Теплоснабжение района города. Задание и методические указания к курсовому проекту

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Восточно-Сибирский государственный технологический университет

ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ РАЙОНА ГОРОДА Задание и методические указания к курсовому проекту для студентов V курса специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция» заочной формы обучения

Составитель: Содномова С.Д.

Издательство ВСГТУ Улан-Удэ, 2005

Содержание Введение……………………………………………………4 1 Задание к курсовому проекту…………………………5 2 Состав курсового проекта……………………………..6 3 Оформление курсового проекта………………………8 4 Методические указания к разделам пояснительной записки…………………………………………………..8 4.1 Характеристики объекта теплоснабжения………...9 4.2 Определение расчетных часовых расходов теплоты………….…………………………………..10 4.3 Построение часовых и годовых графиков расхода теплоты……………………………………13 4.4 Расчет и построение графиков регулирования отпуска теплоты……………………………………14 4.5 Выбор трассы и типа прокладки тепловой сети………………………………………………….16 4.6 Определение расчетных расходов сетевой воды………………………………………..17 4.7 Гидравлический расчет и монтажная схема водяной тепловой сети…………………………….19 4.8 Построение пьезометрических графиков………..22 4.9 Подбор сетевых и бустерных насосов для зимнего и летнего режимов………………………23 4.10 Подбор подпиточных насосов…………………..24 4.11 Подбор паровых турбин ТЭЦ; Определение поверхности нагрева и подбор основных подогревателей ТЭЦ. Подбор пиковых котлов…25 4.12 Принципиальная схема теплоснабжения и подпитка тепловой сети……………………….29 4.13 Продольный профиль теплотрассы…………….29 4.14 Расчет и подбор оборудования тепловой сети……………………………………………….30 4.15 Строительные и строительно-монтажные

конструкции теплопроводов………………………32 4.16 Теплоизоляционные конструкции и тепловой расчет……………………………………………….33 Список использованных источников………………………34 Приложения…………………………………………………37 Приложение 1 Характеристики серийных сетевых и бустерных насосов…………………………37 Приложение 2 Характеристики ряда сетевых насосов……38 Приложение 3 Типоразмеры и основные технические данные для паровых турбин с регулируемым отбором пара………………39 Приложение 4 Основные технические характеристики пароводяных поверхностных сетевых подогревателей……………………………...40 Приложение 5 Типы пиковых котлов………………………40 Приложение 6 Генпланы варианты 1,2,3…………………...41

В курсовом проекте требуется разработать систему теплоснабжения района города, включая водоподогревательную установку ТЭЦ и тепловые сети, решить вопросы регулирования отпуска теплоты, подпитки, транспорта теплоносителя и др. вопросы теплоснабжения района. Теплоносителем является вода, нагреваемая на ТЭЦ в 3, 4-х точках: в конденсаторе турбины, в I и II ступенях основных подогревателей и при необходимости в пиковых водогрейных котлах. Расчетные температуры сетевой воды τ/10 = 1500С, τ/20 = 700С. Все жилые и административно-общественные здания присоединены к двухтрубным тепловым сетям ТЭЦ по зависимой схеме. Прочие исходные данные задания приведены в табл.1, 2

Барнаул

Новосибирск

Иркутск

Улан-Удэ

Чита

Благовещенск

Хабаровск

Номер ген- 1 плана Уровень грун- 1 товых вод от поверхности земли

0

Красноярск

Таблица 1 Сведения по району теплоснабжения Исходные Последняя цифра шифра данные 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Район строительства Томск

Настоящие методические указания разработаны для студентов специальности 290700 «Теплогазоснабжение и вентиляция», выполняющих курсовой проект по дисциплине «Теплоснабжение». Они разработаны на основе задания и методических указаний Всесоюзного заочного инжерностроительного института /1/ с учетом изменившихся СНиП и строительных правил. В методических указаниях определено содержание и объем курсового проекта, изложена определенная система и направленность разработки материалов проекта, даны рекомендации по использованию нормативной и технической литературы по конкретным разделам, последовательности и взаимной увязке технических решений, допускаемых упрощений в расчетах и оценке величин, не рассчитываемых в проекте.

1. Задание к курсовому проекту

Омск

Введение

2

3

1

2

3

1

2

3

1

1,5 2

2,5 3

2,7

1,75 1,25 2,2 3,3

Таблица 2

Сведения по системе теплоснабжения

Исходные данные 1 1. Система те- 0 плоснабжения

Предпоследняя цифра шифра 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 3 3 3 0 3 0

0 3

Вариант раз- 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 мещения ТЭЦ на генплане Примечание. 0 – открытая система теплоснабжения; З – закрытая. 2 Состав курсового проекта Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части. Пояснительная записка должна содержать следующие разделы: - определение расчетных часовых расходов тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение потребителей района теплоснабжения; - построение часовых и годовых графиков расхода теплоты; - выбор, расчет и построение графиков регулирования отпуска теплоты; - выбор трассы и типа прокладки тепловой сети; - определение расчетных расходов сетевой воды; - предварительный гидравлический расчет и разработка монтажной схемы тепловой сети; - окончательный гидравлический расчет тепловой сети; - построение пьезометрических графиков главной тепломагистрали и ближайшего ответвления для зимнего и летнего режимов работы;

- подбор сетевых и бустерных насосов; - определение расчетного количества подпиточной воды и подбор подпиточных насосов; - подбор паровых турбин ТЭЦ, определение поверхности нагрева и подбор основных подогревателей ТЭЦ, подбор типовых водогрейных котлов; - принципиальная схема теплоснабжения и подпитки тепловой сети; - продольный профиль тепловой сети; - строительные и строительно-монтажные конструкции одного из участков тепловой сети; - расчет подвесных опор; - выбор антикоррозийной защиты и конструкции тепловой изоляции к различным типам прокладки и определение тепловых потерь. В тексте пояснительной записки помещаются: - графики часовых расходов тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от наружной температуры; - графики годового расхода тепла по продолжительности тепловой нагрузки; - графики температур теплоносителя в зависимости от наружной температуры или величины относительного расхода тепла на отопление; - графики расходов теплоносителя на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от наружной температуры; - расчетная схема главной магистрали и ближайшего к ТЭЦ ответвления; - пьезометрические графики главной магистрали и ближайшего ответвления; - принципиальная схема теплоснабжения. Графическая часть включает: - генплан района города;

- монтажную схему главной тепломагистрали и ближайшего ответвления; - продольный профиль трассы участков главной магистрали; - поперечные разреза прокладки участков тепловой сети (надземной, канальной, бесканальной); - камеру тепловой сети в двух проекциях; - нишу П-образного компрессора; -подвижную опору в двух проекциях; - щитовую и лобовую неподвижные опоры в двух проекциях; - применяемые компенсаторы в разрезе; - конструкцию тепловой изоляции. 3 Оформление курсового проекта Пояснительная записка в сброшюрованном виде должна содержать ссылки на литературные источники, номера схем и графиков, помещенных в тексте, содержание пояснительной записки (в начале) и список использованных источников. Чертежи выполняются на двух листах ватманской бумаги формата А3, в полном объеме, в соответствии с заданием. Чертежи с пояснительной запиской с указанием наименования проекта, шифра, фамилии и инициалов студента сдаются на кафедру. 4 Методические указания к выполнению проекта Во введении пояснительной записки следует коротко охарактеризовать значение и перспективы централизованного теплоснабжения в развитии народного хозяйства страны, обосновать актуальность и значение темы курсового проекта. Объем введения должен составлять 1-2 страницы.

В расчетно-пояснительной записке излагается методика всех выполняемых расчетов. результаты расчетов должны быть проанализированы и им необходимо дать оценку. Многократно повторяющиеся аналогичные расчеты в пояснительной записке проводить не следует. в таких случаях достаточно изложить методику расчета, привести однократный «ручной счет», а результаты этой серии расчетов свести в таблицу или дать на распечатке ЭВМ. В пояснительной записке дается четкое и полное обоснование принятых технических решений, отмечаются их положительные и отрицательные стороны. 4.1 Характеристика объекта теплоснабжения В пояснительной записке дается характеристика объекта теплоснабжения. Для этого указывается географический район, площадь территории, занимаемой городом, количество кварталов, численность населения. Приводится этажность застройки, плотность жилого фонда, средняя норма общей площади на человека, а также удельные показатели тепловой нагрузки. Характеризуется в общих чертах рельеф местности, указывается направление уклона, максимальные и минимальные геодезические отметки и максимальный перепад отметки рельефа. Затем приводятся климатологические данные, необходимые для выполнения проекта /5,18/. Среднегодовая температура грунта принимается по данным /18/. В случае отсутствия в этом источнике данных о средней годовой температуре грунта, значение ее можно принять равной средней годовой температуре наружного воздуха.

4.2 Определение расчетных часовых расходов теплоты Расчетные часовые расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение района города определяются по укрупненным показателям в зависимости от tнор, этажности и нормы расхода теплоты на горячее водоснабжение на одного человека в сутки с учетом общественных зданий по СНиП «Тепловые сети» /19/. С этой целью, пронумеровав по генплану микрорайоны, определяется их площадь S га. Зная этажность и плотность жилого фонда (табл.3) определяется общая площадь А м2 на территории застройки и число жителей на каждый микрорайон (квартал). Приняв норму общей площади на жителя равной f = 18 ÷ 20м2/чел. Таблица 3

Плотность жилого фонда ,м2 общей площади на 1га территории жилого района

Климат. Этажность районы, 2 3 4 5 6 7 8 9 12 подрайоны Все, кроме 2200 2600 2800 3100 3200 3400 3500 3700 3900 IA, IБ, IГ, IIА IA, IБ, IГ, 2600 3200 3400 3700 3900 4100 4300 4600 IIА

Примечание Далее вычисляют расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение каждого микрорайона /18/. 1. Максимальный (расчетный) расход тепла на отопление жилых и общественных зданий Q0 мах Вт Q0 мах = Q0ж + Q0общ,

где Q0ж – максимальный расход тепла на отопление жилых зданий (Вт), определяемый по формуле Q0ж = q A где q – укрупненный показатель максимального часового расхода тепла на отопление жилых зданий на 1м2 общей площади (Вт/м2 общ.площади), принимаемый из табл.4 А – общая площадь микрорайона (квартала), м.2. Q0общ – максимальный расход тепла на отопление общественных зданий, определяемый по формуле Q0общ = к Q0ж где к – коэффициент, учитывающий расход тепла на отопление общественных зданий; при отсутствии данных принимается к = 0,25. Таблица 4 Укрупненный показатель q (Вт/м2 общ.пл.) Расч.наруж.темпер. для проектиров.отопл. tно/ Укрупненный показатель q, Вт/м2 общ.пл.

-25

-30

-35

-40

-45

-50

81

85

87

95

100

102

2. Максимальный (расчетный) часовой расход тепла на вентиляцию общественных зданий Qvmax (Вт) вычисляют по формуле Qvmax = К1 Q0общ

Qhmax = 2.4 Qhm 5. Среднечасовой расход теплоты на горячее водоснабжение в летний период составит лет Qhm = Qhm

55 − 15 β = 0.8Qhm β 55 − 5

где β - коэффициент, учитывающий снижение среднечасового расхода воды на горячее водоснабжение в летний период по отношению к отопительному периоду: принимается равным 0,8.

1

2

3

4

5

ИТОГО Σ +

6 +

7 +

ΣQ=Qom+Qvm+Qhm

Горячее водоснабжение Qhm, Qhmax лет

Сумм.тепл.поток

Вентиляция Qv max

Отопление Q0 max

Число жителей m = A/f

Общая площадь А = ρ S, м2

где а – норма расхода воды в жилых зданиях, л/сут на одного человека, принимаемая в зависимости от типа оборудования и квартир в размере 105 – 115 л/сут на 1 чел.; b – норма расхода воды в общественных зданиях, принимаемая 25 л/сут на 1 чел. 4. Максимальный часовой расход теплоты на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий.

Плотность жилого фонда, ρ,м2/Га

1.2m(a + b)(55 − 5) 4.187 = 2.9m(a + b), Вт 24 x3.6

Таблица 5 Расчетные тепловые потоки на район города площадь квартала, S,га

Qhm =

При определении расходов теплоты и их суммировании удобнее использовать размерность величин в МВт, имея в виду, что 1 МВт = 106 Вт. Расчеты лучше производить в EXCEL по форме табл.5

№ квартала

где К1 – коэффициент, учитывающий расход тепла на вен тиляцию общественных зданий, при отсутствии данных по общественным зданиям К1 = 0.6. 3. Среднечасовой расход теплоты за отопительный период на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий.

МВт

МВт

Q hm

8

9

10

11

+

+

+

+

4.3 Построение часовых и годовых графиков расхода теплоты В курсовом проекте необходимо построить графики часовых и годовых расходов теплоты. При этом учитывают тепловые потери в сетях и оборудовании в размере 5 – 7% суммарного расхода теплоты. После построения графиков часовых расходов теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение строят графики часового суммарного расхода тепла, в котором горячее водоснабжение учитывается по среднечасовому расходу за отопительный период. Построение графика годового расхода тепла по продолжительности тепловой нагрузки производят по графику суммарной часовой нагрузки с использованием данных по продолжительности стояния наружных температур /18,5/. Методику построения графика годового расхода теплоты принимают /7,9/.

4.4 Расчет и построение графиков регулирования отпуска теплоты Поскольку в данном проекте предусматривается одновременная подача теплоты по двухтрубным водяным тепловым сетям на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, то согласно /19/, можно применять центральное качественное регулирование по суммарной нагрузке отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. В закрытых системах теплоснабжения выбор схемы присоединения подогревателей горячего водоснабжения в соответствии с /20/ должен производится исходя из величины отношения максимального часового расхода тепла на горячее водоснабжение Qhmax на отопление Qомах 0 .2 ≥ 0 .2 〈

Q

h max ≥ 1 - одноступенчатая схема; Q0 max Q

h max Q 0 max

〈 1 - двухступенчатая схема

При этом в схемах тепловых пунктов предусматривается автоматическое ограничение максимального расхода воды из тепловой сети на ввод и регулирование расхода теплоты на отопление. Рис. 1-6 /20/. При применении повышенного или скорректированного графика расчет регулирования горячего водоснабжения выполняется по балансовой нагрузке. Расчет графиков регулирования отпуска тепла необходимо вести в следующей последовательности: 1. При всех методах центрального регулирования необходимо сначала рассчитать и построить температурные графики качественного регулирования отопительной на-

грузки, т.к. он является основой для разработки всех видов регулирования. Программа расчета на ЭВМ - /13,14/, а примеры расчета даны /8,9,10,11/. На температурном графике, с учетом типа системы теплоснабжения сделайте срезку температурного графика. 2.. При регулировании по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснабжения рассчитывается повышенный (для закрытой) и скорректированный (для открытой) графики. Методику и примеры расчета /7,9,11/. Программы расчета на ЭВМ: - повышенный - /14/; - скорректированный - /13/. 3. Расчет регулирования вентиляционной нагрузки. Для регулирования отпуска тепла на вентиляцию в закрытых и открытых системах применяется дополнительно к центральному местное количественное регулирование с определением в характерных точках температуры воды после вентиляционных калориферов τ2в и нанесением по полученным данным кривых τ2в на температурных графиках /7,9,10/. 4. При проектировании закрытой системы теплоснабжения рассчитываются и строятся графики температур сетевой воды в обратном трубопроводе τ2h = f(tн). Методика расчета для параллельной схемы включения подогревателей дается в /7,9/. Для смешанной схемы включения подогревателей /7/. Кроме расчета и построения графиков температур τ1, τ01, τ02, τ2в, τ2, необходимо определить для характерных точек шкалы наружных температур средневзвешенные температуры обратной воды после всех видов тепловых нагрузок по формуле:

ср.взв

τ2

=

τ 2Go + τ

G 2в в G +G o в

В эту формулу не входит горячее водоснабжение, так как при повышенных графиках его нагрузка отдельно не учитывается. В качестве характерных точек принимают: tн = +180; t//н; t/нв и t/но. Полученные значения τ2ср.взв наносят точками на графики температур и соединяют между собой. 5. Так как количество отпущенного потребителем тепла зависит не только от температуры теплоносителя, но и от его расхода, то необходимо рассчитать и построить графики изменения расходов теплоносителя на отдельные виды нагрузок за отопительный период и график суммарного расхода воды в тепловой сети. За реперные точки для расчета принять начало и конец отопительного периода +80, точку излома температурного графика t//1; tрнв, tрно. Примеры расчета и построения графиков расхода сетевой воды даны /10/. 4.5 Выбор трассы и типа прокладки тепловой сети

Трасса тепловых сетей выбирается в соответствии с требованиями /19/ и наносится на генплане района города от источника тепла до вводов в кварталы. Трасса вычерчивается в одну линию без арматуры и компенсаторов с указанием лишь теплофикационных камер. Для кварталов и промплощадок трасса тепловых сетей разрабатывается до ввода в каждое здание. При этом на плане указывают: - проектируемые сети с привязками их осей; - длины участков между элементами сетей; - величины углов поворотов, кроме углов 900;

-

маркировку и нумерацию элементов сетей (после разработки монтажной схемы). Тип прокладки принимается с учетом характеристики грунта. В учебных целях рекомендуется по возможности принимать надземную прокладку по незастроенной территории и подземную, как канальную, так и бесканальную, в районе города (в квартале). В расчетно-пояснительной записке необходимо кратко описать и обосновать принятую трассу и тип прокладки тепловых сетей. 4.6 Определение расчетных расходов сетевой воды

В проекте необходимо произвести гидравлический расчет водяной тепловой сети – рассчитывают главную магистраль от ТЭЦ до наиболее удаленного потребителя и одно крупное ответвление. - для района города рассчитывают главную магистраль от ТЭЦ до наиболее удаленного потребителя и одногодвух ответвлений; - для комплекса зданий или промплощадки, как правило, главную магистраль и все ответвления к зданиям. Для гидравлического расчета, прежде всего, необходимо определить расчетные расходы на каждый микрорайон (потребитель). Расчетные расходы воды в сети определяются в соответствии с принятой схемой теплоснабжения и выбранным методом регулирования отпуска тепла /19/. Суммарные расчетные расходы воды сетевой воды, в двухтрубных тепловых сетях в открытых и закрытых системах теплоснабжения при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять по формуле: Gd = Go max + Gv max + К3 Ghm

При регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения коэффициент К3 принимается равным 0. Go max, Gv max – расчетные расходы на отопление и вентиляцию общественных зданий, определяемые при расчетной наружной температуре для проектирования отопления. Расчетный расход воды в двухтрубных водяных тепловых сетях в неотопительный период следует определять по формулам: - в открытой системе для подающей трубы:

Gпод

Qh max Qh max , кг/с =β = 0.8 4.19(60 − 15) C (t h − t c )

где β – коэффициент, учитывающий снижение расхода воды на горячее водоснабжение в летний период; Qмах – максимальный расход тепла на горячее водоснабжение в зимний период, кВт для обратной трубы Gdобр3 = 0,1Gdпод3; в закрытой системе (при всех схемах включения)

G ds = β

Qh max [кВт] ; 4.19(70 − 30)

кг/с

Результаты расчета представить в таблице 6. Таблица 6 Определение расчетных расходов сетевой воды

№ квартал 1

Тепловые нагрузки, кВт Q0мах Qvмах Qhмах 2 3 4

Расчетные расходы теплоснабжения, кг/с G0мах Gvмах Gd Gds 5 6 7 8

ИТОГО: 4.7 Гидравлический расчет и монтажная схема водяной тепловой сети Гидравлический расчет начинают с составления расчетной схемы главной тепломагистрали и ближайшего крупного ответвления. Расчетную схему изображают без масштаба, на ней в виде стрелок наносят ответвления, указывают номера расчетных участков, их длины, которые определяют по генплану с учетом масштаба, а также расчетные расходы сетевой воды на участках и в 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 и, зная расчетный расход сетевой воды на участках, производят предварительный гидравлический расчет. Подбор диаметров труб участков тепловой сети производят в зависимости от расчетных расходов воды и удельных потерь давления по таблицам или номограммам, составленных для труб с коэффициентом эквивалентной шероховатости Кэ = 0,5мм. Потери напора в местных сопротивлениях при предварительном расчете учитывают коэффициентом местных потерь α, величину которого принимают ориентировочно (0,30,5) . Результаты расчетов сводят в таблицу 7.

9 8

Ответвления

6

Главная магистраль

Таблица 8 Определения эквивалентных длин № рас- Наименование меКолиLэкв, м чет. стных сопротивлечество уч-ка ний 1 2 3 4 1

2

3

5

7

Потеря давл. учка ∆P=RlLпр Па Приведенная длина Lпр=L (l+α)

2

1

2 1

Коэффициент местн. Потерь α Длина уч-ка L, м Скорость воды V, м/с Уд.падение давления по длине, Rl Па/м № расч. уч-ка

Расход теплоносителя G, кг/с

Предварительный гидравлический расчет Таблица 7

Удельную потерю давления в ответвлениях определяют с учетом гидравлической увязки с главной магистралью. После предварительного расчета производят окончательный гидравлический расчет, при котором потери напора в местных сопротивлениях определяют более точно по эквивалентным длинам. Для этого необходимо разработать монтажную схему тепловой сети. При вычерчивании монтажной схемы сохраняется конфигурация сети, и количество труб на схемах сетей указывают: - трубопроводы и их обозначения, арматуру, неподвижные опоры, компенсаторы, углы поворотов, опуски труб, точки дренажа трубопроводов; - маркировку элементов сетей и их нумерацию; - линии секущих плоскостей поперечных разрезов и их нумерацию; - для района города дополнительно на схеме сетей указать длины участков между элементами сетей. По выполненной монтажной схеме (схеме сетей) определяют эквивалентные длины узлов местных сопротивлений и заносят в таблицу 8. ΣLэкв, м 5

Получив, суммарные эквивалентные длины местных сопротивлений по участкам приступают к окончательному гидравлическому расчету, который сводится в таблицу 9. Гидравлический расчет главной магистрали можно рассчитать на ЭВМ /13/, а ответвления в ручную. Невязка потерь напора по главной магистрали и ответвления при окончательном расчете не должна превышать (5 – 7)%. Таблица 9 Окончательный гидравлический расчет № расч учка

Расч расход сет. воды G, кг/с

1

2

Характ. трубы Dy, Dнус мм

3

4

Длина уч-ков трубопроводов по эк- при плану вив вед L,м Lпр Lэ, м м

5

6

7

Скорость воды V, м/с

8

Потеря давления уд. на на учтрен ке Rl ∆Р, Па/м Па

9

10

4.8 Построение пьезометрических графиков Пьезометрический график строится по данным гидравлического расчета для основной магистрали и рассчитанных ответвлений с учетом профиля местности, высоты присоединяемых зданий и других условий, которые должны быть даны в записке. В проекте следует разработать пьезометрические графики для всех необходимых режимов в зависимости от системы теплоснабжения /19/. Для закрытой системы разрабатываются: а) зимний расчетный; б) летний режим.

Сум потери напора на уч. м

11

Для открытой системы дополнительно разрабатываются режимы: в) при максимуме водоразбора из подающего трубопровода; г) при максимуме водоразбора из обратного трубопровода. Построение графика производят следующим образом: - на оси абсцисс в масштабе наносят длины участков главной магистрали и ответвления, на оси ординат – напор. Затем согласно горизонталям генплана наносят рельеф трассы и высоты присоединяемых зданий. Рекомендуемый масштаб графика: горизонтальный 1:10000 – 20000, вертикальный 1: 100 – 200. При построении пьезометрических графиков закрытых и открытых зависимых систем зимнего режима учитывают общие для этих систем требования: - максимальные напоры в обратной трубе при динамическом и статических режимах не должны превышать 60м; - напор в обратной трубе и статический уровень должны обеспечивать залив всех систем отопления зданий; - пьезометрический график подающей трубы не должен пересекать линии вскипания при ее максимальной температуре в любой точке трассы, которая располагается при максимальной температуре воды τ1/ = 1500 на высоте 40м от уровня трассы. Проходит линия вскипания параллельно профилю. Примеры построения пьезометрических графиков даны /2,3,4,9,10,11/. 4.9 Подбор сетевых и бустерных насосов для зимнего и летнего режимов Для современных ТЭЦ, если теплоносителем в тепловых сетях является только вода, в нашей стране применяют конденсационные турбины с отопительным отбором пара на цели теплоснабжения (тип Т). В конденсаторе этих турбин

имеется встроенный пучок труб, в которых производят предварительный нагрев сетевой воды. Подогревательная установка такой ТЭЦ состоит из четырех ступеней: конденсатора, основного нагревателя 1 ступени, подогревателя 11 ступени и пикового котла. Потери напора первых трех ступеней принимают в размере 20 – 25 м. Они компенсируются работой бустерных насосов. Расчетными параметрами бустерных насосов являются: Нубн = (20 – 25)м; Gрбн = Gр /n

можно принимать 65-70 м3 на 1МВт суммарного расхода тепла; б) в открытых системах – равным сумме расхода воды на компенсацию утечки и максимального расхода воды на горячее водоснабжение с коэффициентом 1,2. Число подпиточных насосов принимают /1/ в закрытых системах не менее двух, а в открытых системах не менее трех, из которых один резервный. Ко всем подобранным насосам указывают марку насоса, мощность и частоту вращения электродвигателей.

где Gр – расчетное количество сетевой воды; n - число принятых бустерных насосов. Потери напора в пиковом котле ∆Нпк и в сети ∆Нсети компенсируются сетевыми насосами. Величину ∆Нпк принимают равным ∆Нпк = 10м. Расчетную производительность и количество параллельно работающих сетевых насосов принимать в соответствии /1/. Для подбора насосов используют приложения 1,2. Вначале требуемую марку насоса подбирают по величине расчетного напора, а число рабочих насосов – по их производительности и расчетному расходу воды.

4.11 Подбор паровых турбин ТЭЦ; Определение поверхностей нагрева и подбор основных подогревателей ТЭЦ; Подбор пиковых котлов Для подбора паровых турбин ТЭЦ необходимо знать требуемое суммарное количество пара из отборов турбин Σ Дотб, необходимое для нагрева воды в основных подогревателях до 1101150 С. Для этого следует задаться ориентировочной величиной коэффициента теплофикации αтэц= 0,5. Количество тепла, поступающего из отбора турбин Θотб в (Гкал/ч), будет равно

4.10 Подбор подпиточных насосов Расчетный часовой расход для подпитки тепловых сетей принимают /19/: а)в закрытых системах теплоснабжения равным 0,75 % фактического объема воды в тепловой сети и непосредственно присоединенных к ней систем отопления и вентиляции для компенсации утечки. Кроме того, предусматривают возможность аварийной подачи необработанной воды из водопровода в количестве до 2 % этого объема. Объем воды в тепловой сети и абонентских системах жилых районов

Θотб = αэц Θр тэц где Θр тэц - расчетное количество тепла ТЭЦ с учетом 5% теплопотерь от суммарного часового расхода тепла 1МВт = 0,86Гкал/ч Далее определяют суммарное количество пара для основных подогревателей Дсумм., имея в виду, что в основных подогревателях используют только скрытую теплоту конденсации насыщенного пара, величина которой при давлении пара в расчетных условиях Р =0,25 Мпа.

θконд = 522 ккал/кг Дсумм = Θот / θконд 103, т/ч. Затем подбирают количество n паровых турбин с отопительным отбором типа Т (согласно приложению 3). При этом ν = Дсум /Д, где Д –расход пара в отборе одной турбины, т/ч. Так как фактический суммарный расход пара и тепла из отборов турбин может не совпасть с предварительно найденным, то нужно найти фактическое значение коэффициента теплофикации αфтэц : αфтэц = Θф отб /Θр тэц , где Θф отб - фактический расход тепла из отборов турбин. Согласно значению Θф отб на годовом графике разграничить горизонтальной линией области тепла из отбора турбин и от пиковых котлов. На годовом графике находится число часов работы пиковых котлов в течении отопительного периода, а на графике часового расхода тепла – наружная температура τнα, соответствующая моменту включения пиковых котлов. Для подбора основных подогревателей ТЭЦ нужно определить расчетную суммарную поверхность нагрева этих подогревателей ∑ FОП (в м2) по формуле ∑ FОП = QФотб / К∆tcр,

где К – коэффициент теплопередачи основных подогревателей, который с учетом загрязнения поверхности трубок может быть принят равным К=3000 ккал/м2ч 0 С; ∆tcр,- средняя логарифмическая разность температур в основном подогревателе

Дt ср =

(t н.п − τ нач ) − (t н.п − τ кон ) , t н.п − τ нач 2,3λq t нп − τ кон

где- tн.п. – температура насыщенного пара при давлении Р = 0,25 МПа, tн.п. = 126,7 0 С τнач. – начальная температура воды перед I ступенью основного подогревателя, являющаяся средневзвешенной между температурой из обратной трубы системы теплоснабжения τ 2cр.взв. и температурой из подпиточной линии τподп, увеличенной на 200 (нагрев в конденсаторе), определяется по формуле

τ нач = 20 +

τ 2ср.взв G 2 + τ подп G подп G 2 + G подп

,

τгср.взв. – средневешенная температура воды в обратной трубе тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха до проектирования отопления, найденная в разделе 4.4. τподп– температура подпиточной воды, принимают τподп = 600 С Gподп – расчетное количество подпиточной воды, найденное в разделе 4.10;

G2 – расход воды в обратной трубе тепловой сети при τн расчетной на отопление. τконеч. – конечная температура воды за II ступенью основного подогревателя, которую принимают 0

τконеч = 110  115 С После определения расчетной суммарной поверхности нагрева основных подогревателей ΣFОП вычисляют число пп основных подогревателей в I и II ступенях

nn =

∑ Fоп ед Fоп 2

где Fедоп – единичная поверхность нагрева одного подогре вателя, принимаемая по приложению 4. Коэффициентом 2 учитывается одинаковая поверхность I и II ступеней подогревателя. Подбор пиковых котлов производят по величине суммарной пиковой тепловой нагрузки: ΣQпик = Qр ТЭЦ - Qотбф Число пиковых котлов nк определяют:

nn =

∑ Qпик ед Qпик

,

где Qпикед – единичная теплопроизводительность одного пикового котла.

В качестве пиковых котлов принимают водогрейные котлы типов ПТВМ и КВГМ, принимаемые по приложению 5. 4.12 Принципиальная схема теплоснабжения и подпитки тепловой сети В принципиальной схеме теплоснабжения должны быть изображены все виды основного оборудования ТЭЦ, ЦТП или абонентского ввода; энергетические и пиковые котлы, паровые турбины с электрогенераторами, основные подогреватели, деаэратор, сетевые питательные, конденсатные и подпиточные насосы, РОУ, регуляторы и т.д. На принципиальной схеме теплоснабжения, кроме оборудования станции с трубопроводами, изображают принятую в проекте схему ЦТП или при открытой системе – абонентского ввода. При составлении принципиальной схемы теплоснабжения и подпитки тепловой сети руководствуются учебниками /2,3,4/. Схему вычерчивают на формате А3 и снабжают экспликацией оборудования, в которой указывают полученное путем расчета число единиц, марку, тип и параметры оборудования. Принципиальную схему вкладывают в ту часть листа пояснительной записки, в которой дается описание работы схемы. 4.13 Продольный профиль теплотрассы Продольный профиль тепловой сети является одним из основных документов проекта на строительство теплопроводов. Его разрабатывают на основе горизонталей генплана в масштабах: вертикальный 1:200; горизонтальный 1:20000. Профиль сети принимается в соответствии с профилем местности. Глубину заложения теплопроводов принимать в соответствии с нормативными указаниями /19/. Трубопроводы должны прокладываться с уклоном не менее

0,002, а при наличии попутного дренажа не менее 0,003. На профиле указывают камеры, каналы, ниши. При бесканальной прокладке наносят трубы. Под профилем разрабатывается «подвал» где указываются: - проектные и натурные отметки; - отметки потолка и пола канала. Необходимо также указать: - уклоны и расстояния между точками с неизменным уклоном; - № № - разрез и тип канала; - развернутый план трассы с указанием углов поворотов, нанесением камер, ответвлений, неподвижных опор и компенсаторных ниш. Примеры построения продольных профилей даны /8,9,15/ и на стенде. 4.14 Расчет и подбор оборудования тепловых сетей В состав оборудования тепловых сетей входят: трубы, подвижные и неподвижные .опоры, компенсаторы тепловых удлинений и т.д. В пояснительной записке необходимо привести перечень диаметров труб, применяемых в проекте, с указанием толщины стенок, типа ГОСТа и марки стали, а также типы отводов, способы соединения труб между собой и с арматурой. При необходимости следует произвести расчет трубопровода на прочность. Для каждого вида прокладки обоснуйте выбор подвижных опор и приведите таблицу с указанием типа опор, расстояний между ними для каждого диаметра труб (табл.10). Таблицу можно дать как в пояснительной записке, так и рядом со схемой (монтажной схемой) тепловых сетей.

Таблица 10 Dу, трубы, мм

Тип подвижной опоры

Расстояния между опорами, м

Выбор конструкций неподвижных опор производится в зависимости от способа прокладки - расчетных усилий и места установки опор, При размещении неподвижных опор на трассе следует стремится к равенству сил, действующих с каждой стороны промежуточной неподвижной опоры. При наличии ответвлений следует учитывать боковые силы от них, причем при двухсторонних ответвлениях боковые силы учитывающие только от ответвлений с наибольшими силам. При определении сил, действующих на неподвижные опоры, необходимо учитывать, что силы трения и сипы реакции компенсатора меняют свое направление при нагреве и охлаждении. При подборе и расчете труб, подвижных и неподвижных опор следует руководствоваться /2,3,4,7,.8, 11, 17,19/. Расчет компенсации температурных удлинений сводит ся к определению максимального удлинения трубопроводов, по которому производится подбор линзовых, сильфонных и др. типов компенсаторов и расчет участков самокомпенсации. При монтаже П-образных, компенсаторов производится предварительная растяжка на 50% значения теплового удлинения, вследствие чего его компенсирующаяся способность удваивается. Необходимые указания по расчету трубопровода на компенсацию температурных удлинений можно найти в литературе /3, 4, 8, 9, 10, 11/. Один П-образный компенсатор рассчитать на ЭВМ.

4.15 Строительные и строительно-монтажные конструкции теплопроводов К строительным и строительно-монтажным конструкциям относятся: - теплофикационные камеры; - каналы; - подвижные и неподвижные опоры; - сильфонные и П-образные компенсаторы; - углы поворотов трассы, работающие на самокомпенсацию. В пояснительной записке необходимо дать описание обоснования и разработки монтажной схемы теплофикационной камеры, а также подбор каналов. На чертежах все конструкции тепловых сетей вычерчиваются в масштабе. Теплофикационную камеру вычерчивают в масштабе М 1:50 в двух проекциях; план и разрез со всеми трубопроводами и оборудованием. Как правило, первая камера на главной магистрали. Подвижные опоры в масштабе М 1:10 в двух проекциях, а сильфонный компенсатор – в продольном разрезе М 1:10. Неподвижные опоры (щитовая и лобовая) опоры показывают в М 1:20. Поперечные сечения надземной, канальной и бесканальной прокладок в М 1:20. Также на чертежах вычерчивают Г- и П-образный компенсаторы, используя типовые альбомы /24,25/ и литературу /8,9,11,16,17/. Спецификацию материалов необходимо разрабатывать для участков главной магистрали по согласованию с руководителем.

4.16 Теплоизоляционные конструкции и тепловой расчет В расчетно-пояснительной записке должно быть дано краткое описание принятых конструкций тепловой изоляции для каждого вида прокладки. Указаны материалы основного теплоизоляционного, покровного и гидроизоляционного слоев и способ их крепления или нанесения на теплопровод, приведены показатели теплотехнических свойств теплоизоляционных материалов, а также методы защиты трубопроводов от коррозии /19,21,22/.В курсовом проекте необходимо для одного вида прокладки (например, для канальной) найти тепловые потери , расчет произведя вручную, тогда для бесканальной прокладки определяются экономическая толщина изоляции на ЭВМ /12/ и наоборот по согласованию с преподавателем. Методики примеры расчета тепловой изоляции даны /7,9,10,12,22/. Методы защиты от коррозии см. /19,21/.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Теплоснабжение района города. Задания и методические указания к курсовому проекту для студентов VI курса специальности «Теплоснабжение и вентиляция» ВИСИ, Москва, 1987г. 2. Ионин А.А., Хлыбов Б.М. и др. Теплоснабжение. –М.: Стройиздат, 1982.-336с. 3. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. -М.: Энергоиздат, 1982. –360с. 4. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.: Издательство МЭИ, 2001. –482с. 5. Манюк В.И., Каплинский Я.И. и др. Справочник по наладке и эксплуатации водяных тепловых сетей. -М.: Стройиздат, 1982. –236с. 6. Апарцев М.М. Наладка водяных систем централизованного теплоснабжения: Справочно-методическое пособие. –М.: Энергоатомиздат, 1983. -204с. 7. Сафонов А.П. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям. - 3-е изд.-М.: Энергоиздат, 1985. – 230с. 8. Водяные тепловые сети: Справочное пособие по проектированию / Под ред. Громова Н.К., Шубина Е.П. –М.: Энергоатомиздат, 1988. –376с. 9. Копко В.Н., Зайцева Н.К. и др. Теплоснабжение (курсовое проектирование). –Минск: Вышейша школа, 1985. 140с. 10. Козин В.Е., Левина Т.А. и др. Теплоснабжение. –М.: Высшая школа, 1980. -408с. 11. Щекин Р.В. и др. Справочник по теплоснабжению и вентиляции. Ч.П. –Киев: Будивельник, 1976. -328с. 12. Содномова С.Д. Методические рекомендации по применению ЭВМ в курсовом и дипломном проектировании по теплоснабжению. Раздел «Тепловые расчеты двухтрубных теплопроводов с определением экономи-

ческой толщины изоляции» / ВСГТУ. –Улан-Удэ, 1986. -20с. 13. Содномова С.Д. Методические рекомендации по применению ЭВМ в курсовом и дипломном проектировании по теплоснабжению для студентов специальности «Теплоснабжение и вентиляция» / ВСГТУ. – Улан-Удэ, 19946. -27с. 14. Содномова С.Д., Аюрова О.Б. Методические рекомендации по применению ЭВМ в курсовом и дипломном проектировании по теплоснабжению для студентов специальности 290700 «Тепловые и гидравлические расчеты скоростных теплообменников». / ВСГТУ. – Улан-Удэ, 1996. 15. Строй А.Ф., Скальский В.Л. Расчет и проектирование тепловых сетей. – Киев: Будивельник, 1981. -144с. 16. Справочник строителя тепловых сетей / Под ред. Захаренко С.Е., -2-е изд.перераб. –М.: Энергоатомиздат, 1984. -184с. 17. Мельников О.Н., Ежов В.Т., Блоштейн А.А. Справочник монтажника сетей теплогазоснабжения. -2-е изд.перераб. –Л.: Стройиздат, Ленингр.отд-е, 1980. 208с. 18. СНиП 23-01-90* Строительная климатология 19. СНиП 41-02-2003 Тепловые сети – М.: Госстрой России, Москва 2003г. -44с. 20. СП 41-101-95 – Проектирование тепловых пунктов / Минстрой России. – М.: ГУП. ЦПП, 2001. 21. СНиП 41-03-2003 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов – М.: 2003г. -27с. 22. СП 41-103-2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. –М.: Госстрой России, 2001г. -41с. 23. СП 41-105-2002 Проектирование и строительство тепловых сетей бесканальной прокладки из стальных труб с

индустриальной тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке. – М.: Госстрой России, Москва 2002г. -45с. 24. Альбом типового оборудования и деталей тепловых сетей: Серия ТС-01-13. Прокладка трубопровода водяных и тепловых сетей. 25. Камеры подземных двухтрубных водяных сетей и схемы узлов трубопроводов.

Ливенский завод гидромашин Д-630-90 630 90 85 Д-800-57 800 57 85 Д-1000-40 1000 40 85 Д-1250-65 1250 65 85 Д-1250-125 1250 125 85 Д-1600-90 1600 90 85 Примечание. Насосы типа СЭ применяются в качестве зимних сетевых насосов, типа Д- в качестве бустерных насосов и летних сетевых насосов.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Характеристики серийных сетевых и бустерных насосов

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Характеристика ряда сетевых насосов

Тип СЭ-500-70 СЭ-800-55 СЭ-800-100 СЭ-1250-70 СЭ-1250-140 СЭ-2500-60 СЭ-2500-180 СЭ-3200-100 СЭ-5000-70 СЭ-5000-160 Д-2000-34 Д-2000-100 Д-2500-62 Д-3200-55 Д-3200-75 Д-4000-95 Д-5000-50

Подача, м3/ч

Напор, м

Сумский насосный завод 500 70 800 55 800 100 1250 70 1250 140 2500 60 2500 180 3200 100 5000 70 5000 160 2000 34 2000 100 2500 62 3200 55 3200 75 4000 95 5000 50

Тем-ра воды, 0 С

Тип

Расход, м3/с

Напор, м

180 180 180 180 180 180 120 120 120 120 85 85 85 85 85 85 85

10НМкх2

0,278

12НДс

180

Диаметр раб.коле са, мм 590

Частота вращения, об/мин 1450

0,278

68

460

1450

14НДс

0,278

40

540

960

20НДс

0,75

39

765

755

24НДс

1,445

51

990

600

18СД-13

0,695

189

415

2980

Область применения Сетевой насос для турбоустановок Т-25, ПТ-50 Летние сетевые насосы ТЭЦ; насосные подстанции Летние сетевые насосы ТЭЦ; насосные подстанции Насосы 1ступени (бустерные) турбоустановок Т-100-130 Насосы 1ступени (бустерные) турбоустановок Основные сетевые насосы турбоустановок Т-100-130

Сэ-500070

1,39

Сэ-5000160

1,39

70

1800

160

3000

Насосы 1ступени (бустерные) турбоустановок Т-250/300-240 Основные сетевые насосы турбоустановок Т-250/300-240

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Типоразмеры и основные технические данные для паровых турбин с регулируемым отбором пара Типоразмеры турбин

Значение эл. мощ-ности турбины, кВт номи макналь- симал ное ьн

Начальные параметры пара давление, кПа

температура, 0 С

Т-50/60-130

50

60

13

565

С-105/120130-2 Т-175/210130 Т-180/215130 Т-250/300240

105

120

13

565

175

210

13

565

180

215

13

565

250

300

24

560

Давление регулируемых отборов

Расход пара в отборе, т/ч

0,05-0,2 0,06-0,25 0,05-0,20 0,06-0,25 0,05-0,20 0,06-0,30 0,05-0,15 0,06-0,20 0,05-0,20 0,06-0,20

180 310

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Основные технические характеристики пароводяных поверхностных сетевых подогревателей Расчетный Потеря наТип Поверхность на- расход во- пора с воды, т/ч грева, дяной сто2 м роны, м ПСВ-200-7-15 200 5,5 800 ПСВ-200-14-23 200 5,5 800 ПСВ-315-14-23 315 5,5 1130 ПСВ500-14-23 500 5,5 1800

ПСГ-800-3-8-1 ПСГ-1300-3-8-1 ПСГ-2300-2-8-1 ПСГ-2300-3-8-1 ПСГ5000-2,5-8-1 ПСГ-5000-3,5-8-1

Тип

520 465 645

ПТВМ-50-1 ПТВМ-100 ПТВМ-180 КВГМ-50 КВГМ-100 КВГМ-180

800 1300 2300 2300 5000 5000

1500 3000 4500 4500 7200 7200

5,0 9,0 10,8 10,8 13,3 13,3

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Типы пиковых котлов Расчетные значения Номинальная расход сопротив- тем-ра на теплопро- воды, т/ч ление, выходе изв, м из котла, 0 Гкал/ч С 50,0 1500 5,6 150 100,0 2140 9,6 150 180,0 3860 10,6 150

50,0 100,0 180,0

1230 2460 4420

7,6 8,1 10,0

150 150 150

Настоящие методические указания разработаны для студентов специальности 290700 «Теплогазоснабжение и вентиляция», выполняющих курсовой проект по дисциплине «Теплоснабжение». Они разработаны на основе задания и методических указаний Всесоюзного заочного инжерностроительного института /1/ с учетом изменившихся СНиП и строительных правил. В методических указаниях определено содержание и объем курсового проекта, изложена определенная система и направленность разработки материалов проекта, даны рекомендации по использованию нормативной и технической литературы по конкретным разделам, последовательности и взаимной увязке технических решений, допускаемых упрощений в расчетах и оценке величин, не рассчитываемых в проекте.

ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ РАЙОНА ГОРОДА Задание и методические указания к курсовому проекту для студентов V курса специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция» заочной формы обучения

Составитель: Содномова С.Д.

Ключевые слова: теплоснабжение. расход. теплота. тепловые сети. регулирование. гидравлические режимы. теплообменники. насосы

Подписано в печать 5.05.2005 г. Формат 60х84 1/16. Усл.п.л.2,44, уч.- изд. л. 0,8. Тираж 100 экз. Заказ № Издательство ВСГТУ. г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40, в. ВСГТУ.2005 г. @ Изд-во ВСГТУ, 2005