Курсовой проект по дисциплине Основы проектирования систем теплоснабжения

• Название: Курсовой проект по дисциплине Основы проектирования систем теплоснабжения
• Дата: 21.12.2021
• Размер: 0.65 Mb.
• Имя файла: Kursovoi_774_proekt_po_teplosnabzheniyu.docx
• Тип: Курсовой проект; #312988
• страница: 1 из 3

КГЭУ	МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

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.

КГЭУ	МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

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

№	Наименование	Наружный объём ,тыс.м3 или общая площадь,м2	Высота,м и этажность	Количество людей
1	ЦРБ	8,6	20 и 5	60
2	Родильное отделение	1,8	12 и 3	16
3	Магазин	1,0	4 и 1	10
4	Жилое здание	800	6 и 2	80
5	Завод металлоконструкций	5600	16 и 5	520
6	Жилое здание	2200	16 и 5	230
7	Жилое здание	2200	16 и 5	200
8	Жилое здание	2200	16 и 5	220
9	Пекарня	0,8	6 и 1	-
10	Прачечная	0,6	6 и 1	-

Рисунок 1.План микрорайона
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

1. 
   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] :

, (1.1)

где q_o– удельная тепловая отопительная характеристика здания, Вт/(м³∙^оС); V_н – объем здания по наружным размерам, м³; t_в – средняя расчетная температура воздуха в помещениях здания, ^оС (минимальная из допустимых значений в отопительный период); t_н.в. – расчетная температура наружного воздуха для расчета отопления, ^оС; µ - коэффициент, учитывающий потери теплоты на нагрев инфильтрующего воздуха.

Коэффициент инфильтрации определяется по формуле [1]:

, (1.2)

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; – средняя скорость ветра в данном регионе за отопительный период, м/с. В Пскове и Псковской области величина =3,3 м/с.

Допустимая температура внутреннего воздуха в коммунально-бытовых зданиях составляет t_в=15-23^оС , для лечебных организаций t_в=20-24 ^оС [3], температура наружного воздуха для расчета отопления составляет t_нв = -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, ( Вт/м³ [3]):
.
Расход теплоты на вентиляцию общественных ,производственных,коммунально-бытовых зданий определяют по формуле [1]:
(1.3)
где q_в– удельная вентиляционная характеристика здания, Вт/(м³∙^оС); V_н – объем здания по наружным размерам, м³; t_в – средняя расчетная температура воздуха в помещениях здания, ^оС (минимальная из допустимых значений в отопительный период); t_н.в. – расчетная температура наружного воздуха для расчета отопления, ^оС;

Подставив данные в формулу (1.3), найдем величину нагрузки на вентиляцию для ЦРБ :
=0,29 8600 (20-(-26)) = 114,724 кВт
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]:
, (1.4)
где – удельная отопительно-вентиляционная характеристика здания Вт/м² (принимается по СП 124.13330 см.приложение 11); F – общая площадь здания (всех этажей), м².

Подставив данные в формулу (1.4) определим отопительную нагрузку жилого здания ( =61 Вт/м² [3])

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 ; -температура горячей воды, = 60 ; - температура холодной воды, =5 ; - коэффициенты недельной и суточной неравномерности потребления воды (при отсутствии опытных данных рекомендуется принимать для жилых и общественных зданий =1, 2;

=1,7…2,0)

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 ,кг/с.

Расчетный расход горячей воды определяется по формуле:
, кг/с (1.7)
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:
=0,156 кг/с
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

№	Наименование объекта	Qо, кВт	Qв, кВт	Qг.в, кВт	ΣQ, кВт
1	ЦРБ	167,243	114,724	39,28	321,247
2	Родильное отделение	39,793	24,012	10,475	74,28
3	Магазин	32,216	15,4	1,04	48,656
4	Жилое здание	55,2	─	61,7	116,9
5	Завод металло конструкций	316,598	418,7	112,117	847,415
6	Жилое здание	103,4	─	150,17	253,57
7	Жилое здание	103,4	─	130,58	233,98
8	Жилое здание	103,4	─	143,64	247,04
9	Пекарня	19,762	18,768	43,7	82,23
10	Прачечная	14,240	25,944	104,121	144,305
	Итого	∑= 955,252	∑= 178,328	∑= 796,823	∑=2 369,6

1.2 Выбор системы теплоснабжения и источника теплоты

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.
В качестве источника теплоты выбираем стальные водогрейные котлы.Расчетную тепловую нагрузку на котельную (Вт) подсчитывают отдельно для холодного и теплого периодов года.

Расчетная тепловая мощность котлов для летнего времени состоит из суммарных затрат теплоты на горячее водоснабжение всех тепловых потребителей:
= 0,956 МВт (1.8)

В зимнее время она складывается из максимального теплопотребления систем отопления , вентиляции ,горячего водоснабжения всех потребителей.

Расчетная тепловая мощность котлов для зимнего времени определяется по следующей формуле:
=1,2 (955,252 + 617,548 + 796,823) = 2 843,52 кВт = 2,843 МВт

Расчетная тепловая мощность котлов определяется,как:

+ 0,956 + 2,843 = 3,79 МВт

Определяем число котлов по формуле:

n= = = = 3 (1.9)

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:
Q_ов ^год = Q_{ов ср} n_о (1.10)
где Q_{ов ср} – средняя нагрузка на отопление и вентиляцию для жилых зданий ,кВт;n_о – продолжительность отопительного периода,с;

Средняя нагрузка на отопление и вентиляцию для жилых зданий определяется по формуле:
Q_{ов ср} =Q_ов , (1.11)

где Q_ов - максимальная нагрузка на отопление и вентиляцию, кВт; - температура воздуха в отопительный период, С; - температура наиболее холодной пятидневки для этого региона ,˚С.

Подставим данные в формулу средней нагрузки и получим:
Q_{ов ср} = Q_ов = 365,4 =18,27 кВт
Определим годовой расход теплоты на отопление и вентиляцию для жилых зданий:
Q_ов ^год = Q_{ов ср} n_о = 18,27 (229 24 3600) =361 482 912 кДж
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:
Q_от ^год = Q_{о ср} (n_о – n_д) + Q_од n_д,(1.12)
где n_д – время работы отопления в дежурном режиме в год(12 часов); n_о- продолжительность отопительного периода,с; Q_од-тепловой поток ,расходуемый на отопление зданий в дежурном режиме,кВт;
Q_од=Q_{о ср} ,(1.13)
где t_вд– температура воздуха внутри здания при дежурном режиме

отопления,˚С.

Продолжительность отопительного периода:
n_о = 229 24 3600 = 19 785 600 с
Время работы отопления в дежурном режиме за год :

n_д = 229 12 3600 = 9 829 800 с
t_д=t_в-6=18-6=12 ˚С
тогда Q_од=Q_{о ср} = 32,216 = 22,2 кВт

При дежурном режиме отопления годовой расход теплоты на отопление для магазина будет:
Q_от ^год = Q_{о ср} (n_о – n_д) + Q_од n_д= 32,216 (19 785 600 – 9 829 800)+22,2 9 829 800=

= 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:
Q_от ^год=Q_о (t_в-t_{н ср}) n_о /( t_в-t_н) =557,636 (18-(-1,3)) 19 785 600/(18-(-26))=

=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:
Q_в^год=Q_ср.в. n_в , (1.14)
где n_в – продолжительность подогрева вентиляционного воздуха,с;
Q_ср.в = Q_в (t_в-t_{н ср})/( t_в-t_н) , (1.15)
Подставим данные в формулу и получим:
Q_ср.в = Q_в (t_в-t_{н ср})/( t_в-t_н) = 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
Q_в^год=Q_ср.в. n_в =60,85 19 785 600 = 1 204 045,85 кДж
При дежурном режиме отопления годовой расход теплоты на вентиляцию для магазина найдем по формуле:
Q_ср.в = Q_в (t_в-t_{н ср})/( t_в-t_н) = 15,4(18-(-1,3))/(18–( - 26))=6,755 кВт
тогдаQ_в^год=Q_ср.в. (n_о –n_д)=6,755(19 785 600 – 9 829 800)=66 400 299 кДж
Годовой расход теплоты на вентиляцию производственных зданий без дежурного режима отопления(завод металлоконструкций,пекарня) будет равен:
Q_ср.в = Q_в (t_в-t_{н ср})/( t_в-t_н) = 437,468(18-(-1,3))/(18–( - 26))=191,89 кВт
тогда Q_в^год=Q_ср.в. n_в =191,89 9 829 800 = 1 886 240 320 кДж
Годовой расход теплоты на вентиляцию коммунально-бытовых зданий без дежурного режима отопления(прачечная) будет равен:
Q_ср.в = Q_в (t_в-t_{н ср})/( t_в-t_н) = 25,944(18-(-1,3))/(18–( - 26))=11,379 кВт
тогда Q_в^год=Q_ср.в. n_в =11,379 9 829 800 = 111 862 945 кДж




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:
Q_гвс^год=Q_гвс^от +Q_гвс^неот , (1.16)
где Q_гвс^от = Q_{гвс ср}^от *n_о = 373,91 19 785 600 = 7 398 033 кДж (1.17)
Q_гвс^неот = Q_{гвс ср}^неот (365-n_о – n_р), (1.18)
где n_р – продолджительность профилактических работ(14 суток);
Q_{гвс ср}^неот =Q_гвс^от*k*(t_г-t_х.л)/( t_г-t_х.з)=373,91 0,8 (65-15)/(65-5) = 249,273 кВт

тогда

Q_гвс^неот = Q_{гвс ср}^неот (365-n_о – n_р)=249,273 ((365-229– 14) 24 3600)= 2 627 536 кДж

Тогда годовой расход теплоты на горячее водоснабжение жилого здания будет :
Q_гвс^год=Q_гвс^от +Q_гвс^неот = 1 627 536 + 7 398 033 = 10 025 569 кДж
Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение общественных зданий найдем по формуле:

Расход теплоты в неотопительный период:
Q_гвс^неот = Q_{гвс ср}^неот (365-n_о – n_р)=20,749 (365-229– 14)= 218 711, 059 кДж
Расход теплоты в отопительный период:
Q_гвс^от = Q_{гвс ср}^от n_о = 24,899 19 785 600 = 492 641 ,654 кДж
Тогда годовой расход теплоты на горячее водоснабжение общественных зданий будет равен:
Q_гвс^год = 711 352 713 кДж

Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение производственных зданий найдем по формуле:

Расход теплоты в неотопительный период:
Q_гвс^неот = Q_{гвс ср}^неот (365-n_о – n_р)= 63,65 (365-229– 14) = 670 929, 671 кДж
Расход теплоты в отопительный период:
Q_гвс^от = Q_{гвс ср}^от n_о = 76,38 19 785 600 = 1 511 224 кДж
Тогда годовой расход теплоты на горячее водоснабжение производственных зданий будет равен:
Q_гвс^год = 2 182 153,8 кДж

Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение коммунально-бытовых зданий найдем по формуле:

Расход теплоты в неотопительный период:
Q_гвс^неот = Q_{гвс ср}^неот (365-n_о – n_р)= 42,532 (365-229– 14) = 448 326,576 кДж
Расход теплоты в отопительный период:
Q_гвс^от = Q_{гвс ср}^от n_о = 51,039 19 785 600 = 1 009 837,24 кДж
Тогда годовой расход теплоты на горячее водоснабжение производственных зданий будет равен:
Q_гвс^год = 1 458 163,82 кДж
Годовой расход топлива

Годовой расход тплива определяется по формуле:
B_г= , м³/год (1.19)
где 1,2- коэффициент, учитывающий неучтенные потери и нагрузки; - низшая теплота сгорания, кДж/ м³; - КПД котельной с учетом потерь теплоты в теплосетях, принять равным 0.8.

Подставим данные в уравнение и получим:

B_г= = = 2 384 718,5 м³
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.

Температурный график тепловой сети показывает, как должна меняться температура сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха при качественном регулировании тепловой нагрузки.

Рисунок 2. График регулирования температур воды в тепловой сети