Определение тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение

Министерство образования и  науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение Высшего  профессионального образования

«Российский государственный профессионально-педагогический 
университет»

Институт  электроэнергетики и информатики

Кафедра автоматизированных систем электроснабжения

Курсовой проект

по дисциплине:

«Теплоснабжение промышленных предприятий и городов»

 

 

 

Выполнил

Студент

группы ЗЭС-313С

Вахромеев Иван Валентинович

Номер зачетной книжки 0902754

Проверил:

Екатеринбург, 2013

 

Оглавление

Исходные данные: 3

1. Определение тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. 3

2. Построение графиков расхода теплоты. 6

3. Регулирование отпуска теплоты. 8

4. Гидравлический расчет тепловой сети. 12

5. Пьезометрический график тепловой сети. 16

6. Расчет толщины тепловой изоляции трубопроводов. 17

   Приложения…………………………………………………………………………… 20

   Список литературы………………………………………………………………….... 24

 

 

Исходные  данные:

Город: Барнаул

L=1200 м

F=30 Га

P= 200 чел/Га

В проекте предусматривается двухтрубная  водяная система теплоснабжения, источником теплоты является  котельная.

1. Определение тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

Максимальный тепловой поток  на отопление для жилых и общественных зданий, Вт:

                                     

 

где  , Вт/м² – удельный показатель теплового потока на отопление (определяется по приложению 5);

 – общая площадь жилых зданий, м², рассчитываемая по формуле:

,                                              

где  – общая площадь жилого здания, отводимая на одного человека,

 м² /чел.

 – количество жителей в  квартале, определяемое по формуле:

,                                               

 

здесь  –  площадь рассчитываемого квартала, га;

 – плотность населения  в рассчитываемом квартале, чел/га

–коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным 0,25;

Максимальный тепловой поток  на вентиляцию для жилых и общественных зданий, Вт:

,                                        

 

где  – 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;

Среднесуточный  тепловой поток на горячее водоснабжение 

за неделю в отопительный период, Вт:

 

 

или

 

 

где  – норма расхода воды на горячее водоснабжение при температуре , на одного человека в сутки, л; (определяется по приложению 8).

– норма расхода воды на горячее водоснабжение, потребляемой в общественных зданиях( при температуре 55^оС, принимается в размере 25 л/сут на одного человека);

55– температура  горячей воды в системе горячего  водоснабжения, ^оС;

– температура холодной (водопроводной) воды в отопительный период (при  отсутствии данных принимается равной 5 ^оС);

– удельный показатель теплового  потока на горячее водоснабжение (определяется по приложению 9);

– теплоёмкость воды, принимаемая  равной 4,19 кДж/кг·К

Максимальный  тепловой поток на горячее водоснабжение  в

сутки наибольшего  водопотребления за период со среднесуточной температурой наружного воздуха +8 °С и менее (за отопительный период), Вт:

 

Суммарный тепловой поток по кварталам  Вт, определяем суммированием расчетных тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение с учётом 5% потерь теплоты в окружающую среду:

 

 

Таблица 1–  Расчетные тепловые потоки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

Площадь, F, Га	Плотность населения P, чел/Га	Количество жителей m, чел	Общая площадь A, м2	Тепловой поток, МВт
30	200	6000

 

 

 

2.  Построение графиков расхода теплоты.

Среднечасовой тепловой поток за отопительный период на отопление, МВт:

 

 

Расчет учётом потерь теплоты теплопроводами в размере 5%.

где – средняя температура наружного воздуха за период со среднесуточной температурой воздуха 8 ^оС и менее (отопительный период);

Среднечасовой тепловой поток за отопительный период на вентиляцию, МВт:

 

 

Расчет учётом потерь теплоты теплопроводами в размере 5%.

График  среднечасового расхода теплоты  на горячее водоснабжение не зависит  от температуры наружного воздуха, и будет представлять собой прямую, параллельную оси абсцисс с ординатой    для отопительного периода и с ординатой для неотопительного периода.

Среднечасовой тепловой поток на горячее водоснабжение  жилого

района в неотопительный период определяют по формуле:

 

 

 

 

 

 

Таблица 2 – Среднечасовые расходы теплоты по месяцам года.

Среднечасовые расходы по месяцам, МВт	Янв.	Февр.	Март	Апр.	Май	Июнь	Июль	Авг.	Сен.	Окт.	Ноя.	Дек.
	-17,5	-16,1	-9,1	2,1	11,4	17,7	19,8	16,9	10,8	2,5	-7,9	-15,0
	7,7	7,4	5,9	3,68	-	-	-	-	-	3,6	5,7	7,2
	0,95	0,91	0,74	0,45	-	-	-	-	-	0,44	0,7	0,88
	2,4	2,4	2,4	2,4	1,54	1,54	1,54	1,54	1,54	2,4	2,4	2,4
	11,05	10,71	9,04	6,53	1,54	1,54	1,54	1,54	1,54	6,44	8,8	10,5

 

Графики теплового потребления  изображены на рисунке №1.

График годового теплового потребления изображен  на рисунке №2.

 

 3. Регулирование отпуска теплоты.

3.1 Расчет  и построение отопительно-бытового  графика температур сетевой воды

При тепловой нагрузке жилищно-коммунального  сектора менее 65% от суммарной тепловой нагрузки, а также при отношении  регулирование отпуска теплоты принимают по нагрузке отопления.

 При таком  способе регулирования, для зависимых  схем присоединения элеваторных  систем отопления температуру воды в подающей и обратной магистралях, в течение отопительного периода,^oC определяют по следующим выражениям:

 

 

 

 

 

где  расчетный температурный напор нагревательного прибора, ^oС, определяемый по формуле:

 

 

 

 

 расчетный перепад температур  сетевой воды в тепловой сети

 

 

 расчетный перепад температур сетевой воды в местной системе отопления, ^oС:

 

 

Задаваясь различными значениями температур наружного воздуха  (обычно определяют и строят отопительный график температур воды.

Аналогичные расчеты произведем и  для других температур наружного  воздуха, и результаты сведём в таблицу 3.

Таблица 3 – Температура сетевой воды в подающем и обратном теплопроводах.

	Температура наружного воздуха, oC
	+10	+5	0	-5	-10	-15	-20	-25	-30	-35	-39
,oC	46.5	58.05	69.2	80.04	90.7	101.2	111.56	121.78	131.94	142.8	150
, oC	33,1	37.7	42.06	46.14	50.04	53.73	57.32	60.7	64.14	67.42	70

1. По полученным данным строим отопительный график температур воды в тепловой сети (рисунок 3).

 

2. Расчет и построение повышенного температурного графика

Расчет повышенного температурного графика заключается в определении  перепада температур сетевой воды в  подогревателях в верхней  δ ₁ и δ ₂ нижней ступени при различных температурах наружного воздуха и балансовой нагрузке горячего водоснабжения:

 

 

Суммарный перепад температур сетевой воды  в подогревателях нижней и верхней  ступеней δ в течение всего отопительного периода определяется по формуле:

 

 

Температура нагреваемой водопроводной  воды после нижней ступени подогревателя, , ^oC , рассчитывается по формуле:

 

 

Перепад температуры  сетевой воды в нижней ступени  водоподогревателя d₂ при различных температурах наружного воздуха  определяют 

• при    по формуле:

dd

 

• при    по формуле:

dd

 

 

Зная d и d находят температуру сетевой воды  в обратной магистрали по повышенному температурному графику при и :

при :

d

при :

d

 

Перепад температур сетевой воды в верхней  ступени подогревателя при  и :

_d

 

dd

 

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

 

 

d

 

Определив температур сетевой воды в подающей и обратной магистралях, строят повышенный температурный график.

По рассчитанным данным строим графики   (рисунок 4).

 

 

 

 

4. Гидравлический  расчет тепловой сети.

 

4.1 Определение  расходов сетевой воды

Расчетный расход сетевой воды, т/ч, в закрытых системах теплоснабжения для определения диаметров труб в водяных тепловых сетях при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять отдельно для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения по формулам:

На отопление:

 

где и – температуры в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования систем отопления и вентиляции.

На вентиляцию:

 

Расчетные расходы сетевой  воды на горячее  водоснабжение, т/ч зависят от схемы присоединения водоподогревателей.  При двухступенчатой схеме присоединения расход воды определяют  по следующим формулам:

 

где  среднечасовой расход воды на горячее водоснабжение, т/ч.

 и  температура в подающем и обратном теплопроводах в точке излома графиков температур воды.

 

Суммарный расчетный расход сетевой воды, т/ч, в двухтрубных тепловых сетях при качественном регулировании по отопительной нагрузке:

 

где коэффициент, учитывающий долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение, принимается в зависимости от мощности системы теплоснабжения (k=1,0 при k=1,0 при ).

При центральном качественном регулировании  отпуска теплоты по совмещённой  нагрузке отопления и горячего водоснабжения  расчетный расход сетевой воды определяется как сумма расходов воды на отопление  и вентиляцию без учета нагрузки горячего водоснабжения: