Теплоснабжение районов города - реферат

Министерство образования и науки

Российской федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Оренбургский государственный университет»

Кафедра теплогазоснабжения, вентиляции и гидромеханики

Курсовой проект

«ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ РАЙОНОВ ГОРОДА»

ОГУ 270109.6105.28 ПЗ

Руководитель работы:

«___»_________2007 Гребнев Д.В.

_____________________________

Выполнил:

ст-т гр. 03ТГВ2

«___»_________2007 Ильязов Р.М.

_____________________________

Оренбург 2007

Содержание

Введение………………………………………………………………………..……….5

1. Задание на проектирование……………………………………………….. ……….7

Расчётно-пояснительная записка……………………………………………7

1.2 Графическая часть проекта…………………………………………………..9

2 Методические указания к выполнению разделов проекта………..…………9

2.1 Определение расчетных часовых расходов теплоты по видам тепловых нагрузок……………………………………………………………………….….10

2.2 Построение часовых графиков расхода теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от температуры наружного воздуха……………………………………………………………....11

2.3 Построение графиков температур воды и графиков расходов воды в тепловой сети в зависимости от температуры наружного воздуха для всех видов нагрузок, в том числе суммарного графика расхода воды и графика средневзвешенной температуры обратной воды……………………..………..12

2.4 Построение годового графика расхода теплоты по продолжительности стояния температур наружного воздуха………………………………..……...13

2.5 Разработка принципиальной схемы теплоснабжения, в том числе схемы нагрева воды на ТЭЦ и схемы подпитки сети…………………………………14

2.6 Выбор типа прокладки теплосети, строительных конструкций, типа тепловой изоляции и теплоизоляционных конструкций, механического оборудования теплосетей……………………………………………………….15

2.7 Гидравлический расчет главной магистрали тепловой сети и одного ответвления, ближайшего к ТЭЦ……………………………………………….16

2.8 Построение пьезометрических графиков главной магистрали теплосети и ответвлений для зимнего и летнего режимов работы…………………………17

2.9 Подбор сетевых насосов на ТЭЦ…………………………..……………….18

2.10 Определение объема подпиточной воды. Подбор подпиточных насосов……………………………………………………………………………20

2.11 Подбор основных подогревателей и пиковых водогрейных котлов на ТЭЦ…………………………………………………………………………….....21

2.12 Выбор типа подвижных и неподвижных опор. Расчет усилий, действующих на одну из неподвижных опор..………………………………..22

2.13 Расчет угла, работающего на самокомпенсацию………………………..22

2.14 Расчет сальникового компенсатора (первый от ТЭЦ на главной магистрали) и одного П-образного компенсатора (любой по схеме)…..……23

2.15 Подбор конструкции тепловой изоляции и расчет толщины основного теплоизоляционного слоя для головного участка тепловой сети……………24

Построение продольного профиля 1 км

2.16 Расчет подогревательной установки ЦТП (для закрытой системы теплоснабжения - для горячего водоснабжения, для открытой системы теплоснабжения - для отопления)……………………………..……………….25

3 Литература, рекомендуемая для изучения курса…………………..……….26

Приложение А………………………………………..………………………….27

Приложение Б………………………………………..………………………….28

Приложение В………………………………………..………………………….33

1. Задание курсового проекта

Разработать систему теплоснабжения районов города, включая подогревательную установку ТЭЦ, магистральные тепловые сети, ЦТП микрорайона.

Построить графики расхода теплоты, Графически показать монтажную трассу тепловой сети, план

Теплоносителем является вода, нагреваемая в основных и пиковых подогревателях ТЭЦ.

Все жилые кварталы присоединены к однотрубным тепловым сетям.

2. Расчётно-пояснительная записка

1 Определить расчетные (средние и максимальные) часовые расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых кварталов.

2 Построить часовой график расхода теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от температуры наружного воздуха.

3 Построить графики температур воды и графики расходов воды в тепловой сети в зависимости от температуры наружного воздуха для всех видов нагрузок, в том числе суммарный график расхода воды и график средневзвешенной температуры обратной воды.

4 Построить годовой график расхода теплоты по продолжительности стояния температур наружного воздуха.

5 Разработать принципиальную схему теплоснабжения, в том числе схему нагрева воды на ТЭЦ и схему подпитки сети.

6 Выбрать тип прокладки теплосети, строительные конструкции, тепловую изоляцию и теплоизоляционную конструкцию, механическое оборудование теплосети.

7 Произвести гидравлический расчет главной магистрали тепловой сети и одного ответвления, ближайшего к ТЭЦ.

8 Построить пъезометр для зимнего и летнего режимов работы тепловой сети. На пъезометре указать напоры сетевых и подпиточных насосов.

9 Подобрать сетевые насосы. Построить суммарную характеристику параллельной работы насосов и характеристику тепловой сети. Определить рабочую точку сети.

10 Определить объем подпиточной воды. Подобрать подпиточные насосы. Для открытых систем теплоснабжения разработать схему водоподготовки.

11 Определить производительность основных подогревателей и пиковых водогрейных котлов на ТЭЦ. Рассчитать тип и количество основных подогревателей и подобрать водогрейный пиковый котел. Для открытой системы теплоснабжения произвести расчет деаэратора.

12 Выбрать тип подвижных и неподвижных опор в каналах и камерах. Рассчитать усилия, действующие на одну из опор (первая от ТЭЦ неподвижная опора на главной магистрали).

13 Рассчитать один угол, работающий на самокомпенсацию.

14 Рассчитать один сальниковый компенсатор (первый от ТЭЦ на главной магистрали) и один П-образный компенсатор (любой по схеме).

15 Подобрать конструкцию тепловой изоляции и рассчитать толщину основного теплоизоляционного слоя для головного участка тепловой сети.

16 Рассчитать подогревательную установку ЦТП (для закрытой системы теплоснабжения - для горячего водоснабжения, для открытой системы теплоснабжения - для отопления).

В объем пояснительной записки входят графики и схемы.

1 График часовых расходов теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от температуры наружного воздуха.

3. Графики температур и расходов воды в теплопроводах в зависимости от температуры наружного воздуха для всех видов тепловой нагрузки.

4. Годовой график расхода теплоты по продолжительности стояния наружных температур.

5. Пьезометрический график для зимнего и летнего режимов работы тепловой сети.

6. Принципиальная схема теплоснабжения, в том числе схемы подпитки, водоподготовки и подогревательной установки ТЭЦ.

7. Расчетная схема тепловой сети.

8. Принципиальная схема подогревательной установки ЦТП.

1.2 Графическая часть проекта

В графическую часть проекта входят

1. Общие данные по проекту.

2. Генплан района города.

3. Монтажная схема 1 км главной магистрали тепловой сети, начиная от ТЭЦ, и ближайшего ответвления.

4. Профиль 1 км трассы главной магистрали.

5. Сечение непроходного канала (на головном участке).

6. Узел теплофикационный (первый УТ от ТЭЦ, М=1:10 - 1:20, план и разрез).

7. Компенсаторная ниша.

8. Элементы оборудования тепловой сети: подвижная и неподвижная опоры, узел смены типа прокладки сети (в двух проекциях), конструкция тепловой изоляции.

9. ЦТП: план, два разреза и аксонометрическая схема.

2. Исходные данные.

1. Расчетная температура воды в тепловой сети 145-70 [^о С]

2. Ген план районов города Барнаула.

3. Климатические показатели населенного пункта:

а) среднегодовая температура наружного воздуха 1,3 [^о С]

б) t_но = -39 [^о С]

в) t_нв = -23 [^о С]

г) t_ср = -8,3 [^о С]

4. Этажность зданий – 5, 7, 9 [эт].

5. Однотрубная система теплоснабжения.

3. Определение расчетных часовых расходов теплоты по видам тепловых нагрузок.

Определение тепловых нагрузок производится по СНиПу 2.04.07-86 «Тепловые сети» (в дальнейшем [1]), исходя из величины жилой площади и числа жителей, считая все административно-бытовые, общественные и жилые здания, равномерно распределенные по районам. Суммарная площадь застраиваемых районов определяется по масштабу генплана в [га]. Жилая площадь районов определяется в зависимости от этажности зданий (таблица А.1).

, [м² ],

где – общая жилая площадь квартала, [м² ]

– площадь квартала по генплану, [га]

– плотность жилого фонда, [м² /га], принимается (таблица А.1).

Число жителей определяется из условия, что норма жилой площади на одного жителя составляет 12 [м² /чел]:

, [чел]

Для определения числа жителей и жилой площади города производится нумерация районов, определяется их площадь, а также число жителей и их жилая площадь. Расчеты записываются в таблицу 1.

Таблица 1 - Площади районов, число жителей, жилая площадь района

По данным таблицы 1 определяют тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение по [1.п.2]. Определение расходов теплоты производят для каждого квартала и всего города в целом, но раздельно для каждого вида нагрузок. Результаты расчета заносят в таблицу 2.

Тепловые потоки при отсутствии проектов отопления, вентиляции и горячего водоснабжения зданий и сооружений определяются:

для предприятий - по укрупненным ведомственным нормам, утвержденным в установленном порядке, либо по проектам аналогичных предприятий;

для жилых районов городов и других населенных пунктов - по формулам:

а) максимальный тепловой поток, Вт, на отопление жилых и общественных зданий

б) максимальный тепловой поток, Вт, на вентиляцию общественных зданий

в) средний тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий

;

или

;

г) максимальный тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий

где k ₁ - коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным 0,25;

k ₂ - коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным: для общественных зданий, построенных до 1985 г. - 0,4, после 1985 г. - 0,6.

Средний тепловой поток на отопление жилых районов населенных пунктов, Вт, следует определять по формуле

;

то же, на вентиляцию, В_т , при t_o

.

Средний тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение жилых районов населенных пунктов в неотапливаемый период следует определять по формуле:

.

При определении суммарных тепловых потоков жилых и общественных зданий присоединяемых к тепловым сетям, следует учитывать также тепловые потоки на горячее водоснабжение существующих зданий подлежащих централизованному теплоснабжению, в том числе не имеющих централизованных систем горячего водоснабжения или оборудованных газовыми колонками.

Потери теплоты в тепловых сетях следует определять расчетом с учетом тепловых потерь через изолированные поверхности трубопроводов и со среднегодовыми утечками теплоносителя.

Таблица 2 - Расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение

При определении расчетных суммарных расходов теплоты на весь город необходимо учесть потери теплоты в сетях и оборудовании в размере 5% от суммарного расхода теплоты:

где принимают по таблице 2.

Далее определяются средние тепловые потоки на отопление и вентиляции, а затем годовые расходы теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение по [1, пр. 22].

на отопление жилых или общественных зданий:

[кДж]

на вентиляцию общественных зданий:

;

[кДж]

на горячее водоснабжение жилых или общественных зданий:

[кДж]

где n_o - продолжительность отопительного периода, сут, соответствующая периоду со средней суточной температурой наружного воздуха 8 °C и ниже, принимаемому по СНиП 2.01.01-82;

Z - усредненное за отопительный период число часов работы системы вентиляции общественных зданий в течение суток (при отсутствии данных принимается равным 16 ч);

n_hy - расчетное число суток в году работы системы горячего водоснабжения. При отсутствии данных следует принимать 350 сут.

4. Построение часовых графиков расхода теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от температуры наружного воздуха.

Часовой график расхода теплоты на отопление в зависимости от температуры наружного воздуха строится по двум точкам. Первая точка - это расход теплоты при расчетной температуре наружного воздуха; вторая - равная нулю при температуре наружного воздуха, сходной с температурой внутреннего воздуха отапливаемых зданий. Линия графика будет представлять собой прямую линию. Отопление прекращается при t_Н = +8 [°С]. Расход теплоты при температурах более высоких, чем +8 [°С], на графике будет показан условно. Аналогично строится часовой график расхода теплоты на вентиляцию. Линия графика будет представлять собой тоже прямую линию.

Часовой график расхода теплоты на горячее водоснабжение для зимнего периода изображается двумя линиями, параллельными оси абсцисс (максимальный и средний расход теплоты). Для летнего периода при t_Н +8 [°С] строится только линия максимального летнего расхода теплоты, которая также параллельна оси абсцисс. Построение графиков ведут по [6,7,11]. График находится в приложении №1.

5. Построение годового графика расхода теплоты по продолжительности стояния температур наружного воздуха

Годовой график продолжительности расхода теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение строится по часовым графикам расходов теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение и по длительности стояния различных температур наружного воздуха в течение отопительного сезона. Число часов стояния среднесуточных температур наружного воздуха за отопительный период приведено в [8, таблица 1.3].

В летний период, который в теплоснабжении условно определятся периодом с наружными температурами выше +8 [°С], работает из трех основных нагрузок только горячее водоснабжение. Нагрузка горячего водоснабжения принимается равной среднему значению соответственно для зимнего и летнего периодов. Часовые графики тепловых нагрузок и график по продолжительности строятся на одном листе миллиметровки. По центру листа размещается ось расчетных тепловых нагрузок (ось ординат). По оси абсцисс, вправо от оси координат откладывают продолжительность отопительного периода, а влево – температуру наружного воздуха.

Рекомендуется следующий порядок построения графика. Вначале строится график отопительной нагрузки справа от оси ординат: по оси ординат при t_НР откладывается Q_НР . Эта точка соединяется прямой линией с точкой t_В =18 [⁰ С] на оси абсцисс. На нее накладывается вентиляционная нагрузка таким же методом. Линия вентиляционной нагрузки будет одновременно и линией суммарной отопительно-вентиляционной нагрузки. Линию нагрузки горячего водоснабжения для зимнего периода проводят параллельно линии суммарной отопительно-вентиляционной нагрузки в диапазоне температур от t_НР до t = +8 [⁰ C]. В диапазоне наружных температур выше +8 [⁰ С] график нагрузки горячего водоснабжения проводится параллельно оси абсцисс. После построения часовых графиков тепловых нагрузок приступают к построению годового графика. Годовой график продолжительности тепловой нагрузки строится справа от оси ординат. Перед построением графика необходимо заполнить таблицу 3. Таблица заполняется по [8, таблица 1.3].

Таблица 3

Порядок построения графика следующий. При данной текущей температуре наружного воздуха, соответствующей концу температурного диапазона из таблица 4, подняться вертикально вверх до линии суммарного расхода теплоты. Из точки пересечения провести горизонтальную прямую вправо до вертикальной линии, соответствующей å n_i этого же диапазона из таблица 4. Пример построения графиков часового и годового расходов теплоты смотри в [6; 7, с. 70]. График находится в приложении №1.

6. Построение графиков температур воды и графиков расходов воды в тепловой сети в зависимости от температуры наружного воздуха для всех видов нагрузок, в том числе суммарного графика расхода воды и графика средневзвешенной температуры обратной воды

В данном проекте теплоснабжения районов города предусматривается одновременная подача теплоты по двухтрубным водяным тепловым сетям на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Режим отпуска теплоты от ТЭЦ определяется по [1, п.4] в зависимости от отношения среднечасовой нагрузки на горячее водоснабжение к расчетной на отопление.

Базовый график качественного регулирования по отопительной нагрузке строится по [8, с. 156-162]. При этом методе регулирования температура воды в подающей магистрали тепловой сети при высоких наружных температурах (t_Н ≥ +8 [⁰ С]) сохраняется постоянной и равной 70 [⁰ С] для закрытых систем. Температура обратной воды от систем отопления в этом диапазоне также принимается постоянной и равной температуре воды в обратной магистрали в точке излома графика. При температуре наружного воздуха t_Н > +8 [⁰ С] температура воды в обратной магистрали теплосети принимается согласно [1, п.5.4] равной 30 [⁰ С].

Для регулирования отпуска теплоты на вентиляцию в закрытых системах теплоснабжения следует предусматривать дополнительное местное регулирование вентиляционной нагрузки «по воде» с определением в характерных точках температуры воды после калориферов и построением графика температуры обратной воды и расхода в интервале наружных температур от t_НП до +8 [⁰ С]. Построение графиков вести по [6,7]. В закрытых системах теплоснабжения выбор схемы включения подогревателей горячего водоснабжения производится по [1, п.11.7; 3, п.3.14].

Для двухступенчатой смешанной схемы включения подогревателей горячего водоснабжения графики температур строятся по [8,c. 163]. В открытых системах теплоснабжения, если на вводе отсутствует регулятор расхода и применяется обычный отопительно-бытовой график необходимые расходы воды на ввод определяются по [1, п.5.2] с учетом максимального расхода воды на горячее водоснабжение [7, с. 85, пример 4.11]. Если у абонента установлены аккумуляторы теплоты, то учитывается средний расход воды на ввод.

С целью обеспечения постоянного расхода теплоносителя и экономии электроэнергии на его перекачку, а также для уменьшения «перетопов» при центральном качественном регулировании отпуска тепла применяют графики связанного регулирования разнородной тепловой нагрузки: для закрытой системы теплоснабжения – повышенный график, для открытой системы - скорректированный график. Расчет графика зависит не только от метода регулирования режима отпуска теплоты, но и от схемы системы теплоснабжения (открытая или закрытая), а также от схемы присоединения местных систем горячего водоснабжения и отопления на вводе в здания.

Повышенный график в закрытой системе применяется при последовательном включении местных подогревателей горячего водоснабжения. Для осуществления этого метода регулирования требуется установка на вводе двух регуляторов: температуры воды горячего водоснабжения и расхода сетевой воды на перемычке у подогревателя верхней ступени. Расчет графика ведется по [6, с. 113; 7, с. 74; 11, с. 112]. В открытой системе методика расчета графика и определение расхода воды на ввод зависит от наличия регулятора расхода РР. Методика расчета графика приведена в [6, с. 118; 7, с. 87, пример 4.12].

После определения расходов воды и температур обратной воды после теплопотребляющих установок необходимо построить график средневзвешенной температуры воды в обратной магистрали теплосети и суммарный расход сетевой воды в тепловой сети. График находится в приложении 2.

7. Выбор типа прокладки теплосети, строительных конструкций, типа тепловой изоляции и теплоизоляционных конструкций, механического оборудования теплосетей.

Водоводяные тепловые сети районов города однотрубные, подающие одновременно теплоту на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Прокладка теплосети подземная, канальная, непроходная. Тепловые сети снабжены одно- и двух - сторонними сальниковыми компенсаторами, подвижными и неподвижными опорами, тепловыми камерами, задвижками, тройниками, отводами, стальными трубами водогазопроводными СНиП 2.07.01.

8. Гидравлический расчет главной магистрали тепловой сети и одного ответвления, ближайшего к ТЭЦ .

Перед началом расчета необходимо выполнить трассировку теплосети. Я проложил трассу по наименее загруженным городским улицам, чтобы в меньшей степени стеснять уличное движение в период строительства и ремонта. Стремился к минимальной длине трубопровода и колодцев. Рекомендации по выбору трассы теплосети брал из [5]. В целях экономии капитальных затрат сеть прокладывают не по каждой улице, а через улицу. Обозначил главную магистраль (наиболее протяженная или наиболее нагруженная линия). Величина гидравлических потерь давления для главной магистрали является максимальной по сравнению с гидравлическими потерями других направлений тепловой сети, поэтому эта величина является для всей тепловой сети расчетной. Она также определяет напор сетевых насосов. Гидравлический расчет начал с составления расчетной схемы главной магистрали и всех ответвлений. Расчетную схему изображают без масштаба (приложение 3): на ней в виде стрелок наносят ответвления к кварталам, указывают номера расчетных участков, их длины по масштабу генплана, а также расчетные расходы воды на участках и ответвлениях.

Для гидравлического расчета необходимо рассчитать расходы теплоносителя на каждый квартал: максимальные на отопление и вентиляцию, среднечасовые и максимальные на горячее водоснабжение, а также суммарные расходы. Расходы теплоносителя определяются согласно [1]. Результаты расчетов заносятся в таблицу 4.

Расчетные расходы воды, [т/ч], следует определять по формулам:

а) на отопление

б) на вентиляцию

в) на горячее водоснабжение в закрытых системах теплоснабжения:

средний, при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей:

максимальный, при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей:

г) расчетный расход воды, [т/ч], в тепловых сетях в неотопительный период следует определять по формуле:

.

Таблица 4 - Расходы теплоносителя по кварталам, [т/ч]

При определении расходов теплоносителя расчетная температура сетевой воды в подающей магистрали принимается по варианту задания.

По итогам таблицы 4 составляем таблицу расходов воды по участкам сети 5. Суммарный расчетный расход воды на каждом участке сети определяется по [1, п. 5.3] в зависимости от принятого графика регулирования отпуска теплоты.

Таблица 5 - Расходы теплоносителя по участкам сети, [т/ч]