Тепловой поток, отдаваемый нагревательными приборами и трубопроводами, находящимися в помещении, должен равняться расчетным теплопотерям Фрасч этого помещения.
Требуемую площадь поверхности нагрева приборов Fпр, м2, ориентировочно определяют по форм 
уле
, (6.1)
где Фрасч-Фтр – теплоотдача нагревательных приборов, Вт; Фрасч = 16787,6 Вт, 
=3…5 % Фрасч Вт /1/;
kпр – коэффициент теплопередачи прибора, Вт/м2 0С, kпр = 9,5 Вт/м2 0С /1/;
tпр – средняя температура теплоносителя в приборе, 0С;
tв – расчетная температура воздуха в помещении, 0С, tв = 18 0С;
β1 – поправочный коэффициент, учитывающий способ установки нагревательного прибора, β1=1/1/;
β2 – поправочный коэффициент, учитывающий остывание воды в трубопроводах, β2 = 1 для открытой прокладки /1/;
β3 – поправочный коэффициент, учитывающий число секций в радиаторе /1/;
β4 – поправочный коэффициент, учитывающий схему присоединения радиатора /1/.
Средняя температура теплоносителя в приборе 
, оС, рассчитывается по формуле
, (6.2)
где 
– температура теплоносителя при входе в прибор, 
=95 0С;
– температура теплоносителя при выходе из прибора, 
=70 0С;
Относительный расход воды Vотн, кг/(м2 ×ч), определяется по формуле
(6.3)
Следовательно, поправочный коэффициент учитывающий схему присоединения радиатора к стоякам системы отопления и расход воды через нагревательный прибор равен 
.
Определим площадь поверхности нагрева нагревательных приборов без учета 
Определим число секций радиаторов
(6.4)
где fсек – площадь поверхности нагрева одной секции, м2; для радиаторов М-140-АО f сек = 0,299 м2 /1/.
Следовательно, поправочный коэффициент на число секций в радиаторе для водяных систем отопления, 
Определяем площадь поверхности нагрева нагревательных приборов с учетом
Fпр = 26,3 × 1,1 = 28,93 м2.
Число секций радиаторов равно
шт.
В помещении имеется 3 окна, поэтому принимаем 3 радиатора М-140-АО по 32 секций.
7 Выбор системы теплоснабжения
Различают следующие виды теплоснабжения: централизованное и децентрализованное (местное).
Генераторами теплоты при децентрализованном теплоснабжении могут быть пристроенные, встроенные и крышные котельные, устанавливаемые непосредственно у потребителя.
Централизованное теплоснабжение можно осуществлять либо от одной мощной котельной, либо от нескольких менее мощных групповых котельных с учётом характера планировки производственных объектов и жилой застройки.
В связи с тем, что для «Зерноград-Агропромэнерго» количество потребляемой теплоты сравнительно велико, а производственные здания расположены компактно, то в проекте рекомендуется использовать централизованную систему теплоснабжения.
Температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети принимается равной 95 °С.
По числу параллельно идущих теплопроводов различают одно-, двух-, трёх- и четырёхтрубные теплоподающие сети. Наибольшее распространение получили двух- и четырёхтрубные системы. Двухтрубные системы централизованного теплоснабжения применяют при небольшой тепловой мощности системы. При большой мощности системы теплоснабжения, система может быть выполнена с четырёхтрубной сетью.
На основании вышеизложенного принимаем четырехтрубную систему теплоснабжения. Две трубы используются для отопления и вентиляции. Две другие используются для технологических нужд и горячего водоснабжения.
 |
8 Определение годового расхода теплоты
Годовой расход теплоты на все виды теплопотребления может быть подсчитан по аналитическим формулам, но удобнее определять его графически из годового графика тепловой нагрузки, который необходим также для установления режимов работы котельной в течение всего года. Такой график строят в зависимости от длительности действия в данной местности различных наружных температур.
График был построен следующим образом. В правой его части по оси абсцисс отложили продолжительность работы котельной (в часах), в левой части – температуру наружного воздуха, по оси ординат - расход теплоты.
Сначала был построен график изменения расхода теплоты на отопление зданий в зависимости от наружной температуры. Для этого на оси ординат отложили суммарный максимальный поток теплоты, расходуемый на отопление этих зданий, и найденную точку соединили прямой с точкой, соответствующей внутренний температуре воздуха (tВ = 18 0С).
Расход теплоты на вентиляцию зданий в функции от наружной температуры представляет собой наклонную прямую от tВ = 18 0С до расчетной вентиляционной температуры tН.В. = – 8 0С. При более низких температурах к приточному наружному воздуху подмешивается воздух помещения, т.е. происходит рециркуляция, а расход теплоты остаётся неизменным (график проходит параллельно оси абсцисс).
Расход теплоты на горячее водоснабжение и технологические нужды не зависят от tН. Общий график по этим видам теплопотребления проходит параллельно оси абсцисс.
После этого мы построили суммарный график расхода теплоты в зависимости от температуры наружного воздуха.
Вправо по оси абсцисс были отложены для каждой наружной температуры число часов отопительного сезона, в течение которых держа 
лась температура, равная и ниже той, для которой делалось построение, и через эти точки провели вертикальные линии.
Далее на эти линии из суммарного графика расхода теплоты спроецировали ординаты, соответствующие максимальным расходам теплоты при тех же наружных температурах. Полученные точки соединили плавной кривой, представивший собой график тепловой нагрузки за отопительный период.
Площадь, ограниченная осями координат, кривой 5 и горизонтальной линией 6, выражает годовой расход теплоты QГОД, ГДж/год /2/
QГОД = 3,6×10-6×F×mФ×mt, (8.1)
где F – площадь годового графика тепловой нагрузки, F = 16759 мм2;
mФ – масштаб расхода теплоты котельной, mФ = 1711 Вт/мм.
mt – масштаб времени работы котельной, mt = 56,7 ч/мм.
QГОД = 3,6×10-6×16759×1711×56,7 = 5853,07 ГДж/год.
 |
9 Регулирование тепловых нагрузок
В связи с тем, что тепловая нагрузка потребителей не постоянна, а изменяется в зависимости от температуры наружного воздуха, режима работы системы вентиляции, расхода воды на горячее водоснабжение и технологические нужды, экономические режимы выработки тепловой энергии котельной должны обеспечиваться центральным регулированием отпуска теплоты по преобладающему виду тепловой нагрузки.
Для построения графических зависимостей при качественном регулировании рассчитаем относительную отопительную нагрузку Q0 для зданий, в 
которых потребляемая мощность прямопропорциональна разнице температур внутреннего и наружного воздуха по формуле /5/
, (8.2)
где tнр – наружная расчетная температура воздуха, tнр = – 22 0С /2/,
Графические зависимости при качественном регулировании темпера-тур в подающей и обратной магистрали от относительного значения расхода теплоты показан на рисунке 2.
Рисунок 2 – Температурный график качественного регулирования
отопительной нагрузки
10 Технико-эксплуатационные показатели работы котельной
Работа котельной оценивается её следующими технико-эксплуатационные показателями:
Часовой расход топлива В, м3/ч, определяется по формуле /2/
, (10.1)
где Фуст – расчетная тепловая мощность котельной, Фуст = 516217 Вт;
q – удельная теплота сгорания топлива, q = 35600 кДж/м3 /2/;
– КПД котла, = 0,9 /4/;
.
Часовой расход условного топлива 
, определяется по формуле /2/
(10.2)
Годовой расход топлива 
, тыс. м3, определяется по формуле /2/
тыс.м3. (10.3)
Годовой расход условного топлива 
, определяется по формуле /2/
т.у.т. (10.4)
Удельный расход топлива 
, находится по формуле /2/
. (10.5)
Удельный расход условного топлива 
, определяется по формуле /2/
(10.6)
11 Гидравлический расчет тепловой сети
Расход теплоносителя 
, т/ч, определяется по формуле /1/
, (11.1)
где Dhi – теплоиспользование теплоносителя, кДж/кг.
Теплоиспользование теплоносителя Dhi, кДж/кг, определяется из выражения /1/
Dhi = Св × (tГ – tО), (11.2)
Для системы отопления
Dhi = 4,19 × (95 –70) = 104,75 кДж/кг.
Для системы горячего водоснабжения
Dhi = 4,19 × (60 –30) = 125,7 кДж/кг.
Расход теплоносителя для системы отопления равняется
. 
Расход теплоносителя для системы горячего водоснабжения равняется
.
Диаметр трубы 
, м, определяется из экспериментального выражения /1/
, (11.3)
где Δр – потери давления на 1 метр трубы, для магистральных теплосетей Δр = 60…80 Па/м, для ответвлений Δр = 200…300 Па/м.
Для системы отопления:
Для магистрали трубы равняется
.
Принимаем диаметр d = 0,082 м /5/.
Для ответвлений диаметр труб равняется
.
Принимаем диаметр d = 0,07 м /5/.
Для системы горячего водоснабжения:
Для магистрали трубы равняется
.
Принимаем диаметр d = 0,051 м /5/.
Для ответвлений диаметр труб равняется
.
Принимаем диаметр d = 0,04 м /5/.
Потери давления в тепловой сети ΔРс, Па, постоянного диаметра определяются из выражения /1/
ΔРс = 2×(l + lЭ)×ΔР, (11.4)
где l – длина прямого участка трубопровода, м;
lЭ – условная дополнительная длина прямых труб, эквивалентная по потерям давления ме 
стным сопротивлениям рассматриваемого участка, м.
Условная дополнительная длина прямых труб lЭ, м, определяется по формуле
, (11.5)
где ∑ξ – сумма коэффициентов местного сопротивления на рассчитываемом участке /2/;
λ – коэффициент трения стальных труб, определяющийся по формуле /1/
(11.6)
Система отопления:
Для магистрали:
Коэффициент трения стальных труб равняется
.
Условная дополнительная длина прямых труб равняется
.
Потери давления в тепловой сети равны
ΔРс = 2×(214 + 59,9)×70 = 38346 Па = 38,35 кПа.
Для отводов:
Коэффициент трения стальных труб равняется
.
Условная дополнительная длина прямых труб равняется
Потери давления в тепловой сети равны 
ΔР/с = 2×(12,5 + 16,9)×250 = 14700 Па = 14,7 кПа.
Система горячего водоснабжения:
Для магистрали:
Коэффициент трения стальных труб равняется
.
Условная дополнительная длина прямых труб равняется
.
Потери давления в тепловой сети равны
ΔРс = 2×(190,5 + 31,45)×70 = 31073 Па = 31,1 кПа
Для отводов:
Коэффициент трения стальных труб равняется
.
Условная дополнительная длина прямых труб равняется
Потери давления в тепловой сети равны
ΔР/с = 2×(12,5 + 8,3)×250 = 10400 Па = 10,4 кПа
Производительность 
, м3/ч, сетевого насоса рассчитаем по формуле
, (11.7)
где ρВ – плотность обратной воды, кг/м3.
Производительность сетевого насоса
– сети отопления равняется
.
– сети горячего водоснабжения равняется
.
Напор, развиваемый сетевым н 
асосом Р, кПа, определим по формуле
Р = ΔРк + ΔРс + ΔР/с + ΔРп, (11.8)
где ΔРк – суммарные потери давления в котле, ΔРк = 40 кПа;
ΔРп – суммарные потери давления в теплосетях, ΔРп = 30 кПа.
– для сети отопления Р = 40 + 38,35 + 14,7 + 30 = 123,05 кПа.
– для сети горячего водоснабжения Р = 40 + 31,1 + 10,4 + 30=111,5 кПа.
Напор Н, м, развиваемый насосом определяется по формуле /3/
(11.8)
– для сети отопления
По производительности и напору, развиваемому насосом, выбираем насос 2К-9 с коэффициентом полезного действия ηн = 60 % /2/.
– для сети горячего водоснабжения
По производительности и напору, развиваемому насосом, выбираем насос 1,5К-6 с коэффициентом полезного действия ηн = 50 % /2/.
 |
12 Расчет расхода теплоносителя
Расчет расхода теплоносителя в сетях производят по соответствующим тепловым нагрузкам и температурам воды до и после потребителей.
Расход воды MО, м3/ч, в системах теплоснабжения определяют по формуле /2/
MО = 
, (12.1)
где ρо – плотность воды после потребителей, при tо = 70 оС, ρо = 977,8 кг/ м3.
Тогда расход воды в системах теплоснабжения равняется
MО = 
= 8,13 м3/ч.
Расход воды МВ, м3/ч, на калориферные установки общеобменн 
ой вентиляции определяют по формуле /2/
МВ = 
, (12.2)
где t'о – температура воды на выходе калорифера, t'о = 60 оС;
ρо – плотность воды при t'о = 60 оС, ρо = 983,2 кг/ м3 /1/;
Тогда расход воды на калориферные установки общеобменной вентиляции равняется
МВ = 
= 1,1 м3/ч.
Расход воды MГВС+Т.Н., м3/ч, на горячее водоснабжение и технологические нужды определяют по формуле /2/
MГВС+Т.Н.= 
м3/ч. (12.3)
Суммарный расход теплоносителя определяется по формуле
М = МО + МВ + МГВС+Т.Н. = 8,13 + 1,1 + 3,21 = 12,44 м3/ч. (12.4)
13 Выбор способа прокладки и конструктивных элементов сетей
Тепловая сеть – это система трубопроводов, по которым теплота при помощи теплоносителя (горячей воды) передаётся от источника к тепловым потребителям.
Совокупность трех основных элементов – трубопровода, по которому транспортируется теплоноситель, изоляции и несущей конструкции, которая воспринимает вес самого теплопровода и усилия, возникающие при работе тепловой сети, называют теплопроводом.
Существует несколько способов прокладки тепловых сетей: засыпной, монолитный, асфальтоизоловый.
Засыпные бесканальные прокладки применяются в сухих непросадочных грунтах при температуре теплоносителя до 115 оС. В качестве тепловой изоляции используют природные и искусственные материалы: крупнозернистый песок, гравий, фрезерный торф, керамзит, перлит и т.д. Не рекомендуется применять котельные шлаки, так как они могут содержать агрессивные вещества – серу и сернистые соединения.
Монолитные бесканальные прокладки допускаются к применению при температуре теплоносителя не более 180 оС. Монолитную тепловую изоляцию выполняют в заводских условиях из армопенобетона, битомокерамзита, битумоперлита и др. Основные размеры монолитной оболочки зависят от диаметра трубопровода.
Перспективная тепловая изоляция из самоспекающихся порошков (например, из асфальтоизола). Вокруг трубопроводов, засыпанных самоспекающимся порошком, под действием температуры теплоносителя образуется трехслойная конструкция: плотный водонепроницаемый слой, образованный при расплавлении порошка на поверхности труб; пористый слой, характеризующийся спеканием отдельных частиц порошка и представляющий собой основной теплоизоляционный слой, и порошкообразная засыпка как дополнительный теплоизоляционный слой.
Для бесканальных прокладок индустриальным способом изготовляют теплопроводы с биттумоперлитовой изоляцией. Такие оболочки не имеют адгезии (сцепления) с наружной поверхностью трубы. Другая модификация индустриальной конструкции теплопровода при бесканальной прокладке – трубы с оболочками из фенольного поропласта, которые имеют адгезию к поверхности теплопровода.
В зависимости от состояния грунта, рельефа местности и климатических условий тепловые сети могут быть подземными или надземными. Принимаем подземную бесканальную прокладку тепловых сетей, т.к. этому способствуют местные условия.
Для компенсации тепловых удлинений используют различные компенсирующие устройства – компенсаторы. При проектировании тепловых сетей следует максимально использовать возможности естественной компенсации и в случае необходимости применять П-образные компенсаторы, которые не нуждаются в обслуживании и в устройстве тепловых камер и устанавливаются через каждые 50 метров /2/. Схема теплотрассы представлена на листе 1 графической части проекта.
Заключение
В результате проведенных технических расчетов были определены тепловые нагрузки предприятия «Зерноград-Агропромэнерго». В качестве источников теплоснабжения рекомендуется использовать водогрейные котлы ЗиОСаб-125 для отопления, вентиляции, технологических нужд и горячего водоснабжения.
На предприятии предлагается применять бесканальную подземную прокладку теплотрассы с укладкой трубопроводов на песчаную подушку. Диаметр магистрального трубопровода равен 82 мм, ответвлений 70 мм.
Литература
1. Захаров А. А. Применение теплоты в сельском хозяйстве/А. А. Захаров. – М.: Агропромиздат, 1986. – 282 с.
2. Захаров А. А. Практикум по применению теплоты в сельском хозяйстве/ А. А. Захаров. – М.: Агропромиздат, 1985. – 175 с.
3. Применение электрической энергии в сельскохозяйственном производстве / Справочник под редакцией академика ВАСХНИЛ Листова П.Н. – М.: Колос, 1974.
4. Каталог продукции фирмы ОАО «ЗиоСаБ»–Дон
5. Стальные водогазопроводные трубы. Общие технические условия: ГОСТ 3262 – 75. – М.: Издат-во стандартов, 2001 – 9 с.
Оглавление
Аннотация……………………………………………………………………….2
Введение…………………………………………………………………………3
1 Характеристика объекта энергоснабжения……………………………………4
1.1 Анализ производственной деятельности предприятия…………………..4
1.2 Анализ систем энергообеспечения………………………………………..5
1.3 Цели и задачи курсового проектирования………………………………..5
2 Расчет тепловых потерь………………………………………………………...6
2.1 Расчёт расхода тепловой энергии на отопление. ………………………...6
2.2 Расчёт тепловых затрат на вентиляцию…………………………………..7
2.3 Расход тепловых затрат на горячее водоснабжение……………………..8
2.4 Расчет тепловых затрат на технологические нужды……………………..9
3 Калорический расчет ремонтной мастерской……… ……………………….11
3.1 Определение теплопотерь через все наружные ограждения…………...11
3.2 Определение теплопотерь на нагрев приточного воздуха……………..14
3.3 Расчет теплопритоков от электрооборудования………………………...15
4 Расчет тепловой мощности на собственные нужды котельной…………….16
5 Выбор котлоагрегатов для системы отопления и горячего водоснабжения………………………………………………………………………………...17
6 Расчет трубопровода системы отопления столярного цеха………………...19
7 Выбор системы теплоснабжения……………………………………………...20
8 Определение годового расхода теплоты……………………………………..21
9 Регулирование тепловых нагрузок…………………………………………...23
10 Технико-эксплуатационные показатели работы котельной……………….25
11 Гидравлический расчет тепловой сети……………………………………...26
12 Расчет расхода теплоносителя………………………………………………31
13 Выбор способа прокладки и конструктивных элементов сетей…………..32
Заключение…………………………………………………………………… 34
Литература…………………………………………………………………….35