Курсовая Система централизованного теплоснабжения жилых районов г. Владимира
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-25Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
от 25%
договор
Содержание
Введение
1. Характеристика природных условий
2. Определение расчетных расходов тепла на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение
3. Выбор способа регулирования тепловой нагрузки
4. Расчет расходов теплоносителя в тепловых сетях
5. Гидравлический расчет тепловых сетей
6. Составление и расчет принципиальной тепловой схемы котельной
7. Расчет и выбор основного и вспомогательного оборудования
8. Определение диаметров и типоразмеров основных магистральных трубопроводов котельной
9. Обоснование выбора и расчет водоподготовительного оборудования
10. Мероприятия по охране окружающей среды
11. Мероприятия по охране труда
12. Специальная часть. Расчет и выбор дымовой трубы
13. Экономическая часть
Заключение
Список литературы
Введение
Целью дипломного проекта является разработка системы централизованного теплоснабжения жилых районов г. Владимир источником тепла которого является городская котельная. В ходе работы необходимо произвести расчет расхода теплоты на отопление, вентиляцию и ГВС для всех районов, гидравлический расчет для тепловых сетей.
Проектируемая производственно- отопительная котельная находится в городе Владимире.
Водоснабжение котельной осуществляется из городского водопровода.
Забор воздуха на горение осуществляется с улицы и непосредственно с котельного помещения.
Система теплоснабжения, для нужд отопления и вентиляции, закрытая. Регулирование качественное по отопительному графику с температурой 120- 70 °С.
Транспортная сеть района строительства представлена железными дорогами общего пользования и автодорогами местного значения.
Проект производственно - отопительной котельной разработан на основании задания проектирования.
1. Характеристика природных условий
Тепловая сеть проектируется для жилого района города Владимир при расчетных температурах отопительного периода для отопления -28 °С и для вентиляции -16 °С и скорости ветра в январе = 4,5 м/с. К данному району относятся четыре микрорайона, в каждом из которых расположены жилые и административные здания, больницы, детские сады и магазины. Так, например, в жилом микрорайоне I расположены две 9- этажных, четыре 5- этажных, три 2- этажных жилых зданий, два одноэтажных детского сада и два одноэтажных магазина. В каждом 9- этажном здании проживают 275 жителей, в 5- этажном 270 человек, в 2- этажном 100 человек, детский сад рассчитан на 30 человек, магазин на 10 рабочих мест.
Источником тепловой энергии служит городская котельная, расположенная в промышленной зоне. Теплоносителем для транспортировки тепловой энергии является вода. Система теплоснабжения закрытая, количество трубопроводов в тепловой сети две: подающая и обратная. Температура воды в подающей магистрали 120 °С, в обратной 70 °С. Обеспечение потребителей тепловой энергией осуществляется посредством проборов отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.
2. Определение расчетных расходов тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение
Расчетные тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию зависят от температуры наружного воздуха для данного района, наружного объема зданий и их удельных характеристик.
Для начала определим объем зданий по наружному обмеру
Объем зданий по наружному обмеру:
V=ABH, м, [ 1 ] стр.4 (1)
где А – длина здания, м;
В – ширина здания, м;
Н – высота здания( Н = nh, n– количество этажей, h– высота одного
этажа, м), м.
Высоту одного этажа примем:
жилой 5, 9- этажный дом h=2,85 м;
жилой 8- этажный дом h=2,7м;
жилой 1,2,3,4- этажный дом h=3 м;
административное здание h=2,85 м;
детский сад, магазин, больница, школа h=4 м.
Определим объем 9- этажного жилого здания, расположенного в I микрорайоне со следующими данными: А=60 м, В=15 м,
Н=9×2,85= 2565 м.
V=60×15×9×2,85=23085 м.
Аналогичным образом определим объемы всех зданий, расположенных в заданно районе строительства.
Расчеты сводим в таблицу 1.1
Таблица 1.1 - Геометрические размеры зданий
Расчетная часовая тепловая нагрузка отопления Q(ккал/ч) отдельного здания определяется по укрупненным показателям:
Q=αVq(t-t)(1+k)×10, МДж/ч, [1] cтр.6 (2)
где α – поправочный коэффициент, учитывающий отличие расчетной температуры наружного воздуха для проектирования отопления t в местности, где расположено рассматриваемое здание, от t= - 28 ºC, при которой определено соответствующее значение q.
V – объем здания по наружному обмеру, м
q - удельная отопительная характеристика здания, кДж/( м×ч× ºC), при t= - 28 ºC,принимается по приложению 3,4 [1] cтр. 63;
t - расчетная температура наружного воздуха, ºC, для проектирования отопления в местности, где расположено здание;
t - расчетная температура воздуха в отапливаемом здании, ºC; для административных общественных зданий принимается по приложению 4, для жилых зданий принять равной: при t= - 28 ºC, и ниже t= 20 ºC;
k - расчетный коэффициент инфильтрации, обусловленный тепловым и ветровым напором, т.е. соотношение тепловых потерь зданием с инфильтрацией и теплопередачей через наружные ограждения при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления.
Расчетный коэффициент определяется по формуле:
k= 10, [ 1 ] стр.6 (3)
где g – ускорение свободного падения, м/с²;
Н – высота здания, м;
- расчетная для данной местности скорость ветра в отопительный период, м/с;
k=
Q=1,05×23085,×1,55 (20-(-28))×(1+0,1)×10 = 1983,74 МДж/ ч.
Расчетная часовая тепловая нагрузка приточной вентиляции Q общественных зданий определяется по укрупненным показателям:
Q=(αVq - t)×10, МДж ⁄ч 1 ] стр.6 (4)
где q-удельная вентиляционная характеристика здания, кДж ⁄(м³×ч׺С), зависящая от назначения и строительного объема вентилируемого здания; принимается по приложению 4;
t - расчетная температура наружного воздуха, ºС, для проектирования приточной вентиляции в местности, где расположено здание; t= t, принимается по приложению 1.
Q=1,05×2700×0,46(20 - ( - 28))×10= 62,6 МДж ⁄ч.
Средняя часовая тепловая нагрузка горячего водоснабжение Qпотребителей тепловой энергии определяется по формуле:
Q= , МДж ⁄ч, [ 1 ] стр.7 (5)
где a – норма расхода горячей воды потребителями, л/сут; принимается по приложению 5;
m – количество единиц потребления, отнесенное к суткам: количество жителей, учащихся в учебных заведениях, мест в детских садах и т. д.;
c – удельная теплоемкость воды; принимается равной 4,187 кДж ⁄(кгºС);
t - температура холодной водопроводной воды в отопительный (зимний) период, ºС; принимается t= 5 ºС.
Q= = 239,88 МДж ⁄ч.
Максимальная нагрузка горячего водоснабжения:
Q= 2,4 Q, МДж ⁄ч, [ 1 ] стр.7 (6)
Q= 2,4×239,88 = 575,71 МДж ⁄ ч.
Средний тепловой поток на горячее водоснабжение в неотопительный (летний) период:
Q= Q, МДж ⁄ч, [ 1 ] стр.7 (7)
где t - температура холодной водопроводной воды в неотопительный период, ºС; принимается равной 15 ºС.
- коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному периоду; принимается равным 0,8 для жилищно-коммунального сектора, 1,2 – 1,5 – для курортных и южных населенных мест, 1,0 для предприятий.
Q= 239,88×=153,52 МДж ⁄ч.
Определяем суммарную тепловую нагрузку на отопление, вентиляцию и максимальное горячее водоснабжение каждого потребителя:
Q= Q+ Q+ Q, МДж ⁄ч, [ 1 ] стр.7 (8)
Q=1983,74+575,71=2559,45 МДж ⁄ч.
Определяем суммарный тепловой поток для каждого потребителя теплоты:
Q= Q×N, МДж ⁄ч, [ 1 ] стр.7 (9)
где N – количество зданий;
Q=2559,45×2=5118,9 МДж ⁄ч.
Рассчитываем суммарный тепловой поток для каждого микрорайона:
Q=Q+ Q+Q +Q+Q, МДж ⁄ч, [ 1 ] стр.7 (10)
Q=5118,9+6569,92+2420,4+623,54+95,06=14827,82 МДж ⁄ч.
Расчеты сводим в таблицу 1.2
3. Выбор способа регулирования тепловой нагрузки
Для водяных тепловых сетей следует предусматривать, как правило, качественное регулирование отпуска теплоты по нагрузке отопления или совмещенной нагрузке топления и горячего водоснабжения согласно графику изменения температуры воды в зависимости от температуры наружного воздуха. В обоих случаях центральное качественное регулирование отпуска
теплоты ограничивается наименьшими температурами воды в подающем трубопроводе, необходимым для подогрева воды, поступающей в системы горячего теплоснабжения потребителей.
– для закрытых систем теплоснабжения – не менее 70ºC;
– для открытых систем теплоснабжения – не менее 60ºC,
В закрытых и открытых системах при отношении 0,15 может применяться центральное качественное регулирование отпуска теплоты по отопительной нагрузке. При этом в закрытых системах водоподогреватели для горячего водоснабжения должны присоединяться по двухступенчатой смешанной схеме или параллельной схеме в зависимости от отношения и типа регуляторов.
Центральное качественное регулирование отпуска теплоты по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения применяется, если > 0,15. При этом в закрытых системах водоподогреватели горячего водоснабжения могут присоединяться по одноступенчатой или двухступенчатой схеме. Выбор схемы зависит от отношения и вида регуляторов воды или теплоты на отопление.
Таблица 1.3- Суммарные тепловые нагрузки
Тепловые нагрузки и их доли( отношения), МДж/ч | Микро-район 1 | Микро-район 2 | Микро-район 3 | Микро-район 4 |
| 3919,53 | 7143,51 | 3243,21 | 506,4 |
| 577,46 | 1063,97 | 537,9 | 88,56 |
| 1385,9 | 2553,53 | 1290,96 | 892,5 |
/ | 0,1 | 0,15 | 0,17 | 0,17 |
/ | 0,35 | 0,36 | 0,4 | 0,42 |
| 0,15 | |||
| 0,38 |
Построение графика центрального качественного регулирования отпуска теплоты по отопительной нагрузке основано на определении зависимости температуры сетевой воды в подающей и обратной магистралях от температуры наружного воздуха:
,.
Для зависимых схем присоединения отопительных установок к тепловым сетям температуру воды в подающей и обратной магистралях в течении отопительного периода, т.е. в диапазоне температур наружного воздуха от +8ºC до t, рассчитывают по формулам:
=t+Δt+ , ºC, [ 1 ] стр.11 (11)
= t+ Δt – 0,5, ºC, [ 1 ] стр.11 (12)
где Δt – температурный напор нагревательного прибора при расчетной температуры воды в отопительной системе, ºC, Δt =,( где – температура воды в подающей ( после смесительного устройства) линии системы отопления, ºC, принять равной 95 ºC, – температура воды в обратной линии системы отопления, ºC);
– расчетный перепад температур воды в тепловой сети, =, ºC; – расчетный перепад температур воды в местной системе отопления, = – , ºC
Задаваясь различными значениями t в пределах от +8 ºC до t (t=+8 ºC, t=0 ºC, t=t, t= t) определяем и по формулам:
= 20+62,5+=50 ºC;
= 20 +62,5- 0,5 2×5=37,5 ºC.
Таблица 1.4 - Температура воды в подающем о обратном трубопроводе в зависимости от температуры наружного воздуха
Температура сетевой воды, ºC | t, ºC | |||
+8 | 0 | t | t | |
| 53,13 | 63,5 | 84,38 | 100 |
| 37,5 | 46,3 | 60,6 | 70 |
Строим график ,(рисунок 1.1)
4. Расчет расходов теплоносителя в тепловых сетях
Определим расход воды на отопление Go. max (кг/с) по формуле:
Go. max= Qo.p./c×(τ1–τ2) , т/ч, [1] cтр. 15 (13)
Go. max=1983,74/ 4,19 (120 - 70)=9,5 т/ч.
где Qo.p. − расчетная тепловая нагрузка отопления, ккал/ч;
с – удельная теплоемкость воды; с=1 ккал/(кг·°С);
Найдем расход воды на вентиляцию Gв. max (кг/с) по формуле:
Gв. max= Qв.p. /c×(τ1–τ2) , т/ч, [1] cтр. 15(14) |
где Qв.p. − расчетная тепловая нагрузка вентиляции, ккал/ч;
Gв. max= 62,6/ 4,19 (120 - 70) = 0,3 т/ч.
В закрытых системах теплоснабжения средний расход сетевой воды Gг.ср. (кг/с) при двухступенчатой схеме присоединения водоподогревателей найдем по формуле:
Gг.ср. = Qг.сp. )/c×(τ'1–τ'2) ×(55−t')/(55−tх.з.)+0,2, т/ч, [1] cтр. 15 (15) |
где τ'2 − температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети после системы отопления в точке излома температурного графика, °С;
t' – температура воды после первой ступени подогрева при двухступенчатых схемах присоединения подогревателей, °С;
Gг.ср. =239,88/ 4,19(70 – 58,3)× (55-48,3/55-5 +0,2)=1,61 т/ч.
Максимальный расход Gг.mах. (кг/с) определим по формуле:
Gг.mах. = 0,55×Qг.max./с×(τ'1–τ'2), т/ч, [1] cтр. 15 (16) |
где τ'1 – температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети после системы отопления в точке излома температурного графика, °С;
τ'2 – температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети после системы отопления в точке излома температурного графика, °С.
Gг.mах. =0,55×575,7 /4,19×(70-58,3)=6,46 т/ч.
Суммарный расчетный расход сетевой воды
В двухтрубных тепловых сетях в открытых и закрытых системах теплоснабжения при качественном регулировании отпуска теплоты суммарные расчетные расходы сетевой воды Gd (кг/с) следует определять по формуле:
Gd = Gо.mах+Gв.mах+Gг.max , т/ч, [1] cтр. 17 (17) |
Gd =9,5 + 1,2+1,51=11,4 т/ч.
5. Гидравлический расчет тепловых сетей
Проектирование тепловых сетей начинается с выбора трассы и способа их прокладки. Проектирование трасс магистральных тепловых сетей должно увязываться с условиями как существующей застройки города, так и перспективами его дальнейшего развития.
Для проектирования тепловых сетей необходимы исходные данные: топографические условия местности, характер планировки и застройки городских районов, размещение наземных и подземных инженерных сооружений и коммуникаций, характеристика свойств грунтов и глубина их залегания, режим и физико-химические свойства подземных вод и другие
Трасса тепломагистрали, наносимая на топографический план, выбирается по кратчайшему направлению между начальной и конечной ее точками с учетом прохода труднопроходимых территорий и различных препятствий. Трасса тепловых сетей в городах и других населенных пунктах должна предусматриваться в отведенных для инженерных сетей технических полосах параллельно красным линиям улиц, дорог и проездов вне проезжей части и полосы зеленых насаждений, а внутри микрорайонов и кварталов – вне проезжей части дорог. При выборе трассы теплопроводов необходимо учитывать экономичность и надежность тепловых сетей. Наиболее экономичной является тупиковая схема.
С целью повышения надежности работы тепловых сетей целесообразно устраивать блокировочные перемычки, которые рассчитываются на пропуск аварийного расхода воды, принимаемого равным 70 – 75 % от расчетного. При диаметре магистралей до
Пересечение тепловыми сетями естественных препятствий и инженерных коммуникаций должно выполнятся под углом 90º, а при обосновании – под меньшим углом, но не менее 45º.
При выборе трассы предусматривается один ввод тепловых сетей в каждый квартал. В местах ответвлений к кварталам или зданиям предусматривают тепловую камеру. Подключать рядом расположенные кварталы целесообразно из одной тепловой камеры.
За расчетную магистраль принимаем наиболее напряженное и нагруженное направление на трассе тепловой сети, соединяющее источник теплоты с дальним потребителем. В проекте за магистраль принимаем направление от источника до микрорайона IV, т. е. участки: 1 (о – а), 2 (а – б), 3 (б – в), 4 (в – микрорайон IV).
Таблица 5.1- Расход сетевой воды на участке тепловой сети
№ участка | Расход теплоносителя (сетевой воды) | |||
Цифровое обозначение | Буквенное обозначение | формула | G, кг/с | G×3,6 т/ч |
1 | о – а | G=или G= | 100,41 | 361,48 |
2 | а – б | G=G–Gили G=G+G | 82,31 | 296,32 |
3 | б – в | G=G–Gили G=G+G | 39,32 | 141,55 |
4 | в – микрорайон IV | G=G | 24,61 | 88,6 |
5 | а – микрорайон I | G=G | 18,1 | 65,16 |
6 | б – микрорайон II | G=G | 42,99 | 154,76 |
7 | в – микрорайон III | G=G | 14,71 | 52,96 |
Предварительный гидравлический расчет тепловой сети
Гидравлический расчет один из важнейших разделов проектирования в эксплуатации тепловой сети.
При проектировании в задачу гидравлического расчета входит:
– определение диаметров трубопроводов;
– определение падения давления (напора);
– определение давлений (напоров) в различных точках сети;
– увязка всех точек системы при статическом и динамическом режимах с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и абонентских системах.
Независимо от результатов расчета наименьшие диаметры труб принимают: для распределительных трубопроводов – не менее
Удельные потери на трение R (h) на трубопроводах принимаем:
– для участков расчетной магистрали от источника тепла до наиболее удаленного потребителя до 80 Па/м;
– для ответвления от расчетной магистрали – по располагаемому давлению, но не более 300 Па/м.
При определении диаметра труб принимаем значения коэффициента эквивалентной шероховатости =0,5 мм и скорость движения теплоносителя не более 3,5 м/с.
По приложению 1 ,[1] выбираем наружный диаметр (d×s) трубопровода для каждого участка тепловой сети, скорость движения теплоносителя () и удельные потери давления R(h). Выбранные значения заносим в таблицу 2.2 По приложению 20, [1] подбираем соответствующие данные (d×s), условный (d) и внутренний (d)диаметры трубопроводов.