курсавая работа. 1 определение тепловых нагрузок
 Скачать 1.67 Mb.
|
|
1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК В нашей работе два объекта теплоснабжения: промышленное предприятие и жилой район. Расходы теплоты промышленного предприятия нам заданы, а величину теплопотребления жилого района нужно определить. Целью этого раздела является построение графиков зависимости тепловой нагрузки от температуры наружного воздуха для каждого потребителя и графика сезонной нагрузки подачи теплоты. Климатологические параметры для котельной (г. Ярославль), [2]: Данные сведены в таблицу 1:
РАСЧЕТ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ ЖИЛОГО РАЙОНА. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА ПОДАЧИ ТЕПЛОТЫ Ввиду недостаточного количества сведений об этих объектах теплоснабжения, расчёт будем вести по нормативным укрупнённым формулам, в порядке согласном с [2]. По окончании расчётов построим график зависимости тепловой нагрузки жилого района от температуры наружного воздуха. 1.1.1 РАСЧЕТ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ НА ОТОПЛЕНИЕ Расчетный расход теплоты на отопление жилых и общественных зданий определяется по формуле  , (1.1)где  - укрупненный показатель теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м2 жилой площади, принимаемый по [1] для зданий постройки до 1995 года, (будем считать, что здания построены до 1995 г,7 этажные, кирпичные). Для расчетной температуры наружного воздуха принимается  (Вт/ м2);A – общая площадь жилых зданий,  ; – коэффициент, учитывающий расход теплоты на отопление общественных зданий, принимается  . ;1.1.2 РАСЧЕТ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ НА ВЕНТИЛЯЦИЮ Расчетный расход теплоты на вентиляцию общественных зданий  (1.2)где k2 – коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий; Для зданий построенных после 1985 года принимается k2 = 0,6.  ;1.1.3 РАСЧЕТ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ НА ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ Средненедельный расход теплоты бытового горячего водоснабжения жилых и общественных зданий в холодный период года определяется по формуле  (1.3)где  - количество жителей,  ; - средненедельная норма расхода воды на горячее водоснабжение при температуре 60ºС на одного человека в сутки, проживающего в здании с горячим водоснабжением. Принимаем как для жилых домов квартирного типа с централизованным горячим водоснабжением, оборудованных душами и ваннами длиной от 1,5 до 1,7 м, в соответствии с [3], приложение 3, а = 105 л/(сут·чел);b – норма расхода воды на горячее водоснабжение, потребляемой в общественных зданиях, при температуре 60ºС, в соответствии с [1], приложение 1 принимаем b = 25 л/(сут·чел);  - температура холодной воды в холодный период года, 0С; принимается  0С [1];с – теплоемкость воды, кДж/(кгК), принимается  кДж/(кгК).Тогда тепловые нагрузки на ГВС:  Средний расход теплоты горячего водоснабжения жилых и общественных зданий в теплый период года определяется по формуле:  , (1.4)где  - температура холодной воды в теплый период года, 0С; принимается  0С [1]; - коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в теплый период года по отношению к холодному периоду; принимается  [1].Тогда нагрузки в летний период на ГВС:  .Максимальный тепловой поток на горячее водоснабжение для жилых и общественных зданий:  (1.5) 1.2 ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК ЖИЛОГО РАЙОНА Построение графиков изменения тепловой нагрузки, осуществляется с использованием уравнений текущих нагрузок. Уравнение текущего расхода теплоты отоплением:  , (1.6)где  - расчетная температура воздуха внутри помещения, 0С. Для жилых и общественных зданий в холодный период года принимается  0С [4]; - текущая температура наружного воздуха, 0С.Уравнение текущего расхода теплоты вентиляцией  (1.7)Уравнение текущего расхода теплоты горячим водоснабжением  (1.8)Уравнение текущего расхода теплоты на технологию  (1.9)Из составленных уравнений видно, что все нагрузки изменяются по линейному закону и для их построения необходимо определить как минимум две точки, а нагрузка на горячее водоснабжение не зависит от температуры наружного воздуха и для построения достаточно определить одну точку. В соответствии с формулами (1.5), (1.6) и (1.7) получаем    ,   , На основании выполненных расчётов строим графики изменения подачи теплоты объектам. Таблица 1.2 – Зависимость тепловых нагрузок от температуры наружного воздуха для жилого района
График изменения тепловой нагрузки для жилого района представлен на рисунке 1.2  Рисунок 1.2 – Графики изменения тепловых нагрузок жилого района 1.3 РАСЧЕТ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА ПОДАЧИ ТЕПЛОТЫ Выполним расчёт для построения графика изменения подачи теплоты для промышленного предприятия. По [1] для промышленного предприятия расчетная температура внутреннего воздуха tвр = 16 °С. По заданию нам известно: расчётная нагрузка на отопление Qо = 23,1 МВт; расчётная нагрузка на вентиляцию Qв = 5,7 МВт; расчётная нагрузка на горячее водоснабжение Qгвс = 6,7МВт; расчётная нагрузка на технологию Qт= 13,4 МВт. В соответствии с формулами (1.6) и (1.7) получаем: Для температуры наружного воздуха tн = +8 °С:  , , , .Средняя тепловая нагрузка на горячее водоснабжение промышленного предприятия в теплый период года по формуле (1.4)  .На основании выполненных расчётов строятся графики изменения тепловой нагрузки для промышленного предприятия. График изменения тепловой нагрузки представлен на рисунке 1.3 Таблица 1.3 – Зависимость тепловых нагрузок от температуры наружного воздуха для промышленного предприятия
График изменения тепловых нагрузок промышленного предприятия: .  Рисунок 1.3 – Графики изменения тепловых нагрузок промышленного предприятия 1.4 ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА ПОДАЧИ ТЕПЛОТЫ КОТЕЛЬНОЙ Для построения графика годового теплопотребления необходимо знать число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха. Согласно приложению 3 [2] число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха, равной или ниже данной сведены в таблицу 1.4. Таблица 1.4 - Число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха, равной или ниже данной
На основе данных таблицы строится график продолжительности тепловой нагрузки (график Россандера). График суммарного годового потребления приведен на рисунке 1.4. Результаты расчётов для построения суммарного графика сезонной тепловой нагрузки на котельную приведены в таблице 1.4 Таблица 1.4 – Суммарные нагрузки источника теплоснабжения
 Рисунок 1.4.1 – Суммарный график изменения тепловых нагрузок   Рисунок 1.4.2 - График продолжительности тепловой нагрузки (График Росандера) 1.5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОДОВЫХ РАСХОДОВ ТЕПЛОТЫ При расчете суммарной круглогодичной нагрузки систем централизованного теплоснабжения необходимо иметь величины средних нагрузок для сезонных потребителей теплоты. Такие нагрузки определяются в зависимости от средней температуры наружного воздуха за отопительный период tср=-3,5°С ( согласно таблице 1.1) Средний расход теплоты на отопление за отопительный период определяется по формуле  , (1.10)где  - средняя температура наружного воздуха за отопительный период,  .Средний расход теплоты на отопление за отопительный период жилым районом  .Средний расход теплоты на отопление за отопительный период промышленным предприятием  .Для отопления годового расхода теплоты принимается режим работы промышленного предприятия трехсменным ( круглосуточно). Тогда годовой расход теплоты на отопление определяется по формуле:  , (1.11) где  - продолжительность отопительного периода, ч;  . ГДж/год.Средний расход теплоты на вентиляцию определяется по формуле  (1.12)Средний расход теплоты на вентиляцию общественных зданий жилого района :  .Средний расход теплоты на вентиляцию промышленного предприятия:  .Годовой расход теплоты на вентиляцию жилого района, ГДж/год:  , (1.13)где  - продолжительность работы системы вентиляции в общественных зданиях, ч; Принимается  ч; - продолжительность работы системы вентиляции промышленного предприятия, ч; Исходя из принятого режима работы  ч. ГДж/год.Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение жилых районов определяется по формуле  , (1.14)где  - продолжительность работы системы горячего водоснабжения, сут. Принимается  (сут.). ГДж/год.Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение промышленного предприятия определяется по формуле Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение промышленного предприятия определяется по формуле  , (1.15) ГДж/год.Годовой расход теплоты на технологические нужды предприятия определяется по формуле  , (1.16) ГДж/год.Суммарный годовой расход теплоты определяется по формуле  , (1.17) ГДж/год.1.6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОДОВОГО РАСХОДА ТОПЛИВА Годовой запас условного топлива для теплоснабжения определяется по формуле  , (1.18)где  - низшая теплота сгорания условного топлива, МДж/кг ( МДж/кг); - КПД источника теплоснабжения; Принимается  . т у.т./год.2 ВЫБОР ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ И ЕГО ПАРАМЕТРОВ. 2.1 ВЫБОР ВИДА ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ Выбор теплоносителя и системы теплоснабжения определяется техническими и экономическими соображениями и зависит главным образом от типа источника теплоты и вида тепловой нагрузки. В нашем курсовом проекте два объекта теплоснабжения: промышленное предприятие и жилой район. Пользуясь рекомендациями [1], для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий и промышленного предприятия систему теплоснабжения принимаем водяную. Это объясняется тем, что вода имеет ряд преимуществ по сравнению с паром, а именно: а) более высокий КПД системы теплоснабжения вследствие отсутствия в абонентских установках потерь конденсата и пара, имеющих место в паровых системах; б) повышенная аккумулирующая способность водяной системы; в) более надежны и просты в эксплуатации. Для промышленного предприятия в качестве теплоносителя для технологических процессов применяем пар. 2.2 ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ Серьезное значение имеет правильный выбор параметров теплоносителя. Повышение параметров теплоносителя приводит к уменьшению диаметров тепловой сети и снижению расходов по перекачке. Исходные данные для расчета: расчетная температура воздуха отапливаемых помещений (  );расчетная температура воздуха для проектирования отопления (  );температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчетном режиме  ;температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети при расчетном режиме  ;температура воды после элеватора при расчетном режиме  .Повышение расчетной температуры подаваемой воды (τ01) увеличивает расчетную разность температур в прямой и обратной магистрали и сокращает требуемый расход теплоносителя. Для температурного графика τ01/τ02=130/70 оС при подведении определенного количества теплоты потребуется транспортировать воды меньше, чем для графика τ01/τ02=95/70 оС. Это позволяет уменьшить диаметры трубопроводов и сократить расходы электроэнергии на перекачку воды, что подчеркивает экономическую целесообразность применения теплоносителя с повышенными параметрами в системах централизованного теплоснабжения. По заданию для системы теплоснабжения принят график  .В водяных системах применяется горячая вода температурой до 100 0С, перегретая вода – 100-2000С. Вода температурой свыше 130 0С используется только технологическими потребителями для горячего водоснабжения, температура воды по СП должна быть не выше 65 0С. Давление пара на выходе источника с учетом принятых гидравлических потерь составит, МПа:  , (2.2)где  - длина сети от источника до промпредприятия, м, - удельные потери давления. Принимаем = 100 Па на 1 м паропровода. МПаТемпература насыщения пара при давлении  = 1,03 МПа составляет tн, ист = 184,5670С 3 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ Для выполнения дальнейшие расчёты, необходимо определиться с рядом параметров проектируемой тепловой сети, а именно: метод регулирования тепловой нагрузки; схема присоединения абонентов; тип системы теплоснабжения. Примем проектируемую тепловую сеть будет закрытого типа, регулирование - центральное качественное по отопительной нагрузке. Закрытый тип тепловой сети подразумевает отсутствие отбора сетевой воды абонентом, то есть минимум двухтрубное исполнение сети (возврат сетевой воды) и независимое присоединение установок ГВС. Данное решение повышает капитальные затраты (на сооружение тепловой сети) и эксплуатационные затраты (сложная схема абонентского ввода), но зато гарантирует следующие преимущества: гидравлическая изолированность водопроводной воды от сетевой; упрощение санитарного контроля качества воды на ГВС, ввиду сокращённого пути прохождения; упрощения контроля герметичности теплофикационной системы. Как известно, регулирование тепловой нагрузки возможно в различных точках тепловой сети (центральное, групповое, местное, индивидуальное). Будем использовать только метод центрального регулирования. Центральный качественный метод представляет собой регулирование отпуска теплоты за счёт изменения температуры теплоносителя на входе в систему (при неизменном расходе теплоносителя) и может обеспечить более стабильный тепловой режим, нежели количественный метод. Однако при этом возрастает потребление электроэнергии на питание насосов, связанное с постоянством расхода теплоносителя. Качественное регулирование возможно не на всём промежутке температур отопительного периода, это связано с условиями горячего водоснабжения. По [6] для закрытой системы теплоснабжения температура в местах водоразбора должна быть не менее 50ºС, в связи с этим [3] требует температуру воды в подающем трубопроводе не менее 70ºС (резерв, видимо, учитывает падение температуры воды в местных коммуникациях и в теплообменнике ГВС). Регулирование по отопительной нагрузке означает, что температура воды в подающей линии тепловой сети соответствует графику качественного регулирования отопительной нагрузки и то, что сеть у нас двухтрубная. Зададим схему присоединения абонентов. Присоединение нагрузки ГВС независимое. Для отопления принимаем зависимую схему согласно рекомендациям [2,3]. Исходим при этом из двух простых соображений: Зависимая схема дешевле и проще (в регулировании и в расчёте); Наш температурный график (130/70) обуславливает максимальное давление воды в сети около 4 атмосфер, тогда как допустимое давление в самых распространённых в РФ отопительных приборах (чугунных радиаторах) 6 атмосфер. То есть жёсткая гидравлическая связь сети с приборами, являющаяся основным недостатком зависимой схемы, работе нашей сети не помешает. Все три вида нагрузки присоединяем к тепловой сети параллельно. То есть расход теплоносителя будет складываться из суммы его расходов на отдельные виды нагрузки. Всё необходимое для работы оборудование, по возможности, будем располагать в групповых тепловых пунктах (ЦТП). Что благоприятно скажется на уровне шума и упростит обслуживание установок. Принципиальная схема такого ЦТП приведена на рисунке 3.1.  1 – воздухораспределитель; 2 – калорифер; 3 – регуляторы расхода (по давлению и температуре);4 – воздухозаборник; 5 – воздушник; 6 – стояки водоразборных кранов; 7 – нагревательные приборы; 8 – элеватор; 9 – моделирующее устройство (импульс температуры наружного воздуха); 10 – регулируемый циркуляционный насос; 11 – циркуляционный насос; 12 – бак-аккумулятор; 13 – ЦБ вентилятор; 14 – обратный клапан; 15 – подогреватель ГВС Рисунок 3.1 - Принципиальная схема ЦТП  1- котлоагрегат; 2- редукционно- охладительная установка; 3- паропровод; 4- теплообменник; 5- конденсатоотводчик; 6-конденсатосборник; 7-конденсатный насос; 8- обратный клапан; 9- сборный бак конденсата; 10- напорный конденсатопровод. Рисунок 3.2 - Схема однотрубной паровой системы с возвратом конденсата | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
