зщо. 1. цель и объем задания
 Скачать 2.65 Mb.
|
|
1. ЦЕЛЬ И ОБЪЕМ ЗАДАНИЯ Развитие теплоснабжения осуществляется в основном за счет крупных тепловых электростанций. В то же время в районах страны или города, где концентрация потребителей теплоты не достигает уровня, оправдывающего экономическую целесообразность сооружения ТЭЦ, основным источником теплоснабжения остаются районные и квартальные котельные. Система централизованного теплоснабжения состоит из источника теплоты, тепловых сетей и потребителей тепловой энергии (абонентов). Целью курсового проектирования является закрепление и углубление знаний важнейших разделов курса «Источники и системы теплоснабжения предприятий», каких как: выбор трассы тепловой сети, определение расчетных тепловых нагрузок потребителей, расчет и построение температурного графика центрального качественного регулирования, гидравлический расчет тепловой сети, построение пьезометрического графика, выбор схемы присоединения типовых потребителей. Индивидуальное задание может включать расчет тепловой схемы котельной с выбором основного оборудования или разработку схемы и выбор оборудования теплового пункта для различных потребителей. Содержание курсовой работы предусматривает аргументацию принятых технических решений и расчетных методик, анализ графиков и ссылки на использованный справочный материал и литературу. Бланки заданий на курсовое проектирование приведены в прил.1 В пояснительной записке должны быть отражены следующие вопросы: Планировка микрорайона и трассировка тепловых сетей. Климатологическая характеристика района теплоснабжения и тепловой режим зданий. Гидравлический расчет тепловых сетей микрорайона. Пьезометрический график главной магистрали. Выбор схемы присоединения типового потребителя. Температурный график центрального качественного регулирования. Расчет компенсаторов температурных деформаций. Индивидуальное задание: Для спец. 140104.65 «Промышленная теплоэнергетика»: Разработка схемы теплового пункта заданного объекта и выбор оборудования для этого теплового пункта. Для спец. 104106.65 «Энергообеспечение предприятий»: Расчет тепловой схемы паровой котельной и выбор основного оборудования. Графическая часть проекта выполняется на одном листе формата А1, на котором должны быть представлены: Планировка микрорайона с трассировкой тепловых сетей и обозначением расчетных участков сети (Формат А3). Пьезометрический график главной магистрали с ответвлениями (Формат А3). Схема присоединения типового потребителя (Формат А4). Температурный график центрального качественного регулирования (Формат А4). Индивидуальное задание: Принципиальная схема котельной или схема теплового пункта со спецификацией оборудования (Формат А3) 2. ПЛАНИРОВКА МИКРОРАЙОНА И ТРАССИРОВКА ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ Первичным структурным планировочным элементом селитебной части города является микрорайон. Под микрорайоном понимают жилой массив, ограниченный красными линиями магистральных и жилых улиц. Жители микрорайона обеспечиваются всеми видами учреждений повседневного обслуживания микрорайонного значения. Численность населения микрорайона принимают для больших и средних городов 6-20 тысяч, в малых городах и поселках – 4–6 тысяч человек. Планировка микрорайона производится «по свободной схеме». Жилые дома проектируют внутри микрорайона жилыми группами со своими детскими садами, школами, предприятиями торговли, площадками отдыха, ориентируют их по сторонам горизонтов, рельефу местности, имеющимся зеленым насаждениям и водоемам. В практике расчетов часто возникает необходимость определить площадь микрорайона, приходящуюся на одного жителя. В крупных городах нормами рекомендуется смешанная застройка в 9 этажей и более с частичным применением зданий в 5 этажей. Площадь территории, приходящейся на одного жителя, определяется по формуле:  ;  (2.1)где  − коэффициент, характеризующий отношение площади застройки к общей площади (см. табл. 2.1); − коэффициент, характеризующий отношение площади участков учреждений обслуживания, приходящихся на одного жителя, к норме обеспеченности жилой площадью; = 0,93 − для микрорайонов [1]; − коэффициент застройки (см. табл. 2.2); − обеспеченность населения общей площадью;  на одного человека на расчетный период; − средняя этажность жилых зданий микрорайона; ; (2.2)где  , − этажности зданий;  , ; , − доля жителей, проживающих в соответствующих зданиях. Площадь микрорайона, м2:  , (2.3)где N − число жителей микрорайона. Таблица 2.1. Значение коэффициента io (отношение площади застройки к общей площади) [1]
Таблица 2.2. Показатели коэффициента застройки [1].
Микрорайон застраивается типовыми 9-ти и 5-ти этажными домами. Число секций домов выбирается самостоятельно, но не более шести. Размеры и основные характеристики типовых зданий приведены в табл. 2.3. Таблица 2.3. Основные характеристики зданий микрорайона.
Принимается, что в одной квартире в среднем проживают: в 5-ти этажном доме − 3 человека, в 9-ти этажном доме – 4 человека. В 5-ти этажном доме на площадке находится 3 квартиры, в 9-ти этажном доме – 4 квартиры. В одной секции пятиэтажного дома − 15 квартир, в одной секции девятиэтажного дома – 36 квартир, то есть в пятиэтажном доме в среднем в одной секции проживает 45 человек, а девятиэтажном – 144 человека. Из этих условий определяется число секций соответствующих зданий и число жителей, проживающих в 5-ти и 9-ти этажных домах, а также число этих зданий. Для определения числа зданий можно составить и решить уравнение, приняв за Х общее число зданий, с учетом количества жителей, проживающих в пятиэтажных и девятиэтажных зданиях, и принимая все здания шестисекционными. Из заданного соотношения жителей, проживающих в 9-ти этажных домах, определяется число пяти- и девятиэтажных зданий. Затем уточняется количество секций в зданиях так, чтобы общее число жителей микрорайона отличалось от заданного менее чем на ± 45 человек. Пример плана расселения жителей микрорайона численностью 9,5 тысяч человек представлен в табл. 2.4. Таблица 2.4. План расселения жителей микрорайона
Затем определяется средняя этажность микрорайона по формуле (2.2), и вычисляется площадь территории, приходящейся на одного жителя по формуле (2.1). Площадь всего микрорайона рассчитывается по формуле (2.3). Размеры территории определяются с округлением в большую сторону. При планировке зданий на территории микрорайона учитываются их размеры, приведенные в табл. 2.3, а также принятое число секций. Незастроенная площадь также зависит от габаритов здания и, главным образом, от их высоты. Требования по обеспечению инсоляции квартир не менее трёх часов в сутки являются основным фактором, от которого зависит величина разрывов между зданиями. В действующих нормах проектирования городов минимальные разрывы между длинными сторонами установлены для 5-этажных зданий – 30 м, а для 9-этажных – 48 м. Разрывы между торцами стен с окнами из жилых помещений принимаются соответственно 15 и 24 м. У 5-этажных зданий 94 серии имеются окна на торцевых стенах, у 9-этажных зданий торцевые стены без окон. Размеры земельных участков для общеобразовательных школ предусматриваются 2 га, для детских садов – 35 м2 на одно место. С учетом этих требований выполняют планировку микрорайона. В каждом микрорайоне должны обязательно проектироваться общественные здания: школа и детский сад, остальные учреждения повседневного обслуживания предусматриваются по желанию студента или с учетом индивидуального задания. Планировка выполняется в масштабе. Сначала на план местности наносят котельную за пределами микрорайона, ориентируя её по сторонам света в соответствии с заданием. Трассировку тепловой сети выполняют от заданного места расположения котельной в виде одного вывода трассы, которая затем разделяется на две или более ветвей. Ветви магистралей прокладываются по территориям с наибольшей тепловой нагрузкой по возможности прямолинейно. Здания подключаются к магистральным линиям через тепловые камеры, т.к. по архитектурным соображениям в городах предусматривается подземная прокладка тепловых сетей в непроходных каналах. К тепловым камерам подключаются группы зданий так, чтобы число камер было минимально необходимым. Для обеспечения надежного теплоснабжения детских и образовательных учреждений их стремятся, по возможности, подключать к отдельным камерам. В зданиях условно задается место расположения теплового пункта (например, третий подъезд), и трасса доводится до этого места. 3. РАСЧЕТНЫЕ УСЛОВИЯ И ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ ЗДАНИЙ Для расчета тепловых нагрузок необходимо выписать из справочной литературы [2,4,5,7] климатологические характеристики района строительства: расчетную температуру наружного воздуха для проектирования систем отопления tно, расчетную температуру наружного воздуха для систем вентиляции tнв, среднюю температуру наиболее холодного месяца tхм и среднюю температуре наружного воздуха за отопительный период tоп. Определение расходов теплоты на отопление проводят не по минимальному значению наружной температуры, а по расчетному значению tно, равному средней температуре наиболее холодных пятидневок, взятых из восьми наиболее холодных зим за 50- летний период (расчетный параметр Б). Следует учесть, что значения наружной температуры приведены в СНиП 23-01-99 [4] в двух вариантах, соответствующих различной обеспеченности, а именно 0,92 и 0,98. За исключением особо ответственных объектов при проектировании следует использовать только значения, соответствующие обеспеченности 0,92. Для снижения расчетного расхода теплоты на вентиляцию наружная температура, по которой рассчитываются вентиляционные установки tнв, принимается как средняя температура наиболее холодного периода, составляющего 15% общей продолжительности отопительного периода. Значения tнв принимаются по СНиП 23-01-99 (параметр А) [4]. Исключением являются только промышленные цехи с большим выделением вредностей, для которых tнв принимается равной tно (Параметр Б). Далее необходимо выписать средние значения температур внутреннего воздуха для жилых и общественных зданий микрорайона (табл. 2.3). Для жилых зданий и детских учреждений при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования систем отопления при tно = -31 оС и ниже температура воздуха внутри помещений принимается на два градуса выше, например, для жилых зданий  = 20 оС. Для детских учреждений также необходимо учитывать эту прибавку температуры.4. РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК ПОТРЕБИТЕЛЕЙ Расчетный (максимальный) расход теплоты на отопление здания зависит от температур наружного и внутреннего воздуха, объёма здания по наружному обмеру и определяется по формуле:  , (4.1)где qov – удельная тепловая характеристика зданий (отопительная характеристика), Вт/(м3 оС), показывает тепловые потери через наружные ограждения единицы объема здания при разности внутренней и наружной температур Δt=1ºС; (табл. 2.3); V – объем здания по наружному обмеру, м3, (табл. 2.3);  – усредненная температура внутреннего воздуха в отапливаемом помещении (табл. 2.3); tно– расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления; β – поправочный коэффициент на температуру наружного воздуха, отличную от -30 оС (поправка вводится только для жилых зданий). Для удобства расчетов на ПК поправки β используется эмпирическая формула, которая применима только при tвр=18 оС, в остальных случаях поправка берется по таблице [5]:  . (4.2)На основании формулы (4.1) нагрузку отопления девятиэтажного пятисекционного жилого дома можно записать в виде, Вт:  , (4.3)где  − удельные отопительные характеристики соответственно торцевой и рядовой секций здания (табл. 2.3); Vт , Vр – объёмы соответственно торцевой и рядовой секций (табл. 2.3). Расчетный расход теплоты на вентиляцию для общественных зданий определяется по формуле:  , (4.4)где qв – удельный расход теплоты на вентиляцию (удельная вентиляционная характеристика зданий), Вт/(м3 ∙ 0С), то есть расход теплоты на 1 м3 вентилируемого объёма здания по наружному обмеру при разности температур воздуха внутри вентилируемого помещения и наружного воздуха в 1оС; V – наружный объем вентилируемого здания, м3 (табл.2.3); tвр – усредненная температура внутреннего воздуха (табл. 2.3); tнв– расчетная температура наружного воздуха для систем вентиляции. Cредненедельный тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение для жилых и общественных зданий по формуле:  , (4.5)где с – теплоемкость воды, с = 4,187  ;т – количество единиц измерения (людей); а – норма расхода горячей воды с температурой tг=55 ºС, кг (л)на единицу измерения в сутки; для жилых зданий а = 105 л/сут на человека, для общественных зданий по нормам [5,7]; tх – температура холодной водопроводной воды; принимают в отопительный период 5 оС и в летний период 15 оС; 1,2 – коэффициент, учитывающий остывание горячей воды в абонентских системах. После определения расчетной (максимальной) тепловой нагрузки составляется сводная таблица тепловых нагрузок для четырёх характерных режимов: максимального зимнего, среднего для наиболее холодного месяца, средне-отопительного и летнего. Пересчет тепловых нагрузок на другие режимы при температуре наружного воздуха соответствующего режима tнi производится по формуле:  . (4.6)Определим, пользуясь этой зависимостью, средние нагрузки отопления и вентиляции, например, за отопительный период:  ;  .В летний период тепловой поток, необходимый для приготовления горячей воды, уменьшится и находится по формуле:  , (4.7)где КS – коэффициент, учитывающий снижение летнего расхода воды по отношению к зимнему. При отсутствии данных принимается КS=0,8, за исключением курортных и южных городов, для которых КS=1, для промышленности КS=1;  − температуры водопроводной воды соответственно в летний и зимний периоды.Подставив значения коэффициента КS=0,8 и температур водопроводной воды в формулу (4.7), получим соотношение:  .Результаты расчетов тепловых нагрузок всех режимов заносятся в сводную таблицу (табл. 4.1). Таблица 4.1. Сводная таблица тепловых нагрузок
5. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ КОТЕЛЬНОЙ С ПАРОВЫМИ КОТЛАМИ На тепловых схемах котельных показывается основное и вспомогательное оборудование, объединяемое линиями для транспортировки теплоносителей в виде пара или воды. Тепловые схемы могут быть принципиальные, развернутые и монтажные. На принципиальной тепловой схеме указывается лишь главное оборудование (котлы, подогреватели, деаэраторы, насосы) и основные трубопроводы без арматуры, различных вспомогательных устройств и второстепенных трубопроводов. На такой схеме можно показать параметры теплоносителей и расходы. Основной целью расчета тепловой схемы котельной является определение общих тепловых нагрузок и распределение их между оборудованием котельной для обоснования выбора основного оборудования (например, паровых котлов). Расчет тепловой схемы котельной позволяет определить суммарную тепловую паропроизводительность котлов при нескольких режимах её работы. Принципиальная тепловая схема производственно-отопительной котельной с паровыми котлами для потребителей пара и горячей воды представлена на рис. 5.1. В таких котельных устанавливаются обычно паровые котлы низкого давления – 1,4 МПа, которые вырабатывают насыщенный или перегретый пар для покрытия технологических и коммунально-бытовых нагрузок.  Рис. 5.1. Принципиальная тепловая схема котельной с паровыми котлами Сырая вода поступает из водопровода с напором в 30…40 м вод. ст. Если напор сырой воды недостаточен, предусматривают установку насосов сырой воды. Сырая вода подогревается в подогревателе сырой воды до температуры 30 оС паром собственных нужд котельной. Далее вода проходит через водоподготовительную установку (ВПУ) и направляется через подогреватель химически очищенной воды (ПХОВ) в колонку деаэратора. Туда же направляются потоки конденсата с производства, конденсат подогревателей сетевой и сырой воды. В барабанных котлах чистота получаемого пара определяется качеством котловой воды. Для поддержания в котловой воде допустимой концентрации примесей, которая предотвращает их выпадение и отложение в поверхностях нагрева, необходимо непрерывно удалять часть котловой воды. Этот процесс называется непрерывной продувкой. Восполняется это удаление добавкой более чистой питательной воды. Для использования теплоты непрерывной продувки паровых котлов устанавливаются расширители непрерывной продувки (РП). В корпусе расширителя снижается давление с 1,4 МПа до 0,12 – 0,15 МПа, и происходит частичное вскипание продувочной воды. Так как парообразование идет при невысоких параметрах пара и воды, следовательно, растворимость веществ в них сильно различается. Поэтому загрязнения, содержащиеся в продувочной воде, не переходят в пар и добавочной очистки пара не требуется. Отсепарированный пар направляется в деаэратор, а оставшаяся вода сбрасывается в продувочный колодец, служащий для охлаждения продувочных вод до температуры 50-60 оС. Деаэраторы – это подогреватели смешивающего типа, предназначенные для термической деаэрации воды, то есть для удаления коррозионно-агрессивных газов – кислорода и свободной углекислоты. Эти газы вызывают коррозию поверхностей нагрева котлов и трубопроводов. Деаэраторы, работающие при давлении, близком к атмосферному (порядка 0,12 МПа), называют атмосферными. Термическая деаэрация воды основана на законе Генри, согласно которому растворимость газов в воде пропорциональна его парциальному давлению в газовой смеси, соприкасающейся с поверхностью воды. При повышении температуры воды до температуры насыщения, соответствующей давлению в деаэраторе, парциальное давление газа над кипящей водой снижается до нуля, что снижает до нуля его растворимость. При достижении температуры кипения происходит выделение образующихся в объеме жидкости газовых пузырьков. Кроме того, растворенные газы выделяются из жидкости диффузией. Для этого подается пар. В целях улучшения условий выделения газов необходимо максимально увеличивать поверхность контакта деаэрируемой воды с паром, чтобы растворенные газы могли быстро выделяться. Это достигается сливом деаэрируемой воды через дырчатые тарелки для образования большого числа струй с малым диаметром. Чтобы обеспечить максимально возможную разность скоростей газов в воде и в паровом объеме, используется противоток в направлениях движения греющего пара и потоков воды. При закрытой системе теплоснабжения расход воды на подпитку тепловых сетей обычно незначителен. В этом случае часто в котельных не выделяют отдельного деаэратора для подготовки подпиточной воды тепловых сетей, а используют деаэратор питательной воды паровых котлов. Отбор подпиточной воды производят из верхней зоны деаэраторного бака, чтобы предохранить деаэратор от опорожнения в случае аварии в тепловой сети (разрыв труб), когда расход воды может возрасти в несколько раз по сравнению с нормальным режимом. Аварийный расход подпиточной воды покрывается за счет сырой воды, которая подводится к подпиточным насосам. Так как температура подпиточной воды тепловых сетей обычно ниже 100 оС, то эта вода после деаэратора охлаждается в водо-водяном теплообменнике (ПХОВ) и является теплоносителем для подогрева химически очищенной воды перед деаэратором. Подпиточным насосом вода из бака деаэратора подается в трубопровод перед сетевыми насосами. Последние прокачивают сетевую воду сначала через охладитель конденсата и затем через пароводяной подогреватель сетевой воды, откуда вода подается в тепловые сети поселка или микрорайона. Для приема производственного конденсата устанавливают баки сбора конденсата. Емкость бака выбирается из расчета приема получасового приема возвращаемого конденсата. Редукционная установка для снижения давления пара (РУ) или редукционно-охладительная установка для снижения давления и температуры пара (РОУ) предусматриваются в тепловых схемах котельных, если для технологических потребителей используется пар более низкого давления, по сравнению с параметрами пара, вырабатываемыми паровыми котлами. Для подогревателей сетевой воды и подогревателей собственных нужд котельной также используется редуцированный пар после РУ или РОУ. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
,
