Теплоснабжение района города

Расчёт  графиков регулирования заключается в определении температуры воды в подающем τ₁, обратном τ₂, трубопроводах и после элеватора в системе отопления τ₃ в зависимости от температуры наружного воздуха t_н.

     График  регулирования по совмещённой нагрузке отопления и ГВС применяют в открытых и закрытых системах теплоснабжения в зависимости от соотношения тепловых нагрузок, когда регулирование отпуска теплоты осуществляется по суммарной нагрузке отопления и ГВС.

     

     Цель  расчёта для закрытой системы  скорректированного графика - определение перепадов температур сетевой воды в подогревателе 1 – ой и 2 – ой ступенях (δ₁ и δ₂).

     Расчёт  графиков регулирования вентиляционной нагрузки по отопительному графику сводится к определению температуры сетевой воды после калориферов τ_2v, так как температура сетевой воды, поступающей в калорифер τ_1v равна температуре подаваемого теплоносителя.

    Графики регулирования рассчитываем на ПК. Результаты расчёта приведены в таблицах 5, 6. По результатам расчёта строим графики, приведённые в приложение Б. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Гидравлический  расчёт тепловой сети.

 

5.1 Определение расчётных расходов сетевой воды. 

    Суммарные расчётные расходы сетевой воды в двухтрубных тепловых сетях  в закрытых системах теплоснабжения при качественном регулировании  отпуска теплоты G_d, кг/ч, определяется по формуле: 

,		(32)
где	- коэффициент, учитывающий долю среднего расхода воды на ГВС.

 

    Расчётный расход на вентиляцию , кг/ч, определяется по формуле:

,		(33)
где	с – теплоёмкость воды, равная 4,19 кДж/(кг × 0С); τ1 – температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети, 0С; τ2 – температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети, 0С; - максимальный тепловой поток  на вентиляцию, Вт.

    Расчётный расход воды на отопление  ,кг/ч, определяется по формуле: 

,		(34)
где	- максимальный тепловой поток  на отопление, Вт.

 

    Расчётный расход воды на ГВС  , кг/ч, определяется по формуле: 

,		(35)
где	- средний тепловой поток на  ГВС, Вт; - температура воды, поступающей  в систему ГВС, равная 55 0С; - температура холодной воды  в отопительный период, равная 5 0С.

 
 
 

    Для не отопительного периода расчётный расход воды , кг/ч, определяется по формуле: 

,		(36)
где	b1 – коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на ГВС в неотапливаемый период по отношению к отапливаемому периоду, b1 = 0,8; - максимальный расход воды  на ГВС, Вт.

 

,		(37)
где	с – теплоёмкость воды, равная 4,19 кДж/(кг × 0С); - температура воды, поступающей  в систему ГВС, равная 55 0С; - температура холодной воды в неотапливаемый период, равная 15 0С.

 

    Пример  расчёта расчётных  расходов сетевой  воды для участка 1 – 2: 

      т/ч;

      т/ч;

     =210,5 т/ч;

     =505,03 т/ч;

     =631,3т/ч;

     725,48 + 87,10 + 0 × 631,3 =812,58 т/ч.  

    Остальные участки тепловой сети рассчитываются аналогично на ПК. Результаты расчета  сведены в таблицу 9 (гр. 7).

      

5.2 Конструктивный расчёт тепловой сети. 

    Задача  конструктивного гидравлического расчёта сводится к определению оптимального диаметра трубопровода на всех участках тепловой сети, а также оптимального удельного линейного падения давления на главной магистрали.

    Перед гидравлическим расчётом составляется схема тепловой сети. Расчёт ведётся по главной магистрали.

    В основе расчёта заложена формула  для определения экономической  потери в главной магистрали:

,  (38)

    Определяется  на каждом участке теоретический диаметр трубопровода d_т, мм, по формуле: 

 

    С учётом теоретического диаметра по справочным данным выбирается ближайший больший диаметр участка и толщина стенки.

    Определяется  внутренний диаметр трубопровода по формуле: 

 

    Определяется  скорость течения теплоносителя. м/с, по формуле: 

 

    Вычисляется коэффициент гидравлического трения по формуле:

 

    Вычисляются удельные потери давления на участке, Па/м, по формуле: 

 

    Определяются  потери напора ΔH_i , м, на участке: 

    Далее определяется суммарная потеря напора от источника.

    Расчёт  выполнен на ПК. Результаты представлены в виде таблицы 10.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6. Расчёт  гидравлических режимов (летнего  и зимнего).

 

    Поверочный  гидравлический расчёт выполняется  после конструктивного расчёта  и разработки схемы тепловых сетей, с расстановкой компенсаторов, неподвижных опор и арматуры.

    Цель  расчёта: определение потерь напора на участках сети с учётом коэффициентов  местных сопротивлений, представленных в таблице 11.

    По  результатам поверочного расчёта  строится пьезометрический график, приведённый  в приложение В. График строят для наглядного представления о распределении давлений у абонентов и по сети, т.е. о гидравлических режимах. По графику осуществляется подбор оборудования источника теплоты.

    

    Требования, предъявляемые к построению пьезометрического  графика:

• давление в местных системах не должны превышать статического давления местных систем, т. к. может произойти опорожнение системы;
• располагаемый напор на вводе на абоненте должен быть не ниже 15 м, при элеваторном смешении, и 25 м при водоподогреваемой установке;
• давление в подающем трубопроводе должно быть таким, чтобы не происходило кипение воды при её максимальной температуре в любой точке подающего трубопровода, иначе возможны нарушения циркуляции и гидравлический удар (120 м);
• для предупреждения подсоса воздуха и нарушения циркуляции воды в сети, давление во всех точках сети должно быть больше атмосферного на 0,5 МПа или 5 м;
• давление у абонентов не должно превышать допустимого (0,6 МПа или 60 м);
• во всасывающем патрубке насосов должно быть обеспечено давление, отвечающее условиям устойчивости работы насосов, т. е. Р ≥ 0,5 МПа для предотвращения кавитации в насосах.

    Рассматриваются два состояния системы: статическое  и гидродинамическое.

    Построение  начинается с рассмотрения статической  составляющей системы, когда отключены сетевые насосы, а давление поддерживается подпиточными насосами.

    При гидродинамическом состоянии давление не должно превышать 60 м.

    Если  потери напора от источника в ответвлении  больше чем в самой магистрали, то на данном ответвлении следует устанавливать диафрагму. Диаметр отверстия диафрагмы рассчитывается по формуле: 

 

    Дросселируемый  в диафрагме напор находят  как разность между располагаемым  напором перед системой теплопотребления или отдельным теплоприёмником  и гидравлическим сопротивлением системы  

 
7 Выбор основного и вспомогательного оборудования источника теплоты. 

7.1 Выбор пиковых котлов и турбин 

    Для ТЭЦ выбор пиковых котлов производится по пиковой нагрузке, которая определяется по формуле: 

 

      Итак, для нашего варианта:

      Гкал/ч

      Гкал/ч

    Выбираем турбину конденсационную с производственным и отопительным отбором:

    По /11, приложение 15/ выбираем турбину конденсационную  с производственным и отопительным отбором:

    Т – 105/120 - 130/2, где 105 – это номинальная тепловая нагрузка отопительного отбора, равная 105 Гкал/ч.

    Устанавливаем две таких турбины. Тогда, из общей нагрузки на турбины приходится:

    Отсюда, на пиковые котлы остаётся:

     = 153,3 – 105 =48,3 Гкал/ч.

    По /11, приложение 16/ выбираем два котла КВГМ – 50 с теплопроизводительностью 58 Гкал/ч  

7.2 Выбор подпиточных насосов. 

    Расход  воды на подпиточные насосы в закрытых системах определяется как 75 % от V воды в системе, исходя из утечки тепловых сетей: 

    

    

м³/ч 

    Напор подпиточных насосов определяется по пьезометрическому графику и  составляет Н_п.н. = 70 м (приложение Б).

    Для закрытых систем следует устанавливать не менее двух подпиточных насоса, один из которых резервный.

    Итак, зная расход и напор подпиточного насоса, выбираем два насоса, один из которых резервный, марки Д320 7, со следующими характеристиками:

• КПД = 70 %;
• Мощность N = 50 кВт;
• Диаметр рабочего колеса 230 мм;
• Частота вращения n = 2950 мин^-1;

    Действительный  напор-72м.

7.3 Выбор сетевых насосов. 

    Подбор  проводится для основного и летнего  режимов.

    Расчётная подача сетевых насосов определяется:

    Итак, для основного зимнего режима расход теплоносителя, согласно таблице 12, составляет: 

    G = 1496т/ч.

    Напор определяется в соответствии с пьезометрическим графиком и составляет:

    H = 120,92 м. 

    Выбираем два насоса марки СЭ12500-140.

    Насос имеет следующие характеристики: 

• КПД = 80 %;
• Мощность N = 550 кВт;
• Диаметр рабочего колеса 475 мм;
• Действительный напор-124м

 
 
 

    Для летнего периода расход теплоносителя, согласно таблице 13, составляет:

    G = 930 т/ч.

    Напор определяется в соответствии с пьезометрическим графиком и составляет: 

    H = 113м.

      

    Выбираем насоса марки СЭ5000-70.Насос имеет следующие характеристики:

• КПД = 40 %;
• Мощность N = 700кВт;
• Диаметр рабочего колеса 550 м

    Действительный  напор-114м 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     

8        Расчёт конструктивных элементов тепловой сети. 
 

      
 
 

Рисунок1- Схема усилий действующих на не подвижную опору. 
 
 
 

                          8.1 Подбор П - образного компенсатора 
 

    Линейное  удлинение компенсируемого участка определяется по формуле: 

 

    Плечи П – образного компенсатора без  предварительной растяжки в рабочем  состоянии перемещаются на величину .

    Линейное  удлинение компенсируемого участка  определяется по формуле (50) для участка длиной 74,6 и диаметром 480 мм: 

     = 0,159 м.

     = 0,5 × 0,159 = 79,5 мм = 7,95см. 
 

        

 Принимаем П-образный компенсатор имеющий =300 мм, Н=4,8; С4,4,  

    Осевая  сила компенсатора определяется по формуле:

      

 
 

    

8.2 Подбор сальникового компенсатора 

    Линейное  удлинение компенсируемого участка  определяется по формуле: 

    Для участка длиной 133,8м и диаметром 530 мм линейное удлинение компенсируемого участка составит:

    

= 286 мм.

    Подбираем сальниковый компенсатор с компенсирующей способностью на 50 % больше требуемой.

    

.

      Согласно /19, таблица 14.24/ выбираем односторонний сальниковый компенсатор с компенсирующей способностью 500 мм, длиной 1565 мм, массой 386,2 кг.

    Определим реакцию компенсатора по формуле:

⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅p

    

= 100кН. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    

    

               9 Расчёт толщины тепловой изоляции. 

   При подборе материалов для теплоизоляционной  конструкции следует отдавать предпочтение тем, которые требуют наименьших трудозатрат при монтаже теплопроводов, обеспечивают высокое качество.

   В выбранном сечении подземного теплопровода по диаметру труб и предельно допустимой толщины тепловой изоляции первоначально  определяют внутренний размер и тип  непроходного канала.

   Расчёт  ведётся из условия, что удельный тепловой поток g_c, уходящий из канала, равен сумме тепловых потоков, поступающих в канал от подающего g₁, и обратного , g₂, трубопроводов, т.е.: 

 

   При этом тепловые потоки g₁ и g₂ передают теплоту соответственно от подаваемого и обратного теплоносителя воздуху, находящемуся в канале, а тепловой поток g_c направлен от воздуха в канале через стенки канала и окружающий грунт к наружному воздуху.

   Согласно /3/, для каждого теплового потока  можно записать следующее отношение: 

 

   Подставляя  полученные выражения в (59) – (61) и  решая уравнение относительно t_с, получим: 

     Термические сопротивления теплоизоляционных конструкций подающего и обратного трубопроводов, имеющиеся в формуле (62), можно определить: 

 

   Термическое сопротивление канала и грунта: 

 

   Нетрудно  заметить, что система нелинейных уравнений (63) – (65) не имеет простого решения.

   Поэтому здесь можно применить метод итераций, задавшись сначала значением температуры воздуха в канале.

   Затем можно определить необходимые термические  сопротивления изолированных трубопроводов  по формуле: 

 

   После этого определяется искомая толщина  слоя изоляции для каждого из трубопроводов.

   Это будет первое приблизительное решение. Чтобы уточнить результат, нужно вычислить термическое сопротивление теплоизоляционных конструкций подающего и обратного трубопроводов и канала с грунтом.

   

   

   Затем можно найти более точное значение температуры воздуха в канале.

   После этого нужно найти исходную толщину  материала основного слоя теплоизоляционной  конструкции с учётом его сжимаемости при монтаже по /2. приложение 13/.

   По /23, таблица 17.3/ к установке принимаем  канал КНЖМ – VI – 2,8 x1,25.