системы теплоснабжения жилого дома. Курсовая работа системы теплоснабжения жилого дома. Расчет кольцевой сети низкого давления газа 18
 Скачать 324.82 Kb.
|
|
2.3 Виды котлов Котельные установки в зависимости от характера потребителей разделяются на энергетические, производственно-отопительные и отопительные. По виду вырабатываемого теплоносителя они делятся на паровые (для выработки пара) и водогрейные (для выработки горячей воды). Энергетические котельные установки вырабатывают пар для паровых турбин на тепловых электростанциях. Такие котельные оборудуют, как правило, котлоагрегатами большой и средней мощности, которые вырабатывают пар повышенных параметров. Производственно-отопительные котельные установки (обычно паровые) вырабатывают пар не только для производственных нужд, но и для целей отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Отопительные котельные установки (в основном водогрейные, но они могут быть и паровыми) предназначены для обслуживания систем отопления производственных и жилых помещений. В зависимости от масштаба теплоснабжения отопительные котельные разделяются на местные (индивидуальные), групповые и районные. Местные котельные обычно оборудуют водогрейными котлами с нагревом воды до температуры не более 115°С или паровыми котлами с рабочим давлением до 70 кПа. Такие котельные предназначены для снабжения теплом одного или нескольких зданий. Групповые котельные установки обеспечивают теплом группы зданий, жилые кварталы или небольшие микрорайоны. Такие котельные оборудуют как паровыми, так и водогрейными котлами, как правило, большей теплопроизводительности, чем котлы для местных котельных. Эти котельные Виды отопительных котлов 1 Газовые котлы Если к участку подведен магистральный газ, то, в подавляющем большинстве случаев, оптимальным является отопление дома с использованием газового котла, так как более дешевого топлива не найдешь. Существует множество производителей и моделей газовых котлов. Для того чтобы было проще разобраться в этом разнообразии, разделим все газовые котлы на две группы: напольные котлы и настенные. Настенные и напольные котлы имеют разную конструкцию и комплектацию. 2 Электрические котлы Есть несколько основных причин ограничивающих распространение электрокотлов: далеко не на всех участках есть возможность выделить требуемую для отопления дома электрическую мощность (например, для дома площадью в 200 кв. м требуется примерно 20 кВт), очень высокая стоимость электроэнергии, перебои с электроснабжением. Достоинств у электрических котлов, действительно, много. Среди них: относительно невысокая цена, простота монтажа, легкие и компактные, их можно вешать на стену, как следствие - экономия места, безопасность (нет открытого пламени), простота в эксплуатации, электрический котел не требует отдельного помещения (котельной), электрокотел не требует монтажа дымохода, электрический котел не нуждается в особом уходе, бесшумны, электрокотел экологичен, нет вредных выбросов и посторонних запахов 3 Твердотопливные котлы Топливом для твердотопливных котлов могут быть дрова (дерево), бурый или каменный уголь, кокс торфяные брикеты. Существуют как "всеядные" модели, которые могут работать на всех вышеуказанных видах топлива, так и работающие на некоторых из них, но имеющие при этом больший КПД. Одним из основных достоинств большинства твердотопливных котлов является то, что с их помощью можно создать полностью автономную систему отопления. Поэтому чаще такие котлы используются в районах, где есть проблемы с подачей магистрального газа и электричества. Типы котлов для теплоснабжения зданий газовый котел теплоснабжение Существуют два основных типа паровых котлов: газотрубные и водотрубные. Все котлы (жаротрубные, дымогарные и дымогарно-жаротрубные), в которых высокотемпературные газы проходят внутри жаровых и дымогарных труб, отдавая тепло воде, окружающей трубы, называются газотрубными. В водотрубных котлах по трубам протекает нагреваемая вода, а топочные газы омывают трубы снаружи. Газотрубные котлы опираются на боковые стенки топки, тогда как водотрубные обычно крепятся к каркасу котла или здания. Газотрубные котлы В современной теплоэнергетике применение газотрубных котлов ограничивается тепловой мощностью около 360 кВт и рабочим давлением около 1 МПа. Дело в том, что при проектировании сосуда высокого давления, каким является котел, толщина стенки определяется заданными значениями диаметра, рабочего давления и температуры. При превышении же указанных предельных параметров требуемая толщина стенки оказывается неприемлемо большой. Кроме того, необходимо учитывать требования безопасности, так как взрыв крупного парового котла, сопровождающийся мгновенным выбросом больших объемов пара, может привести к катастрофе. При современном уровне техники и существующих требованиях к безопасности газотрубные котлы можно считать устаревшими, хотя пока еще находятся в эксплуатации многие тысячи таких котлов тепловой мощностью до 700 кВт, обслуживающих промышленные предприятия и жилые здания. Водотрубные котлы Водотрубный котел был разработан в связи с непрерывно растущими требованиями повышения паропроизводительности и давления пара. Дело в том, что, когда пар и вода повышенного давления находятся в трубе не очень большого диаметра, требования к толщине стенки оказываются умеренными и легко выполнимыми. Водотрубные паровые котлы по конструкции значительно сложнее газотрубных. Однако они быстро разогреваются, практически безопасны в отношении взрыва, легко регулируются в соответствии с изменениями нагрузки, просты в транспортировке, легко перестраиваемы в проектных решениях и допускают значительную перегрузку. 3. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ РАСЧЕТ КОЛЬЦЕВОЙ СЕТИ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ ГАЗА Задача гидравлического расчета заключается в определении диаметров газопровода по заданным расходам и расчетным потерям давления в сети для обеспечения всех потребителей требуемым расходом газа с требуемым давлением. Расчет ведется на максимальные расходы газа. Газопровод, рассчитанный на минимальный расход газа, не обеспечит подачу необходимого его количества при максимуме потребления. Ориентация при расчете на пик потребления приводит к неполному использованию пропускной способности газопроводов в период снижения нагрузки, что повышает себестоимость транспорта газа. Городские сети низкого давления, распределяющие газ по всей территории застройки, представляют собой сложную по конфигурации систему сопряженных колец, которые получают газ от нескольких ГРП и снабжают газом многочисленные ответвления на кварталы. При расчете такую сеть разбивают на отдельные районы по количеству ГРП, и сеть каждого района рассчитывают отдельно. Направления движения потоков газа выбирают так, чтобы газ от точки питания подавался ко всем потребителям по кратчайшему пути с учетом минимальных гидравлических потерь давления газа. При этом диаметры сети будут наименьшими. Направления движения газа выбираются, начиная от точки питания к периферии. В результате выявляются нулевые точки – конечные точки встречи потоков газа, идущих по разным направлениям. Суммарные потери давления газа от ГРП до наиболее удаленного прибора не должны превышать 1200 Па. Согласно заданным условиям давление на выходе из ГРП составляет 3000 Па, оптимальное давление в нулевой точке составляет 1800 Па. Исходя из вышеприведенных данных, потери давления при гидравлическом расчете невыгодных колец (наиболее протяженные участки от ГРП до нулевой точки) должны быть увязаны с допустимыми потерями давления – 1200 Па. Сопротивление движению газа складывается из линейных сопротивлений трения и местных сопротивлений. Сопротивление трения имеется по всей длине трубопровода. Местные сопротивления образуются в местах изменения скорости и направления движения газа. Источниками местных сопротивлений являются: переходы с одного размера газопровода на другой; колена, отводы, тройники, крестовины, компенсаторы, запорная, регулирующая и предохранительная арматура, сборники конденсата, гидравлические затворы и другие устройства, приводящие к сжатию, расширению и изгибу потоков газа. Расчет начинаем с определения удельных, путевых, эквивалентных, транзитных и расчетных расходов для всех контуров питания потребителей. Причем вышеупомянутые расходы рассчитываются для каждого участка кольцевой сети. Расчет ведется в следующей последовательности: Определяем удельные расходы газа на каждом участке:   , ( 3.2) где  – часовой расход газа в квартале, м3/ч (см. табл.2.3);  – суммарная длина участков газопровода по периметру, снабжающего данный квартал, м.Путевой расход газа на участке сети, м3/ч Vпут=Vуд* Lуч, ( 3.3) где  – удельный расход газа в квартале, который обеспечивает данный участок, м3/ч, ;lуч. – геометрическая длина участка, м . Эквивалентный расход газа на участке сети, м3/ч  , ( 3.4)где Vпут– путевой расход газа на участке, м3/ч. Проектируемые транзитные расходы газа на участке – это не истраченный на квартал с каждого прокладываемого участка газопровода расход газа, транспортируемый на соседние участки, если направление движения газа в них совпадает с направлением на рассчитываемом участке. При выборе направления движения газа на участке руководствуются разницей давлений в начальной и конечной точках участка: направление потока газа показывают стрелкой от точки с более высоким давление к точке с более низким, с учетом потерь давления на местные сопротивления прилегающих участков, относительно ГРП. Расчет транзитных расходов газа начинают с нулевых точек, так как на участках, прилегающих к нулевым точкам, транзитные расходы газа равны нулю. Для остальных участков транзитные расходы определяются по формуле как сумма путевых и транзитных расходов газа участков, прилегающих к определяемому и следующих за рассчитываемым участком по ходу движения газа. При этом необходимо учитывать неравномерность потребления газа кварталом с учетом направлений движения газа в прилегающих участках, выбирая нужные пропорции. Расчетный расход газа на участке сети, м3/ч  (3.5)Пример расчёта: Удельный расход газа на участке 1-2:  м3/ч.Путевой расход газа на участке сети 1-2:  = 280 · 0,352 = 98,626 м3/ч.Эквивалентный расход газа на участке 1-2:  = 0,5 · 98,626 = 49, 313 м3/ч.Транзитные расходы на различных участках сети:  м3/ч.м3/ч.   15      22 21 20  м3/ч.  8       15 13 14   6   11  12   19 5.Расчетный расход газа на участке сети 1-2:  м3/чРезультаты расчётов кольцевой сети низкого давления газа сведены в таблицу 3.1. Таблица 3.1
Для проверки расчетов необходимо произвести увязку суммарных (по всем участкам) путевых и транзитных расходов (по ГРП) с суммарным часовым расходом (см. табл. 2.3):   − требование выполняется.   − требование выполняется.После определения расчетных расходов на участках следует гидравлический расчет всех направлений движения газа от ГРП до нулевых точек, начиная с самого протяженного. Расчет геометрической длины каждого участка производится согласно заданному масштабу. Для учета потерь на местные сопротивления геометрическая длина участков увеличивается на 10%, т.е.:  , (3.8)где lр – расчетная длина участка, м; lг – геометрическая длина участка, м. Гидравлический расчет производится для каждого участка кольцевой сети по номограмме низкого давления. Расчет выполняется следующим образом: Для каждого ГРП выбираем невыгодное кольцо – наиболее протяженное и нагруженное от ГРП до нулевой точки. Количество невыгодных колец равно количеству нулевых точек, т.е. в кольцевой сети 5 невыгодных кольца: • ГРП 1-37-8-9-3-10-11-18-19-12-6; • ГРП 2-17-16-15-21-22-27-26-32; • ГРП 3-38-34-35-30-31; • ГРП 1-37-2-1. Определяем удельные потери давления в кольце, так чтобы фактические потери не превышали допустимые: ∆рдоп = ргрп – рноль.т = 3000 – 1800 = 1200 Па. Допустимая невязка составляет10%. Далее производим расчет удельных потерь давления на каждый метр газопровода всех невыгодных колец Rуд, которые необходимы для подбора диаметра каждого участка газопровода, на основании рассчитанного расхода газа (см. табл. 3.1):  , (3.9) где  – допустимые потери давления, Па, для невыгодного кольца;∑lр – сумма расчетных длин участков невыгодного кольца. Затем, зная расчетный расход на участках и примерные удельные потери давления на участке, подбираем по номограмме диаметры для газопроводов низкого давления, а также определяем фактические удельные потери на всем участке:  . ( 3.10)В итоге определяем суммарные потери давления в невыгодном кольце и увязываем суммарные потери с допустимыми потерями давления (1200 Па). Далее производим расчет ответвлений. Расчет производится аналогично расчету невыгодного кольца. Для расчета допустимых потерь необходимо вычислить давления в крайних точках ответвления, которые должны примыкать к магистрали. Удельные потери давления на ответвлении рассчитывают на основании вычисленных допустимых потерь (разница давлений крайних точек) и сумм всех длин участков ответвления. Полученные результаты расчета приведены в табл. 3.2 В качестве примера приведу гидравлический расчет невыгодного ответвления ГРП 1-37-2-1:  м  м3/ч м  м3/ч м  м3/ч Па/мПо рассчитанному значению Rуд и ранее найденным Vрасч при помощи номограммы низкого давления находим удельные потери давления (на 1 п.м.) и потери давления на каждом участке невыгодного кольца, а также подбираем диаметры газопроводов.  Па мм Па мм Па ммСумма потерь давления невыгодного кольца ГРП 1-37-2-1:  Па   − требование выполняется. − требование выполняется. − требование выполняется. − требование выполняется.Таблица 3.2 Вывод: В расчетной части я выбрал схему распределительного газопровода низкого давления, ее выбираем из условий минимальных металловложений и максимальной надежности, определил оптимальное число ГРП, оно равно 4 и произвел расчет расхода газа кольцевой сети низкого давления, оно составляет  м3/ч. |