Теплоснабжение района города

метки: Теплов, Компенсатор, Расход, График, Сетевой, Вентиляция, Формула, Температура

Применение крупных источников тепла, газовые выбросы которых содержат меньше концентрации токсичных веществ, по сравнению с мелкими отопительными установками, способствуют решению крупной задачи современности – охраны окружающей среды.

Благодаря социальным и экономическим преимуществам теплофикация является одним из основных направлений развития энергетики в нашей стране. теплоснабжение жилой район

Но ограниченные ресурсы органического топлива, которое используется на ТЭЦ до настоящего времени, вызывают трудности использования его в дальнейшем.

В перспективе основными источниками для теплоснабжения будут атомные котельные и атомные ТЭЦ. Использование этих источников приведет к увеличению концентрации тепловых нагрузок, увеличению радиуса действия систем и необходимости решения новых научных и инженерных задач. Наряду с ядерным топливом будут применятся восстанавливаемые энергоресурсы: геотермальные воды, тепло солнца и воды. Существенную экономию энергии даст использование для теплоснабжения вторичных энергоресурсов, которые будут находить все более широкое применение.

Тепловые сети многих городов в настоящее время нуждаются в реконструкции и ремонте. Основной причиной этого является их интенсивное использование и неправильная эксплуатация. В конечном итоге нормальная работа тепловых сетей обеспечивает жизнь города.

В ходе работы определяются расходы тепла, производится трассировка теплосетей, выполняется гидравлический расчет, подбирается и рассчитывается основное оборудование тепловых сетей.

1. Характеристика объекта теплоснабжения

Город — Барнаул

Расчетная температура наиболее холодной пятидневки — -39 ⁰ С.

Расчетная температура для проектирования системы вентиляции — -23 ⁰ С.

Продолжительность стояния наружных температур

Температура, 0 С	-44,9—40	-39,9—35	-34,9—30	-29,9—25	-24,9—20	-19,9—15	-14,9—10	-9,9—5	-4,9-0	+0,1-+5	+5,1-+8
n	10	39	115	239	390	603	798	853	833	752	623	5256
Сумма n	10	49	164	403	793	1396	2194	3047	3880	4632	5256

Характеристика кварталов:

№ квартала	Этажность	Плотность жилого фонда	Общая площадь, га
1	5	3100	30
2	5	3100	30
3	5	3100	30
4	5	3100	30
5	5	3100	30
6	5	3100	30
7	5	3100	30
8	5	3100	30
9	5	3100	30
10	5	3100	30
11	5	3100	30
12	5	3100	30
13	5	3100	30
14	5	3100	30
15	5	3100	30
16	5	3100	30
17	7	3400	30
18	7	3400	30
19	7	3400	30
20	7	3400	30
21	7	3400	30
22	7	3400	30
23	7	3400	29,1
24	7	3400	23
25	7	3400	33,8
26	7	3400	27,6
27	7	3400	21,4
28	7	3400	15,2
29	7	3400	8,9
30	9	3700	2,8
31	9	3700	23,5
32	9	3700	23,5
33	9	3700	23,5
34	9	3700	23,5
35	9	3700	23,5
36	9	3700	23,5
37	9	3700	23,5
38	9	3700	23,5
39	9	3700	23,5
40	9	3700	23,5
41	9	3700	23,5
42	9	3700	3,5
43	9	3700	23,5
44	9	3700	23,5
45	9	3700	23,5
46	9	3700	23,5

Система теплоснабжения двухтрубная закрытая, зависимая с центральным качественным регулированием.

Параметры теплоносителя τ ₁ =150⁰ С, τ₂ =70⁰ С

Рисунок 1. Схема теплоэнергоцентрали

1-Энергетический котел; 2-турбина; 3- электрогенератор; 4- конденсатор; 5,6-сетевые подогреватели; 7-пиковый котел; 8-бустерный насос; 9-сетевой насос; 10-химводоочистка; 11-деаэраторъ; 12-подпиточный насос; 13-регулятор подпитки; 14-насос; 15,16-обратный и подающий коллектора; 17-трубный пучок; 18-конденсантный насос; 19-подогреватель низкого давления; 20-деаэратор; 21-питательный насос; 22-подогреватель высокого давления.

2. Определение расчетных часовых расходов теплоты

Расчетные расходы тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение района города определяется по укрупненным показателям в зависимости от t _но , этажности и нормы расхода тепла на горячее водоснабжение на одного человека в сутки с учетом общественных зданий по /2/.

Пример расчета расходов тепла для 1 квартала:

Площадь квартала — S =30га

Этажность квартала — 5

Плотность жилого фонда — r=3100 м ² /га

Площадь жилого фонда определяется по формуле:

А= S*r, м ²

А=30*3100=93000 м ²

Принимая, что на одного человека приходится 18м ² жилой площади, находим число жителей квартала:

m =93000/20=4650 человек

Максимальный расчетный расход тепла на отопление определяется по формуле:

Q _{o макс} = Q_{o ж} + Q_o ^общ

Q _{o ж} = q₀ ·A, Вт

Q _o ^общ = Q_{o ж} *к

где q ₀ = 95 Вт/м² – укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м² общей площади, /2, табл. 4/.

Максимальный часовой расход тепла на вентиляцию:

Q _vmax = к₁ * Qo^{общ ,} Вт

где K ₂ = 0,6 – коэффициент учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий.

Среднечасовой расход теплоты за отопительный период на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий:

Q _hm = 2,9*m(a+b), Вт

где m– число человек в 1 квартале;

• a = 115 л/сут – норма расхода воды в жилых зданиях на одного человека в сутки;
• b = 25 л/сут норма расхода воды в общественных зданиях .

Максимальный тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий:

Q _hmax = 2.4 * Q_{hm ,} Вт

Среднечасовой расход теплоты на горячее водоснабжение в летний период составит:

где β = 0,8 – коэффициент, учитывающий снижение среднечасового расхода воды на горячее водоснабжение в летний период по отношению к отопительному.

Q _o =95 *93000 =8835000 Вт

Q _о ^общ =8835000*0,25=2208750 Вт

Q _{o макс} = 8835000 + 2208750= 11043750 Вт

Q _vmax =0,6* 2208750=1325250 Вт

Q _hm = 2,9m(a+b) =2,9*4650(115+25)= 1887900 Вт

Q _hmax =2,4*1887900 = 4530960 Вт

Q _hmax ^лет =0,8*1887900*0,8 =1208256 Вт

Тепловые нагрузки кварталов представлены в таблице 2.

Расчеты сводим в таблицу 1.

Таблица 1 — Расчетные тепловые потоки на район города

№ квартала	S, га	Площадь жилого фонда, ρ, м²/га	Общая площадь А=ρ·S, м²	Число жителей m=A/f	Q о.ж.	Q о. общ.	Qo max, МВт	Qv max, МВт	Q hm, МВт	Q hmax,МВт	Qhm лет, МВт	Суммарный тепловой поток ΣQ=Qо max+Qv max+Qhm, МВт
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
1	30	3100	93000	4650	8835000	2208750	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	14,26
2	30	3100	93000	4650	8835000	2208750	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	14,26
3	30	3100	93000	4650	8835000	2208750	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	14,26
4	30	3100	93000	4650	8835000	2208750	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	14,26
5	30	3100	93000	4650	8835000	2208750	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	14,26
6	30	3100	93000	4650	8835000	2208750	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	14,26
7	30	3100	93000	4650	8835000	2208750	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	14,26
8	30	3100	93000	4650	8835000	2208750	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	14,26
9	30	3100	93000	4650	8835000	2208750	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	14,26
10	30	3100	93000	4650	8835000	2208750	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	14,26
11	30	3100	93000	4650	8835000	2208750	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	14,26
12	30	3100	93000	4650	8835000	2208750	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	14,26
13	30	3100	93000	4650	8835000	2208750	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	14,26
14	30	3100	93000	4650	8835000	2208750	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	14,26
15	30	3100	93000	4650	8835000	2208750	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	14,26
16	30	3100	93000	4650	8835000	2208750	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	14,26
17	30	3400	102000	5100	9690000	2422500	12112500	1453500	2070600	4969440	1325184	15,64
18	30	3400	102000	5100	9690000	2422500	12112500	1453500	2070600	4969440	1325184	15,64
19	30	3400	102000	5100	9690000	2422500	12112500	1453500	2070600	4969440	1325184	15,64
20	30	3400	102000	5100	9690000	2422500	12112500	1453500	2070600	4969440	1325184	15,64
21	30	3400	102000	5100	9690000	2422500	12112500	1453500	2070600	4969440	1325184	15,64
22	30	3400	102000	5100	9690000	2422500	12112500	1453500	2070600	4969440	1325184	15,64
23	29,1	3400	98940	4947	9399300	2349825	11749125	1409895	2008482	4820357	1285428	15,17
24	23	3400	78200	3910	7429000	1857250	9286250	1114350	1587460	3809904	1015974	11,99
25	33,8	3400	114920	5746	10917400	2729350	13646750	1637610	2332876	5598902	1493041	17,62
26	27,6	3400	93840	4692	8914800	2228700	11143500	1337220	1904952	4571885	1219169	14,39
27	21,4	3400	72760	3638	6912200	1728050	8640250	1036830	1477028	3544867	945298	11,15
28	15,2	3400	51680	2584	4909600	1227400	6137000	736440	1049104	2517850	671427	7,92
29	8,9	3400	30260	1513	2874700	718675	3593375	431205	614278	1474267	393138	4,64
30	2,8	3700	10360	518	984200	246050	1230250	147630	210308	504739	134597	1,59
31	23,5	3700	86950	4348	8260250	2065063	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	13,33
32	23,5	3700	86950	4348	8260250	2065063	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	13,33
33	23,5	3700	86950	4348	8260250	2065063	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	13,33
34	23,5	3700	86950	4348	8260250	2065063	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	13,33
35	23,5	3700	86950	4348	8260250	2065063	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	13,33
36	23,5	3700	86950	4348	8260250	2065063	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	13,33
37	23,5	3700	86950	4348	8260250	2065063	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	13,33
38	23,5	3700	86950	4348	8260250	2065063	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	13,33
39	23,5	3700	86950	4348	8260250	2065063	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	13,33
40	23,5	3700	86950	4348	8260250	2065063	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	13,33
41	23,5	3700	86950	4348	8260250	2065063	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	13,33
42	23,5	3700	86950	4348	8260250	2065063	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	13,33
43	23,5	3700	86950	4348	8260250	2065063	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	13,33
44	23,5	3700	86950	4348	8260250	2065063	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	13,33
45	23,5	3700	86950	4348	8260250	2065063	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	13,33
46	23,5	3700	86950	4348	8260250	2065063	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	13,33
471219000	56546280	80553648	193328755	51554335	608

3. Построение часовых и годовых графиков расхода теплоты

Построение графиков производится по суммарным расходам тепла на отдельные виды нагрузок, а также по данным о продолжительности стояния наружных температур.

При построении часового графика выделяют три переломные точки при наружной температуре: t _н = 8 ºС, t_в = 20 ºС, t_но = -39 ºС.

Тепловая нагрузка на систему отопления при t _н = 8 ºС составляет:

Q _o = Q_omax ·(t_в -t_н ) / (t_в -t_но ) = 471 * (20-8) / (20+39) = 96 МВт

Тепловая нагрузка на систему вентиляцию при tн = 8 ºС составляет:

Q _v = Q_vmax ·(t_в -t_н )/(t_в -t_нв ) = 57*(20-8) / (20+23) = 15,9 МВт

По известным значениям расходов теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение строим график измерения расходов теплоты в зависимости от температуры наружного воздуха в интервале от 8 до -39 ⁰ С и график суммарного часового расхода теплоты путем сложения соответствующих ординат (рис.2).

График годового расхода теплоты построен на основании графика суммарных расходов теплоты (рис.2).

Рисунок 2 — Часовой и годовой график расхода теплоты

4. Выбор и расчет режимов регулирования отпуска тепла

В соответствии с /1/ принимаем в системе теплоснабжения расчетную температуру сетевой воды в подающем трубопроводе тепловых сетей t ₁ = 150⁰ С. Регулирование отпуска теплоты – центральное, на ТЭЦ, качественное, т.к. тепловая сеть водяная.

При отношении > 0,15- значит принимаем регулирование по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения, для закрытой системы – повышенный график.

Схема подключения абонентского ввода к тепловой сети представлена на рис. 3.

4-повРис. 3 Схема подключения абонентского ввода к тепловой сети

1 — водоподогреватель; 2 – повысительно-циркуляционный насос; 3 – регулятор перепада давления; 4- водомер холодной воды; 5-обратный клапан; 6 – задвижка; 7 – регулятор подачи воды на ГВ; 8- водомер горячей воды

Расчет графиков регулирования отпуска тепла ведется в следующем порядке:

1) Расчет и построение температурного графика качественного регулирования по отопительной нагрузке.

Температура воды в подающей магистрали определяется по формуле:

где – расчетная средняя разность температур отопительного прибора,;

– расчетный перепад температур сетевой воды в отопительной установке;

– расчетный перепад температур в отопительных приборах;

Температура воды в обратной магистрали определяется по формуле:

Пример расчета при tн = -5 ºС

При остальных значениях температуры результаты приведены в таблице 3.

Таблица 3- Температура сетевой воды в подающем и обратном теплопроводах в зависимости от температуры наружного воздуха.

tн,ºС	+8	+5	0	-5	-10	-15	-20	-25	-30	-35	-39
	51,2	58,1	69,2	80,0	90,7	101,2	111,6	121,8	132,0	142,0	150,0
	34,9	37,7	42,1	46,1	50,0	53,7	57,3	60,8	64,2	67,4	70,0

По данным таблицы 3 строится графика качественного регулирования отопительной нагрузке (рис. 3).

На температурном графике сделана срезка при t = 70 ºС, tни = — 0,4ºС (Рис.3)

2) Расчет повышенного графика.

Для построения повышенного графика необходимо определить перепад температур сетевой воды в подогревателях верхней δ ₁ и нижней δ₂ ступеней при балансовой нагрузке горячего водоснабжения Q_гв ^г =к*Q_гв ^ср =1,2*81=97,2

Принимаем недогрев водопроводной воды до температуры греющей воды в подогревателе нижней (первой) ступени Δt _н ^” =10⁰ С.

По графику (рис. 3) t _ни =-0,4⁰ С, τ_1,о ^” =70⁰ С, τ_2,о ^” =42,4⁰ С

Температура нагреваемой водопроводной воды после нижней ступени подогревателя равна:

t _п ^” = τ_2,о ^” — Δt_н ^” =42.4-10=32.4⁰ C

Приняв температуру воды в подающей τ _1,о и обратной τ_2,о магистралях по отопительно-бытовому температурному графику (рис. 3), определяем перепад температур сетевой воды δ₂ в нижней ступени подогревателя:

При t _ни :

При t _но :

При t _нв :

Определяем температуру сетевой воды в обратной магистрали для повышенного температурного графика:

τ ₂ ^’ = τ_2,о ^’ — δ₂ ^’ =70-15,5=54,5⁰ С

τ ₂ ^’’ = τ_2,о ^’’ — δ₂ ^’’ =42.4-8,9=33,5⁰ С

τ ₂ ^’’’ = τ_2,о ^’’’ — δ₂ ^’’’ =59,4-12,9=42⁰ С

Строим график τ ₂ = f(t_н ) — рис. 3.

Суммарный перепад температур сетевой воды в подогревателях нижней и верхней ступеней:

Находим перепад температур сетевой воды в верхней ступени подогревателя при:

При t _но :

При t _нв :

При t _ни :

Температура сетевой воды в подающей магистрали тепловой сети для повышенного температурного графика:

τ ₁ ^’ = τ_1,о ^’ — δ₁ ^’ =150+1,8=151,8⁰ С

τ ₁ ^’’’ = τ_1,о ^’’’ — δ₁ ^’’’ =117,8+4,4=122,2⁰ С

τ ₁ ^’’ = τ_1,о ^’’ — δ₁ ^’’ =70+8,4=78,4⁰ С

Строим график τ ₁ = f(t_н ) — рис. 3.

5. Расчет графика температур воды на выходе из калориферов систем вентиляции

Расчет регулирования вентиляционной нагрузки. Для регулирования отпуска тепла на вентиляцию применяется, дополнительно к центральному, местное количественное регулирование с определением в характерных точках температуры воды после вентиляционных калориферов τ ₂ в.

По отопительному графику (рис.3) определяем, что при tно = -39ºС τ’ _1,0 = 150ºС, при tнв = -23ºС , τ_,10 =117,8 ºС, τ_,20 = 59,4ºС.

Принимаем, что расчетная температура воды на выходе из калорифера при tнв = -23ºС , т.е. τ _2,0 =117,8; τ_2,в = 59,4ºС.

Температура τ _2,в при tно = -39ºС определяем из уравнения:

Решение находится графоаналитическим способом. Обозначим левую часть уравнения f(τ _2,в ):

при τ _2,в = 30 ºС, f(τ_2,в ) =0,98

при τ _2,в = 50 ºС, f(τ_2,в ) = 1,11

Строим график зависимости f(τ _2,в ) от τ_2,в (рис.3).

f(τ _2,в ) = 1 при τ_2,в = 37,3ºС

Находим τ _2,в при температуре наружного воздуха в точке излома tни = -0,4 ºС (рис.3).

При tни =- 0,4 ºС, τ _1,0 = 70 ºС.

Относительная вентиляционная нагрузка:

Тогда τ _2,в = τ_1.0 – (τ_1.0 — τ_2,в )

• = 70 – (117,8-60)·0.47 = 42,8⁰ С

Значение τ _2,в при tни = 8ºС определяется из уравнения:

Уравнение решается аналитическим способом:

при τ _2,в = 30 ºС, f(τ_2,в ) = 0,54

при τ _2,в = 20 ºС, f(τ_2,в ) = 0,45

Интерполируя, находим истинное значение температуры:

τ _2,в = 20+(30-20)·(0,54-0,45/0,63-0,44) =29ºС

По найденному значению построен график температуры воды на выходе из калориферов τ _2,в = f(tн) — рис.3.

Рисунок 3 — График центрального качественного регулирования, повышенный график регулирования отпуска теплоты и температуры воды после калорифера

6. Расчет графика сетевой воды на отопление и вентиляцию

Зная температуру воды на выходе из калориферов, определяется расходы сетевой воды на вентиляцию при различных температурах наружного воздуха:

При tно = -39 ºС:

При tнв = -23 ºС:

При tни = -0,4 ºС расход тепла на вентиляцию:

При tн = 8 ºС:

Расчетные расходы сетевой воды на отопление:

При tн = -39 ºС:

При tн = 8 ºС:

На рис. 4 представлен график расхода теплоносителя на отопление и вентиляцию.

Рисунок 4 — График расходов сетевой воды на отопление и вентиляцию

7. Выбор трассы и типа прокладки тепловой сети

Трасса тепловых сетей выбирается в соответствии с требованиями /1/ и наносится на генплане района города от источника тепла до ввода в кварталы. Схема тепловой сети – тупиковая. Сети прокладываются по наиболее теплоплотным районам.

Принимается три типа прокладки тепловой сети: надземная и подземная, в свою очередь подземная прокладка принимается канальной и бесканальной.

За пределами района города предусматривается наземный тип прокладки с целью обеспечения легкого доступа для обслуживания сети. За пределами города такой тип прокладки не нарушает архитектурного и эстетического решения облика города.

Главная магистраль выбирается таким образом, чтобы нагрузки ответвлений были равномерными и потери напора в них были как можно ближе к располагаемому напору в месте подключения ответвления к магистральному трубопроводу. В черте города производится подземная прокладка теплотрассы в целях обеспечения эстетического облика города. В местах прокладки трубопроводов к кварталам производится подземная бесканальная прокладка.

Тепловые сети проложены с уклоном 0,002.

Все трубопроводы теплоизолируются, устанавливается запорная арматура через каждые 1000м на подающей и обратной магистрали, компенсирующие устройства.

8. Гидравлический расчет и монтажная схема водяной тепловой сети

Гидравлический расчет производится методом удельных потерь давления на трение. Рассчитывается главная магистраль (участки 1-11) и одно ответвление (участки 12-19).

Расчетная схема с указанием длин участков и расходов представлена на рис.5.

Рисунок 5 — Расчетная схема тепловой сети

Первоначально определяются расчетные расходы на каждый квартал. Расчет производится по (1) в соответствии со схемой теплоснабжения и методом регулирования отпуска тепла. При регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения, суммарный расход равен:

G _d = G_omax + G_vmax +к₃ *G_hm

где G _omax — расчетный расход воды на отопление, определяемый по формуле:

G _omax = 3,6·Q_omax /(c·(τ1-τ2)), кг/ч

G _vmax – расчетный расход воды на вентиляцию:

G _vmax = 3,6·Q_vmax /(c·(τ1-τ2)), кг/ч

G _hm – расчетный расход воды на горячее водоснабжение:

G _hm =Q_hm /4,19*(60-5), кг/ч

где Q _omax , Q_vmax Q_hm – максимальный тепловой поток соответственно на отопление и на вентиляцию, на горячее водоснабжение, Вт;

τ ₁ , τ₂ – температура воды в подающем и обратном трубопроводе;

• с = 4,19 кДж/кг·ºС – удельная теплоемкость воды.

Все расчеты сводятся в таблицу 4.

Таблица 4 — Определение расчетных расходов сетевой воды

№ квартала	Тепловые нагрузки, Вт					Расчетные расходы теплоснабжения, кг/с
	Qо max, Вт	Qv max, Вт	Qhm, Вт	Qh mах, Вт	Qhm лет, Вт	Go max	Gv max	Ghm	Gd
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	32,95	3,95	8,19	36,90
2	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	32,95	3,95	8,19	36,90
3	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	32,95	3,95	8,19	36,90
4	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	32,95	3,95	8,19	36,90
5	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	32,95	3,95	8,19	36,90
6	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	32,95	3,95	8,19	36,90
7	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	32,95	3,95	8,19	36,90
8	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	32,95	3,95	8,19	36,90
9	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	32,95	3,95	8,19	36,90
10	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	32,95	3,95	8,19	36,90
11	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	32,95	3,95	8,19	36,90
12	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	32,95	3,95	8,19	36,90
13	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	32,95	3,95	8,19	36,90
14	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	32,95	3,95	8,19	36,90
15	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	32,95	3,95	8,19	36,90
16	11043750	1325250	1887900	4530960	1208256	32,95	3,95	8,19	36,90
17	12112500	1453500	2070600	4969440	1325184	36,14	4,34	8,99	40,47
18	12112500	1453500	2070600	4969440	1325184	36,14	4,34	8,99	40,47
19	12112500	1453500	2070600	4969440	1325184	36,14	4,34	8,99	40,47
20	12112500	1453500	2070600	4969440	1325184	36,14	4,34	8,99	40,47
21	12112500	1453500	2070600	4969440	1325184	36,14	4,34	8,99	40,47
22	12112500	1453500	2070600	4969440	1325184	36,14	4,34	8,99	40,47
23	11749125	1409895	2008482	4820357	1285428	35,05	4,21	8,72	39,26
24	9286250	1114350	1587460	3809904	1015974	27,70	3,32	6,89	31,03
25	13646750	1637610	2332876	5598902	1493041	40,71	4,89	10,12	45,60
26	11143500	1337220	1904952	4571885	1219169	33,24	3,99	8,27	37,23
27	8640250	1036830	1477028	3544867	945298	25,78	3,09	6,41	28,87
28	6137000	736440	1049104	2517850	671427	18,31	2,20	4,55	20,51
29	3593375	431205	614278	1474267	393138	10,72	1,29	2,67	12,01
30	1230250	147630	210308	504739	134597	3,67	0,44	0,91	4,11
31	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	30,80	3,70	7,66	34,50
32	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	30,80	3,70	7,66	34,50
33	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	30,80	3,70	7,66	34,50
34	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	30,80	3,70	7,66	34,50
35	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	30,80	3,70	7,66	34,50
36	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	30,80	3,70	7,66	34,50
37	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	30,80	3,70	7,66	34,50
38	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	30,80	3,70	7,66	34,50
39	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	30,80	3,70	7,66	34,50
40	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	30,80	3,70	7,66	34,50
41	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	30,80	3,70	7,66	34,50
42	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	30,80	3,70	7,66	34,50
43	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	30,80	3,70	7,66	34,50
44	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	30,80	3,70	7,66	34,50
45	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	30,80	3,70	7,66	34,50
46	10325313	1239038	1765085	4236204	1129654	30,80	3,70	7,66	34,50
1604

Затем составляется расчетная схема тепловой сети. На ней указываются номера участков, их длины, которые определяют по генплану с учетом масштаба, а так же расчетные расходы сетевой воды на участках и ответвлениях

Задаваясь удельной потерей давления по главной магистрали района города от (30 – 80) Па/м и до 300 Па/м для ответвлений тепловых сетей комплекса зданий; или задаваясь скоростью течения воды в трубах 1—2 м/с; и, зная расчетный расход сетевой воды на участках, производится предварительный гидравлический расчет.

Рассмотрим участок 1:

Длина участка: l _уч =190 м;

Расход теплоносителя на участке: G _d =36,9 кг/с.

Исходя из удельных потерь давления (или скорости теплоносителя) и расхода, по номограмме определяется диаметр трубопровода.

D=207 мм (R=70 Па/м ; v=1,2 м/с) /4, рис. 6.2/.

Потери напора в местных сопротивлениях при предварительном расчете учитываются коэффициентом местных потерь

l _пр =l·(1+a)=190·(1+0,5)=285 м.

Тогда потеря давления на участке составляет:

DР=R ₁ ·l_пр =285*70=19950 Па.

Другие участки рассчитываются аналогично, полученные значения заносятся в таблицу 5.

Таблица 5 — Предварительный гидравлический расчет тепловой сети

№ уч.	Расход теплоносиетля, G, кг/с	Уд. gадение давления по длине, R, па/м	Dу, мм	Скорость, V, м/с	Длина участка, L, м	Коэффициент местных потерь, a	Приведенная длина, Lпр=L*(1+a)	Потеря давления на участке ΔР=Rl*Lпр, Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Главная магистраль
1	36,9	28	259	0,8	190	0,5	285	7980
2	73,8	40	310	1,1	450	0,5	675	27000
3	147,6	60	359	1,4	450	0,5	675	40500
4	221,4	40	462	1,4	450	0,5	675	27000
5	295,2	62	462	1,7	450	0,5	675	41850
6	369	50	569	1,7	450	0,5	675	33750
7	443	35	612	1,6	450	0,5	675	23625
8	516,6	45	612	1,8	450	0,5	675	30375
9	591	30	700	1,55	2111	0,5	3166,5	94995
10	1052	55	800	2,2	2260	0,5	3390	186450
11	1604	35	998	1,7	2658	0,5	3987	139545
66,572
Ответвление
12	69	78	259	1,4	400	0,5	600	46800
13	138	100	310	1,7	400	0,5	600	60000
14	207	120	359	2,1	400	0,5	600	72000
15	276	160	359	2,5	400	0,5	600	96000
16	345	180	405	2,8	400	0,5	600	108000
17	414	140	462	2,5	400	0,5	600	84000
18	483	170	462	3	400	0,5	600	102000
19	552	130	569	2,7	300	0,5	450	58500
63,945

После предварительного расчета производится окончательный гидравлический расчет, при котором потери напора в местных сопротивлениях определяются более точно по эквивалентным длинам. Для этого разрабатывается монтажная схема тепловой сети с указанием трубопроводов, арматуры, неподвижных опор, компенсаторов, углов поворота, теплофикационных камер. Расстояние между неподвижными опорами принимается по /4/.

Секционирующие задвижки размещаются на выходе из ТЭЦ и далее по трассе в среднем через каждый километр. Исходя из монтажной схемы определяются коэффициенты местных сопротивлений по участкам магистрального трубопровода и количество местных сопротивлений /4/. Полученные данные заносятся в таблицу 6.

Таблица 6 — Эквивалентные длины

№ уч., диаметр	Местное сопротивление	Количество	Lэкв., м	n*Lэкв., м	ΣLэкв., м
1	2	3	4	5	6
1 259	Параллельная задвижка	1	3,6	3,6
	Сальниковый компенсатор	2	3,36	6,72
	Проход тройника при разделении потока	2	45	90	98
2 310	Параллельная задвижка	1	4,34	4,34
	Сальниковый компенсатор	4	4,2	16,8
	Проход тройника при разделении потока	2	59,5	119	136,1
3 359	Сальниковый компенсатор	4	4,2	16,8
	Проход тройника при разделении потока	2	74,2	148,4	165,2
4 462	Сальниковый компенсатор	3	7,95	23,85
	Проход тройника при разделении потока	2	105	210	227,8
5 462	Сальниковый компенсатор	3	7,95	23,85
	Проход тройника при разделении потока	2	141	282	299,8
6 569	Параллельная задвижка	1	7,95	7,95
	Сальниковый компенсатор	3	7,95	23,85
	Проход тройника при разделении потока	2	141	282	307,7
7 612	Сальниковый компенсатор	2	9,94	19,88
	Проход тройника при разделении потока	2	75	150	165,9
8 612	Параллельная задвижка	1	9,94	9,94
	Сальниковый компенсатор	3	9,94	29,82
	Проход тройника при разделении потока	2	75	150	189,7
9 700	Параллельная задвижка	1	9,94	9,94
	П-образный компенсатор	8	82,8	662,4
	Проход тройника при разделении потока	1	75	75
	Сварное колено 90 0	1	43,1	43,1	709,4
10 800	Параллельная задвижка	1	13,9	13,9
	П-образный компенсатор	11	115,5	1270,5
	Проход тройника при разделении потока	1	208	208	1297,8
11 998	Параллельная задвижка	3	18,2	54,6
	П-образный компенсатор	12	152	1824
	Сварное колено 90 0	1	69,4	69,4	1718,2
12 259	Параллельная задвижка	1	2,9	2,9
	Сальниковый компенсатор	3	3,36	10,08
	Проход тройника при разделении потока	2	59,5	119	100,5
13 310	Сальниковый компенсатор	4	1,2	4,8
	Проход тройника при разделении потока	2	74,2	148,4	132,4
14 359	Параллельная задвижка	1	4,34	4,34
	Сальниковый компенсатор	4	5,94	23,76
	Проход тройника при разделении потока	2	74,2	148,4	169,5
15 359	Сальниковый компенсатор	3	5,94	17,82
	Проход тройника при разделении потока	2	74,2	148,4	166,2
16 405	Сальниковый компенсатор	3	5,94	17,82
	Проход тройника при разделении потока	2	141	282	299,8
17 462	Параллельная задвижка	1	5,94	5,94
	Сальниковый компенсатор	3	7,95	23,85
	Проход тройника при разделении потока	2	141	282	305,7
18 462	Сальниковый компенсатор	3	7,95	23,85
	Проход тройника при разделении потока	2	141	282	305,8
19 569	Параллельная задвижка	1	7,95	7,95
	Сальниковый компенсатор	2	4,95	9,9
	Ответвление тройника при разделении потока	1	146	146	163,8

Исходя из полученных значений коэффициентов местных сопротивлений, длин участков и расхода каждого участка производится окончательный гидравлический расчет.

Полученные значения заносятся в таблицу 7.

Таблица 7 — Окончательный гидравлический расчет

№ уч.	Расход теплоносителя, G, кг/с	Характеристика трубы		Длина участков трубопровода			Скорость, V, м/с	Потеря давления
		D у , мм	D н усл , мм	L, м	Lэ	Lпр		Уд. на трение, R, па/м		на участке ΔР, Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Главная магистраль
1	36,9	259	190	98	288	0,8	28	8064
2	73,8	310	450	136,1	586,1	1,1	40	23444
3	147,6	359	450	165,2	615,2	1,4	60	36912
4	221,4	462	450	227,8	677,8	1,4	40	27112
5	295,2	462	450	299,8	749,8	1,7	62	46488
6	369	569	450	307,7	757,7	1,7	50	37885
7	443	612	450	165,9	615,9	1,6	35	21557
8	516,6	612	450	189,7	639,7	1,8	45	28787
9	591	700	2111	609,4	2720,4	1,55	30	84612
10	1052	800	2260	1297,8	3557,8	2,2	55	195679
11	1604	998	2658	1718,2	4376,2	1,7	35	153167
68
12	69	259	400	100,5	500,5	1,4	78	39039
13	138	310	400	132,4	532,4	1,7	100	53240
14	207	359	400	169,5	569,5	2,1	120	68340
15	276	359	400	166,2	566,2	2,5	160	90592
16	345	405	400	299,8	699,8	2,8	180	125964
17	414	462	400	305,7	705,7	2,5	140	98798
18	483	462	400	305,8	705,8	3	170	119986
19	552	569	300	163,8	463,8	2,7	130	60294
67

Невязка составляет: % = (68-67/68)*100=1,1 %

9. Построение пьезометрических графиков

Пьезометрический график строится по данным гидравлического расчета, для основной магистрали с учетом профиля местности, высоты присоединяемых зданий и других условий.

На пьезометрическом графике проставляются отметки в начале каждого участка, показываются высоты зданий, наносятся линии статического давления, максимально и минимально допустимых давлений в подающей и обратной магистралях, линию вскипания, указываются напоры сетевого и подпиточного насосов.

Так как в данном курсовом проекте система теплоснабжения закрытая то для нее разрабатываются пьезометрические графики для 2 режимов.

1. Зимний расчетный режим.

Зимний расчетный режим строится исходя из гидравлического расчета водяной тепловой сети.

Суммарный расчетный расход сетевой воды в тепловых сетях при регулировании по нагрузке на отопление определяется по формуле:

G _под =G_обр = 1604 кг/с

По данным гидравлического расчета для основной магистрали, потери давления в подающей и обратной магистралях составят ΔН _сети ^з = 68 м.

Потери в ВПУ ТЭЦ принять равными ΔН _впу ^з =20 м.

Располагаемый напор на абоненте принимается ∆H _абон =20 м.

Линию статического давления принимаем как самую высокую точку здания в районе с учетом рельефа местности + 5метров.

2.Летний расчетный режим.

Расчетный расход воды в подающем трубопроводе теплосети определяется по формуле:

G _под ^л = β∙G_hmax , кг/с, где b=0,8

расход воды составит:

G _под ^л =0,8·356=285 кг/с.

Расчетный расход воды в обратном трубопроводе:

G _обр ^л = 0,1∙ G_под ^л =0,1∙285=28,5 кг/с

Сопротивление водоподготовительной установки находится по формуле:

S _впу =ΔН_впу ^з /G_под ²=20/(1604)²=0,000007

Сопротивление подающего и обратного трубопровода находится по формуле:

S _сети =ΔН_сети ^з /G_под ²=68/(1604)²=0,00003

Потери напора в водоподготовительной установки ТЭЦ для летнего режима находится по формуле:

ΔН _впу ^л = S_впу ∙G^л _под ² =0,000007·(285)² =0,56 м

Потери напора в подающем и обратном трубопроводах:

ΔН _сети ^л = S_сети ∙G^л _под ² =0,00003·(285)² = 2,4 м

Полученные значения отображаются в графической части.

При построении графика учитываем, что:

1. Давление в подающем трубопроводе не должно превышать 160 м и быть меньше 40 м, чтобы не допустить вскипания;

2. Давление в обратном трубопроводе должно лежать в пределах от 5 до 60 м от поверхности земли;

3. Линия статического давления должна быть выше самого высокого здания на 5 м.

10. Подбор сетевых насосов

Сетевой насос, как один из важнейших элементов системы теплоснабжения, подбирается по подаче и напору, с учетом вида системы и характеристики сети.

Расчетная производительность и количество параллельно работающих сетевых насосов принимаются в соответствии со СНиП (3).

Количество насосов: 2 (1 – рабочий, 1 – резервный).

Для закрытых систем в отопительный период производительность насосов равна: G _сн = 1604 кг/с = 1612 м³ /ч

Напор, развиваемый сетевым насосом равен: DН _сн = 175м

По /4, рис. 19.1 и табл. 19.1/ подбираем насос СЭ 1250-100.

Основные технические характеристики насоса представлены в таблице:

11. Подбор подпиточных насосов

Расчетный расход для подпитки тепловых сетей для закрытой системы равен:

G _пн = 0,0075·Vтс = 0,0075·40920=307 м³ /ч

где Vтс = Q(V _c +V_м )= 620*(40+26)=40920 м³ – емкость системы.

Напор подпиточного насоса находится по формуле:

Н _пн =Н_ст -Н_б +ΔН_подп = 41-3+2=40 м

где Н _ст = 41м – статический напор;

Н _б – уровень воды в подпиточных баках, равен 3 м,

ΔН _подп – потери напора в подпиточной линии, м.

Количество насосов: 3 (2 – рабочих, 1 – резервный).

По /4, рис. 19.1 и табл. 19.2/ подбираем насос 4К-8.

Основные технические характеристики насоса представлены в таблице:

12. Расчет и подбор оборудования тепловых сетей

В состав оборудования тепловых сетей входят: трубы, подвижные и неподвижные опоры, компенсаторы тепловых удлинений и т.д.

Для прокладки тепловой сети в соответствии со СНиП [3] в курсовом проекте применяются стальные трубы общего назначения электросварные с продольным швом по ГОСТ 10704-75* диаметры, которых определяются в соответствии с гидравлическим расчетом.

Для более герметичного соединения трубопроводов между собой используется электросварка. В зависимости от диаметра трубопровода тепловой сети, согласно СНиП [3] применяется арматура с концами под приварку или фланцевая.

Для обеспечения свободного перемещения труб при температурных деформациях, уменьшения изгибающего напряжения, восприятия веса трубопровода используются подвижные опоры. При подземной прокладке в непроходных каналах применяются скользящие опоры, так как они не требуют обслуживания, дешевы и просты в изготовлении. При подземной бесканальной прокладке установка подвижных опор не предусматривается.

В зависимости от диаметра трубопровода меняются расстояния между подвижными опорами, значения которых занесены в таблицу 8.

Таблица 6 — Пролеты между подвижными опорами трубопроводов

D н *d, мм	Тип подвижной опоры и тип компенсатора	Расстояния между опорами, м
273*7,0	Скользящие опоры и сальниковые компенсаторы	11
325*8,0	Скользящие опоры и сальниковые компенсаторы	11
377*9,0	Скользящие опоры и сальниковые компенсаторы	12
478*6,0	Скользящие опоры и сальниковые компенсаторы	12
529*7,0	Скользящие опоры и сальниковые компенсаторы	12
630*8,0	Скользящие опоры и сальниковые компенсаторы	14
720*10	Скользящие опоры и П-образные компенсаторы	14
820*8,0	Скользящие опоры и П-образные компенсаторы	14
1020*12	Скользящие опоры и П-образные компенсаторы	14

Неподвижные опоры закрепляют отдельные точки трубопроводов, делят его на независимые в отношении температурных удлинений участки и воспринимают усилия, возникающие в трубопроводах этих участков при разных схемах компенсации тепловых удлинений.

Согласно СНиП [3] при бесканальной прокладке и прокладке в непроходных каналах при размещении опор вне камер по длине трубопровода устанавливаются щитовые опоры, так как они являются наиболее распространенными и лучше распределяют возникающую в трубопроводах нагрузку. В камерах производится установка лобовых опор.

КЛ 120-60

КЛ 150-60

КЛс 150-90

КЛс 120-120

Теплофикационные камеры устраиваются в местах установки оборудования, ответвлений, также для контроля и необходимого обслуживания тепловой сети.

Камеры оборудуются люками. Для удобства эксплуатации в камерах устраиваются лестницы. На дне самой нижней по геодезическим высотам камеры участка устраивается приямок глубиной 300 мм, размерами 600*600 мм для откачки воды, образовавшейся в результате протеков сальниковых компенсаторов и труб, а также при авариях.

Разработка теплофикационной камеры ведется так же по альбому типовых конструкций, согласно требований СНиП /2/. Выбор осуществляется исходя из диаметров магистрального трубопровода и ответвления. На выбор теплофикационной камеры влияет и тип и положение оборудования, размещаемого в теплофикационной камере.

Для узла теплофикации выбираем камеру с шифром 9-500-200л*200л, габаритами в плане 6*5м. Высота теплофикационной камеры равна 2,1 м. Все необходимые для обслуживания проходы между оборудованием камеры соблюдены. На поверхности земли перекрытие камеры устраивается на уровне площадки, где камера устраивается, так как проезд транспортных средств по месту установки не предусматривается. /см. графическую часть/.

Список используемой литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/ekspluatatsiya-teplovyih-setey-primer/

1) СНиП 23-01-99* Строительная климатология. – М.: Стройиздат, 2000,-66с.

2) Содномова С.Д. Методические указания к курсовому проекту по теплоснабжению для студентов V курса специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция» /ВСГТУ. – Улан-Удэ, 2005.

3) СНиП 41-02-2003 Тепловые сети. – М.: Госстрой России, 2003

4) Теплоснабжение района города : учеб. пособие /А.К. Тихомиров. – Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та,2006. – 135 с.

5) Соколов Е.Л. Теплофикация и тепловые сети. – М.: Энергоатомиздат, 1982. – 360с.

6) Теплоснабжение (курсовое проектирование): Учеб. пособие для вузов по спец. «Теплоснабжение и вентиляция» /В.М. Копко, Н.К. Зайцева, Г.И. Базыленко; Под общ. ред. В.М. Копко. – Мн.: Выш. Шк.,1985. – 139 с.