Методичка по Теплоснабжению. Методические указания к курсовому проекту для студентов специальности 290700 "Теплоснабжение вентиляция и кондиционирование воздуха"
 Скачать 15.96 Mb.
|
|
Далее по номограммам 1-5 (см. приложение 1) определить потери напора в местных сопротивлениях в зависимости от суммы коэффициентов местных сопротивлений расчетного участка. Данные расчетов сводятся в таблицу гидравлического расчета 12. Табл. 12
При выполнении курсового проекта студент может использовать и метод гидравлического расчета трубопроводов тепловых сетей по эквивалентным длинам местных сопротивлений следующим образом. Суммарные потери давления определяются по формуле (44), линейные потери давления по формуле (45). Для расчета потерь давления на местные сопротивления пользуются понятием эквивалентной длины местных сопротивлений. Под эквивалентной длиной lэ принимается такая длина прямолинейного трубопровода диаметром d, потеря давления от трения на которой равна потере давления от местных сопротивлений:  , м вод ст (46)Гидравлический расчет тепловой сети рекомендуется вести по следующей методике:
Требование невскипания теплоносителя устанавливает нижний предел пьезометрического напора в теплоподогревательной установке и подающем трубопроводе. При температуре подаваемой воды 150 °С минимальный пьезометрический напор в подающих линиях равен 40 м. Полученные невязки находятся в пределах нормы т. е. меньше 5%, следовательно, трубопроводы тепловых сетей увязаны. Построение пьезометрического графика Для изучения давления в тепловых сетях широко применяются пьезометрические графики. На нем можно показать значения давления по всей длине трассы. Пьезометрический график строится по результатам гидравлического расчета. 1. В масштабе 1:5000 (горизонтальный масштаб) и 1:250 (вертикальный масштаб) строится продольный профиль. Откладываем высоты зданий в расчете 3 м на этаж. 2. Выбирается и наносится линия статического давления (режим, когда отсутствует циркуляция воды в трубопроводе, но трубопровод находится под избыточным давлением называют статическим режимом). Полный напор в статическом режиме одинаков для подающего и обратного трубопроводов. Линию статического напора наносят с условием, чтобы на всех точках системы обеспечивался достаточный пьезометрический напор не менее 5 м. вод. ст., но не более прочности отопительных приборов. 3. Определяем давление на всасывающем патрубке сетевых насосов. 4. Строится линия падения давления в обратном трубопроводе тепловых сетей. 5. Откладывается вверх минимальный располагаемый напор, учитывая потери напора во внутриквартальной тепловой сети, элеваторе и местной системе отопления: Наб = 1,5(1 + u)2 h, м.вод.ст , (47) где h - потери напора во внутриквартальной сети, принимаем 5 м.вод.ст; Наб – расчётный напор у абонентов, м.вод.ст; U – коэффициент смешения на элеваторе. 6. От этой точки строится линия падения давления в подающем трубопроводе 7. Падение давления на теплоисточнике откладывается резко вниз на величину потерь напора в источнике. При отсутствии данных принять Нист= 15 – 20 м.вод.ст. 8. Проанализировать напоры во всех точках системы по допустимым величинам. 9. Дать рекомендации по схемам подключения системы отопления, применения отопительных приборов, рекомендации по использованию насосных подстанций по сложным рельефам местности. При построении пьезометрического графика условно принято, что отметки оси трубопроводов, земли и отопительных приборов совпадают. Высшее положение воды в здании соответствует высоте здания. Далее с помощью харрактеристики сопротивления S строят графики для следующих режимов:
Gld1 = Go + Gv + Ghm, т/ч (48) Gld2 = Go + Gv – 1,4Ghm, т/ч (49) 2) Водоразбор из обратного трубопровода: Glld1 = Go + Gv + 0,6 Ghm, т/ч (50) Glld2 = Go + Gv – 1,8Ghm, т/ч (51) Проверка на допустимое давление в тепловых сетях: 1) Давление в подающем трубопроводе не должно быть более предела прочности трубопроводов, арматуры т.е. более 160 м. вод. ст. или 1,6 Мпа. 2) Во избежание вскипания воды в подающем трубопроводе давление во всех точках труб должно быть выше давления насыщенных паров например при τ1=130°С Нmin=20 м. вод. ст. 3) Допустимый располагаемый напор должен быть заложен с учетом потерь во внутриквартальных сетях и абонентском вводе. 4) Максимальное давление в обратном трубопроводе зависит от предельной прочности отопительных приборов (радиаторы 50-60м.в.ст., конвекторы 80 м.в.ст., теплообменники 100 м.в.ст.). 5) Во избежание вскипания воды и подсоса воздуха во всех точках трубопровода должно быть давление не более 5 м. вод. ст.  ВЫБОР И РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ Расчет толщины слоя тепловой изоляции в курсовом проекте проводится для одного какого-либо участка трубопровода. Для проведения расчета необходимо знать диаметр изолируемого трубопровода, способ его прокладки, конструктивные характеристики канала, тип теплоизоляции и характер грунта. Поскольку наиболее распространенным типом прокладки теплопроводов в городском районе является подземная, в непроходных каналах, рассмотрим порядок расчета толщины слоя изоляции при прокладке двух трубопроводов водяных тепловых сетей (подающего и обратного) в одноячейковом непроходном канале. В последнее время для трубопроводов тепловых сетей d< 500 мм рекомендуется преимущественно канальная прокладка. Расчет тепловой изоляции при этом можно рассматривать как частный случай более сложного расчета тепловой изоляции трубопровода при прокладке в непроходном канале.        dн  dиз  dк  Толщина слоя изоляции должна быть такой, чтобы потеря тепла трубопроводом в окружающую среду не превышала нормы. Эти нормы указаны в и даны для среднегодовой температуры теплоносителя и грунта. Расчет производится для определенного диаметра трубопровода.  , м, (52)где Р – периметр канала, м; dkэкв – эквивалентный периметр канала. Расчет производиться по нормам потерь тепла. Полное термическое сопротивление подлежащего изоляции трубопровода определяют по нормам потерь тепла:  , м ч град/ккал, (53)где t – температура теплоносителя в 0С; t0 – температура окружающей среды в 0С; ql – норма потерь тепла изолированным трубопроводом в ккал/м ч, (таблица 15).  (54)где Rml – сумма частных термических сопротивлений изолированного теплопровода, за исключением термического сопротивления основного слоя изолированной конструкции в м ч град/ккал.  , (55)где Rnl – термическое сопротивление покровного слоя, 1.Термическое сопротивление покровного слоя  , м ч град/ккал, (56)При покровном слое из рулонного стеклопластика величиной можно пренебречь, при асбестоцементной штукатурке нужно произвести расчет. где п - коэффициент теплопроводности покровного слоя в изоляционной конструкции ккал/м ч град, (таблица 13). 2.Термическое сопротивление теплоотдачи в окружающем воздухе  , м ч град/ккал, (57)где  н – коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляционной конструкции в окружающую среду н = 7 ккал/м2 ч 0С.3.Термическое сопротивление теплоотдачи от воздуха к стенке канала  , м ч град/ккал, (58)где кан – коэффициент теплоотдачи от воздуха стенки канала внутри канала кан = 7 ккал/м2 ч 0С.dэкв – диаметр эквивалентный, равный внутреннему периметру сечения канала. 4. Термическое сопротивление грунта дна канала  , м ч град/ккал, (59)где h – глубина заложения теплопровода до его оси (по профилю данного участка);  - коэффициент теплопроводности грунта в ккал/м ч град (таблица 14)5. Термическое сопротивление взаимного влияния трубопроводов для подающего теплопровода при двухтрубной прокладке  , м ч град/ккал, (60)где кан - коэффициент определения для подающего трубопровода дополнительного термического сопротивления взаимного влияния тепловых труб при двухтрубной прокладке труб в одноячейковом канале и определяется по формуле:  (61) - норма потерь тепла подающим и обратным трубопроводами; , м ч град/ ккал (62)Определение толщины слоя изоляции  , мм, (63)где  - коэффициент теплопроводности основного слоя конструкции (таблица 11);принимается изоляционный материал; определяется по графику толщина изоляционного слоя из мм. Определяется фактическая толщина основного слоя изоляции по формуле:  , мм (64)Выполняется проверка: при канальной прокладке двух трубопроводов полное термическое сопротивление изолированного трубопровода с уточненной изоляцией выглядит следующим образом:  ,м ч град/ккал (65)где dиз = ф из 2+ d, м, (66) d – диаметр трубопровода в м.  , м ч град/ккал (67) ,м ч град/ккал (68) (69)qф Температура на поверхности основного слоя изоляции конструкции:  , 0С (70)Температура на поверхности покровного слоя изоляции определяется:  ,0С (71)При выборе теплоизоляционного материала руководствоваться табл.13. Таблица 13 Предельная температура применения, объемный вес и коэффициенты теплопроводности основного слоя теплоизоляционных конструкций в сухом состоянии в зависимости от средней температуры
Таблица 14 Коэффициенты теплопроводности грунта на глубине 1,5 м при температуре +50С
Таблица 15 Нормы потерь тепла изолированными трубопроводами водяных тепловых сетей подземной прокладки, расположенными в непроходных каналах и бесканально
Продолжение таблицы 15
ПОДБОР И РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ: КОМПЕНСАТОРОВ, НЕПОДВИЖНЫХ И ПОДВИЖНЫХ ОПОР, ТРУБОПРОВОДОВ: РАСЧЕТ НА КОМПЕНСАЦИЮ ТЕПЛОВЫХ УДЛИНЕНИЙ УЧАСТКА ТРУБОПРОВОДА С П-ОБРАЗНЫМ КОМПЕНСАТОРОМ:  Рис. 9. Общий вид П – образного компенсатора Расчет производится для трубопроводов с определенным диаметром. Участок трубопровода с симметричным П-образным компенсатором со сварными отводами. L - расстояние между неподвижными опорами, м, Lп - длина свободных плеч, м, определяется по формуле: Lп = 40 d м; d – диаметр трубопровода в м. Размеры “П”- образного компенсатора принимаются равными Н и В, исходя из соотношений В/Н=1; 1,5; 2; 2,5, а Н=3; 3,5; 4 м. 1.Определяется приведенная длина осевой линии участка трубопровода по формуле: Lпр = 2Lп + 2 Н + В, м (72) 2.Координаты упругого центра тяжести:  , м (73) .3.Центральный момент инерции относительно оси Хо определим по формуле:  ,м3 (74)При этом у0 должно быть менее 0,5Н. 4.Расчетное тепловое удлинение вдоль оси Х определяют по формуле:  (75) (76)где = 0,5 - коэффициент, учитывающий релаксацию компенсационных напряжений и предварительную растяжку компенсаторов 50 % полного теплового удлинения при температуре теплоносителя менее 400 ºС. Х - расчетное тепловое удлинение вдоль оси Х; L – полное тепловое удлинение; - коэффициент линейного расширения, принимается равным  ;L – расстояние между неподвижными опорами.  (77)t0 - температура холодной пятидневки. 5.Сила упругой деформации определяется по формуле:  , кг см2/град (78)Смотреть таблицу 17. 6.Максимальный изгибающий момент определяется по формуле:  , кгс м (79)6.Изгибающее компенсационное напряжение на спинке компенсатора:  , кгс/мм2, (80)где W - момент сопротивления поперечного сечения стенки трубки, см таблица 16; при этом σкп должно быть менее 8-11 кгс/мм2. Изгибающие компенсационные напряжения на прямых участках:  , кгс/мм2 (81)Основные размеры труб Табл.16
Вспомогательные величины для вычисления Рx, Рy, и  при расчете труб без учета гибкости отводов Табл. 17
РАСЧЕТ УСИЛИЙ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА НЕПОДВИЖНЫЕ ОПОРЫ Опоры являются ответственными деталями теплопровода. Они воспринимают усилия от трубопроводов и передают их на несущие конструкции или грунт. При сооружении теплопроводов применяют опоры двух типов: подвижные и неподвижные. Неподвижные опоры фиксируют положение трубопровода в определенных точках и воспринимают усилия, возникающие в местах фиксации под действием температурных деформаций и внутреннего давления. Усилия, воспринимаемые неподвижными опорами, складываются из неуравновешенных сил внутреннего давления, реакций свободных опор и реакций компенсаторов температурных деформаций. Эти усилия, как правило, действуют с обеих сторон неподвижной опоры. В зависимости от направления их векторов усилия взаимно уравновешиваются (т. е. вычитаются) или суммируются. Неподвижные опоры выполняются обычно из железобетона или стали. Если неподвижная опора установлена в камере, то усилие, воспринимаемое опорой, передается на вертикальные стойки, концы которых защемлены в основании и перекрытии камеры  Рисунок 10. Железобетонная щитовая неподвижная опора. При расположении неподвижных опор между камерами, в непроходных каналах или при канальной прокладке удобны железобетонные щитовые опоры (рисунок). Такая опора представляет собой железобетонную плиту. Конструкция не требует солидных фундаментов, так как нагрузка от нее передается центрально. Нагрузки на неподвижные опоры подразделяют на вертикальные и горизонтальные. Вертикальные нагрузки определяют по формуле:  , кгс, (82)где q – вес 1м трубопровода: вес трубы + изоляционная конструкция + вода, кгс/м; l – пролёт между подвижными опорами, м. Горизонтальные нагрузки на неподвижные опоры возникают под влиянием следующих сил: трения в опорах при тепловом удлинении трубопровода, прокладываемого в непроходных и полупроходных каналах, тоннелях и надземно; трения в сальниковых компенсаторах при тепловом удлинении трубопроводов; упругой деформации гибких компенсаторов или самокомпенсации при растяжке в холодном состоянии или при тепловом удлинении трубопровода; внутреннего давления при применении неуравновешенных сальниковых компенсаторов (разрезанные трубопроводы). Горизонтальная осевая нагрузка на опору определяется по формулам см. приложение 1, табл. 1. Силы трения в сальниковых компенсаторах определяют в зависимости от рабочего давления теплоносителя, диаметра трубы и конструкции сальниковой набивки по формулам  , кгс (83) , кгс (84)где Рс - сила трения в сальниковых компенсаторах, т.с.; Рраб – рабочее давление теплоносителя, определяется по пьезометрическому графику (наибольшее давление), кгс/см2; l2 – длина слоя набивки по оси сальникого компенсатора в см; D2 – наружный диаметр стакана сальникого компенсатора в см; f – коэффициент трения набивки о металл принимают равным 0,15; n – число болтов компенсатора; fн – площадь поперечного сечения, по номинальному диаметру стакана сальникового компенсатора d в см2. Площадь поперечного сечения набивки определяют по формуле  , см2 (85)где D3 – внутренний диаметр корпуса сальникого компенсатора см. т. 1 прил. 1. Расчетные схемы неподвижных опор см. таблицу 18. Табл. 18  Продолжение табл. 18  Продолжение табл. 18  Продолжение табл. 18   РАСЧЕТ УСИЛИЙ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ПОДВИЖНЫЕ ОПОРЫ При бесканальной прокладке обычно отказываются от установки подвижных опор под трубопроводами во избежание неравномерных просадок, а также дополнительных изгибающих напряжений. В этих теплопроводах трубы укладываются на нетронутый грунт или тщательно утрамбованный слой песка. Нагрузки на подвижные опоры трубопроводов подразделяют на вертикальные и горизонтальные и зависят от веса участка трубопровода, приходящегося на опору и типа опоры. Вертикальную нагрузку определяют по формуле:  , кгс, (86)где q – вес 1м трубопровода: вес трубы + изоляционная конструкция + вода, кгс/м; l – пролёт между подвижными опорами, м. Горизонтальные нагрузки возникают за счёт реакции трения опоры при её перемещении под влиянием теплового удлинения трубопроводов.  , кгс, (87)где f – коэффициент трения подвижных опор, если тип опор: скользящие f=0,3. Табл.19 Пролеты между подвижными опорами
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ПАРАМЕТРОВ И ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ИСТОЧНИКА ТЕПЛА: ТИПОВЫХ КОТЛОВ, БАКОВ АККУМУЛЯТОРОВ, СЕТЕВЫХ И ПОДПИТОЧНЫХ НАСОСОВ  Рисунок 11: Принципиальная тепловая схема водогрейной котельной. 1 - сетевые насосы; 2 - водогрейные котлы; 3 - рециркуляционные насосы; 4 - подогреватель химически очищенной воды; 5 - подогреватель сырой воды; 6 - вакуумный деаэратор: 7 - подпиточные насосы; 8 - насос сырой воды; 9 – химводо-подготовка; 10 - охладитель выпара; 11 - водоструйный эжектор; 12 - расходный бак рабочей воды; 13 – насосы рабочей воды; В1 - трубопровод водопроводной воды; В12 - трубопровод водопроводной воды после Na-катионирования I ступени; Т1 - трубопровод водопроводной воды подающий; Т2 - обратный; Т5 - трубопровод рабочей воды; Т94 - трубопровод водопроводной подпиточной воды; Т98 - трубопровод паровоздушной смеси. Водогрейные котельные, принципиальная схема которых показана на рисунке, часто сооружаются во вновь застраиваемых районах, когда ввод в действие ЦОК или магистральных тепловых сетей отстает по времени от ввода в эксплуатацию теплоснабжаемых объектов в районе. После ввода в действие ЦОК и магистральных тепловых сетей эти котельные используются обычно в качестве резервных или пиковых источников теплоты. В данном курсовом проекте водогрейная котельная является единственным и основным источником тепла.  рис14.принципиальная схема работы ТЭЦ Условные обозначения:
Подбор типовых котлов и сетевых подогревателей 1. Тепловой поток, вырабатываемый ЦОК: Q = Qo + Qv + Qhm, МВт (88) Подбор сетевого подогревателя по [8] n.8.24 По производительности принимают к установке котлы со следующими техническими характеристиками: Теплопроизводительность,MBт или Гкал/ч Расход воды при номинальной нагрузке, т/ч Гидравлическое сопротивление котла, кПа Расход топлива, м3/ч или кг/ч Масса, кг Число водогрейных котлов выбирается из соотношения теплопроизводительности, рассчитанной по формуле и фактической теплопроизводительности. При выборе см. приложение 2, табл. 5. Подбор баков-аккумуляторов Баки-аккумуляторы подпиточной воды устанавливаются для выравнивания часовой неравномерности в потреблении горячей воды для нужд ГВС в открытой системе теплоснабжения | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
=500С
=950;
=400;