Министерство образования и науки Российской Федерации

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра промышленной теплоэнергетики

 

Проектирование производственно – отопительной котельной

для жилого района г. Смоленска

 

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине

«Источники и системы теплоснабжения

промышленных предприятий»

Э – 450.140104.2006.085.02.ПЗ
Нормоконтролер:
Руководитель:
Кириллов В. В. _________
«___»________2006 г.
Автор работы:
Студент группы Э-450
 Давыдов И. С.__________
«___»_____2006 г.
Проект защищен
с оценкой ____________
«___»________2006 г.
Челябинск
2006 г.

Аннотация

Давыдов Илья Сергеевич. Расчет производственно-отопительной котельной для жилого района г. Смоленска. Челябинск, ЮУрГУ, Энергетический факультет, 2006 г, 38 с, 4 рисунка, 16 таблиц, 1 лист формата А1. Библиография литературы – 7 наименований.

В данном проекте приводится расчет производственно-отопительной котельной для жилого района города Смоленска. В основной части проекта рассчитаны тепловые нагрузки на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение, а также расходы воды на отопление и вентиляцию. Выполнен гидравлический и тепловой расчет паропровода по заданной схеме, а также контактный теплообменник с активной насадкой. Приведено обоснование выбора основного оборудования тепловой схемы котельной, а также развернутая тепловая схема производственно-отопительной котельной на листе формата А1.

Содержание
1.Расчет тепловых нагрузок отопления, вентиляции и горячего водоснабжения……………………………………………………..……………...5
1.1 Сезонная нагрузка………………………..……………………….…………..6
1.2 Круглогодичная нагрузка…………………………………………………….7
2.Расчет температур сетевой воды……………….…………………..…………10
3.Расчет расходов сетевой воды……………………………………….……….13
4.Гидравлический расчет паропровода……………………………….……….14
5.Тепловой расчет паропровода………………………………………….……..17
6.Принципиальная тепловая схема котельной…………………………..…….19
7.Расчет тепловой схемы котельной………………………………….………..21
7.1 Расчет тепловой схемы паровой части котельной………………………..21
7.2. Расчет тепловой схемы паровой части котельной……………………….25
8.Расчет контактного теплообменника с активной насадкой….……………28
8.1 Тепловой расчет КТАН……………………………………………………..28
8.2 Гидравлический расчет КТАН…………………….……………………….31
9.Выбор оборудования тепловой схемы котельной…………………………..32
Заключение………………………………………………………….……………36
Список литературы…………………………………………………...………….37
Приложение…………………………………………………………….………..38

1.Расчет тепловых нагрузок отопления, вентиляции и горячего водоснабжения
В качестве потребителя коммунально-бытовой нагрузки выбран микрорайон г. Смоленска.  с жилыми домами квартирного типа и этажностью 5 и более этажей.
Исходные данные для определения сезонной и круглогодичной тепловых нагрузок:
1.    Расчетная температура воздуха проектирования отопления tно, оС34
2.    Средняя температура наиболее холодного месяца tнхм, оС……..-16,9
3.    Расчетная температура воздуха внутри жилых помещений tв , оС+20
4.    Расчетная температура горячей воды у абонента tг , оС………..+55
5.    Расчетная температура холодной водопроводной воды в летний период tх, оС…………………………………………………………………..+15
6. Расчетная температура холодной водопроводной воды в зимний период tх, оС…………………………………………………………………..+5
7. Количество квадратных метров жилой площади на одного жителя Fуд ,м2/чел……………………………………………………………………...18
8. Количество жителей z, чел…………………………………….90000
9. Укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м2 общей площади qo , Вт/м……………….87
10. Норма среднего недельного расхода горячей воды для жилых помещений, a, л/сут……………………………………..……………………..105
11. Норма среднего недельного расхода горячей воды  для общественных и административных зданий, b, л/сут………………………...25
12. Коэффициент, учитывающий расход тепла на общественные здания, k1………………………………………………………………….. 0,25
13. Коэффициент, учитывающий тип застройки зданий, k2……..…..0,6
14. Продолжительность работы системы отопления, no, сут..………218
Коэффициент учитывающий изменение средненедельного расхода тепла на ГВС в неотопительный период по отношению к отопительному, в0,8
1.1 Сезонная нагрузка
Производственно-отопительная котельная рассчитывается для трех режимов работы, поэтому необходимо, чтобы нагрузки отопления и вентиляции были определены для следующих температур наружного воздуха:
·        температура начала отопительного периода tн=+8 0С;
·        средняя температура наиболее холодного месяца tнхм=-16,9 0С;
·        расчетная температура воздуха проектирования отопления tно=-34 0С
Таблица 1 Расчет сезонных нагрузок

Величина		Единица измерения	Расчет
Наименование	Расчетная формула или способ определения
Расчетная нагрузка отопления (при tно)		МВт
Расчетная нагрузка вентиляции (при tнв= tно для жилых и общественных зданий)		МВт
Нагрузка отопления при tн= +8 0С		МВт
Нагрузка вентиляции при tн= +8 0С		МВт
Нагрузка отопления при tнхм = -8,6 0С		МВт
Нагрузка  вентиляции при tнхм = -8,6 0С		МВт

1.2 Круглогодичная нагрузка
Таблица 2 Расчет круглогодичной нагрузки

Величина		Единица измерения	Расчет
Наименование	Расчетная формула или способ определения
Средненедельный расход тепла на ГВС для зимнего периода		МВт
Средненедельный расход тепла на ГВС для летнего периода		МВт
Коэффициент недельной неравномерности	kн (справочное)	-	1,2
Коэффициент суточной неравномерности	kс (справочное)	-	2,0
Расчетный расход тепла на ГВС для зимнего периода		МВт	1,2∙2,0∙21,823 = 52,375
Расчетный расход тепла на ГВС для летнего периода		МВт	1,2∙2,0∙13,967= 33,521
Средняя температур воздуха отопительного периода	или по приложению 1 [1]	0С	-2,7
Годовой расход тепла на отопление		МВт
Годовой расход тепла на вентиляцию		МВт
Годовой расход тепла на ГВС		МВт
Суммарный годовой расход теплоты		МВт

2. Расчет температур сетевой воды
Значения температур сетевой воды в зависимости от температур наружного воздуха определяются методом регулирования тепловых нагрузок и температурным графиком теплосети. В данном случае имеем качественное регулирование по совмещенной нагрузке в закрытой системе теплоснабжения при температурном графике теплосети 150/70 0С.
Таблица 3 Расчет температур сетевой воды

Величина		Единица измерения	Расчет
Наименование	Расчетная формула или способ определения
Температура воды в подающем трубопроводе при tн=tно	(по условию)	°С	150
Температура воды в обратном трубопроводе при tн=tно	(по условию)	°С	70
Температура воды в стояке местной системы после смешения на вводе		°С	95
Перепад температур воды в местной системе		°С	95-70 = 25
Перепад температур тепловой сети		°С	150-70 = 80
Температурный напор нагревательного прибора местной системы		°С

Текущие значения температур воды в прямом и обратном трубопроводе рассчитываем по формулам:

,
где  –– величина относительной тепловой нагрузки:
Таблица 4 Температуры сетевой воды

tн,°С	+8	0	-5	-10	-15	-20	-25	-26
	0,227	0,409	0,523	0,636	0,75	0,864	0,977	1
ф01	53,02	77,15	91,71	105,84	119,86	133,70	147,26	150
ф02	34,86	44,43	49,87	54,96	59,86	64,58	69,10	70

Независимо от метода регулирования тепловых нагрузок необходимо учитывать, что при любых температурах наружного воздуха температура сетевой воды в подающем трубопроводе не может опускаться ниже 65 °С.  Поэтому при определенной температуре наружного воздуха (tни) происходит смена метода регулирования с качественного на количественное или наоборот.
Из (рис.2) в точке излома температурного графика определяем температуру наружного воздуха tни=+5°С.
Температуры сетевой воды  и должны быть рассчитаны с учетом нагрузки отопления и ГВС. , .
Для двух подогревателей const. Можно рассчитать по формуле:

Для расчетного режима, при котором поверхность теплообмена подогревателей будет максимальна, то есть при tн=tни=4,8°С, находим величину:

где  величина недогрева водопроводной воды в подогревателе первой ступени П1,  принимается в диапазоне 5…10°С.
Определим температуру воды в подогревателе первой ступени:

.
Для любой наружной температуры  находят  и .
Выполним пересчет сетевой воды и результаты сведем в таблицу:
Таблица 5 Пересчет температур сетевой воды

3. Расчет расходов сетевой воды
Расход сетевой воды на абонентском вводе поддерживается постоянным и равным:
(tн≤tни)  
При tн>tни расход сетевой воды находим по текущей тепловой нагрузке :
, кг/с
Расход воды на вентиляцию определяем так же, но по температурам сетевой воды  и :
(tн≤tни)      
(tн>tни)        , кг/с

4. Гидравлический расчет паропровода
Гидравлический расчет паропровода выполняется от потребителей к источнику, чтобы определить параметры пара у источника.
Исходные данные:
Схема паропровода изображена на бланке задания (стр.2)
Технологический теплоноситель – сухой насыщенный водяной пар.
Результаты гидравлического расчета паропровода приводятся в таблице 6.
Таблица 6. Гидравлический расчет паропровода

8.2 Гидравлический расчет КТАНа
Таблица 14 Гидравлический расчет КТАНа

Расчетная величина	Обозн.	Разм.	Расчетная формула или способ определения	Резуль-тат расчета
Местные потери давления на входе из подводящей трубы в коллектор		кПа		0,254
Местные потери давления на входе из коллектора в трубки пакета		кПа		0,135
Местные потери давления при повороте потока на 180° в трубках		кПа		0,451
Местные потери давления на выходе из трубок пакета в коллектор		кПа		1,015
Местные потери давления на выходе из коллектора в отводящую трубу		кПа		0,154
Линейные потери давления на трение в трубках пакета		кПа		68,24
Общее гидравлическое сопротивление КТАН	H	кПа		70,249

9. Выбор оборудования тепловой схемы котельной
Для удаления агрессивных газов и деаэрации воды устанавливаем два деаэратора:
В паровой части котельной:
Деаэратор атмосферный ДА-100/25
- расход воды 100 т/ч;
- рабочее давление 1,2 кгс/см2.
В водогрейной части котельной:
Вакуумный деаэратор ДВ – 25
- расход воды 25 т/ч;
- рабочее давление 0,3 кгс/см2.
Комплектуется охладителем ОВВ-8.
Таблица 15 Расчет теплообменного оборудования (производственная часть)

Расчетная величина	Обоз.			Размерн.		Расчетная формула или метод опре-деления	Номер теплообменного аппарата
							Паровая (производственная) часть
							1			2		3		4		5
Тепловая нагрузка	Q			кВт			80,9			259,67		516,21		686,3		67,84
Наибольшая разность температур теплоносителей	DtБ			0С			110,7			155,34		141,89		54,5		21
Наименьшая разность температур теплоносителей	DtМ			0С			35,6			44		21,4		10		19,4
Среднелога-рифмический температурный напор	Dt			0С			64,35			87,21		64,57		26,64		20,1
Коэффициент теплопередачи		k			По [7]			800	1500				800
Поверхность теплообмена		F	м2					1,57	2,95		5,74		33,8		4,56

Выбираю следующие теплообменные аппараты:
Т№1: Водо-водяной 07 ОСТ 34-588-68 7-114х2000 ПВ-z-07
Площадь поверхности нагрева: 1,76 м2
Число трубок: 12
Т№2: Пароводяной ПП2-4-2-II
Площадь поверхности нагрева: 4,07 м2;
Число трубок: 19
Т№3: Пароводяной ПП2-6-2-II
Площадь поверхности нагрева: 6,08 м2;
Число трубок: 68
Т№4: Водо-водяной 18 ОСТ 34-588-68 18-377х4000 ПВ-z-18
Площадь поверхности нагрева: 40,1 м2
Число трубок: 283
Т№5: Водо-водяной 11 ОСТ 34-588-68 11-219х2000 ПВ-z-11
Площадь поверхности нагрева: 5,89 м2
Число трубок: 37

Таблица 16 Расчет теплообменного оборудования (отопительная часть)

Расчетная величина	Обоз.	Размерн.	Расчетная формула или метод опре-деления	Номер теплообменного аппарата
				Водогрейная (отопительная) часть
				6	7	8
Тепловая нагрузка	Q	кВт		579,54	965,77	27,54
Наибольшая разность температур теплоносителей	DtБ	0С		65	85	5
Наименьшая разность температур теплоносителей	DtМ	0С		4	46	4,05
Среднелога-рифмический температурный напор	Dt	0С		19,81	62,96	4,65
Коэффициент теплопередачи	k		По [7]	800
Поверхность теплообмена	F	м2		37,2	19,2	7,87

Выбираю следующие теплообменные аппараты:
Т№6: Водо-водяной 18 ОСТ 34-588-68 18-377х4000 ПВ-z-18
Площадь поверхности нагрева: 40,1 м2
Число трубок: 283
Т№7 Водо-водяной 17 ОСТ 34-588-68 17-377х2000 ПВ-z-17
Площадь поверхности нагрева: 19,8 м2
Число трубок: 212
Т№8 Водо-водяной 13 ОСТ 34-588-68 13-273х2000 ПВ-z-17
Площадь поверхности нагрева: 10,0 м2
Число трубок: 64

Заключение
В результате расчета данного проекта мы рассчитали сезонную и круглогодичную тепловую нагрузку котельной, а также рассчитали расходы воды на отопление и вентиляцию (см. рис 1,2).
Выполнили гидравлический и тепловой расчет паропровода и получили следующие данные:
·                 требуемое давление пара у источника (Pк = 0,729 МПа) для обеспечения потребителям заданного давления Раб = 0,70 МПа.
·                 потери тепла через изоляцию на трех участках (см. табл. 7)
Разработали принципиальную тепловую схему котельной (см. рис. 4).
Прозводственно-отопительная котельная была разбита на две части производственную и отопительную.
По результатам расчета паровой части котельной для обеспечения требуемой технологической нагрузки были выбраны два паровых котельных агрегата Е-35-14
Водогрейная часть котельной была рассчитана на четыре режима работы в зависимости от температуры наружного воздуха.
Для обеспечения отопительной нагрузки были выбраны три водогрейных котла марки КВГМ-50.
Проведен тепловой и гидравлический расчет КТАНа.
Выбрано теплообменное оборудование для котельной.
Приведена развернутая тепловая схема производственно-отопительной котельной на листе формата А1.