Методичка по Теплоснабжению. Методические указания к курсовому проекту для студентов специальности 290700 "Теплоснабжение вентиляция и кондиционирование воздуха"
Скачать 15.96 Mb.
|
Выполняется проверка по следующим формулам: Qomax = 1,25 qo А Qhm.max = 2,4 Qhm (8) Qvmax = 0,15 qo А Qhm = qh N ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ ТЕПЛОВОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ Текущие сезонные тепловые потоки при любых температурах наружного воздуха tн, отличающихся от расчетных (tо) определяются по формуле: , Вт (9) Qр – расчетный тепловой поток; ti – средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых помещений, принимаемая для жилых зданий равной 18 0С, для производственных – 16 0С. Средние тепловые потоки на отопление: , Вт (10) tот – средняя температура наружного воздуха за период со среднесуточной температурой воздуха 8 0С и менее (отопительный период), 0С tо – расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, 0С Средние тепловые потоки на вентиляцию (при tот): , Вт (11) Для удобства построения графики часовых тепловых потоков (МДж/ч) и годовой график расхода тепла по продолжительности стояния температур наружного воздуха – совмещают. В этом случае по оси ординат откладывают часовой тепловой поток (Q, МДж/ч), по оси абсцисс влево – температуры наружного воздуха tн (через 5 0С), причем за начало отсчета принимается расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления (tо); вправо – длительность стояния температур наружного воздуха () в часах. Тепловые потоки, рассчитанные по формулам (1-10) в Вт = Дж/с переводятся в кДж/ч, т. е. умножаются на 3600. Для упрощения градуировки по оси ординат результаты переводятся в МДж/ч. При построении зависимости Q = f(tн) следует знать, как меняются тепловые потоки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение при изменении температуры наружного воздуха. Отопительный период наступает при удержании среднесуточной температуры наружного воздуха в течении трех суток + 8 0С. В течение отопительного периода расход тепла на горячее водоснабжение остается постоянным. В летний период он тоже постоянен, но ниже. Следовательно на графике при tн+8 0С расход тепла на горячее водоснабжение будет изображаться прямой а-б, параллельной оси абсцисс с ординатой, равной Qs hm – среднечасовому тепловому потоку в летний период. В интервале температур от +8 0С до tо тепловой поток на горячее водоснабжение показан прямой с-d, параллельной оси абсцисс с ординатой равной Qhm. Анализируя формулу (8) видно, что изменение тепловых потоков на отопление и вентиляцию в зависимости от температуры наружного воздуха носит линейный характер и графически может быть выражено прямой линией, построенной по координатам двух точек: Рис. 1 График часовых тепловых потоков в зависимости от температуры наружного воздуха и годовой график расхода тепла по продолжительности стояния температур наружного воздуха. При +8 0С: , МДж/ч (12) , МДж/ч (13) При tо: , МДж/ч (14) , МДж/ч (15) Таким образом, зависимость теплового потока на отопление и температуры наружного воздуха изображается наклонной прямой h-i. Точка h соответствует началу отопительного периода и минимальному тепловому потоку, а точка t – максимальному тепловому потоку на отопление при температуре tо. Минимальный тепловой поток на вентиляцию при t = +8 0C соответствует ординате точки l, максимальная величина при tн = tо соответствует ординате точки f. Для построения зависимости суммарного среднечасового теплового потока Q от температуры наружного воздуха складываются ординаты линий, изображающих зависимости Qhm= f(tн); Qv= f(tн); Qo= f(tн). На рисунке эта зависимость показана ломаной линией а-в-к-m. Построение правой части графика, т.е. зависимости суммарного расхода тепла от длительности стояния температур наружного воздуха ведется следующим образом: разбить ось абсцисс от tо до tн=+8 0C на интервалы 5 0 (+8)(+5); (+5)(0); (0)(-5); (-5)(-10); (-10)(-15) и так далее до tо. На линии к-m находят точки, соответствующие температурам +8, +5, 0, -5, -10 … tо. Далее точки, лежащие на линии к-m переносятся в правую часть графика. Для этого в направлении откладывают длительность стояния соответствующих температур и восстанавливают перпендикуляры из этих точек до пересечения их с горизонтальными линиями, идущими от точек, лежащих на линии к-l-m. Например, точка 2 найдена следующим образом: из точки на оси tн, соответствующей температуре t1 восстанавливают перпендикуляр до пересечения с линией к-m. Из полученной точки 1 ведут прямую, параллельную оси абсцисс. Из точки 1, лежащей на оси и соответствующей длительности стояния температур наружного воздуха, равной и ниже t1, восстанавливают перпендикуляр до пересечения с горизонтальной линией, идущей из точки 1. Пересечение их дает точку 2. Линия m-n-p- t есть зависимость суммарного теплового потока от длительности стояния температур наружного воздуха. В точку n, соответствующей концу отопительного периода (длительность которого равна 0) имеет место падения теплового потока с величины до величины , которая остается постоянной в летний период. Площадь, ограниченная замкнутой линией o-m-n-p--s-o представляет собой годовой расход тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение района. Годовой расход тепла определяется по формуле: , Дж/год (16) nо – количество дней отопительного периода; Z – число часов работы системы вентиляции в общественных зданиях, при отсутствии данных можно принять 16 часов; 24 – число часов работы системы отопления. ВЫБОР СХЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ И МЕТОДА РЕГУЛИРОВАНИЯ ОТПУСКА ТЕПЛА Схема теплоснабжения в курсовом проекте задается руководителем и входит в задание. При открытой схеме теплоснабжения расчеты гидравлических режимов являются наиболее сложными по сравнению с закрытой схемой. Поэтому для более полного овладения навыками проектирования в курсовом проекте рекомендуется принимать открытую схему теплоснабжения. Данные методические указания составлены по открытой схеме теплоснабжения. Как правило, за основу в двухтрубных тепловых сетях, где основной вид нагрузки отопление, принимают центральной качественное регулирование отпуска тепла на отопление. В приведенных ниже формулах для расчета графиков регулирования отпуска тепла приняты следующие основные обозначения: – расчетная температура внутреннего воздуха в 0С; – произвольная (текущая) температура наружного воздуха в 0С для которой определяют температуры и расход воды; – расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления в 0С; – температура наружного воздуха в точке излома графика температур воды 0С; – температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети 0С; - температура воды в подающем трубопроводе местных систем отопления после смешения 0С; - температура воды в обратном трубопроводе местных систем отопления 0С; - температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети 0С; - температура воды в обратном трубопроводе местных систем вентиляции 0С; – средняя температура нагревательных приборов систем отопления 0С; – средняя температура поверхности нагрева калорифера 0С; – температура горячей воды, поступающей в местную систему горячего водоснабжения 0С; – коэффициент смешения. Расходы тепла (тепловые потоки) Q, расходы воды G, температуры воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети и местных систем, средние температуры для произвольной (текущей) температуры наружного воздуха tн обозначены без дополнительных индексов. Те же величины при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления t0, обозначены одним штрихом, а при температуре наружного воздуха в точке излома графика – с тремя штрихами. – средняя температура в калорифере при температуре tн. При центральном качественном регулировании по отопительной нагрузке температуры воды в подающем трубопроводе тепловой сети 1, после системы отопления 20 и в подающем трубопроводе местных систем отопления с определяют по формулам: (17) (18) (19) - относительный расход тепла на отопление (191). Данные расчетов сводятся в табл. 5. Табл. 5
В период высоких наружных температур возникает необходимость повышения температуры воды в подающем трубопроводе до значений, допустимых для всех потребителей тепла и в частности для нужд горячего водоснабжения, где температура воды должна поддерживаться не ниже 600С (550С непосредственно у потребителя). Таким образом, график «ломается» при значениях наружных температур от +80С до tн111, когда температура воды в подающем трубопроводе поддерживается не ниже 600С. Соответственно «излом» показывается и по линиям 2, i. В диапазоне tн111tн +8 0С при постоянной температуре воды в подающем трубопроводе регулирование отопительной нагрузки осуществляется обычно местными пропусками. Периодическое отключение систем отопления предотвращает перегрев помещений. Число ежесуточной работы системы определяется из уравнения: (1911) В связи с периодическим отключением отдельных отопительных установок общий расход воды в сети сокращается по мере повышения температуры наружного воздуха. Температуру обратной воды для этого диапазона принимают постоянной и равной . В диапазоне осуществляется центральное качественное регулирование . Регулирование отпуска тепла на вентиляцию Для двухтрубных водяных тепловых сетей с подачей тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение температуру воды в подающем трубопроводе 1 принимают по отопительному графику. По характеру изменения температуры воды и расхода тепла на вентиляцию отопительный период делится на два диапазона. 1. В диапазоне 0C при переменной вентиляционной нагрузке температура в подающей линии постоянна. С увеличением вентиляционной нагрузки возрастает расход воды, что приводит к сокращению времени пребывания воды в калорифере и к росту температуры обратной воды. Регулирование расхода воды осуществляется с помощью регулировочного клапана РК по импульсу от температуры воздуха за калорифером. (См рис. 2). τ2В τс τ20 τ2 τ1В= τ1 Рис. 2 Принципиальная схема подключения калорифера к тепловым сетям. К – калорифер; РК – регулировочный клапан. Неизвестное значение обратной воды 2В определяется решением уравнения (20) методом последовательных приближений: (20) В курсовом проекте линию 2В в диапазоне 0С можно построить по двум точкам при и при tн = +8 0С. Таким образом, в формуле (20) при tн = +8 0С, 1= 60 0С. 0С ; 0С ; 0С Относительный расход воды на отопление в диапазоне 0С определяется по формуле: (21) Относительный расход воды на вентиляцию и отопление в диапазоне 0С: (22) При относительные расходы воды на отопление и вентиляцию равны 1 (по принятому регулированию отпуска тепла). РЕГУЛИРОВАНИЕ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ В открытых системах теплоснабжения разбор воды горячее водоснабжение осуществляется в зависимости от температуры воды в сети. При температуре воды в подающем трубопроводе равной 60 0С, водоразбор ведется только из подающей линии. С повышением температуры сетевой воды (160 0С) водоразбор осуществляется одновременно из обоих трубопроводов, в таком соотношении, чтобы температура воды, поступающей на горячее водоснабжение, была равна 60 0С (55 0С). В холодный период отопительного сезона при 260 0С разбор воды происходит только из обратной магистрали. Для смешения воды в абонентских узлах ввода предусматривается установка терморегуляторов (рис. 3). Изменение места и величины водоразбора существенно влияет на гидравлический и тепловой режимы системы теплоснабжения. Выбор метода центрального регулирования производится в зависимости от соотношения тепловых нагрузок горячего водоснабжения и отопления, а также абонентского узла ввода. β2Ghm Ghm β1Ghm Рис. 3 Схема абонентского ввода в открытых системах теплоснабжения при центральном качественном регулировании по отопительной нагрузке. С – смеситель. ОК – обратный клапан, РР – регулятор расхода. Приведенное выше центральное качественное регулирование по отопительной нагрузке применяется при отношении Qhm/Q0max0,15 и присоединении систем отопления и горячего водоснабжения к тепловой сети по принципу несвязанного регулирования (см. рис. 3). В этом случае расход воды на отопление поддерживается регулятором расхода РР и независит от нагрузки горячего водоснабжения. Величина водоразбора из подающей линии Ghd1 и из обратной Ghd2 равна: (23) (24) (25) (24*) (26) При отношении Qhm/Q0max 0,15 регулирование открытых систем производится по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения качественным или количественным методом. ЦЕНТРАЛЬНОЕ КАЧЕСТВЕННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ПО СОВМЕСТНОЙ НАГРУЗКЕ (СКОРРЕКТИРОВАННЫЙ ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ГРАФИК) применяют при соотношении 0,15Qhm/Q0max0,3. Регуляторы расхода в абонентских узлах ввода устанавливают перед ответвлением на горячее водоснабжение. Они поддерживают постоянный расход воды, равный расчетному на отопление. Водоразбор из подающей линии уменьшает поступление сетевой воды в систему отопления. Небаланс тепла на отопление компенсируется некоторым повышением температуры в подающем трубопроводе по сравнению с отопительным графиком. При этом методе регулирования строительные конструкции здания могут быть использованы в качестве аккумулятора тепла, выравнивающего неравномерности суточного графика теплопотребления. Отношение среднего теплового потока на горячее водоснабжение к расчетному тепловому потоку на отопление: (27) Поправочный (балансовый) коэффициент к среднему потоку на горячее водоснабжение для компенсации небаланса теплоты на отопление, вызываемого неравномерностью суточного графика горячего водоснабжения =1,1. Относительный расход воды на отопление и температуры воды в подающем и обратном трубопроводах 1 и 2 определяется по формулам: (28) (281) (29) = (30) (31) (32) Температура воды в подающем и обратном трубопроводах: (33) (34) Рис. 4 Схема абонентского ввода в открытых системах теплоснабжения при центральном качественном регулировании по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения. На рис. 5 показан скорректированный график температур воды и изменение расхода волы на отопление. При температуре обратной воды 20 60 0С водоразбор осуществляется только из обратной магистрали. В этом диапазоне в систему отопления поступает расчетный расход воды G = 1, вследствие чего скорректированный график соответствует отопительному. При выполнении расчетов для построения скорректированного графика температур студент может использовать примеры. τ1 τc τ2 τ1 τc τ2 t t Рис.5 Общий вид графиков: регулирования температуры в зависимости от tн и относительного расхода воды на отопление. КАЧЕСТВЕННО-КОЛИЧЕСТВЕННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ При свободном располагаемом давлении на коллекторах станции применяется относительно редко. Принципиальная схема узла ввода показана на рис. 6. Рис. 6 Схема абонентского ввода при открытой системе теплоснабжения и центральном качественном регулировании по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснабжения. Диафрагмы на подающем и обратном трубопроводах устанавливаются при начальной регулировке сети. Это осуществляется при включенной нагрузке горячего водоснабжения. Подбором соответствующих диаметров диафрагм обеспечиваются одинаковые давления в подающей и обратной линиях во всех абонентских вводах. В этих условиях расход воды у однотипных абонентов изменяется по одному закону. Расчет графиков производится по методике Соколова.[6]. τ1!!! τ2B!!! τ2B τ2! τ1! τ1 tн tн tн β2 β1 Рис.7 Общий вид графиков: регулирования температуры воды на вентиляцию в зависимости от tн; относительного расхода воды на вентиляцию; относительного расхода воды на ГВС из подающего и обратного трубопроводов. СХЕМА И ТРАССА ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ В расчетно-пояснительной записке курсового проекта должно быть четко и обстоятельно дано обоснование принятой схемы тепловых сетей ее преимуществ и недостатков. При выборе схемы тепловых сетей следует стремиться к обеспечению максимальной надежности теплоснабжения при наименьших затратах. При проектировании теплоснабжения от одного теплоисточника в курсовом проекте можно принять радиальную схему с постоянным уменьшением диаметра трубопроводов по мере удаления их от источника тепла. Преимуществом радиальной схемы является простота и экономичность. Недостатком – нарушение теплоснабжения всех абонентов при аварии на одном участке. Для ликвидации аварии отпускается не более 24 часов. Трасса в городах предусматривается в отведенных для инженерных сетей технических полосах, параллельно красным улицам, дорогам и проездам. При диаметре магистралей более 500 мм рекомендуется предусматривать резервные блокировочные перемычки на 70-75% расчетного расхода воды. В пределах городской застройки прокладку тепловых сетей принимают подземной в непроходных каналах (канальная прокладка трубопроводов имеет ограниченное применение из-за низкого качества работ при изоляции трубопроводов и высокой химической активности городских грунтовых вод). Вне городской застройки применяется надземная прокладка трубопроводов. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ Расчетный расход сетевой воды для определения диаметров труб в водяных тепловых сетях при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять по формуле: , т/ч (35) Коэффициент k3, учитывающий долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления, следует принимать по таблице 6 Табл.6
|