температур, оС.

.

Расчетное удлинение lр с учетом предварительной растяжки компенсатора составит:

lр= l -50 = 192−50 = 146 мм.

Для каждого участка трубопровода расчетное удлинение будет одинаковым, поэтому далее мы его не указываем.

9.1 Участок трубопровода 1−2

l =1220 м.

На данном участке будет располагаться 12 сальниковых компенсатора.

Реакция сальникового компенсатора — сила трения в сальниковой набивке Rк, (кН), — определяется по формуле:

Rк = 2Pр lс dн.с. мс р, (75)

где Pк — рабочее давление теплоносителя, МПа ;

lс — длина слоя набивки по оси сальникового компенсатора, мм;

dн.с — наружный диаметр патрубка сальникового компенсатора, м ;

мскоэффициент трения набивки о металл, принимается равным,

lc=120 мм Р1−2=0,071 МПа

dн.с =0,426 м мс = 0,12

кН Выбираем соответствующий компенсатор:

9.2 Участок трубопровода 2−3

=830 — длина участка, м.

На данном участке будет располагаться 8 сальниковых компенсатора.

Р2−3=0,036 МПа; lc=120 мм; dн. с =0,377 м; мс =0,12.

Реакция сальникового компенсатора — сила трения в сальниковой набивке Rк, (кН):

кН

9.3 Участок трубопровода 3−4

=1185 — длина участка, м.

На данном участке будет располагаться 12 сальниковых компенсатора.

Р2−4=0,061 МПа; lc=120 мм; dн. с =0,426 м; мс =0,12.

Реакция сальникового компенсатора — сила трения в сальниковой набивке Rк, (кН):

кН

9.4 Участок трубопровода 4 — 7

=570 — длина участка, м.

На данном участке будет располагаться 7 сальниковых компенсатора.

Р4−7=0,033 МПа; lc=120 мм; dн. с =0,325 м; мс =0,12.

Реакция сальникового компенсатора — сила трения в сальниковой набивке Rк, (кН):

кН

9.5 Участок трубопровода 4 — 5

=630 — длина участка, м.

На данном участке будет располагаться 6 сальниковых компенсатора.

Р4−6=0,028 МПа; lc=120 мм; dн. с =0,377 м; мс =0,12.

Реакция сальникового компенсатора — сила трения в сальниковой набивке Rк, (кН):

кН

9.6 Участок трубопровода 5 — 6

=1176 — длина участка, м.

На данном участке будет располагаться 12 сальниковых компенсатора.

Р4−6=0,056 МПа; lc=120 мм; dн. с =0,426 м; мс =0,12.

Реакция сальникового компенсатора — сила трения в сальниковой набивке Rк, (кН):

кН

9.7 паропровод

=950 — длина участка, м.

На данном участке будет располагаться 10 сальниковых компенсатора.

Р0−7=0,052 МПа; lc=120 мм; dн. с =0,159 м; мс =0,12.

Реакция сальникового компенсатора — сила трения в сальниковой набивке Rк, (кН):

кН

9.8 Конденсатопровод

=950 — длина участка, м.

На данном участке будет располагаться 10 сальниковых компенсатора.

Р0−7=0,077 МПа; lc=108 мм; dн. с =0,108 м; мс =0,12.

Реакция сальникового компенсатора — сила трения в сальниковой набивке Rк, (кН):

кН

10. Расчет усилий на опоры

10.1 Подвижные опоры Вертикальная нормативная нагрузка на подвижные опоры FB, Н:

GT — вес одного метра трубопровода в рабочем состоянии, Н/м

L — пролёт между подвижными опорами, м

1−2: кН

2−3: кН

3−4: кН

4−7: кН

4−5: кН

5−6: кН П: кН К: кН

10.2 Неподвижные опоры Сила трения в сальниковых компенсаторах на каждом участке трубопровода была посчитана в предыдущем пункте.

кН

кН

кН

кН

кН

кН

кН

кН Неуравновешенные силы внутреннего давления при применении сальниковых компенсаторов Nвн.д., Н, на участках трубопроводов, имеющих запорную арматуру, переходы, углы поворота или заглушки, определяемые по формуле

Nвн.д.=Рр*А ,

где, А — площадь поперечного сечения по наружному диаметру патрубка сальникового компенсатора, кв. м;

Рр — рабочее давление теплоносителя, Па.

Выбирается максимальное значение давления на участке исходя из условия максимальной нагрузки:

Рр1−2=579 510 Па;

Рр2−3=399 510 Па;

Рр3−4=579 510 Па;

Рр4−7=399 510 Па;

Рр4−5=399 510 Па.

Рр5−6=579 510 Па;

Площадь поперечного сечения по наружному диаметру патрубка сальникового компенсатора, кв. м, вычисляется по формуле:

А=рd2/4;

Неуравновешенные силы внутреннего давления, Nвн. д, Н, :

Nвн.д1−2=579 510*3,14*0,4082/4=75 727,93;

Nвн.д2−3=399 510*3,14*0,3592/4=40 419;

Nвн.д3−4=579 510*3,14*0,4082/4=75 727,93;

Nвн.д4−7=399 510*3,14*0,3092/4=2994,4;

Nвн.д4−5=399 510*3,14*0,3592/4=40 419;

Nвн.д5−6=579 510*3,14*0,4082/4=75 727,93;

Определим расчётную силу трения трубопровода о грунт на каждом из участков Ртр, кН:

где: L — длина участка трубопровода, м;

ртр — удельная сила трения на единицу длины трубы, Н/м; определяется по формуле:

ртр = м (0,75gЖрD · 10 -3 + qтрубы), (79)

где м — коэффициент трения поверхности изоляции о грунт, принимаемый:

при пенополиуретановой изоляции — 0,40;

g — удельный вес грунта, Н/м3, (в среднем g =16 000−18 000 Н/м3);

Ж — глубина засыпки по отношению к оси трубы, м;

D — наружный диаметр теплопровода при наличии адгезии изоляции к трубе (наружный диаметр трубы при отсутствии адгезии), мм;

qтрубы — вес 1 м трубы с водой, Н/м;

1−2: ртр =0.4(0.75*16 000*1.5*3.14*0.4*10−3+2482)=1001

;

2−3: ртр =0.4(0.75*16 000*1.5*3.14*0.35*10−3+2226)=898

;

3−4: ртр =0.4(0.75*16 000*1.5*3.14*0.4*10−3+2482)=1001

;

4−7: ртр =0.4(0.75*16 000*1.5*3.14*0.3*10−3+1670)=674,8

;

4−5 ртр =0.4(0.75*16 000*1.5*3.14*0.35*10−3+2226)=898

.

5−6:: ртр = ртр =0.4(0.75*16 000*1.5*3.14*0.4*10−3+2482)=1001

.

Горизонтальные нормативные осевые нагрузки на подвижные опоры, Н, от трения определяются по формуле

(80)

где — коэффициент трения в опорах, который для шариковых опор

участок 1−2:

участок 2−3:

участок 3−4:

участок 4−7:

участок 4−5:

участок 5−6:

участок 7−0:

Заключение

Проведя расчет тепловой сети, определив годовой расход, выбрав насосы, компенсаторы, усилия на опоры и т. д., можно сделать вывод, что тепловая сеть полностью подходит для использования её в реальности.

Список использованных источников

1.Горячев С. В. Проектирование систем теплоснабжения промышленных и коммунально-бытовых предприятий. М., 2011

2.Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети. М.: Энергоиздат, 1975

3.Роддатис К. Ф. Котельные установки. М. Энергоиздат, 1982.