Подбор сетевых и подпиточных насосов

ФГБОУ ВПО «БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет: Энергетический

Кафедра: Теплотехники и энергообеспечение п\п

Специальность: Энергообеспечение п\п

Форма обучения: очная

Курс, группа: 4,402

 

 

ТРОФИМОВ ГЕРМАН ПЕТРОВИЧ

Курсовая работа

По дисциплине “Источники и системы теплоснабжения предприятий” на тему:

“Теплоснабжение промышленного и жилого района ”

 

«К защите допускаю»:

Руководитель: ст.преп. Шамукаев С.Б.

(ученая степень, звание ФИО)

 

________________________________

 

«__» _____________2013 г.

Оценка при защите:

 

____________________

 

____________________

(подпись)

 

«__» __________ 2013 г.

 

Уфа 2013

РЕФЕРАТ

 

 

Курсовая работа: 38 с. 7 рисунков, 5 таблиц, библиографический список включает 12 источников, 2 листа формата А1 графического материала.

 

ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО РАЙОНА, ТЕПЛОВОЙ ПОТОК НА ОТПЛЕНИЕ, ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ГРАФИК РЕГУЛИРОВАНИЯ НАГРУЗКИ, ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ, ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ГРАФИК, КОНСТРУКТОРСКИЙ РАСЧЕТ.

 

Объектом курсовой работы является тепловая сеть промышленного и жилого города Биробиджан.

Цель работы - проектирование генерального плана тепловых сетей, выбор и обоснование технологической схемы подачи теплоты, проектирование основного оборудования тепловых сетей.

Разработан генеральный план тепловых сетей, подобрана оптимальная схема снабжения теплотой кварталов, спроектировано основное оборудование тепловых сетей.

РЕЦЕНЗИЯ

 

на курсовую работу студента 4 курса очного обучения

Энергетического факультета

обучающегося на специальности 140106 Энергообеспечение предприятий

ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ

Трофимов Греман Петрович

^{(ф.и.о студента)}

 

По дисциплине «Источники и системы теплоснабжения предприятий»

на тему: «Теплоснабжение промышленного и жилого района»

Замечания ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________Рекомендации по допуску к защите:

 

Оценка при защите ____________________________«»2013 г.

Руководитель _____________ (подпись)

ст. преподаватель Шамукаев С.Б. (уч. степень преподавателя, должность)

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ. 6

1ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ НА ОТОПЛЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЮ И ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ. 7

2РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ГРАФИКА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ НА ОТОПЛЕНИЕ. 14

4ПОСТРОЕНИЕ ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИХ ГРАФИКОВ ДЛЯ ОТОПИТЕЛЬНОГО И НЕОТОПИТЕЛЬНОГО ПЕРИОДОВ.. 27

5 КОНСТРУКТОРСКИЙ РАСЧЕТ. 29

5.1 Подбор сетевых и подпиточных насосов. 29

5.2 Расчет тепловой изоляции. 30

5.2 Расчет компенсаторов. 32

5.3 Расчет усилий в неподвижных опорах теплопровода. 33

5.4 Расчет спускных устройств. 34

5.5 Подбор элеватора. 35

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 36

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.. 37

 

ВВЕДЕНИЕ

Различают два вида теплоснабжения – централизованное и децентрализованное. При децентрализованном теплоснабжении источник и потребитель тепла находятся близко друг от друга. Тепловая сеть отсутствует. Децентрализованное теплоснабжение разделяют на местное (теплоснабжение от местной котельной) и индивидуальное (печное, теплоснабжение от котлов в квартирах).

В зависимости от степени централизации системы централизованного теплоснабжения (ЦТС) можно разделить на четыре группы:

- групповое теплоснабжение (ТС) группы зданий;

- районное – ТС городского района;

- городское – ТС города;

- межгородское – ТС нескольких городов.

Процесс ЦТС состоит из трех операций – подготовка теплоносителя (ТН), транспорт ТН и использование ТН.

Подготовка ТН осуществляется на теплоприготовительных установках ТЭЦ и котельных. Транспорт ТН осуществляется по тепловым сетям. Использование ТН осуществляется на теплоиспользующих установках потребителей.

Различают две основные категории потребления тепла.

1.Для создания комфортных условий труда и быта (коммунально-бытовая нагрузка).

Сюда относят потребление воды на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение (ГВС), кондиционирование.

В качестве источников тепла применяются теплоподготовительные установки ТЭЦ и котельных. На ТЭЦ осуществляется комбинированная выработка тепла и электроэнергии на основе теплофикационного цикла.

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ НА ОТОПЛЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЮ И ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Определить расчетные тепловые потоки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение пяти кварталов района города (рисунок 1).

Рисунок 1 Район города.

 

Расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления t₀ ,⁰С. Плотность населения Р, челга. Общая площадь жилого здания на одного жителя f_общ, м²чел. Средняя за отопительный период норма расхода горячей воды на одного жителя в сутки а, лсутки.

Расчет тепловых потоков сводим в табл. 1. В графы 1, 2, 3 таблицы заносим соответственно номера кварталов, их площадь F_кв в гектарах, плотность населения Р. Количество жителей в кварталах m, определяем по формуле[1]

(1.1)

Общую площадь жилых зданий кварталов А определяем по формуле

(1.2)

Приняв для зданий постройки после 1985г величину удельного показателя теплового потока на отопление жилых зданий qо = 95 Вт/м² при t₀, ⁰С, находим расчетные тепловые потоки на отопление жилых и общественных зданий кварталов по формуле (1) методического указания

(1.3)

Максимальные тепловые потоки на вентиляцию общественных зданий кварталов определяем по формуле (2) методического указания

(1.4)

По приложению учебного пособия укрупненный показатель теплового потока на горячее водоснабжение q_h c учетом общественных зданий при норме на одного жителя a = 115 лсутки составит 407 Вт.

Среднечасовые тепловые потоки на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий кварталов определяем по формуле (4) учебного пособия

(1.5)

Суммарный тепловой поток по кварталам Q_S, определяем суммированием расчётных тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение

(1.6)

Аналогично выполняем расчёты тепловых потоков и для других кварталов.

Для климатических условий города выполняем расчет и построение графиков часовых расходов теплоты на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение, а также годовых графиков теплопотребления по продолжительности тепловой нагрузки и по месяцам.

Определим, используя формулы пересчета и часовые расходы на отопление и вентиляцию при температуре наружного воздуха t_н= +8⁰С.

(1.7)

(1.8)

Отложив на графике значения и при t_н= +8 ⁰С, а также значения и при t_н= t₀ и соединив их прямой, получим графики = f (t_н) и = f (t_н). Для построения часового графика расхода теплоты на горячее водоснабжение, определим, используя формулу пересчёта (1.9), среднечасовой расход теплоты на горячее водоснабжение для неотопительного периода .

(1.9)

 

Таблица 1 Расчёт тепловых потоков

№ квартала	Температура, С	Площадь квартала Fкв, га	Плотность населения P чел/га	Количество жителей m	Общая площадь f, м2/чел	Общая площадь, А, м2	Удельный показатель теплового потока q0, Вт/м2	Тепловой поток, МВт
to	tv	tот	tв	Q 0 max	Q v max	Q hm	Q S	Q 0 от	Q v от	Q hm s
					32,70						29,51	3,54	5,06	38,11
					16,90						15,25	1,83	2,61	19,70
					32,20						29,06	3,49	4,98	37,53
					9,89		3758,2				8,93	1,07	1,53	11,53
					19,30						17,42	2,09	2,98	22,49
					21,70						19,58	2,35	3,36	25,29
					14,70						13,27	1,59	2,27	17,13
	-32	-25	-10,3		28,60						25,81	3,10	4,42	33,33	65,87	9,64	36,12
					12,60						11,37	1,36	1,95	14,68
					19,80						17,87	2,14	3,06	23,08
					18,90						17,06	2,05	2,92	22,03
					11,91		4525,8				10,75	1,29	1,84	13,88
					20,55						18,55	2,23	3,18	23,95
					16,41		6235,8				14,81	1,78	2,54	19,13
					10,34		3929,2				9,33	1,12	1,60	12,05
					13,02		4947,6				11,75	1,41	2,01	15,17
					29,84		11339,2				26,93	3,23	4,62	34,78
					15,34		5829,2				13,84	1,66	2,37	17,88
					20,21		7679,8				18,2395	2,188743	3,12568	23,5539
									ИТОГО	329,33	39,52	56,44	425,29			111,62

График среднечасового расхода теплоты на горячее водоснабжение не зависит от температуры наружного воздуха, и будет представлять собой прямую, параллельную оси абсцисс с ординатой для отопительного периода и неотопительного периода. Просуммировав ординаты часовых графиков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для диапазона температур t_н и соединив их прямой получим суммарный часовой график . Для построения годового графика теплоты по продолжительности тепловой нагрузки находим продолжительности стояния температур наружного воздуха в часах с интервалом 5⁰C и продолжительность отопительного периода. Данные сводим в таблицу 2.

 

Таблица 2 Продолжительность стояния температур наружного воздуха

	Температура наружного воздуха, С˚
t	-45	-40	-35	-30	-25	-20	-15	-10	-5
ån	-	-

 

График по продолжительности тепловой нагрузки строится на основании суммарного часового графика . Для этого из точек на оси температур восстанавливаем перпендикуляры до пересечения с линией суммарного часового графика и из точек пересечения проводим горизонтальные прямые до пересечения с перпендикулярами, восстановленными из точек на оси продолжительности, соответствующих данным температурам.

Соединив найденные точки плавной кривой, получим график по продолжительности тепловой нагрузки за отопительный период в течение 17993 часов. Затем построим график по продолжительности тепловой нагрузки за неотопительный период, для чего проведем прямую параллельную оси абсцисс с ординатой равной до расчетной продолжительности работы системы теплоснабжения в году равной 8400 часов.

Для построения годового графика теплового потребления по месяцам находим среднемесячные температуры наружного воздуха. Затем, используя формулы пересчета (1.10) и (1.11) определим часовые расходы теплоты на отопление и вентиляцию для каждого месяца со среднемесячной температурой ниже +8 ⁰C. Определим суммарные расходы теплоты для месяцев отопительного периода как сумму часовых расходов на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Для месяцев неотопительного периода (с >+8) суммарный расход теплоты будет равен среднечасовому расходу теплоты на горячее водоснабжение .

(1.10)

,

(1.11)

Аналогично выполняем расчёты и для других месяцев отопительного периода. Расчёты сведём в таблицу 3. Используя полученные данные, построим годовой график теплового потребления по месяцам (рисунок 2)

 

Таблица 3 Среднечасовые расходы теплоты по месяцам года

Среднечасовые расходы теплоты по месяцам	Среднемесячные температуры наружного воздуха
Ян	Фев	Март	Апр	Май	Июнь	Июль	Авг	Сен	Окт	Нояб	Дек
-22,2	-16,5	-6,4	5,4		18,9	21,1	19,2	12,8	3,9	-9,2	-18,8
Qо, МВт	264,78	227,24	160,71	82,99	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	92,87	179,16	242,39
Qv, МВт	38,75	33,25	23,52	12,15	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	13,59	26,22	35,47
Qhm, Qs hm, МВт	56,44	56,44	56,44	56,44	36,12	36,12	36,12	36,12	36,12	56,44	56,44	56,44
QΣ, МВт	359,97	316,93	240,67	151,57	36,12	36,12	36,12	36,12	36,12	162,90	261,81	334,30

 

Рисунок 2 График теплового потребления и тепловой нагрузки

 

Рисунок 3 Суммарный график теплового потребления по месяцам

2 РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ГРАФИКА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ НА ОТОПЛЕНИЕ.

Принять расчетные температуры сетевой воды в подающей магистрали t₁ в обратной магистрали t₂ по заданию, после элеватора t₃= 95 ⁰С. Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления tнропо заданию. Расчетная температура воздуха внутри помещения tв= 18 ⁰С. Расчетные тепловые потоки принять те же. Температура горячей воды в системах горячего водоснабжения tгв = 60 ⁰С, температура холодной воды t_с= 5⁰С. Балансовый коэффициент для нагрузки горячего водоснабжения a_б= 1,2. Схема включения водоподогревателей систем горячего водоснабжения двухступенчатая последовательная. [12]

Предварительно выполним расчет и построение отопительно-бытового графика температур с температурой сетевой воды в подающем трубопроводе для точки излома =70 ⁰С. Значения температур сетевой воды для систем отопления t₀₁; t₀₂; t₀₃ определим используя расчетные зависимости для температур наружного воздуха t_н= +8; 3,12; -10; -23; tнро⁰С

(2.1)

(2.2)

(2.3)

 

Определим значения величин

(2.4)

(2.5)

Построим для открытой системы теплоснабжения скорректированного (повышенного) графика центрального качественного регулирования. Принимаем балансовый коэффициент a_б = 1,2. Принимаем минимальную температуру сетевой воды в подающем трубопроводе для точки излома температурного графика ⁰С. Остальные исходные данные взять из предыдущей части.

Строим графики температур , , , используя расчеты по формулам (13); (14); (15). Далее приступаем к расчету скорректированного графика. Определим балансовую нагрузку горячего водоснабжения

, МВт (2.6)

Суммарный перепад температур сетевой воды в верхней и нижней ступенях водоподогревателей d в течение всего отопительного периода постоянен и определяется по формуле

(2.7)

Перепад температуры сетевой воды в нижней ступени водоподогревателя d₂ соответствующий температуре наружного воздуха для точки излома температурного графика t_н^', а так же для всего диапазона температур наружного воздуха от +8^оС до -10, определяют по формуле

(2.8)

для диапазона от -10 до -32 величину d₂ определяют по формуле

(2.9)

где t_h - температура горячей воды поступающей из водоподогревателя в систему горячего водоснабжения, ⁰С;

t_c - температура холодной водопроводной воды перед водоподогревателем нижней ступени, ⁰С;

t_h^' - температура водопроводной воды после водоподогревателя нижней ступени, ⁰С, определяемая по формуле

(2.10)

- температура сетевой воды в обратной магистрали соответствующая точке излома температурного графика, ⁰С

- температура сетевой воды в обратной магистрали принимаемая по отопительному графику в соответствии с заданной температурой наружного воздуха t_н, ⁰С;

Температуру сетевой воды по повышенному графику в обратной магистрали t_2п определяют по формуле, ⁰С

(2.11)

Перепад температур сетевой воды в верхней ступени водоподогревателя d₁ определяют по формуле, ⁰С

(2.12)

Температуру сетевой воды в подающей магистрали t_1п определяют по формуле

(2.13)

По характеру изменения температуры и расхода теплоты на вентиляцию отопительный период делится на три диапазона.

В диапазоне I (от +8 ^оС до ) при переменной тепловой вентиляционной нагрузке температура воды в подающем трубопроводе постоянна. В этом диапазоне осуществляется местное количественное регулирование изменением расхода сетевой воды.

В диапазоне II (от до t_нрv) по мере увеличения вентиляционной нагрузки возрастает и температура сетевой воды.

В диапазоне III (от t_нрv до t_нро) возрастает температура сетевой воды и также тепловая нагрузка для большинства вентиляционных систем. Для систем вентиляции с рециркуляцией тепловая нагрузка в данном диапазоне поддерживается постоянной.

Для систем вентиляции без рециркуляции воздуха в диапазонах II и III осуществляется центральное качественное регулирование.

Для систем с рециркуляцией в диапазоне III осуществляется местное количественное регулирование изменением расхода сетевой воды и количества наружного и рециркуляционного воздуха.

При построении графиков температур сетевой воды для систем вентиляции основной задачей является определение температуры сетевой воды в обратном трубопроводе после калориферов t_2v для различных диапазонов отопительного периода. Для решения этой задачи используют следующие уравнения:

для диапазона I (от +8 ^оС до 0 ^оС)

(2.14)

 

 

для диапазона III (от t_v до t_o)

(2.15)

где Dt_к - температурный напор в калорифере, определяемый при температуре t_н (Dt_к^' - то же при температуре )

(2.16)

Dt^p_к - расчетный температурный напор в калорифере, определенный при температуре наружного воздуха, расчетной для систем вентиляции, :

(2.17)

t_1v, t_2v – значения температур сетевой воды соответственно в подающем трубопроводе перед калориферами и в обратном трубопроводе после калориферов при заданной температуре наружного воздуха t_н;

; - то же, но для точки излома температурного графика t .

; - то же, но при расчетной температуре наружного воздуха для вентиляции, t_нрv.

Уравнения (2.13) и (2.15) решаются методом подбора. Расчет температур сетевой воды для отопительных и повышенных графиков регулирования может быть выполнен с использованием таблиц и номограмм, приведенных в приложении.

 

 

Таблица 4 Расчет повышенного графика для закрытой системы теплоснабжения.

τ1	τ2	τ3	Δt	Δτ	Θ	tН	τ01	τ02	τ03	t'h	δ1	δ2	Qбhm	δ	τ1П	τ2П	τ2v
							62,55	38,74	46,18		8,45	8,00			78,45	30,74	13,50
						3,12	62,55	38,74	46,18	31,74	8,45	8,00	67,72	16,45	78,45	30,74	38,74
			64,5			-10	96,36	51,56	65,56		9,68	6,77			106,04	44,79	51,56
						-23	128,38	62,78	83,28		9,34	7,11			137,72	55,67	62,78
						-32	150,00	70,00	95,00		8,04	8,41			158,04	61,59	22,20

 

 

Рисунок 4 Отопительно ­­­– бытовой и повышенный графики температур сетевой воды для открытой системы теплоснабжения

3 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТЕПЛОПРОВОДОВ ДВУХТРУБНОЙ ВОДЯНОЙ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ ЗАКРЫТОЙ СИСТЕМЫТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ.

 

 

Рисунок 5 Расчетная схема магистральной тепловой сети.

 

Расчетная схема теплосети от источника теплоты (ИТ) до кварталов города (КВ) приведена на рисунок 6. Для компенсации температурных деформаций предусмотреть сальниковые компенсаторы. Удельные потери давления по главной магистрали принять в размере 40-60 Па/м.

Расчет выполним для подающего трубопровода. Примем за главную магистраль наиболее протяженную и загруженную ветвь теплосети от ИТ до КВ 16 (участки 1-7) и приступим к ее расчету. По таблицам гидравлического расчета, приведенным в литературе [6,7], по рассчитанным расходам теплоносителя, ориентируясь на удельные потери давления R в пределах от 40 до 60 Па/м, определим для участков 1, 2, 3 диаметры трубопроводов d_нxS, мм, фактические удельные потери давления R, Па/м.

По известным диаметрам на участках главной магистрали определим сумму коэффициентов местных сопротивлений Sx и их эквивалентные длины Lэ. Так, на участке 1 имеются 2 головные задвижки (x = 0,5), тройник на проход при разделении потока (x = 1,0), Количество П-образных с гнутыми отводами компенсаторов (x = 1,7) на участке определим в зависимости от длины участка L и максимального допустимого расстояния между неподвижными опорами l. [4,5,6,7].

Определим расход теплоносителя на участке 1:

На отопление: (3.1)

;

На вентиляцию:

(3.2)

На ГВС: (3.3)

Эквивалентная длина участка L_э составит (3.4)

Далее определим приведенную длину участка L_п

(3.5)

Затем определим потери давления DP на участке 1

(3.6)

Аналогично выполним гидравлический расчет участков и главной магистрали (см. таблица 6).

 

 

Таблица 5 Расчет эквивалентных длин местных сопротивлений

№, п/п	Наименование участка	G, кг/с	Σ G, т/ч	dy, мм	Rп, Па/м	L,м	Вид местного сопротивления	ξ	кол-во	Σξ	lэ,м	Lэ, м	Lп, м	∆P, кПа	Σ∆P, кПа	∆H,м
	ТЭЦ 1-А	Go	3536,97	1342,67			643,67	Задвижка	0,5		6,6	53,1	350,46	994,13	39765,07	1157396,35	117,98
Gv	424,44	П - образный компенсатор	1,7
Gгвс	872,21	Тройник на проход при разделении потока
	А-18	Go	148,69	56,55				Задвижка	0,5		2,2	11,2	24,64	224,64	10333,44		1,0534
Gv	17,84	П - образный компенсатор	1,7
Gгвс	37,06	Тройник на проход при разделении потока
	А-19	Go	195,89	74,51				Задвижка	0,5		2,2		30,8	230,8	8078,00		0,8234
Gv	23,51	П - образный компенсатор	1,7
Gгвс	48,83	Тройник на проход при разделении потока
	А-Б	Go	3192,39	1211,61				Задвижка	0,5		6,6	53,1	350,46	1037,5	39423,48	1117631,29	113,93
Gv	383,09	П - образный компенсатор	1,7
Gгвс	786,32	Тройник на проход при разделении потока
	Б-14	Go	159,06	60,50				Задвижка	0,5		5,9	11,2	66,08	305,08	17694,64		1,8037
Отвод гнутый под углом 90˚
Gv	19,09	П - образный компенсатор	1,7
Gгвс	39,65	Тройник на проход при разделении потока
	Б-В	Go	3033,34	1151,11			2664,7	Задвижка	0,5		24,6	53,1	1306,3	3970,9	142953,36	1078207,81	109,91
Отвод гнутый под углом 90˚
Gv	364,00	П - образный компенсатор	1,7
Gгвс	746,67	Тройник на проход при разделении потока
	В-12	Go	115,44	43,91				Задвижка	0,5		2,2	11,2	24,64	234,64	6335,28		0,6458
Gv	13,85	П - образный компенсатор	1,7
Gгвс	28,78	Тройник на проход при разделении потока

Продолжение таблицы 5