Теплоснабжение района города Курска

Федеральное агентство по образованию 

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

Курский государственный технический университет

 

Кафедра        Теплогазоснабжение и вентиляция           .

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА (ПРОЕКТ)

 

 

   

 

 

По дисциплине         Теплоснабжение           .

^{(наименование  учебной дисциплины)}

на тему   Теплоснабжение района города Курска             .                     .

 

Автор проекта (работы)          Сорокин А. В.       .     ^{(подпись, дата)            (инициалы,фамилия)}

 

Специальность  270109.65 – теплогазоснабжение и вентиляция          .

 

^{(номер,  наименование)}

Обозначение курсового проекта (работы)     КП-424035          Группа ТВ-51.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Руководитель проекта             Семичева Н. Е.         .

^{(инициалы, фамилия)}

Проект (работа) защищен(а)                    Оценка           .                      ^{(подпись, дата)}

 

Члены комиссии                              Семичева Н. Е.    .

^{(подпись,  дата)              (инициалы,фамилия)}

                                           .

^{(подпись, дата)              (инициалы,фамилия)}

                                           .

^{(подпись, дата)              (инициалы,фамилия)}

 

 

                                                 Курск 200 9 г.

 

Содержание

Введение 4

1. Характеристика района строительства 6

2. Определение расчетных тепловых потоков 7

3. Расчетные расходы теплоносителя и подбор сетевого насоса 9

4. Гидравлический расчет тепловой сети 11

5. Гидравлический режим тепловой сети 12

6. Выбор и расчет элементов тепловой сети

1. Трубы 14

2. Запорная арматура 15

3. Компенсаторы температурных удлинений 
   трубопроводов 15

7. Опоры трубопроводов

1. Подвижные опоры 17

2. Неподвижные опоры 19

8. Выбор элементов прокладки тепловой сети

1. Каналы 22

2. Тепловые камеры 24

3. Компенсаторные ниши 24

9. Подбор и расчет тепловой изоляции трубопроводов 26

Приложение 1.

Приложение 2.

Литература

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы приоритетность развития централизованного теплоснабжения городов и населенных пунктов  от крупных источников тепловой энергии (ТЭЦ, котельных, АСТ) ставится под сомнение. Жизнь показала, что, несмотря на термодинамическую  и энергетическую эффективность  централизованного теплоснабжения, в частности теплофикации, данный путь обладает и рядом существенных недостатков. Пожалуй, главным из них  является сложность согласования интересов  производителей и потребителей энергии.

Однако осознание указанного факта не означает внесение существенных корректив в ближайшие годы в  развитие энергетического хозяйства  больших и малых городов России. Существующие традиции (организационные и технические), сложившаяся инфраструктура и многое другое позволяют предположить, что, по крайней мере, на несколько десятилетий вперед развитие централизованного теплоснабжения останется основным направлением обеспечения тепловой энергией крупных населенных пунктов и промышленных предприятий России и других стран СНГ. В связи с этим по-прежнему остается весьма актуальным требование повышения качества проектирования систем теплоснабжения, использование новых технических решений в данной области.

Одним из наиболее трудоемких и дорогостоящих элементов  систем теплоснабжения являются тепловые сети. Они представляют собой сложные  сооружения, состоящие из соединенных  между собой труб, тепловой изоляции, компенсаторов температурных удлинений, подвижных и неподвижных опор, запорной и регулирующей арматуры, строительных конструкций, камер и  колодцев, дренажных устройств и  др. Затраты на сооружение тепловых сетей составляют в городах около 50% начальной стоимости строительства  ТЭЦ. Вместе с тем многолетний  опыт эксплуатации тепловых сетей различных  конструкций указывает на их недолговечность: срок службы магистральных сетей 16-18 лет, распределительных и внутриквартальных – 6-8 лет, а многие теплопроводы, особенно горячего водоснабжения, уже через 2-3 года выходят из строя. Это обусловлено главным образом низкой коррозионной стойкостью теплопроводов, а также нарушениями технологии при строительстве, низким качеством выполнения отдельных операций и т.д. Сказанное еще раз подтверждает необходимость совершенствования способов расчета и проектирования тепловых сетей, применение современных методов и программных средств.

На сегодняшний  день не вызывает сомнений необходимость  учёта при проектировании систем теплоснабжения технико-экономических критериев и уровня надежности. Разработаны достаточно глубокие научные основы, алгоритмы и программные средства, обеспечивающие возможность такого учёта. Более того, соответствующие требования закреплены в действующих нормативных документах.

Однако в практике реального проектирования указанные  вопросы, как правило, решаются на основе интуиции и опыта проектировщиков, а также принятых в каждой конкретной организации нормативов. Объясняется  это, во-первых, отсутствием у специалистов соответствующей подготовки, во-вторых, сложностью разработанных на сегодняшний  день алгоритмов, самостоятельное освоение которых весьма затруднительно.

Кроме того, следует  отметить, что известные в литературе решения предполагают задание ряда стоимостных показателей (удельные затраты на электрическую и тепловую энергию , прокладку тепловых сетей и др.).

 

1. Характеристика  района строительства

1.  Расчетная  температура  воды в тепловой сети   150-70 [^оС]

2.  Ген план районов города  Орёл.

3.  Климатические  показатели  населенного  пункта:

а)  tот =-2,7 [^оС]

б)  t_но = -26[^оС]

в)  t_нв = -23 [^оС]

г)  t_ср = -8,3 [^оС]

4.  Этажность  зданий –  5, 9 [эт].

5. Однотрубная система теплоснабжения.

205 сут

2. Определение  расчетных тепловых потоков

Для проектирования системы теплоснабжения необходимо определить расчетные потоки теплоты  на отдельные виды теплопотребления жилых и общественных зданий района застройки (отопление, вентиляция, горячее  водоснабжение), а также суммарную  тепловую нагрузку. Речь идет о максимальных потоках теплоты на отопление Q_omax и вентиляцию Q_vmax, среднем (за отопительный период) Q_hm и максимальном Q_hmax потоках теплоты на горячее водоснабжение.

Расчет выполняеся методом укрупненных показателей.

Максимальный  поток теплоты на отопление жилых  и общественных зданий:

Q_omax = q_o·(1+k₁)·A,

где q_o – укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий, согласно [4], Вт/м² (см.прилож. 5);

k₁ – коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий; k₁=0,25.

Максимальный  тепловой поток теплоты на вентиляцию жилых и общественных зданий:

Q_vmax=q_o·k₁·k₂·A,

где k₂ – коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий; k₂=0,6.

Средний тепловой поток на горячее водоснабжение  рассчитывают как

Q_hm=q ·m,

где q – укрупненный показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение; при суточной норме водопотребления  
а = 105 л/чел [4] с учетом общественных зданий (см. прилож. 6).

Максимальный  тепловой поток на горячее водоснабжение  определяем по формуле

Q_hmax = k·Q_hm,

где k – коэффициент неравномерности, равный 2,4.

Полагая, что  баки-аккумуляторы горячей воды в  районах теплопотребления не устанавливаются, суммарные потоки теплоты Q находят как

Q = Q_omax+Q_vmax+Q_hmax.

Рассчитаем тепловые потоки для  первого квартала (f = 7,4) района централизованного теплоснабжения новой застройки, расположенного в г. Курске.

Поскольку конкретные данные отсутствуют, определяем параметры, необходимые  для решения вышеуказанной задачи, с помощью укрупненных показателей.

Число жителей m оцениваем как произведение f на плотность населения P, принимаемую с учетом климатического районирования и средней градостроительной ценности территории, равной 350 чел/га. Тогда

f = 7,4га; m =7,4 ·350 » 2590 чел.; А = 2590·18 ≈ 46620 м².

Необходимые для  проектирования климатические параметры  района строительства:

– расчетная температура для проектирования отопления  
t_o = –26˚C;

– средняя за отопительный период t_om = –2,7 ˚С;

– продолжительность  отопительного периода n_o = 205 суток;

При t_o = –26˚C для гражданских зданий современной постройки q_o = 82,2 Вт/м²; k₁ = 0,25.

Укрупненный показатель среднего теплового потока на горячее  водоснабжение при суточной норме  водопотребления а = 105 л/чел с учетом общественных зданий q = 376 Вт/чел.

Тогда имеем

Q_omax  = 82,2·(1 + 0,25)· 46620 =4790205 Вт;

Q_vmax = 82,2·0,25·0,6·46620 = 574824,6Вт;

Q_hm = 376· 2590= 973840Вт;

Q_hmax = 2,4·973840 =2337216 Вт;

Q =4790205+ 574824,6 + 2337216 =7702245,6

 

Результаты расчетов для всех кварталов сводим в таблицу 2 (с точностью до 10 Вт).

Таблица 2

Расчетные тепловые потоки

№ квартала	Qomax	Qvmax	Qhm	Qhmax	Qср
1	1252112	751266,9	254552	610924,8	2614303
2	1740380	1044228	353816	849158,4	3633766
3	2221250	1332750	451576	1083782	4637782
4	1947524	1168514	395928	950227,2	4066265
5	4150278	2490167	843744	2024986	8665430
6	3064622	1838773	623032	1495277	6398671
7	2581902	1549141	524896	1259750	5390794
8	2093634	1256180	425632	1021517	4371331
9	1220670	732402	248160	595584	2548656
10	1538784	923270,4	312832	750796,8	3212851
11	3064622	1838773	623032	1495277	6398671
12	2581902	1549141	524896	1259750	5390794
13	2093634	1256180	425632	1021517	4371331
14	1220670	732402	248160	595584	2548656
15	1538784	923270,4	312832	750796,8	3212851
16	1252112	751266,9	254552	610924,8	2614303
17	1740380	1044228	353816	849158,4	3633766
18	2221250	1332750	451576	1083782	4637782
19	1947524	1168514	395928	950227,2	4066265
20	4150278	2490167	843744	2024986	8665430

 

3. Расчетные  расходы теплоносителя и подбор  сетевого насоса

Для выполнения гидравлического расчета системы  теплоснабжения необходимо знание расходов сетевой воды, которые в распределительных сетях складываются из составляющих, обусловленных соответствующими видами потребления. Суммарные расходы G_d при регулировании отпуска теплоты по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения (повышенный график температур сетевой воды) определяются по формуле:

G_d = G_omax + G_vmax,

где G_omax и G_vmax – расчетные расходы воды на отопление и вентиляцию соответственно, кг/с.

Значения G_omax и G_vmax для каждого квартала рассчитываются по формуле

G_o(v)max = Q_o(v)max/[c(t_1max – t_20max)],

где с – теплоемкость воды, принимаемая в расчетах равной 4187 Дж/(кг°С). Индексы «o» и «v» относятся к расходам на отопление и вентиляцию соответственно.

Рассчитаем расходы  сетевой воды для первого квартала.

G_omax =4790205 /[4187(150 – 70)] = 14,3кг/с.

G_vmax =574825 /[4187(150 – 70)] =1,7 кг/с.

G_d = 14,3+ 1,7 = 16 кг/с.

Результаты расчета  расходов сетевой воды для кварталов  представим в табличной форме.

Таблица 3

                        Расчетные расходы сетевой воды

№ квартала	Расходы воды, кг/с
	Gо mах	Gυ max	Gd
1	3,74	2,24	5,98
2	5,20	3,12	8,31
3	6,63	3,98	10,61
4	5,81	3,49	9,30
5	12,39	7,43	19,82
6	9,15	5,49	14,64
7	7,71	4,62	12,33
8	6,25	3,75	10,00
9	3,64	2,19	5,83
10	4,59	2,76	7,35
11	9,15	5,49	14,64
12	7,71	4,62	12,33
13	6,25	3,75	10,00
14	3,64	2,19	5,83
15	4,59	2,76	7,35
16	3,74	2,24	5,98
17	5,20	3,12	8,31
18	6,63	3,98	10,61
19	5,81	3,49	9,30
20	12,39	7,43	19,82
Итого:	130,2	78,1	208,4