ДИПЛОМНАЯ РАБОТА теплотехника ворд файл. Проектирование и моделирование метода по улучшению теплоснабжения на примере города
 Скачать 1.93 Mb.
|
|
ДИПЛОМНАЯ РАБОТА На тему: Проектирование и моделирование метода по улучшению теплоснабжения на примере города Аннотация Реализация политики в области теплотехнологии в настоящее время является одним из основных инструментов модернизации сектора ЖКХ. Успешная политика распределения тепла и подачи отопления обеспечит энергетическую и экологическую безопасность страны. Кроме того, обеспечение тепла будет стимулировать внедрение новых инновационных технологий и решений. Поэтому мы предпочитаем автоматизировать систему теплоснабжения и использовать ее в сочетании, то есть в сочетании воздуха и воды. Поэтому нашей следующей целью является изучение существующей системы теплоснабжения и разработка новой комбинированной системы теплоснабжения с анализом преимуществ и недостатков. Дипломный проект состоит из 3 частей: В первом разделе рассматриваются экономические потребности проекта, характеристики теплоснабжения, модернизация существующей системы теплоснабжения. Во втором разделе рассматривается защита от шума и рассчитывается обнуление. Третий раздел рассчитывает экономическую эффективность проекта. Содержание: Знаки и сокращения............................................................ Введение............................................................................................. 1. Основная часть................................................................................... Отопление здания Классификация систем отопления 1.3 Проект отопления дома.................................................................. 1.4 Направления совершенствования систем отопления 1.5 Системы отопления............................................................. 1.5.1 Этапы выбора отопительного котла 1.5.2 Виды топлива для отопления дома.................................... 1.5.3 Отопительные приборы...................... 1.5.3.1 Алюминиевые радиаторы......................... 1.5.3.2 Биметаллические радиаторы.................................... 1.5.3.3 Чугунные радиаторы.......... Радиаторы стальные трубчатые Стальные панельные радиаторы 1.5.3.6 Конструктор-радиаторы................................................. 1.5.3.7 Конвекторы 1.5.4 Выбор радиаторов для систем отопления 1.6 Современная система теплоснабжения.............. 1.6.1 Возможные компоненты комбинированных систем отопления 1.6.1.1 Твердотопливный котел.................................... 1.6.1.2 Газовый котел................... 1.6.1.3 Печи и камины с водяным контуром ........................ Теплотехнический расчет наружных ограждений........ Расчет тепловой мощности в системе отопления Расчет основных теплопотерь через оболочку здания Расчет теплопотерь через наружные стены............... 1.8.3. Расчет теплопотерь через окна Расчет теплопотерь через наружные двери Расчет расхода воздуха в системе с учетом теплопотерь 1.8.6. Определение количества воздуха 1.8.7. Расчет теплообменника 2. Безопастность теплотехнических показании по предложенному проекту 3. Экономические показатели Заключение Список использованной литературы Знаки и сокращения В дипломной работе используются следующие термины с соответствующими обозначениями и сокращениями: ПТ-срок теплоснабжения ГСОП-периодическая степень прогрева. - вентилятор Ш-расход Ном. эл. к.-номинальная электрическая мощность Тег. теперь. - плоская вставка (плавкая вставка) Г. Т.-короткое замыкание К-контур Сут. - сутки, то есть 24 часа Введение История отопления тесно связана с историей человечества. Первые отопительные приборы и появились они в простом жилом доме, который был известен еще в каменном веке. Примерно за два столетия до нашей эры первые печи для обогрева образовались путем удаления продуктов сгорания через дымоходы. Эти печи постоянно совершенствуются, основной способ нагрева-длительный срок службы (до сих пор). За весь период эксплуатации печей значительно повысилась их эффективность. Так, например, КПД классической двухуровневой Российской печи (как всем известно - от 60% до 80%), то есть приблизился к КПД современных твердотопливных котлов. Инженеры Римской империи внесли особый вклад в историю тепла. Именно здесь появилась система центрального отопления и подземного отопления. Эти системы работали благодаря специальной сети каналов, расположенных на полу и стенах, через которые проходят горячие дымовые газы из печи. Чтобы построить печь для каждой отдельной комнаты, римские инженеры использовали одну специализированную комнату и сеть каналов. Это была важная веха в истории тепла. Из XV века воздушное отопление использовалось для подачи горячего воздуха в комнату, которая нагревалась при контакте с поверхностями печи. В XVIII веке появились системы водяного и парового отопления. Первые примеры использования водяного пара для космического отопления в России приводятся в книге Николая Львова «Русская Пиростатика», опубликованной в 1799 году. С начала XIX века пар все чаще используется как для обогрева помещений, так и для теплиц. Но они были распространены только во второй половине XIX века. Между тем, примерно в 1855 году был изобретен первый радиатор отопления. Первый радиатор напоминал прямоугольную коробку из толстого металла с вертикальными дисками. Изобретением стал итальянец русский немец Франц Карлович Сан Галли, который в то время жил в Санкт-Петербурге. Начало 20 века включало создание лучистого и панельного тепла. Но основное направление развития систем отопления было направлено на улучшение котлов, печей и радиаторов. Развивается центральное отопление, районные и районные системы отопления. В конце двадцатого века новый вид топлива, природный газ, стал особенно популярным. Современные методы разработки систем отопления ориентированы на использование новых источников топлива (например, солнечных коллекторов производства Buderus, Wolf, Vaillant), энергосбережение и учет. 1 Основная часть Отопление здания Отопление-это искусственное отопление с целью компенсации потерь тепла в помещениях в холодное время года и поддержания температуры на заданном уровне. Отопление, водоснабжение-это две системы, без которых сегодня не обходится ни один дом. Отопление-одна из важнейших составляющих комфорта и уюта. Отопительное устройство характеризуется связью с передачей генератора или источника тепла, теплоносителя, теплоносителя или поверхности. В генераторе обогреватель получает необходимое количество тепла. Через теплопроводники нагреватель переходит к тепловым устройствам, которые передают тепло воздуху и ограждениям помещений. Теплогенератором может служить печная или котельная установка, в которой сжигается топливо, используются теплообменники или теплоноситель по другим параметрам, чем в системе отопления. Теплоносители используют воду, пар или воздух, а также дымовые газы. К системам отопления предъявляется ряд требований: а) санитарно-гигиеническая-обеспечение необходимой температуры воздуха в помещениях без ухудшения воздушной среды; б) экономико-снижение затрат при сокращении потребления металлов и других материалов; в) соединение элементов строительно-тепловых систем с архитектурными, планировочными и конструктивными решениями зданий без нарушения прочности основных конструкций при монтаже и ремонте систем отопления; г) установка-повышение степени индустриализации установки, часто с использованием унифицированных стандартизированных установок, сокращение использования отдельных производственных деталей и деталей; д) эксплуатационно-простота и удобство контроля и ремонта, шумность и безопасность действий; е) эстетический - с внутренней отделкой и интерьером помещения, без лишних мест. Классификация систем отопления а) теплогенератор относится к отапливаемому помещению: Локальные системы отопления - теплогенератор и обогреватель объединяются и устанавливаются в обслуживаемом помещении или рядом с ним. Это печное отопление, газовое и электрическое отопление и т. д. Системы центрального отопления-теплогенератор, обслуживающий несколько и даже большое количество помещений, расположен в едином теплоцентре. Это системы водяного, парового и воздушного отопления. б) методом испытания труб на радиаторы: При наличии однотрубных проводов (см. рис.1) нагреватель последовательно нагревается от одного радиатора к другому. Таким образом, последний радиатор в цепи может быть намного холоднее первого. Если вы заботитесь о качестве системы отопления-выбирайте двухтрубную систему, позволяющую регулировать температуру в каждой комнате. Единственный плюс однотрубной системы-более низкая цена. С двумя трубами к каждому радиатору подключаются две трубы - » прямая «и»возвратная". Это позволяет поддерживать одинаковую температуру нагревателя там, где провод входит во все устройства. Двухтрубные провода могут быть двух видов: путем параллельного подключения радиаторов (см. рис. 2) луч (коллектор), при двойном и прямом подключении к каждому нагревательному устройству через «лучи» от коллектора - прямой и обратный. Минус радиационной системы-дороговизна труб. Плюс-простая регулировка отопительных приборов и балансировка системы.  Рисунок 1-2. 1- Рисунок 1-однотрубное разъединение , 2-радиаторы с параллельным подключением двухтрубных проводов ОП-обогреватель 1-Прямой 1-обратный 3. по месту нахождения линии доставки: а) с высоким расположением линии доставки б) низким расположением линии снабжения  Рисунок 3-Схема теплоснабжения 1.3 Проект отопления дома Инженерная система отопления включает котельную, трубопроводную систему и тепловые приборы. Для того, чтобы система работала в соответствии с современными требованиями, то есть комплекс удобных, экономичных и надежных инженерных расчетов, очень важен. Расчет теплопотерь в доме должен производиться индивидуально для каждого помещения с учетом количества окон, дверей, наружных стен. Необходимые данные для расчета теплопотерь: толщина стен и пола, материал, используемый при их строительстве; устройство кровли и используемые материалы; а) тип фундамента и материал, используемый при его строительстве; б) остекленный тип (обычные окна или стеклопакеты) имеет двойное или тройное значение, если стеклопакеты; в) количество и толщина напольных покрытий.  Рисунок 4-Схема отопления 2-х этажного дома Необходимо учитывать наличие теплоизоляционного слоя в конструкциях, его состав и толщину. Иногда выбор осуществляется по расчетам, увеличенным в зависимости от размера помещения. Комнаты одинакового размера могут иметь разные показатели потери тепла, если одна угловая, а другая - соседняя или внутренняя комната, расположенная к югу или северу от дома и т. д. Таким образом, чтобы избежать недостаточного обогрева помещений, разработчики используют традиционный принцип «много-не мало». В этом случае увеличивается количество радиаторов, расход увеличивается пропорционально их запасу мощности, что увеличивает общий объем системы, то есть означает размер мембранного резервуара, емкость циркуляционного насоса и количество потребляемого электричества. С увеличением рассеивания тепла использование системы отопления приводит к перегреву дома и искусственному увеличению потерь тепла. Гидравлический расчет труб системы отопления является важной составляющей комплекса инженерных расчетов. Необходимо определить сопротивление планируемой системы, диаметры труб, емкость насоса для циркуляции нагревателя в системе. Вычислительные данные позволяют планировать дополнительные устройства, обеспечивающие эффективное распределение тепла, чтобы можно было в полной мере использовать тепловые характеристики. В домах площадью 350 м2 и более часто оценивают диаметр труб напольной электропроводки или характеристики циркуляционного насоса, чтобы избежать ошибок в направлении нехватки электроэнергии в системе. Это приводит к росту цен как на систему, так и на эксплуатацию. Только при грамотном подходе к проектированию можно оптимизировать систему по проектированию и затратам. К сожалению, о недостатке мощности в системе отопления дома потребитель узнает только в процессе эксплуатации. Потери от изменений будут очень значительными. В компаниях, профессионально занимающихся монтажом систем отопления, специалисты быстро разрабатывают оптимальный дизайн системы. Такой проект отопления в среднем составляет от 1,5 до 2 тысяч кубометров, а экономия материалов составляет 15-20% от общей стоимости коммуникаций. Экономичное оборудование всегда стоит дорого на этапе покупки и установки. Но со временем он все равно окупится и не станет постоянным источником проблем и потерь. История развития систем отопления характеризуется не только изобретением новых систем, но и возвращением к эксплуатации ранее использовавшихся, но со временем забытых систем. Это связано с появлением нового оборудования, материалов и изменением условий эксплуатации. Схемы систем отопления делятся на следующие показатели:  Рисунок 5-водонагреватель обозначается буквой H, а радиаторы-цифрами.  1-отопительный котел; 2-основной стояк; 3-распределение магистрального трубопровода; 4-воздушный коллектор; 5-стояки; 6-обратные стояки; 7-возвратная линия; 8-расширительная труба; 9 - расширительный бак; 10-насос. Рисунок 6-система нагрева воды с сопутствующим движением воды 1.4 Совершенствование систем отопления происходит в разных направлениях: а) увеличение теплоотдачи отопительных приборов; б) уменьшение операционных и капитальных затрат; в) экономия тепла за счет совершенствования методов регулирования; г) повышение надежности и долговечности систем отопления. Таким образом, на определенном этапе развития использовались гравитационные однотрубные тепловые системы с верхними проводами линии снабжения. Изобретение насосов позволило перейти от гравитационных систем к однотрубным насосным системам с коротким замыканием (K3U) и двухтрубными системами. Период бурного развития индивидуального жилищного строительства способствовал росту спроса на тепловое оборудование. Большое количество импортных котлов для индивидуального теплоснабжения появилось на рынке оборудования, эффективных котлов отечественных производителей, работающих на всех видах топлива. Существуют автоматические устройства, регулирующие теплоотдачу отопительных приборов, труб на основе полиэтилена. Переплетенные полиэтиленовые трубы имеют гораздо более низкую жесткость и температуру до 90 ° C; они легкие, простые в установке, прочные и выдерживают давление, используемое в системах отопления. Эти условия позволили нам перейти к проектированию двухтрубных систем отопления. Однако двухтрубные схемы имеют существенный недостаток, который необходимо учитывать при проектировании. Речь пойдет о влиянии гравитационного давления на систему. при изменении температуры нагревателя можно восстановить систему отопления. Чтобы уменьшить этот эффект и обеспечить стабильность системы отопления, доля гравитационного давления в доступном давлении для каждого нагревателя не должна превышать 10%. В процессе регулировки следует учитывать, что при понижении температуры подающего нагревателя разница в плотности возвратного и подающего нагревателей и, следовательно, гравитационное давление уменьшается. Например, если наружная температура t = -26 °C, разница температур нагревателя составляет 20 °C, при наружной температуре 8 °C разница температур уменьшается в 3,8 раза, а гравитационное давление - в 2,8 раза. Поэтому для обеспечения стабильной работы системы отопления необходимо учитывать минимум, а не максимальное гравитационное давление в расчетах не только при расчетных температурах наружного воздуха, но и при его максимальных значениях. При проектировании потери давления в трубах должны быть увеличены до значений порядка, превышающих гравитационное давление, чтобы обеспечить стабильную работу системы отопления при больших перепадах температур нагревателя. В настоящее время при реконструкции кровель для жилого дома текущий момент-подключение отопительных приборов к существующим системам отопления. При подключении предусматриваются два варианта однотрубной системы отопления с верхним проводом. Первый вариант-подключить тепловые приборы по схеме потока, когда нагреватели проходят через все нагревательное устройство нагревателя. Второй вариант-подключить отопительный прибор с помощью K3U. В первом варианте поверхность нагревательного устройства легко определить, воспринимаете ли вы среднюю температуру устройства, близкую к расчетной. Однако это решение увеличивает потери давления в подъемнике и, следовательно, уменьшает поток нагревателя через подъемник. В версии K3U скорость потока нагревателя не уменьшается, а даже увеличивается из-за увеличения гравитационного давления. Использование пластиковых труб является причиной растущего интереса к низкотемпературным системам панельного обогревателя (NSPLO), расположенным в конструкции теплого пола. Использование стальных труб ограничивало использование последних из этих систем из-за относительно короткого срока службы, сложности обслуживания и дороговизны. Поэтому NSPLOs применялись только в исключительных случаях в помещениях дошкольных учреждений и в залах бассейнов. В настоящее время сфера применения этих систем значительно расширилась. Это связано с рядом преимуществ перед традиционными системами. Во-первых, это санитарно-гигиенический аспект. Нагретая поверхность пола вызывает повышение радиационной температуры в помещении, превышающее температуру воздуха в помещении. В помещениях с NSPLO повышение температуры излучения может достигать нескольких градусов. Это связано с повышением температуры внутренних поверхностей ограждений. Причиной перечисленных явлений является интенсивное излучающее тепло от нагреваемой поверхности пола, стен и потолка, а также мебели и других предметов. В связи с этим тепловой комфорт в помещениях с NSPLO может быть обеспечен при более низкой температуре воздуха в помещении (2-3 °C), чем в традиционных конвективных системах отопления. Указанная ситуация, как правило, не учитывается при проектировании таких систем. Это часто приводит к переоценке мощности отопительных панелей, переоценке самых дорогих элементов отопительных панелей и труб, увеличению теплопотерь для отопления и возникновению дискомфорта в помещении при отсутствии системы автоматического управления. При расчете отопительных панелей необходимо учитывать внутренние нормативные требования, отличающиеся от зарубежных норм относительно температуры поверхности пола. Максимальная температура поверхности отапливаемого пола не должна превышать 30 °С, а средняя температура должна быть 24-26 °С (для объездов бассейнов) 31 °С. иностранные требования в среднем выше 2-3 °С. Исследования помещений, оборудованных такими системами, показали, что средняя температура отапливаемых полов обычно на 2-3 °C выше нормы. Проблему соответствия температуры поверхности пола стандартным значениям можно решить, изменив температуру прокладки трубопровода, температуру и скорость течения. Возможность такого расчета ограничивается отсутствием достоверных результатов исследования процесса теплопередачи в панельном массиве трубами или кабелями, а также данных о поверхностном тепловом коэффициенте (Вт / м2С) панелей при неравномерной температуре отапливаемого пола. Повышение температуры панелей достигается следующими решениями: В толщину панели над источником тепла (труба, кабель) помещается многослойный материал, коэффициент теплопроводности которого меньше, чем у основного материала панели (бетона). Теплоотдача панели увеличивается примерно на 20 - 30% ; В толщине панели находится металлическая пластина (как правило, алюминиевая), теплопроводность которой на уровне трубы в несколько раз выше, чем у бетона. Пластина играет свою роль стены. При этом наблюдается вышеупомянутый термотехнический эффект; Также возможно сочетание этих дизайнерских решений. Рассмотренные методы увеличения теплоотдачи отопительных панелей в настоящее время не получили широкого применения в связи с ростом стоимости систем и усложнением методов установки радиаторов. Из вышесказанного можно сделать следующие выводы: - при реконструкции однотрубных систем водяного отопления необходимо учитывать влияние гравитационных сил; Для уменьшения влияния гравитационных сил при проектировании двухтрубных систем рекомендуется увеличить гидравлическое сопротивление магистрального трубопровода; Чтобы повысить эффективность теплого пола, рекомендуется принять меры по выравниванию температуры поверхности пола. Полностью электрическое отопление, характеризуется рядом преимуществ, в том числе удобством регулирования тепловой нагрузки, отсутствием громоздких отопительных приборов и высокой гигиеной. Единственным, но часто решаемым недостатком электрического отопления является его высокая стоимость. Стоимость тепловых единиц, выделяемых при электрическом отоплении, во много раз выше, чем при производстве тепла в печах или котлах. Наиболее распространенными являются системы водяного и воздушного отопления. Решающими показателями при оценке тепловых свойств теплоносителей являются вес и объем теплоемкости и температура. Вода имеет большие преимущества по количеству тепла на единицу объема. Вода имеет большие преимущества по количеству тепла на единицу объема. Например, при обычной температуре 80 ° C и воздухе 70 ° C для систем отопления объемная теплоемкость: Вода: 𝐶𝑣 = рСg= 975×1 = 975 ккал/(м3 ×°С); (1.4.1) Воздух: 𝐶𝑣 = (1.29 × 273 × 0.24 )/( 273 + 70 ) = 0,25 ккал/(м3 ×°С); (1.4.2) то есть теплоемкость воды в 4000 раз превышает теплоемкость воздуха. Соответственно, его объемный расход, необходимый для обогрева одной комнаты, в тысячу раз меньше скорости воздушного потока, что требует гораздо меньшего сечения соединительных коммуникаций, которые переносят обогреватель в отапливаемое помещение. Большой объем отапливаемого воздуха затрудняет транспортировку и распределение в отапливаемые помещения. Из-за значительного диаметра распределительных каналов вентилятор должен располагаться ближе к отапливаемой гостиной для подачи нагретого воздуха, что связано с проникновением шума от рабочего вентилятора в помещение. Кроме того, воздух как обогреватель имеет ряд преимуществ перед водой. Во-первых, он передает тепло непосредственно в помещение, то есть без отопительных приборов. Сила проникновения воздуха велика, так как существует высокая традиционная способность эффективно обогревать помещение. Во-вторых, нужны устройства для канализации отопителя (воздуха) не. Преимущества подогрева воздуха человек оценит надолго. Известно, что отопление горячим газом-это первый способ искусственного обогрева дома. Простой и древний способ сжигания топлива в домашних условиях был близок к центральным установкам нагрева воды и воздуха. Итак, в городе Эфес, основанном в 10 веке до нашей эры. На территории современной Турции в то время использовалась система трубопроводов для отопления помещений, куда отводится горячая вода из котлов, расположенных в подвалах домов. Система воздушного отопления, разработанная в Италии, была подробно описана Витрувием (конец I века до нашей эры). Наружный воздух нагревался в скрытых каналах, предварительно нагретых горячими газами, и попадал в отапливаемые помещения. По тому же принципу отапливались помещения дворцов в Германии в Средние века. На разработку теплового оборудования повлиял тип используемого топлива. На протяжении многих веков твердое топливо (топливо, уголь) использовалось, а системы отопления приспособились к его горению. Известны многочисленные конструкции печей и печей, каминов, особенно печей, которые широко используются в России. Печи отопления на твердом топливе сейчас используются чаще. При вскрытии топлива (природного газа, нефти) создаются тепловые помещения и тепловые станции, которые нагревают промежуточную среду, передающую тепло в помещения. В современных системах воздушного отопления малоэтажных зданий воздух обычно нагревается в теплообменниках, печах, в которых тепловое топливо проходит через стены через воздух через горение или электрические обогреватели. Металлическая поверхность обогревателя (или кирпича), нагретая изнутри, нагревается снаружи и выделяет тепло в воздух. Чем выше уровень теплопередачи воздуха, тем больше поверхность теплоносителя, поэтому поверхность теплопередачи искусственно увеличивается или увеличивается скорость движения воздуха при контакте с поверхностью теплообменника. Плотность воздуха в тысячу раз меньше, чем у воды при средней температуре + 70 ° C, поэтому его нагревательная способность (коэффициент теплопередачи) значительно (в 3050 раз) меньше этого показателя для воды. Таким образом, в нагревателях огня (тепло в заменителях) существует риск перегрева разделительной стенки теплообменника. Для устранения этого неприятного явления используется принудительное движение воздуха в теплообменнике, в котором используются вентиляторы. Промышленность, к сожалению, производит меньше высокопроизводительных вентиляторов, поэтому в большинстве случаев используются горелки и теплообменники, которые используют естественный проект, который возникает при нагревании. Недостатком естественных воздухонагревателей является небольшое количество создаваемого давления воздуха. Это ограничивает длину распределительных каналов и создает проблемы с распределением отапливаемого воздуха в помещениях. Указанный недостаток натуральных обогревателей не является решающим. Основной причиной того, что воздушное отопление в малоэтажных зданиях еще не получило широкого распространения, является недостаточное производство недорогих и неэффективных вентиляторов, а также создаваемый ими шум. Кроме того, конструкция обогревателей, разработанная на сегодняшний день, представлена только для сжигания линейного газа или жидкого топлива. Поэтому наиболее распространенными для обогрева малоэтажных зданий были печное и водяное отопление. Кроме того, движение воды в системах водоснабжения может осуществляться без насосов, используя естественное давление, создаваемое нагревом воды в отопительных приборах. Сердце системы отопления "Сердцем" системы отопления является котел. От этого нагреватель (вода или антифриз) с помощью циркуляционного насоса (если система находится в принудительной циркуляции) или без него (естественная циркуляция) перемещается по трубам и передает тепло в дом через тепловые приборы. Помимо упомянутых выше основных элементов, в системе отопления также есть и другие предметы, необходимые для небольшой, но нормальной работы: расширительный бачок - компенсатор температурного расширения воды, арматура - трубы, воздушные клапаны и многое другое. Этапы выбора отопительного котла Чтобы выбрать котел, необходимо выполнить следующие действия: Первое. Решите, какой тип топлива подходит для вашего региона. Есть выбор из следующих вариантов: газ, жидкость (дизельное топливо), электричество, твердое топливо (уголь, древесина, кокс и т. д.). Второй. Выберите котел, который лучше всего подходит для вашей энергии, позволяя вашей энергии нагревать комнату с меньшими затратами. Для хорошо утепленного здания с высотой потолков до 3 м ориентировочная мощность котла определяется в следующем соотношении: отапливаемой площади Мощность котла 1 кВт на 10 м2. Но рассчитывать на окончательный расчет необходимой мощности нужно только специалистам. Третий. Все, что вам нужно, это отопление дома, а также горячая вода. Во втором случае вам понадобится двухконтурный котел или одноконтурный котел с подключенным к нему котлом. |