Курсовой проект по дисциплине Основы проектирования систем теплоснабжения
![]()
|
Институт ИТЭ Кафедра ЭЭ КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине «Основы проектирования систем теплоснабжения» Теплоснабжение производственно-жилого микрорайона г.Псков Образовательная программа 13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника направления подготовки Энергообеспечение предприятий ВЫПОЛНИЛ Студент гр. ЭО-2-16 .____________ ПРОВЕРИЛ Доцент кафедры ЭЭ ____________ УТВЕРДИЛ Заведующий кафедры ЭЭ _______________ Казань, 2020 г.
Задание на курсовой проект по дисциплине «Основы проектирования систем теплоснабжения» студенту группы ………….. 1.РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК 1.1 Рассчитать тепловые нагрузки микрорайона 1.2 Выбрать систему теплоснабжения и источник теплоты 1.3 Определить годовой расход теплоты и топлива 1.4.Построить температурный график тепловых сетей 2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ И ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ 2.1 Выбрать трассу и способ прокладки тепловых сетей 2.2 Определить расход сетевой воды на теплоснабжение абонентов 2.3 Составить расчетную схему тепловой сети. Определить диаметры труб на всех участках тепловой сети 2.4 Рассчитать потери давления в трубопроводах расчетной магистрали. Произвести подбор сетевых насосов 2.5 Выбрать конструкцию тепловой изоляции для теплопроводов и определить толщину теплоизоляционного материала на 2-х участках тепловой сети Исходные данные 1. План микрорайона (рисунок 1) 2. Характеристика объектов теплоснабжения (таблица 1) Таблица 1. Характеристика объектов теплоснабжения г.Псков
![]() 1-ЦРБ 6- Жилое здание 2-Родильное отделение 7- Жилое здание 3- Магазин 8-Жилое здание 4-Жилое здание 9-Пекарня 5-Завод металлоконструкций 10-Прачечная Задание выдал: Задание получил: АННОТАЦИЯ Курсовой проект состоит из введения, 2 глав и заключения. Содержит 33страницы расчетной ,основной части , 4 таблицы и 2 листа графического материала формата А1, 4 листа графического материала формата А4. Ключевые слова : теплоснабжение, тепловые нагрузки, трубопроводы, водогрейный котел, схема тепловой сети, температурный график ,абонент, расход сетевой воды, сетевой насос, теплоизоляционный материал. В курсовом проекте определены тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологические нужды производственной базы ремонтного предприятия . Выбрана система теплоснабжения предприятия .Подобраны источники теплоты .Выбрана трасса трубопроводов , определен расход теплоносителя на участках тепловой сети. Подобраны диаметры трубопроводов тепловых сетей и сетевые насосы, выбран теплоизоляционный материал и определена его необходимая толщина на участке тепловой сети. ОГЛАВЛЕНИЕ Введение…………………………………………………………………………..3 1.РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХНАГРУЗОК И ВЫБОР СИСТЕМЫТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ…………………………………………….4 1.1 Расчет тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение зданий………………………………………………...4 1.2 Выбор системы теплоснабжения и источника теплоты………………….7 1.3 Определение годового расхода теплоты и топлива……………………..8 1.4.Построение температурного графика тепловых сетей………………….13 2.ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ И ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ……………………………………………………………………........15 2.1 Выбор трассы и способа прокладки тепловых сетей…………………..15 2.2 Определение расхода сетевой воды на теплоснабжение абонентов….15 2.3 Составление расчетной схемы тепловой сети. Определение диаметров труб на всех участках тепловой сети………………………………….…….18 2.4 Расчёт потерь давления в трубопроводах расчетной магистрали. Подбор сетевых насосов……………………………………….20 2.5 Выбор конструкции тепловой изоляции для теплопроводов и определение толщины теплоизоляционного материала на 2-х участках тепловой сети……………………………………………………………….....25 Заключение…………………………………………………………………....32 Список литературы…………………………………………………………..33 ВВЕДЕНИЕ Система теплоснабжения является комплексом специальных устройств, предназначенных для производства, потребления и переноса теплоты от источника до потребителя. Так как теплофикация является одной из главных подсистем энергетики, она обязана обеспечить качественную и безотказную подачу тепла для всевозможных промышленных предприятий и жилого сектора для нормальной работы систем вентиляции, отопления и горячего водоснабжения. Но в настоящее время тепловые сети страны переживают ряд проблем , связанных с надежностью системы, а именно: нарушение температурного графика, повышенный износ элементов тепловых сетей, ограниченные ресурсы топлива , большой уровень теплопотерь при транспортировке тепловой энергии и т.д. Главной причиной вышеуказанных проблем является интенсивное использование тепловых сетей, ошибки персонала , а также несоблюдение правил технической эксплуатации как всей системы , так и её элементов. Основной целью нашей работы является проектирование энерго- и ресурсосберегающей системы теплоснабжения. Задача заключается в подборе оптимальных диаметров трубопроводов для уменьшения гидравлических потерь, в выборе оптимального способа прокладки трассы трубопровода, в выборе рациональной конструкции теплоизоляции для снижения уровня теплопотерь. В проекте определены тепловые нагрузки микрорайона ,выбрана система теплоснабжения, источники теплоты, трасса трубопроводов; подобраны оптимальные диаметры и теплоизоляционная конструкция трубопроводов. ![]() 3 1.РАСЧЁТ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК. ВЫБОР СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ Расчёт тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и ГВС зданий Тепловые нагрузки микрорайона бывают следующих видов: отопительные (тепловая энергия расходуется на отопление), на вентиляцию, на горячее водоснабжение и технологические (производственные нужды).При проектных расчетах максимальные тепловые нагрузки на отопление коммунально-бытовых, административных и общественных зданий,Вт, допускается определять по удельным отопительным характеристикам зданий по формуле[1] : ![]() где qo– удельная тепловая отопительная характеристика здания, Вт/(м3∙оС); Vн – объем здания по наружным размерам, м3; tв – средняя расчетная температура воздуха в помещениях здания, оС (минимальная из допустимых значений в отопительный период); tн.в. – расчетная температура наружного воздуха для расчета отопления, оС; µ - коэффициент, учитывающий потери теплоты на нагрев инфильтрующего воздуха. Коэффициент инфильтрации определяется по формуле [1]: ![]() ![]() где b –коэффициент инфильтрации, зависящий от площади остекления здания, для промышленных и общественных зданий с двойным остеклением b=8÷10∙10-3 [1]); g – ускорение свободного падения, м2/с; ![]() ![]() Допустимая температура внутреннего воздуха в коммунально-бытовых зданиях составляет tв=15-23оС , для лечебных организаций tв=20-24 оС [3], температура наружного воздуха для расчета отопления составляет tнв = -26 оС [3]. Подставив эти данные в формулу (1.2) получим значение для центральной районной больницы: ![]() По формуле (1.1) найдем тепловую нагрузку на отопление ЦРБ ,кВт, ( ![]() ![]() Расход теплоты на вентиляцию общественных ,производственных,коммунально-бытовых зданий определяют по формуле [1]: ![]() где qв– удельная вентиляционная характеристика здания, Вт/(м3∙оС); Vн – объем здания по наружным размерам, м3; tв – средняя расчетная температура воздуха в помещениях здания, оС (минимальная из допустимых значений в отопительный период); tн.в. – расчетная температура наружного воздуха для расчета отопления, оС; Подставив данные в формулу (1.3), найдем величину нагрузки на вентиляцию для ЦРБ : ![]() ![]() ![]() Расходы теплоты на отопление и вентиляцию остальных зданий определены аналогично и приведены в таблице 1.1. Тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию жилых помещений,Вт, определяется по формуле [1]: ![]() ![]() где ![]() Подставив данные в формулу (1.4) определим отопительную нагрузку жилого здания ( ![]() ![]() Расходы теплоты на отопление и вентиляцию остальных жилых зданий определены аналогично и приведены в таблице 1.1. Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение в жилых зданиях определяется по средненедельным нормам расхода горячей воды на одного жителя в сутки, л/сут, по формуле : ![]() где 1,2- коэффициент, учитывающий остывание воды в трубопроводах; а – средненедельная норма расхода горячей воды на одного жителя, л/сут, ; m- количество жителей; с - удельная теплоёмкость воды, с = 4,19 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Подставив данные в формулу (1.5) определим нагрузку на горячее водоснабжение жилого здания (а=100 л/сут) ![]() ![]() Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение в коммунально-бытовых зданиях определяется ,л/сут, по формуле [1]: ![]() где ![]() Расчетный расход горячей воды определяется по формуле: ![]() где a- норма расхода воды ,л/сут; m- количество белья, кг; Т-количество часов в смену или в сутки; Подставим значения в формулу (1.7) и получим величину расчетного расхода горячей воды для ЦРБ: ![]() Подставив данные в формулу (1.6) определим тепловую нагрузку на горячее водоснабжение для ЦРБ: ![]() Расходы теплоты на горячее водоснабжение остальных общественных и коммунально-бытовых зданий определены аналогично и приведены в таблице 1.1. Таблица 1.1. Тепловые нагрузки предприятия
![]() Теплоснабжение микрорайонов, имеющих компактное расположение производственных, общественных, коммунально-бытовых и жилых зданий, при плотности тепловой нагрузки более 0,37 МВт/га рекомендуется осуществлять от централизованных систем теплоснабжения. Так как тепловая нагрузка подается в системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения , на технологические нужды, рекомендуется использовать водяные системы теплоснабжения. Для этого приемлемы двухтрубные системы. Исходя из этого выбираем централизованную, водяную, двухтрубную систему теплоснабжения. Температура воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети предприятия при расчетной температуре наружного воздуха принимается по температурному графику работы источника теплоты в централизованной системе теплоснабжения. ![]() Расчетная тепловая мощность котлов для летнего времени состоит из суммарных затрат теплоты на горячее водоснабжение ![]() ![]() В зимнее время она складывается из максимального теплопотребления систем отопления ![]() ![]() ![]() Расчетная тепловая мощность котлов для зимнего времени определяется по следующей формуле: ![]() ![]() Расчетная тепловая мощность котлов определяется,как: ![]() ![]() Определяем число котлов по формуле: n= ![]() ![]() Исходя из полученного значения мощности выбираем два стальных водогрейных котла от производителя ООО «Ижевский котельный завод» КВр-1,0(ГТЖ) и один котел КВЖ-2,0-115. 1.3.Определение годового расхода теплоты и топлива Годовой расход теплоты на отопление и вентиляцию для жилых зданий определяется по формуле: Qов год = Qов ср ![]() где Qов ср – средняя нагрузка на отопление и вентиляцию для жилых зданий ,кВт;nо – продолжительность отопительного периода,с; Средняя нагрузка на отопление и вентиляцию для жилых зданий определяется по формуле: Qов ср =Qов ![]() где Qов - максимальная нагрузка на отопление и вентиляцию, кВт; ![]() ![]() Подставим данные в формулу средней нагрузки и получим: ![]() ![]() ![]() Определим годовой расход теплоты на отопление и вентиляцию для жилых зданий: Qов год = Qов ср ![]() ![]() ![]() ![]() Для коммунально-бытовых,производственных и некоторых общественно-административных зданий,работающих неполные сутки, с целью экономии теплоты на отопление зданий предлагается переходить на дежурный режим отопления,когда температуру воздуха внутри помещения можно снизить до определённого значения ,чтобы не было выпадения конденсата на внутренние поверхности ограждающих конструкций. При наличии дежурного режима отопления годовой расход теплоты на отопление подобных зданий будет определяться по формуле: Qот год = Qо ср (nо – nд) + Qод ![]() где nд – время работы отопления в дежурном режиме в год(12 часов); nо- продолжительность отопительного периода,с; Qод-тепловой поток ,расходуемый на отопление зданий в дежурном режиме,кВт; Qод=Qо ср ![]() где tвд– температура воздуха внутри здания при дежурном режиме отопления,˚С. Продолжительность отопительного периода: nо = 229 ![]() ![]() Время работы отопления в дежурном режиме за год : nд = 229 ![]() ![]() tд=tв-6=18-6=12 ˚С ![]() ![]() ![]() При дежурном режиме отопления годовой расход теплоты на отопление для магазина будет: Qот год = Qо ср (nо – nд) + Qод ![]() ![]() ![]() = 534 898 397 кДж В курсовом проекте к дежурному режиму отопления подключен абонент 3. Годовой расход теплоты на отопление теплопотребителейбез дежурного режима отопления получим по формуле: Qот год=Qо ![]() ![]() ![]() ![]() =4 839 546 430 кДж По такому режиму отопления работают абоненты 1,2,5 ,9,10. Годовой расход теплоты на вентиляцию общественных и административных зданий без дежурного режима отопления(ЦРБ, родильное отделение) определяется по формуле: Qвгод=Qср.в. ![]() где nв – продолжительность подогрева вентиляционного воздуха,с; Qср.в = Qв (tв-tн ср)/( tв-tн) , (1.15) Подставим данные в формулу и получим: Qср.в = Qв (tв-tн ср)/( tв-tн) = 138,736(18-(-1,3))/(18–(- 26))=60,85 кВт Тогда годовой расход теплоты на вентиляцию общественно-административных зданий при отсутствии дежурного режима отопления будет Qвгод=Qср.в. ![]() ![]() При дежурном режиме отопления годовой расход теплоты на вентиляцию для магазина найдем по формуле: Qср.в = Qв (tв-tн ср)/( tв-tн) = 15,4(18-(-1,3))/(18–( - 26))=6,755 кВт тогдаQвгод=Qср.в. ![]() Годовой расход теплоты на вентиляцию производственных зданий без дежурного режима отопления(завод металлоконструкций,пекарня) будет равен: Qср.в = Qв (tв-tн ср)/( tв-tн) = 437,468(18-(-1,3))/(18–( - 26))=191,89 кВт тогда Qвгод=Qср.в. ![]() ![]() Годовой расход теплоты на вентиляцию коммунально-бытовых зданий без дежурного режима отопления(прачечная) будет равен: Qср.в = Qв (tв-tн ср)/( tв-tн) = 25,944(18-(-1,3))/(18–( - 26))=11,379 кВт тогда Qвгод=Qср.в. ![]() ![]() ![]() Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение для жилых зданий складывается из годового расхода теплоты на ГВС в отопительный период и годового расхода теплоты на ГВС в неотопительный период: Qгвсгод=Qгвсот +Qгвснеот , (1.16) где Qгвсот = Qгвс срот *nо = 373,91 ![]() Qгвснеот = Qгвс срнеот ![]() где nр – продолджительность профилактических работ(14 суток); Qгвс срнеот =Qгвсот*k*(tг-tх.л)/( tг-tх.з)=373,91 ![]() ![]() тогда Qгвснеот = Qгвс срнеот ![]() ![]() ![]() ![]() Тогда годовой расход теплоты на горячее водоснабжение жилого здания будет : Qгвсгод=Qгвсот +Qгвснеот = 1 627 536 + 7 398 033 = 10 025 569 кДж ![]() Расход теплоты в неотопительный период: Qгвснеот = Qгвс срнеот ![]() ![]() Расход теплоты в отопительный период: Qгвсот = Qгвс срот ![]() ![]() Тогда годовой расход теплоты на горячее водоснабжение общественных зданий будет равен: Qгвсгод = 711 352 713 кДж Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение производственных зданий найдем по формуле: Расход теплоты в неотопительный период: Qгвснеот = Qгвс срнеот ![]() ![]() Расход теплоты в отопительный период: Qгвсот = Qгвс срот ![]() ![]() Тогда годовой расход теплоты на горячее водоснабжение производственных зданий будет равен: Qгвсгод = 2 182 153,8 кДж ![]() Расход теплоты в неотопительный период: Qгвснеот = Qгвс срнеот ![]() ![]() Расход теплоты в отопительный период: Qгвсот = Qгвс срот ![]() ![]() Тогда годовой расход теплоты на горячее водоснабжение производственных зданий будет равен: Qгвсгод = 1 458 163,82 кДж Годовой расход топлива Годовой расход тплива определяется по формуле: Bг= ![]() где 1,2- коэффициент, учитывающий неучтенные потери и нагрузки; ![]() ![]() Подставим данные в уравнение и получим: Bг= ![]() ![]() 1.4. Построение температурного графика тепловых сетей Тепловая нагрузка потребителей изменяется в зависимости от температуры наружного воздуха, режима работы системы отопления, вентиляции, расхода воды на горячее водоснабжение и технологические нужды. Режимы выработки тепловой энергии котельной обеспечиваются центральным регулированием отпуска теплоты по преобладающему виду тепловой нагрузки. В водяных тепловых сетях применяют качественное регулирование подачи теплоты, которое осуществляется путем изменения температуры теплоносителя при постоянном расходе. ![]() ![]() Рисунок 2. График регулирования температур воды в тепловой сети |