Система теплоснабжения промышленно-жилого района

Министерство образования РФ

Магнитогорский Государственный Технический Университет

им. Г.И. Носова

Кафедра теплотехнических и энергетических систем































		    КУРСОВАЯ РАБОТА

	по дисциплине: ‘’Источники и системы теплоснабжения предприятий’’

	Тема: “Система теплоснабжения промышленно-жилого района”



















		Выполнил: студент группы

	                                                                                               ЭТ-01-2

	                                                                                               Неретин А.А.

	                                                                           Работу принял: ст. преподаватель

	                                                                                               Осколков С.В.











		               

	                                               Магнитогорск

	                                                       2003

                    Оглавление:

Условие  -----------------------------------------2

1 раздел: Расчет тепловых нагрузок потребителей

района, график распределения и продолжительности

тепловых нагрузок  -------------------------------3-4        

2 раздел: Схема прокладки тепловых сетей с выбран-

ным оборудованием  -------------------------------5

3 раздел: Расчет расходов теплоносителей по участ-

кам тепловой сети  -------------------------------6

4 раздел: Гидравлический расчет тепловой сети, пье-

зометрический график (напоров) для водяной тепловой

сети, выбор сетевых и подпиточных насосов --------7-11

5 раздел: Тепловой расчет сети  ------------------12-19

6 раздел: Централизованное регулирование нагрузки

водяной тепловой сети, графики регулирования  ----20-21

7 раздел: Выбор и расчет принципиальной тепловой 

схемы источника теплоснабжения  ------------------22-26

Список литературы   ------------------------------27























































    По заданным потребителям выполнить расчет принципиальной тепловой схемы производственно-отопительной котельной с паровыми котлами типа Е 1,6-9. Расчеты выполнять для климатических условий города Магнитогорска. Расчетно-температурный график водяных тепловых сетей 1500-700С. Пар на подогревателе сетевой воды и подогревателе сырой воды поступает с давлением 6 атм и температурой 1900С. Возврат конденсата от технических потребителей =0,5. Деаэрация питательной воды осуществляется в атмосферном деаэраторе при температуре 1040С.

Первый потребитель Т1: чугунолитейный цех с Vстр=12000 м3;

Второй потребитель Т2: бытовые и административные здания с Vстр=8000 м3;

Производственное потребление пара П идет на производство чугуна с производительностью 2000 т/мес.

























































1 раздел: Расчет тепловых нагрузок потребителей района, график распределения и продолжительности тепловых нагрузок.

Т1 

    1.Расчет тепловой нагрузки на отопление чугунолитейного цеха:

Qo|=(tвр-tно)Vстрqo=(16+34)*12000*0,3=180000Вт=0,18МВт,        (1.1.1) 

где: qo=0,3Вт/(м3*К)-удельные тепловые потери через наружные ограждения отапливаемого здания, [1, стр437]  

     Vстр=12000м3-объем здания по наружным размерам [из задания]

     tвр=160C-температура воздуха внутри помещения [4, стр25]

     tно=-340С-температура наружного воздуха. [1, стр432]

Qоср=Qo|*[(tвр-tнср)/(tвр-tно)]=0,18*[(16+7,9)/(16+34)]=

=0,086МВт,      (1.1.2)                                           где: Qo|-расчетный расход тепла на отопление

     tнср=-7,90С-средняя температура отопительного периода. [1, стр432]

Qогод=Qоср*n0=0,086*106*5250*3600=1,62*1012Дж=1625ГДж,          (1.1.3)

где: Qоср-средний расход тепла на отопление

     n0=5250ч-число часов за отопительный период. [1, стр435]

    2.Расчет тепловой нагрузки на вентиляцию чугунолитейного цеха:

Qв|=(tвр-tнв)Vqв=(16+22)*12000*1,2=547200Вт=0,547МВт,         (1.2.1)

где: tнв=-220С-температура расчетная для вентиляции [1, стр432]

     qв=1,2 Вт/(м3*К)-удельные тепловые потери здания на вентиляцию [1, стр437]

Qвср=Qв|*[(tвр-tнср)/(tвр-tнв)]=0,547*[(16+7,9)/(16+22)]=

=0,344МВт                                                   (1.2.2)

где:Qв|-расчетный расход тепла на вентиляцию.

Qвгод=Qвср*nв=0,344*106*3488*3600=4,31*1011Дж=4319ГДж,         (1.2.3)

где: Qвср-средний расход тепла на вентиляцию

     nв-3488ч-число часов за отопительный период с работающей вентиляцией, т.к. вентиляция работает 16 часов в сутки то,218 суток умножаем на 16 часов, получаем 3488 часов.

Qгод=Qогод+Qвгод=1625+4319=5944ГДж                            (1.2.4)

Т2

   3.Расчет тепловой нагрузки на отопление бытовых и административных зданий:

Qо|=(tвр-tно)Vстрqo=(18+34)*8000*0,34=141440Вт=0,141МВт,       (1.3.1)

где:Vстр=8000м3- объем здания по наружным размерам [из задания]

    tвр=180С- температура воздуха внутри помещения [4, стр25]

    qo=0,34Вт/(м3*К)-удельные тепловые потери через наружные ограждения отапливаемого здания. [1, стр437]

Qоср=Qo|*[(tвр-tнср)/(tвр-tно)]=0,141*[(18+7,9)/(18+34)]=

=0,07МВт,     (1.3.2)                                           где: Qo|-расчетный расход тепла на отопление

     tнср=-7,90С-средняя температура отопительного периода. [1, стр432]

Qогод=Qоср*n0=0,07*106*5250*3600=1,32*1012Дж=1323ГДж,           (1.3.3)

где: Qоср-средний расход тепла на отопление

     n0=5250ч-число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха, равной и ниже данной. [1, стр435]

    4.Расчет тепловой нагрузки на вентиляцию бытовых и административных зданий:

Qв|=(tвр-tнв)Vqв=(18+22)*8000*0,12=38400Вт=0,038МВт,          (1.4.1)

где: tнв=-220С-температура расчетная для вентиляции [1, стр432]

     qв=0,12 Вт/(м3*К)-удельные тепловые потери здания на вентиляцию [1, стр437]

Qвср=Qв|*[(tвр-tнср)/(tвр-tнв)]=0,038*[(18+7,9)/(18+22)]=

=0,024МВт                                                   (1.4.2)

где:Qв|-расчетный расход тепла на вентиляцию.

Qвгод=Qвср*nв=0,024*106*3488*3600=3,01*1011Дж=301,4ГДж,         (1.4.3)

где: Qвср-средний расход тепла на вентиляцию

     nв-3488ч-число часов за отопительный период с работающей вентиляцией.

   5.Расчет тепловой нагрузки на горячее водоснабжение бытовых и административных зданий:

Qгвср.н.з=[bmCв(tгв-tхв)]/nс=[20*250*4190(65-5)]/24*3600=14548Вт=

0,014МВт,                                                   (1.5.1)

где:b=20л/сутки*чел-норма расхода горячей воды для общественных зданий отнесенная к одному жителю района [1, стр440]

    m=250чел-количество водопотребителей [из задания]

    Св=4190Дж/кг*0С-теплоемкость воды [3, стр195]

    tгв=650C-температура горячей воды [1, стр442]

    tхв=50C-температура холодной воды зимой [1, стр442]

    nс=24ч/сутки-расчетная длительность подачи теплоты на горячее водоснабжение [1, стр440]

Qгвср.н.л=[bmCв(tгв-tхв)]/nс=[20*250*4190(65-15)]/24*3600=12123Вт=

0,012МВт,                                                   (1.5.2)

где: tхв=150C-температура холодной воды летом [1, стр442]

Qгвгод=Qгвзno+Qгвл(n-no)=0,014*5250*3600+0,012*(8400-5250)*3600=264600+

135080=400,680ГДж,                                          (1.5.3)

Qгод=Qогод+Qвгод+Qгвгод=1323+301,4+400,680=2025,08ГДж,           (1.5.4)   

    6.Расчет технологической тепловой нагрузки для производства чугуна:

П

Qтн=qiтн*Ni=0,71*109*2000=1,42*1012Дж/мес=1420ГДж/мес=

=о,547МВт                                                   (1.6.1)

где: qi=0,71-удельный расход теплоты на технологические нужды [4, стр3]

     Ni=2000т/мес-производительность предприятия по выпуску продукции  (из задания).

    График  распределения и продолжительности тепловых нагрузок.

Qо|=QoT1|+QoT2|=0,18+0,141=0,321МВт

Qв|=QвТ1|+QвТ2|=0,547+0,038=0,585МВт

Qo(tн=80С)= QoT1|[(tвр-tн)/(tвр-tно)]+ QoT2|[(tвр-tн)/(tвр-tно)]=0,18*[16-

8)/(16+34)]+0,141*[(18-8)/(18+34)]=0,04МВт

Проверка:

Qo(tн=-150С)=0,18*[(16+15)/(16+34)]+0,141*[(18+15)/(18+34)]=0,19МВт

Qв(tн=80С)= QвT1|[(tвр-tн)/(tвр-tнв)]+ QвT2|[(tвр-tн)/(tвр-tнв)]=0,547*[16-

8)/(16+22)]+0,038*[(18-8)/(18+22)]=0,12МВт

Проверка:

Qв(tн=-150С)=0,547*[(16+15)/(16+22)]+0,038*[(18+15)/(18+22)]=0,47МВт

Q(t=-220С)=0,585+0,014+0,25+0,547=1,396МВт

Qo(t=-220C)= 0,18*[(16+22)/(16+34)]+0,141*[(18+22)/(18+34)]=0,25МВт





      2 раздел: Схема прокладки тепловых сетей с выбранным оборудованием. 













		                	|	||

			     П          К	Т1

		         l=1000м	l=1000м	l=800м



			l=500м	|||





	                                            Т2



































































              

3 раздел: Расчет расходов теплоносителей по участкам тепловой сети. 

   1.П

Схема паропровода открытая двухтрубная, доля возврата конденсата =0,5; Qтн=0,547МВт; параметры теплоносителя: Р=0,79МПа,t=3000С. [4, стр3]; Расчетно-температурный график водяных тепловых сетей 150-700С.

Qтн=D(hпп-Свtк)-GкСв(tк-tхв),                                 (3.1.1)

D=0,547*106/[(2768,4*103-4190*80)-0,5*4190*(80-5)]=0,24кг/с=

=0,86т/ч,                                                  (3.1.2)

где: Св=4,190кДж/кг*гр-теплоемкость воды, 

     hпп=2768,4кДж/кг-энтальпия пара  [3, стр62]

     tк=800С-температура конденсата  [из задания]

     tхв=50C-температура холодной воды.

2.Т1

Q=(Qo|+Qв|)=(0,18+0,547)=0,727МВт                            (3.2.1)

G=Q/Cв(0,727*106/4190(150-70)=2,16кг/с=7,8т/ч          (3.2.2)

   3.Т2

Q=(Qo|+Qв|+Qгв|)=(0,141+0,038+0,014)=0,193МВт,                (3.3.1) 

G=Q/Cв(0,193*106/4190(150-70)=0,57кг/с=2,07т/ч         (3.3.2) 

            

















































    4 раздел: Гидравлический расчет тепловой сети, пьезометрический график (напоров) для водяной тепловой сети и выбор сетевых и подпиточных насосов.





		                	|	||

			     П          К	Т1

		        

		         l=1000м	    l=1000м	l=800м



			l=500м	|||





	                                            Т2









     Гидравлический расчет водопровода:

     1.Предварительный расчет 1 и 2-го участков.

Статическое давление в тепловой сети Нст=60 м;

Располагаемый напор у потребителя не менее Наб=15 м;

Нобр=20 м;

Падение давления на сетевых подогревателях Нс.п.=12 м;

Падение давления на 1 и 2-ом участках:

H+2=Нст–Нобр–Наб/2=60–20–15/2=32,5м,                         (4.1.1)

Падение давления на 1-ом участке:

H1=H1+2*l1/l1+2=32,5*1000/(1000+800)=18м,                   (4.1.2)

где: l1– длина первого участка,  [из задания]

     l2– длина второго участка.  [из задания]

Падение давления но 2-ом участке:

Н2=Н1+2-Н1=14,5м,                                         (4.1.3)

Линейные потери давления на 1 и 2-ом участках:

R1Па/м,                         (4.1.4)

где: . 

     z=0,02-0,05 – для водопровода.



R2Па/м,                          (4.1.5)



По номограммам для гидравлического расчета трубопроводов  находим предварительный диаметр трубопровода:

d1=75мм

d2=65мм.



     2.Окончательный расчет 1 и 2-го участков.

Окончательный диаметр трубопроводов:

d1=82мм,

d2=70мм.

Линейные потери по длине трубопровода при d1=82мм и d2=70мм:

R1=60Па/м,

R2=120Па/м.

Эквивалентные длины трубопроводов 1 и 2-го участков.

При прокладке примем: на каждые 100 м. длины трубопровода одно  сварное колено и один сальниковый компенсатор; задвижки ставятся в начале участка и перед потребителем.

1 участок.

10 сальниковых компенсаторов, 10 сварных колен, 1 задвижка.

При диаметре d1=82мм получаем:

lэ.1=Аld1,25=60,7*(10*0,2+10*0,68+1*0,5)*0,0821,25=24м,       (4.2.1)

где: Al=60,7м-0,25-постоянный коэффициент, зависящий от абсолютной эквивалентной шероховатости трубопровода,   (3, стр342)

      -коэффициент местных сопротивлений.   (3, стр343)

Полная длина: lп.1=l1+lэ.1=1000+24=1024м.                     (4.2.2)

2 участок.

8 сальниковых компенсаторов, 8 сварных колен, 2 задвижки.

При диаметре d2=70мм получаем:

lэ.2= Аld1,25=60,7*(8*0,2+8*0,68+2*0,5)*0,0761,25=18м,        (4.2.3)

Полная длина: lп.2=l2+lэ.2=800+18=818м.                       (4.2.4)

Падения давления и напора на 1 и 2-ом участках.

Р1=R1*lп.1=60*1024=6144Па,                                  (4.2.5)

м,                                    (4.2.6)

Р2=R2*lп.2=120*818=98160Па,                                 (4.2.7)   

м,                                   (4.2.8)

    3.Предварительный расчет 3-го участка.

Падение напора на 3-ем участке равно падению напора на 2-ом участке:

Н3=Н2=10,3м.

Линейные потери давления:

Па/м,                          (4.3.1)

По номограммам для гидравлического расчета трубопроводов находим предварительный диаметр трубопровода:

d3=31мм

     4.Окончательный расчет 3-го участка.

Окончательный диаметр трубопровода:

d3=51мм,

Линейные потери по длине трубопровода при d3=51мм:

R3=60Па/м,

Эквивалентная длина трубопровода.

5 сальниковых компенсаторов, 5 сварных колен, 2 задвижка, разделение потока в тройнике.

При диаметре d3=51мм получаем:

lэ.3= Аld1,25=60,7*(5*0,2+5*0,68+2*0,5+3)*0,0511,25=9,3м,     (4.4.1)

	Полная длина: lп.3=l3+lэ.3=500+9,3=509,3м.                    (4.4.2)

Падения давления и напора.

Р3=R3*lп.3=60*509,3=30558Па,                                (4.4.3)

м,                               (4.4.4)                     По полученным данным составляем таблицу.



№ уч.

G, кг/с

l, 

м

Предварительный расчет







Н, 

м 

R1, Па/м

d,

 м

Основная магистраль

1

2,73

1000

18

164,4

75

2

2,16

800

14,5

166,1

65

Ответвления от магистрали

3

0,57

500

10,3

185,8

31



№ уч.

Окончательный расчет



d, м

R1, 

Па/м

lэ,

 м

lп,

 м

Р,

Па

Н, 

м 

Н,

 м 



Основная магистраль

1

82

60

24

1024

61440

6,5

6,5

2

70

120

18

818

98160

10,3

16,8



Ответвления от магистрали

3

51

60

9,3

509,3

30558

3,2



   








































    



     

     Гидравлический расчет паропровода.

     5.Расход пара и его параметры.

D=0,24кг/с, Рп=0,79МПа, t=3000С.  [4,  стр.3]

Примем Р0==1МПа и Т0=3400С.

     6.Предварительный расчет паропровода.

Падение давления на всем участке.

Р=P0-PП=1*106-0,79*106=210000Па=0,21МПа,                    (4.6.1)

Rл=Р/l(1+)=210000/1000(1+0,09)=198,1Па/м,                 (4.6.2)

где: 

     z=0,2-0,5 – для паропровода,

     l=1000м – длина паропровода.

Среднее давление по длине трубопровода:

Рср=Р0+(Р/2)=1*106+(210000/2)=0,895МПа,                     (4.6.3)

Примем падение температуры по длине паропровода на 100 м равные 20,

Тср=340-10=3300С,                                           (4.6.4)

Средняя плотность пара.

ср=1/v=1/0,3039=3,29кг/м3,                                 (4.6.5)

где: v=0,3039 – объем 1 кг пара при Рср=0,895МПа и Тср=3300С (3, стр62).

Рассчитываем диаметр трубопровода.

d=Ad*D0,38/(Rл)0,19=0,414*0,240,38/651,70,19=70мм,              (4.6.6)

где: Ad=0,414м0,0475-постоянный коэффициент, зависящий от абсолютной эквивалентной шероховатости трубопровода,   [3, стр342]

     7.Окончательный расчет паропровода. 

Окончательный диаметр трубопровода:

d=82мм.

Rл=AR*D2/5,25=10,6*10-3*0,242/0,095,25=188,8,                 (4.7.1)

где: AR=10,6*10-3м0,25-постоянный коэффициент, зависящий от абсолютной эквивалентной шероховатости трубопровода,   [3, стр342]

Эквивалентная длина паропровода.

При прокладке примем: на каждые 100 м длины трубопровода один «П» образный компенсатор; задвижки ставятся в начале и конце участка.

10 «П» образных компенсаторов lэ=70м, 10 сварных колен lэ=16,8м, 2 задвижки lэ=2,6м.

Полная длина: lп.=l+lэ.=1000+89,4=1089,4м.                   (4.7.2)

Среднее давление по длине трубопровода:

Рср=Р0-Rл/ср*lп./2=1*106-188,8/3,29*1089,4/2=0,968МПа,       (4.7.3)

Падение температуры по всему участку трубопровода.

Т=4*10=400C

Средняя температура пара по длине.

Тср=Т0–Т/2=340–40/2=3200С,                                  (4.7.4)

Средняя плотность пара.

ср=1/v=1/0,2824=3,54кг/м3,                                 (4.7.5)

где: v=0,2824 – объем 1 кг пара при Рср=0,968 МПа и Тср=3200 (3, стр62).

Rл= Rл/ср=188,8/3,54=53,4Па/м,                             (4.7.6)

Р=Rлlп.=53,4*1089,4=0,058МПа,                              (4.7.7)

Р2=Р0-Р=1*106-0,058*106=0,942МПа,                          (4.7.8)

Р0=РП+Р=0,79*106+0,058*106=0,848МПа.                       (4.7.9)



    По полученным данным составляем таблицу.





D,

кг/с

l,

м

Предварительный расчет





Р,

МПа

Rl,

Па/м

Рср,

МПа

Тср,

0С

ср,

кг/м3

Rл,

Па/м

d,

мм

0,24

1000

0,21

198,1

0,895

330

3,29

651,7

70



Окончательный расчет

Р2,

МПа

d,

мм

Rл,

Па/м

lэ,

м

lп,

м

Рср,

МПа

Тср,

0С

ср,

кг/м3

Rл,

Па/м



82

188,8

89,4

1089,4

0,968

320

3,54

53,4

0,942





      Выбор сетевых и подпиточных насосов.

    По пьезометрическому графику H=68,6 м, расход теплоносителя по всему трубопроводу составил G=2,73 кг/с. На основе этих данных в  качестве основного сетевого насоса выбираем СЭ-160-70 с подачей V=160м3/ч и напором H=70м, в качестве резервного с учетом перспектив развития сети теплоснабжения выбираем СЭ-160-100.    [1,  стр.446]

     По пьезометрическому графику H=44,3 м, расход теплоносителя по всему трубопроводу составил G=2,73 кг/с.На основе этих данных в качестве основного подпиточного насоса выбираем СЭ-160-50 с подачей V=160м3/ч и напором H=50м, в качестве резервного с учетом перспектив развития сети теплоснабжения выбираемСЭ-160-70.      [1, стр.446] 



















































    5 раздел: Тепловой расчет сети.

    1.Тепловой расчет паропровода:

Выбор изоляции.

Минеральная вата на синтетическом связующем с из=200 кг/м3,из=0,053 Вт/м0С 

Толщина изоляции =70 мм.

Диаметр трубы с изоляцией:

dиз=dнар+2 =89+2*70=229мм,                                  (5.1.1)      

где: dнар–наружный диаметр трубы паропровода.

Тепловое сопротивление изоляции.

м*К/Вт,               (5.1.2)

Внешнее тепловое сопротивление.

Для предварительного расчета  (Вт/м2*К),

где: =5 м/с–скорость воздуха.

м*К/Вт,                    (5.1.3)

Температура поверхности изоляции:

                            (5.1.4)

где: tн.о.=–340С – температура наружного воздуха

     Т0=3000С – начальные параметры теплоносителя.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией паропровода с изоляцией:

к=4,650,7/dиз0,3=4,65*50,7/0,2290,3=22,4Вт/м2*К,               (5.1.5) 

где: =5м/с–скорость воздуха.

Коэффициент теплоотдачи излучением паропровода с изоляцией:

Вт/м2*К,          (5.1.6)

где: с=5 Вт/м2*К4–степень черноты.

Внешнее тепловое сопротивление паропровода с изоляцией:

м*К/Вт.           (5.1.7)

Тепловые потери 1 м паропровода с изоляцией:

Вт/м.                            (5.1.8)

Коэффициент теплоотдачи конвекцией голого паропровода:

к=4,650,7/dиз0,3=4,65*50,7/0,0890,3=29,7Вт/м2*К,               (5.1.9) 

где: =5м/с–скорость воздуха.

Коэффициент теплоотдачи излучением голого паропровода:

Вт/м2*К,        (5.1.10)

где: с=5 Вт/м2*К4–степень черноты.

Внешнее тепловое сопротивление голого паропровода:

м*К/Вт.         (5.1.11)

Тепловые потери 1 м голого паропровода:

Вт/м.                            (5.1.12)

Коэффициент эффективности изоляции.

%.                               (5.1.13)

Полные тепловые потери.

Q=q*l*(1+)=129,8*1000*(1+0,3)=168,7кВт,                  (5.1.14) 

Qгол=q*l=5054,05*1000=5054,05кВт.                          (5.1.15)

где:=0,3 – коэффициент, учитывающий тепловые потери арматуры, опорных конструкций, фланцев и т.д. 

Падение температуры:

h1=h2+Q/D=2768+168,7/0,24=3170,9кДж/кг,                    (5.1.16)

По Р=1МПа и h1=3170,9кДж/кг находим Т0=3550С,  (3,  стр.62).

Падение температуры на всем паропроводе составило 550С. 

    Тепловой расчет водопровода.

    2.Тепловой расчет первого участка.

Выбор изоляции.

Маты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем =60 кг/м3,из=0,04 Вт/м0С 

Толщина изоляции =70 мм.

Диаметр трубы с изоляцией:

dиз=dнар+2=89+2*70=229мм,                                   (5.2.1)

где: dнар=89мм–наружный диаметр трубы паропровода.

Выбор канала.

По диаметру трубопровода с изоляцией dиз выбираем канал (4,стр.12).

Тип канала: КЛ–120–60,

Внутренние размеры: 1200х600мм,

Наружные размеры: 1450х780мм,

к=1,3 Вт/м*К  – теплопроводность стенок канала.

Внутренний эквивалентный диаметр канала: 

м,                                     (5.2.2)

Внешний эквивалентный диаметр канала: 

м.                                   (5.2.3)

Глубина залегания канала.

h=2,2м.

Тепловое сопротивление изоляции.

м*К/Вт,                (5.2.4)

Наружное тепловое сопротивление.

м*К/Вт,                        (5.2.5)

где:  Вт/м2*К –внешнее тепловое сопротивление трубопровода в канале. 

Суммарное тепловое сопротивление трубопровода.

R1=R2=Rиз+Rнар=3,74+0,11=3,85м*К/Вт,                          (5.2.6)

где: R1 – тепловое сопротивление прямой линии,

     R2 – тепловое сопротивление обратной линии.

Тепловое сопротивление поверхности канала.

м*К/Вт,                         (5.2.7)

Внутреннее тепловое сопротивление канала

м*К/Вт,                     (5.2.8)

Тепловое сопротивление грунта.

h/dэ.внеш=2,2/1,01=2,18 > 2, тогда

м*К/Вт,                   (5.2.9)

где: гр=1,3 Вт/м*К – теплопроводность грунта.

Тепловое сопротивление канала+грунта.

R =Rп.к+Rк+Rгр=0,033+0,0286+0,197=0,259м*К/Вт.              (5.2.10)

Температура канала.

                       (5.2.11)

где: tгр=20С–температура не промерзания грунта.

Температура поверхности изоляции.

                             (5.2.12)

                            (5.2.13)

Тепловые потери 1 м водопровода.

Вт/м,                               (5.2.14)

Вт/м,                               (5.2.15)

Температура теплоносителя в конце участка.

t/пр=tпр–tпр=150–4=1460С ,

где:                   (5.2.16)

     l1=1000м–длина первого участка,

            =0,3 – коэффициент, учитывающий тепловые потери арматуры, опорных конструкций, фланцев и т.д. 

     G1=2,73кг/с–расход теплоносителя на первом участке

     св=4,19 кДж/кг*К – теплоемкость воды.

 t/обр=tобр +tобр=70+2=720С ,

где:                  (5.2.17)

Теплопотери трубопровода без изоляции:

Вт/м,                               (5.2.18)

где: м*К/Вт,               (5.2.19)

                    (5.2.20)

Коэффициент эффективности изоляции.

                                   (5.2.21)

Q=q*l*(1+)=35,06*1000*(1+0,3)=38,6кВт,                   (5.2.22) 

Qгол=q*l=268*1000=268кВт.                                  (5.2.23)

Падение температуры:

t=q*l*(1+)/G1Cв=38600/4190*2,73=3,90С.                    (5.2.24)

     3.Тепловой расчет второго участка.

Выбор изоляции.

Маты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем =60 кг/м3,из=0,04 Вт/м0С 

Толщина изоляции =70 мм.

Диаметр трубы с изоляцией:

dиз=dнар+2=76+2*70=216мм,                                   (5.3.1)

где: dнар=76мм–наружный диаметр трубы паропровода.

Выбор канала.

По диаметру трубопровода с изоляцией dиз выбираем канал (4,стр.12).

Тип канала: КЛ–120–60,

Внутренние размеры: 1200х600мм,

Наружные размеры: 1450х780мм,

к=1,3 Вт/м*К  – теплопроводность стенок канала.

Внутренний эквивалентный диаметр канала: 

м,                                     (5.3.2)

Внешний эквивалентный диаметр канала: 

м.                                   (5.3.3)

Глубина залегания канала.

h=2,2м.

Тепловое сопротивление изоляции.

м*К/Вт,                (5.3.4)

Наружное тепловое сопротивление.

м*К/Вт,                        (5.3.5)

где:  Вт/м2*К –внешнее тепловое сопротивление трубопровода в канале. 

Суммарное тепловое сопротивление трубопровода.

R1=R2=Rиз+Rнар=4,16+0,12=4,28м*К/Вт,                          (5.3.6)

где: R1 – тепловое сопротивление прямой линии,

     R2 – тепловое сопротивление обратной линии.

Тепловое сопротивление поверхности канала.

м*К/Вт,                         (5.3.7)

Внутреннее тепловое сопротивление канала

м*К/Вт,                     (5.3.8)

Тепловое сопротивление грунта.

h/dэ.внеш=2,2/1,01=2,18 > 2, тогда

м*К/Вт,                   (5.3.9)

где: гр=1,3 Вт/м*К – теплопроводность грунта.

Тепловое сопротивление канала+грунта.

R =Rп.к+Rк+Rгр=0,033+0,0286+0,197=0,259м*К/Вт.              (5.3.10)

Температура канала.

                      (5.3.11)

где: tгр=20С–температура не промерзания грунта.

Температура поверхности изоляции.

                            (5.3.12)

                            (5.3.13)

Тепловые потери 1 м водопровода.

Вт/м,                               (5.3.14)

Вт/м,                               (5.3.15)

Температура теплоносителя в конце участка.

t/пр=tпр–tпр=150–3,6=146,40С ,

где:                  (5.3.16)

     l1=800м–длина первого участка,

            =0,3 – коэффициент, учитывающий тепловые потери арматуры, опорных конструкций, фланцев и т.д. 

     G2=2,16кг/с–расход теплоносителя на первом участке

     св=4,19 кДж/кг*К – теплоемкость воды.

 t/обр=tобр +tобр=70+1,5=71,50С ,

где:                 (5.3.17)

Теплопотери трубопровода без изоляции:

Вт/м,                             (5.3.18)

где: м*К/Вт,               (5.3.19)

                    (5.3.20)

Коэффициент эффективности изоляции.

                                 (5.3.21)

Q=q*l*(1+)=31,77*800*(1+0,3)=30,04кВт,                   (5.3.22) 

Qгол=q*l=240,68*800=192,55кВт.                             (5.3.23)

Падение температуры:

t=q*l*(1+)/G1Cв=30040/4190*2,16=3,30С.                    (5.3.24)

     4.Тепловой расчет третьего участка.

Выбор изоляции.

Маты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем =60 кг/м3,из=0,04 Вт/м0С 

Толщина изоляции =50 мм.

Диаметр трубы с изоляцией:

dиз=dнар+2=57+2*50=157мм,                                   (5.4.1)

где: dнар=57мм–наружный диаметр трубы паропровода.

Выбор канала.

По диаметру трубопровода с изоляцией dиз выбираем канал (4,стр.12).

Тип канала: КЛ–90–60,

Внутренние размеры: 900х600мм,

Наружные размеры: 1150х780мм,

к=1,3 Вт/м*К  – теплопроводность стенок канала.

Внутренний эквивалентный диаметр канала: 

м,                                (5.4.2)

Внешний эквивалентный диаметр канала: 

м.                               (5.4.3)

Глубина залегания канала.

h=2м.

Тепловое сопротивление изоляции.

м*К/Вт,                  (5.4.4)

Наружное тепловое сопротивление.

м*К/Вт,                        (5.4.5)

где:  Вт/м2*К –внешнее тепловое сопротивление трубопровода в канале. 

Суммарное тепловое сопротивление трубопровода.

R1=R2=Rиз+Rнар=4,+0,17=4,17м*К/Вт,                            (5.4.6)

где: R1 – тепловое сопротивление прямой линии,

     R2 – тепловое сопротивление обратной линии.

Тепловое сопротивление поверхности канала.

м*К/Вт,                     (5.4.7)

Внутреннее тепловое сопротивление канала

м*К/Вт,                (5.4.8)

Тепловое сопротивление грунта.

h/dэ.внеш=2/0,93=2,15 > 2, тогда

м*К/Вт,               (5.4.9)

где: гр=1,3 Вт/м*К – теплопроводность грунта.

Тепловое сопротивление канала+грунта.

R =Rп.к+Rк+Rгр=0,037+0,031+0,204=0,272м*К/Вт.               (5.4.10)

Температура канала.

                      (5.4.11)

где: tгр=20С–температура не промерзания грунта.

Температура поверхности изоляции.

                             (5.4.12)

                             (5.4.13)

Тепловые потери 1 м водопровода.

Вт/м,                                (5.4.14)

Вт/м,                               (5.4.15)

Температура теплоносителя в конце участка.

t/пр=tпр–tпр=146–8=1380С ,

где:                    (5.4.16)

     l1=500м–длина первого участка,

            =0,3 – коэффициент, учитывающий тепловые потери арматуры, опорных конструкций, нцев и т.д. 

     G3=0,57кг/с–расход теплоносителя на первом участке

     св=4,19 кДж/кг*К – теплоемкость воды.

 t/обр=tобр +tобр=72+3=750С ,

где:                  (5.4.17)

Теплопотери трубопровода без изоляции:

Вт/м,                               (5.4.18)

где: м*К/Вт,               (5.4.19)

                  (5.4.20)

Коэффициент эффективности изоляции.

                                    (5.4.21)

Q=q*l*(1+)=32,1*500*(1+0,3)=14,6кВт,                     (5.4.22) 

Qгол=q*l=210*800=105кВт.                                   (5.4.23)

Падение температуры:

t=q*l*(1+)/G1Cв=14660/4190*0,57=4,10С.                    (5.4.24)











           























    6 раздел: Централизованное регулирование нагрузки водяной тепловой сети, графики регулирования.

   1.Тепловая нагрузка при t=-340С:

Q1=Qmax-Qтн=1,46-0,547=0,913МВт,                             (6.1.1)

где: Qmax=1,46МВт-тепловая нагрузка, необходимая чугунолитейному цеху и АБК,     [из графика тепловой нагрузки, 1 раздел]

      Qтн=0,547МВт-тепловая нагрузка на технологические нужды потребителя.      [из графика тепловой нагрузки, 1 раздел]

     Тепловая нагрузка при t=+80С:

Q2=Qmax-Qтн=0,721-0,547=0,174МВт,                            (6.1.2)

где: Qmax=0,721МВт-максимальная тепловая нагрузка, необходимая потребителям,     [из графика тепловой нагрузки, 1 раздел]

      Qтн=0,547МВт-тепловая нагрузка на технологические нужды потребителя.      [из графика тепловой нагрузки, 1 раздел]

     Тепловая нагрузка при t выше +80С:

Q3=Qmax-Qтн=0,585-0,547=0,012МВт,                            (6.1.3)

где: Qmax=0,559МВт-суммарная тепловая нагрузка, состоящая из технологической нагрузки и нагрузки на летнее горячее водоснабжение,     [из графика тепловой нагрузки, 1 раздел]

      Qтн=0,547МВт-тепловая нагрузка на технологические нужды потребителя.      [из графика тепловой нагрузки, 1 раздел]

   2.Температура прямой линии трубопровода при t=-340С:

1=Q1/Св*G1+2=913000/4190*2,73+70=1500С,                     (6.2.1)

где:  Св=4,190кДж/кг*гр-теплоемкость воды, 

     G1=2,73кг/с-расход теплоносителя на первом участке,

      2=700С-температура обратной линии трубопровода.

    Температура прямой линии трубопровода при t=+80С:

2=Q2/Св*G1+2=174000/4190*2,73+70=850С,                      (6.2.2)

где:  Св=4,190кДж/кг*гр-теплоемкость воды, 

     G1=2,73кг/с-расход теплоносителя на первом участке,

      2=700С-температура обратной линии трубопровода.

    Температура прямой линии трубопровода при t выше +80С:

3=Q3/Св*G1+2=12000/4190*2,73+70=730С,                       (6.2.3)

где:  Св=4,190кДж/кг*гр-теплоемкость воды, 

     G1=2,73кг/с-расход теплоносителя на первом участке,

      2=700С-температура обратной линии трубопровода.

   3.Тепловые нагрузки при t=-400С:

     Расчет тепловой нагрузки на отопление чугунолитейного цеха:

Qo|=(tвр-t)Vстрqo=(16+40)*12000*0,3=201000Вт=0,201МВт,        (6.3.1) 

где: qo=0,3Вт/(м3*К)-удельные тепловые потери здания на отопление (1, стр437)  

     Vстр=12000м3-объем здания по наружным размерам [из задания]

     tвр=160C-температура воздуха внутри помещения [4, стр25]

     tно=-400С-температура наружного воздуха. [1, стр432]

     Тепловая нагрузка на вентиляцию ниже tнв=-220С не изменяется, поэтому принимаем Qв|=0,547МВт.     

     Расчет тепловой нагрузки на отопление бытовых и административных зданий:

Qо|=(tвр-tно)Vстрqo=(18+40)*8000*0,34=157760Вт=0,157МВт,       (6.3.2)

где:Vстр=8000м3- объем здания по наружным размерам [из задания]

    tвр=180С- температура воздуха внутри помещения (4, стр25)

    qo=0,34Вт/(м3*К)-удельные тепловые потери здания на отопление (1, стр437)

    Тепловая нагрузка на вентиляцию ниже tнв=-220С не изменяется, поэтому принимаем Qв|=0,585МВт.

    4.Расход теплоносителя, необходимый потребителю при t=-400С:

G=Qсум/Св*(1-2)=1529360/4190*(150-70)=4,56кг/с,             (6.4.1) 

где:  Qсум=Qo|+Qв|+Qо|+Qв|=201000+585000+157760+585000=1529360Вт,

      Св=4190Дж/кг*гр-теплоемкость воды,

      1=1500С и 2=700С-температуры прямой и обратной линии трубопровода.







               































































     7 раздел: Выбор и расчет принципиальной тепловой схемы источника теплоснабжения.

      1.Выбор типа и числа устанавливаемых котельных агрегатов.

Суммарная ориентировочная тепловая нагрузка котельной.

Qкот=к*кк*(Qрот+1,2Qрв+Qргв+Qтех)=0,8*1,25*(321,4+1,2*585,6+26,7+

+547)=1596кВт,                                             (7.1.1)

где: Qтех–присоединенная технологическая нагрузка,

     кк=1,2 – коэффициент учитывает нагрузку кондиционирования,

     к=0,8 – коэффициент совпадения максимумов тепловых нагрузок.

Коммунальная нагрузка.

            (7.1.2)

где: hп=2828,1кДж/кг–энтальпия пара (3,  стр342),

     h/к=св*tк=4,19*80=335,2кДж/кг–энтальпия конденсата.

     Пар на подогреватели сетевой воды идет с параметрами: 

     Р=0,6 МПа, t=1900С.

     Конденсат идет с температурой tк=800С (обычно в диапазоне 80–1000С) при давлении подачи в деаэратор Р=0,104 МПа.

     то=0,95%–КПД сетевого подогревателя,

    тп=0,96%–КПД транспорта теплоты.

     Qком= Qро+ Qрв + Qргв=321,4+585,6+26,7=933,7кВт.

Максимальная часовая производительность котельной по пару с учетом собственных нужд.

Dкот=ксн*(Dком+ Dтех)=1,05*(0,81+0,24)= 1,05кг/с,             (7.1.3)

где: ксн=1,05– коэффициент учитывающий собственные нужды котельной   работающей на газе.

Количество устанавливаемых агрегатов.

,                                           (7.1.4)                                           

где: Di=0,444кг/с–паропроизводительность агрегата Е-1,6-9   (1,   стр.454).

Должно выполняться условие: 1,1*(n–1)*Di–Dтех>0,75Dком

т.е. 1,1*(2–1)*0,444–0,24= 0,25 , т.е. 2 котла недостаточно.

3 котла:

1,1*(3–1)*0,444–0,24=0,73 –это больше  0,75Dком=0,75*0,81=0,637.

К установке принимаем 3 котла.

     2.Расчет тепловой схемы производственно–отопительной котельной.

Производительность котельной по пару.

Dmax=ni*Di=3*0,444=1,33кг/с,                                (7.2.1)

где:  ni=3– число принятых к установке котельных агрегатов с производительностью Di=0,444 кг/с.

Количество конденсата, возвращаемого технологическим потребителем.

Gтк= к*Dтех=0,5*0,24=0,12кг/с,                              (7.2.2)

где: к=0,5– доля конденсата, возвращаемое технологическим потребителем,

     Dтех=0,24кг/с – расход пара технологическим потребителем.

Расход продувочной воды.

Gпр=кпр*Dmax=0,05*1,33=0,066кг/с,                            (7.2.3)

где:  кпр=0,05 –коэффициент, определяющий количество котловой воды, отводимой в непрерывную продувку для поддержания нормального солевого баланса котельного агрегата.

Количество вторичного пара, отводимого из сепаратора непрерывной продувки.

                 (7.2.4)

где: h/кв=844,7кДж/кг – энтальпия кипящей воды при давлении в барабане котла   (3, стр.432),

     h/с=475,38кДж/кг – энтальпия кипящей воды при давлении в сепараторе (3,  стр.422),

     h//с=2696,8 кДж/кг – энтальпия насыщенного пара при давлении в сепараторе (3, стр.422),

     Давление в барабане котла Рб=10атм = 1,0МПа,

     Давление в сепараторе Рс= 1,5 – 1,7 атм,

     с=0,98 – коэффициент, учитывающий потери теплоты сепаратором.

Количество продувочной воды, сливаемой в дренаж.

Gдпр= Gпр-Dс=0,066–0,01=0,056кг/с.                           (7.2.5)

Количество питательной воды, поступающей из деаэратора в котельные агрегаты.

Gпв=Dmax+Gпр=1,33+0,066=1,396кг/с.                            (7.2.6)

Расход выпара из деаэратора.

Dв=0,002*Gпв=0,002*1,396=0,003кг/с.                         (7.2.7)

Количество добавочной воды, необходимой для питания котельных агрегатов.

Gд.к.а.=Dв+Gдпр+Dтех–Gтк=0,003+0,056+0,24–0,12=0,179кг/с.       (7.2.8)

Количество тепловой воды, циркулирующей в тепловой сети.

           (7.2.9)

где: tпр=1500С и tотб=700С – температура сетевой воды в прямой и обратной линии,

     тп=0,96 и  то=0,95 – коэффициенты, учитывающие потери теплоты в тепловой сети и сетевом подогревателе.

Количество подпиточной воды для тепловой сети.

Gдтс=0,02*Gтс=0,02*4,05=0,195кг/с.                          (7.2.10)

Количество сырой воды, подвергаемой химводоочистке.

Gхв=(1+кхвсн)*(Gдка+Gдтс)=(1+0,1)*(0,179+0,19)=0,705кг/с,     (7.2.11)

где: кхвсн=0,1 – коэффициент, учитывающий собственные нужды ХВО.

Расход пара для подогрева сырой воды перед ХВО.

           (7.2.12)

где:  t//св=250С , t/св=50С – температура сырой воды после и до теплообменника,

      hп=2828.1 кДж/кг и  h/к=335.2 кДж/кг – энтальпия греющего пара и его конденсата.

Энтальпия подпиточной воды котельных агрегатов после охладителя непрерывной продувки.

                 (7.2.13)

где:t1=30 – понижение температуры воды в процессе ее обработки ХВО,

    tдр=500С – температура продувочной воды, сбрасываемой из охладителя непрерывной продувки в дренаж.

Энтальпия добавочной воды котельных агрегатов после охладителя.

                     (7.2.14)

где: h//в=2677 и h/в=423 кДж/кг – энтальпия насыщенного пара и конденсата при давлении в деаэраторе Рдеаэр=1,04–1,1 атм.

Средняя энтальпия потоков воды, поступающих в деаэратор.

      (7.2.15)

где: tтк=800С – температура конденсата, возвращаемого от технологического потребителя,

     hсв=h/=335,2 кДж/кг , hсп=h/=335,2 кДж/кг – энтальпия конденсата греющего пара подогревателей, греющего пара подогревателей сырой воды и сетевого подогревателя.

Расход пара на подогрев питательной воды в деаэраторе.

(7.2.16)

где:  tпв=1040С – температура питательной воды

      д=0,99 – коэффициент, учитывающий потери теплоты деаэратором

      G= Gтк+Gдка+Gсв+Gком=0,12+0,179+0,084+0,81=1,19кг/с,

      hв=2677 кДж/кг – энтальпия выпара при давлении в деаэраторе Рдеаэр=1,04–1,1 атм,

      hд=hп=2828,1 кДж/кг – энтальпия греющего пара деаэратора при Р=0,6 МПа, t=1900С.

      h//с=2696,8 кДж/кг – энтальпия насыщенного пара при давлении в сепараторе Рс= 1,5 – 1,7 атм.

Количество пара, расходуемое на собственные нужды котельной.

Dсн=Dmax*(ксн–1)=1,33*(1,05–1)=0,066кг/с.                    (7.2.17)

Количество пара отдаваемое промышленному потребителю.

Dн=Dmax+Dc–(Dд+Dсн+Dком+Dсв+Dв)=1,33+0,01–(0,07+0,066+0,81+0,084+0,003)=0,307кг/с.                  (7.2.18)

Степень удовлетворения в паре промышленного потребителя.



                    









Принципиальная схема паровой 

производственно–отопительной котельной.





1.Котел паровой низкого давления;

2.Паровой коллектор;

3.РОУ связи с промышленным потребителем пара;

4.РОУ собственных нужд;

5.Промышленный (технологический) потребитель пара;

6.Конденсатный бак;

7.Насос конденсатный;

8.Деаэратор атмосферный;

9.Насос питательный;

10.Сырая вода;

11.Насос сырой воды;

12.Подогреватель сырой воды;

13.Химводоочистка;

14.Охладитель непрерывной продувки;

15.Сепаратор непрерывной продувки;

16.Охладитель выпара;

17.Дренаж продувочной воды;

18.Насос подпиточной тепловой сети;

19.Обратная линия тепловой сети;

20.Сетевой насос;

21.Подогреватель сетевой;

22.Прямая линия тепловой сети;

23.Теплофикационный (коммунальный) потребитель теплоты.





























































                    Список литературы:



1.Е.Я. Соколов. “Теплофикация и тепловые сети”

М.: издательство МЭИ, 2001.

2. В.А. Григорьев, В.М. Зорин. “Промышленная теплоэнергетика и теплотехника”  М.: Энергоатомиздат, 1983.

3. М.П. Вукалович, С.Л. Ривкин, А.А. Александров. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. М.: издательство стандартов, 1969.

4.Методическое указание к курсовому проекту “Тепловая мощность системы теплоснабжения” Магнитогорск, 1987.





22