Теплоснабжение промышленного района - дипломная работа готовая

ООО "Диплом777"

8:00–20:00 Ежедневно

Никольская, д. 10, оф. 118

Дипломная работа на тему Теплоснабжение промышленного района

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Братский государственный университет»

Факультет энергетики и автоматики

Кафедра промышленной теплоэнергетики

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: Системы теплоснабжения промышленных предприятий

Пояснительная записка

140104 КП № 43 СТС 00000ПЗ

Выполнил:

Студент группы

ПТЭ-03-1Лесников А.И.

Проверил:

Профессор кафедры

ПТЭ Пак Г. В.

г.Братск – 2011г.

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект по дисциплине

«Системы теплоснабжения промышленных предприятий»

Лесников А. И.

Срок выдачи задания 13.02.2001 г.

Срок выполнения КП 24.04.2001 г.

Срок защиты КП г.

Тема проекта: ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО РАЙОНА

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К ПРОЕКТУ:

Географический район расположения объектов теплоснабжения: г. Диксон Красноярский край

Генплан (схема) района теплоснабжения:

И – Источник теплоснабжения;

П – Промышленное предприятие;

Р – Рабочий поселок;

М – Микрорайон.

Тип системы теплоснабжения: открытая

Вид и параметры теплоносителя: 1 = 150 оС; 2 = 70 оС

Число жителей на объектах теплоснабжения:

в микрорайоне 19000

в рабочем поселке 2800

Тепловые нагрузки на промпредприятии:

на технологические нужды, Qт, 21 МВт.

на отопление, Qо, 41 МВт.

на вентиляцию, Qв, 40 МВт.

на горячее водоснабжение, Qгв, 9 МВт.

Длины участков, L, м:

АВ = 4200 м.

ВС = 1600 м.

СП = 3100 м.

ВP = 2500 м.

СМ = 1500 м.

Высоты зданий, h, м:

в микрорайоне 19 м.

в рабочем поселке 16 м.

на промпредприятии 27 м.

Направление и величина уклона местности, i, м/км на участках:

АB

BC

СП

BP

i = 2,2 м/км; От к

i = 1,4 м/км; От п

i = 2,4 м/км; От к

i = 2,6 м/км; От п

i = 1,8 м/км; От п

Руководитель проекта: Пак Г.В.

Задание к исполнению принял: 13.02. 2011 г. ст. гр. ПТЭ – 03-1Лесников А.И.

СОДЕРЖАНИЕ

Задание
Содержание
Введение
1. Расчет теплового потребления
2. Гидравлический расчёт
3. Тепловой расчёт магистрали тепловой сети
4. Расчёт трубопроводов тепловых сетей на прочность
5. Расчёт компенсаторов
6. Выбор насосов
Заключение
Список использованной литературы
ВВЕДЕНИЕ
Системы централизованного теплоснабжения характеризуются сочетанием трех основных звеньев: теплоисточников, тепловых сетей и местных систем теплоиспользования (теплопотребления) отдельных зданий или сооружений. В теплоисточниках осуществляется получение теплоты за счет сжигания различных видов органического топлива. Такие теплоисточники называются котельными. Масштабы систем централизованного теплоснабжения могут изменяться в широких пределах: от небольших, обслуживающих несколько соседних зданий до крупнейших, охватывающих ряд жилых или промышленных районов и даже город в целом. Независимо от масштаба эти системы по контингенту обслуживаемых потребителей подразделяются на коммунальные, промышленные и общегородские.
Системы централизованного теплоснабжения, использующие ТЭЦ в качестве основных теплоисточников, называются теплофикационными.
Тепловые сети могут быть классифицированы по виду используемого в них теплоносителя, а также по его расчетным параметрам. Практически единственными теплоносителями в тепловых сетях являются горячая вода и водяной пар. Водяные тепловые сети большей частью выполняются двухтрубными с сочетанием подающих трубопроводов для подачи горячей воды от теплоисточников до систем теплоиспользования и обратных трубопроводов для возврата охлажденной воды для повторного подогрева.
Подающие и обратные трубопроводы водяных тепловых сетей вместе с соответствующими трубопроводами теплоисточников и систем теплоиспользования образуют замкнутые контуры циркуляции воды. Эта циркуляция поддерживается сетевыми насосами, устанавливаемыми в теплоисточниках, а при больших дальностях транспорта воды – также и на трассе сетей.
В зависимости от принятой схемы присоединение к сетям систем горячего водоснабжения различают закрытые и открытые схемы. В закрытых системах отпуск теплоты из сетей в системе горячего водоснабжения осуществляется за счет подогрева холодной водопроводной воды в специальных подогревателях. В открытых системах покрытие нагрузок горячего водоснабжения осуществляется за счет подачи потребителям воды из подающих трубопроводов сетей, а в течение отопительного периода – в смеси с водой из обратного трубопровода систем отопления и вентиляции. Подпитка тепловых сетей в закрытых и открытых системах осуществляется за счет работы подпиточных насосов и установок по подготовке подпиточной воды.
Существенным элементом систем централизованного теплоснабжения являются установки, размещаемые в узлах присоединения к тепловым сетям местных систем теплоиспользования, а также на стыках сетей различных категорий. В таких установках осуществляется контроль работы тепловых сетей и систем теплоиспользования и управления ими. Здесь производится измерение параметров теплоносителя – давлений, температур, а иногда и расходов – и регулирование отпуска теплоты на различных уровнях. От работы таких установок зависит в значительной мере надежность и экономичность систем теплоснабжения в целом.
1. РАСЧЁТ ТЕПЛОВОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ

Тепловые потоки при отсутствии проектов отопления, вентиляции и горячего водоснабжения определяются в соответствии с нормами проектирования тепловых сетей.

1.1 Теплоснабжение жилых районов городов и других населенных пунктов

Максимальный тепловой поток, МВт, на отопление жилых и общественных зданий определяется по зависимости:

где

q0– укрупнённый показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий 1 м2 общей площади, принимаемый по рекомендуемому приложению 2 [1], Вт;

A – общая площадь жилых зданий, м2;

h1 – коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий, при отсутствии данных следует принимать равным 0,25;

Общая площадь жилых зданий A, м2, определяется по формуле:

где

f – норма общей жилой пощади на 1 чел., для первой стадии проектирования f=9 м2/чел.

Максимальный тепловой поток, МВт, на вентиляцию общественных зданий определяется по формуле:

,

где

k2 – коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий; при отсутствии данных следует принимать равным: для общественных зданий построенных до 1985 г. – 0,4; после 1985 г. – 0,6.

Средний тепловой поток, МВт, на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий:

где

m – число человек;

a – норма расхода воды на горячее водоснабжение при температуре 55 0С на одного человека в сутки, проживающего в здании с горячим водоснабжением, принимаемая в зависимости от степени комфортности зданий в соответствии со СНиП 2. 04. 01- 85, или приложением 4 [1], л;

b – норма расхода воды на горячее водоснабжение, потребляемой в общественных зданиях, при температуре 55 0С, принимаемая в размере 25 л/сут на человека;

tх – температура холодной (водопроводной) воды в отопительный период (при отсутствии данных принимается равной 5 0С);

с – удельная теплоёмкость воды, принимаем в расчётах равной 4,187 кДж/(кг0С);

Максимальный тепловой поток, МВт, на ГВС жилых и общественных зданий определяется по формуле:

Средний тепловой поток на отопление, МВт, следует определить по формуле:

то же на вентиляцию, МВт, по формуле:

где

tв – средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий, принимаемая для жилых и общественных зданий равной 18 0С, для производственных зданий 16 0С;

средняя температура наружного воздуха за период со среднесуточной температурой воздуха 8 0С и менее (отопительный период), 0С;

tро– расчётная температура наружного воздуха для проектирования отопления, 0С.

Средний тепловой поток, МВт, на ГВС в неотопительный период следует определять по формуле:

где

– температура холодной (водопроводной) воды в неотопительный период (при отсутствии данных принимается равной 15 0С).

– коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на ГВС в неотопительный период по отношению к отопительному периоду. Принимается при отсутствии данных для жилищно-коммунального сектора равным 0,8 (для курортных и южных городов =1,5), для предприятий – 1,0.

1.1.1 Определяем теплопотребление микрорайона

На отопление:

На вентиляцию:

На ГВС зимнее:

На ГВС летнее:

1.1.2 Определяем теплопотребление рабочего посёлка

На отопление:

На вентиляцию:

На ГВС зимнее:

На ГВС летнее:

1.1.3 Теплопотребление промышленного предприятия

Теплопотребление промпредприятий определяется по типовым проектам, или по укрупнённым ведомственным нормам. В курсовом проекте расчетные тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение (зимнее) и технологические нужды приводятся в задании.

Определяем расчётные тепловые нагрузки на ГВС (летнее)

Таблица 1.1

Расчётные нагрузки

Q’0

Q”в

Qгвс

Qтех

Qоп

Qлп

Qзгвс

Qлгвс

Микрорайон

34,56

4,15

8,01

5,13

46,72

5,13

Рабочий посёлок

4,03

0,48

11,81

7,6

16,32

7,6

Промпредприятие

41

40

9

7,2

21

111

28,2

Qоп

79,59

44,63

28,82

21

174,04

Qлп

19,93

21

40,93

1.1.4 Среднечасовые нагрузки по микрорайону

На отопление:

На вентиляцию:

1.1.5 Среднечасовые нагрузки по рабочему посёлку

На отопление:

На вентиляцию:

1.1.6 Среднечасовые нагрузки по промпедприятию

На отопление:

На вентиляцию:

Таблица 1.2

Среднечасовые нагрузки

Qсро

Qсрв

Qтех

Qоп

Микрорайон

16,23

1,95

18,18

Рабочий посёлок

10,3

1,298

11,598

Промпредприятие

10,37

17,43

21

48,8

Qоп

36,9

20,678

21

78,578

1.2 Годовые расходы теплоты для жилых и общественных зданий

Указанные тепловые нагрузки определяются по следующим зависимостям:

а) на отопление:

б) на вентиляцию:

где

n0 – продолжительность отопительного периода, сут.;

z – усреднённое за отопительный период число часов работы вентиляции в течение суток (при отсутствии данных рекомендуется принять z=16 ч).

в) на горячее водоснабжение:

где

nг – длительность работы системы ГВС, ч/год, обычно nг=8400ч/год.

1.2.1 Годовые расходы теплоты для микрорайона

а) на отопление:

б) на вентиляцию:

в) на горячее водоснабжение:

1.2.2 Годовые расходы теплоты для рабочего посёлка

а) на отопление:

б) на вентиляцию:

в) на горячее водоснабжение:

1.3 Годовые расходы теплоты для промышленных предприятий

Годовые расходы теплоты, МВт ч, для промышленных предприятий определяются по зависимостям

а) на отопление:

где

– средний расход теплоты за отопительный период, Вт,

tвд – температура внутреннего воздуха при работе дежурного отопления, 0С, принимаемая в расчётах равной 5 0С;

nд – длительность работы дежурного отопления, ч/год.

Годовые расходы теплоты предприятия должны определяться по числу дней их работы в году, количество смен в сутки и с учётом суточных, годовых режимов теплопотребления предприятия.

При двухсменной работе предприятия число часов работы дежурного отопления определяется по формуле:

,

где

nр – число часов работы основного отопления за отопительный период, час, пересчитывается по формуле:

б) на вентиляцию:

где

– расчётный расход теплоты на вентиляцию, МВт;

nв – продолжительность отопительного периода с температурой наружного воздуха tн<tрв , час;

tрв – расчётная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции, 0С.

в) на технологические нужды:

где

Qт – расход теплоты на технологические нужды, МВт; (по заданию);

nг – число часов работы предприятия в году.

При двухсменной работе предприятия
1.3.1 Годовой расход теплоты промпредприятия на отопление
Число часов работы основного отопления за отопительный период:

Длительность работы дежурного отопления

1.3.2 Годовой расход теплоты промпредприятия на вентиляцию

1.3.3 Годовой расход теплоты промпредприятия на технологические нужды

1.3.4 Годовой расход теплоты промпредприятия на технологические нужды

Таблица 3.

Годовые расходы теплоты

Q’0

Q”в

Q

Qтех

Qоп

Микрорайон

93484.8

7488

75854.4

176827.2

Рабочий посёлок

59329

4984.32

49917.6

114230.92

Промпредприятие

38745.52

66727,9

62976

87591

256040,42

Qоп

191559.32

79200,22

188748

87591

547098,5

1.4 Построение графиков температур при центральном регулировании систем теплоснабжения по отопительной нагрузке

Температуры воды в подающем и обратном трубопроводах определяются по уравнениям:

где

– расчётная разность температур сетевой воды, 0С,

– расчётный температурный напор в нагревательном приборе, 0С,

– температура воды после смесительного устройства, 0С,

– расчётный перепад температур в отопительной системе, 0С,

– относительная нагрузка,

tн– температура наружного воздуха.

Расчёт параметров при tн=8 0С:

Аналогично температуры рассчитываются и при других tн.

Таблица 4.

Параметры для построения температурного графика

tн0С

01

02

8

59,9

36,36

0,214

5

67,9

38,42

0,268

0

82,2

42,93

0,357

-5

96,25

47,19

0,446

-10

113,29

52,13

0,556

-15

123,85

55,1

0,625

-20

137,35

58,81

0,714

-25

150,88

62,44

0,804

-30

164,16

65,93

0,893

-35

177,34

69,32

0,982

-36

180

70

1

Отопительно-бытовой график температур сетевой воды

1.5 Расчёт скорректированного температурного графика

Предварительно рассчитывается относительный расход воды.

где

Значения температур в подающем и обратном трубопроводах определяются по зависимостям:

Расчет сведем в таблицу.2,2.

Температура наружного воздуха

Относительный расход

Температура воды

Тепла

Воды

ф1

ф2

+8

0,214

0,55

76

33,3

+5

0,268

0,64

83

36,6

0

0,357

0,74

94,5

41,4

-5

0,446

0,83

105,2

46

-10

0,556

0,91

118,7

51,4

-15

0,625

0,95

127,1

54,7

-20

0,714

0,99

138,1

58,7

-25

0,804

1

150,9

62,4

Скорректированный график температур сетевой воды

1.6 Расчёт и построение графиков температур на вентиляцию

Температурный график для системы вентиляции строится с учётом вентиляционной тепловой нагрузки и температур сетевой воды в отопительный период.

Диапазон 3. Температура обратной воды определяется методом подбора из уравнения:

где

t – температурный напор в калорифере;

Расход сетевой воды в расчетном режиме на отопление:

Gв=

Gв=

Двумя штрихами обозначены величины, относящиеся к расчётной температуре наружного воздуха для проектирования вентиляции. Значение температуры сетевой воды после калорифера в расчётный режим для вентиляции принимается равным 60 0С, т.е. =60 0С.

Диапазон 2. Температура воды после калорифера определяется при температуре наружного воздуха в точке «излома» tи, по формуле:

где

– относительный расход теплоты на вентиляцию,

Расчетный расход сетевой воды на вентиляцию, кг/с:

Gв\=

Gв\=

По результатам расчёта строится график расходов сетевой воды на вентиляцию.

График температур сетевой воды на вентиляцию

1.7 Расчёт и построение графиков суммарного расхода воды

В открытых и закрытых системах теплоснабжения при качественном регулировании отпуска тепла суммарные расчётные расходы сетевой воды, кг/с, для двухтрубных тепловых сетей определяются по формуле:

где

– расчетный расход воды, кг/с, на отопление

– расчётный расход воды, кг/с, на вентиляцию

Gв=

Gв\=

k3 – коэффициент, учитывающий долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления, следует принимать по табл. 2 [3]. При регулировании по совмещённой нагрузке отопления и горячего водоснабжения коэффициент k3 принимается равным 0.

При наличии технологической нагрузки расход определяется для каждого диапазона по формуле:

где

1 и 2 – соответственно температура воды, 0С, в подающем и обратном трубопроводах из скорректированного или «повышенного» графиков для различных диапазонов.

G’т=

G”т=

По результатам расчёта строится график суммарных расходов воды.

График суммарных расходов сетевой воды

Рассчитаем расходы сетевой воды по объектам

Микрорайон
Рабочий поселок
Промпредприятие
Таблица 1.6.
Таблица расходов сетевой воды по объектам

G0

Gв

Gт

G

Микрорайон

69,3

9,94

79,24

Рабочий посёлок

46,12

6,62

52,74

Промпредприятие

47,77

96,06

117,5

261,33

163,19

112,62

117,5

393,31

2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ
2.1 Определяем расходы сетевой воды на каждом участке

Расход сетевой воды на первом участке, равен сумме расходов всех потребителей

Расход сетевой воды на втором участке:

Расход сетевой воды на третьем участке:

Расход сетевой воды на четвёртом участке:

Расход сетевой воды на пятом участке:

За расчётный принимаем участок АВСП.

По данным Gi и Rлi по номограмме рис. 5.2. [4] определяем стандартные диаметры труб и фактические сопротивления участков.

Таблица 1.7.

№ участка

G, кг/с

Rл

dтр

Rлф

, м/с

1

393,31

80

500

70

2

2

340,57

80

466

90

2

3

79,24

80

270

90

1,4

4

52,74

80

230

70

1,2

5

261,33

80

414

95

1,8

Таблица 1.8.

Параметры выбранных труб

№ участка

Dусл, мм

dнар, мм

dвн, мм

ст., мм

1

500

530

514

8

2

450

480

464

8

3

250

273

259

7

4

250

273

259

7

5

400

426

414

6

2.2 Определяем эквивалентные длины местных сопротивлений

1-й участок:

Задвижки 2шт.

П-образные компенсаторы 10 шт.

Тройники 1 шт.

2-й участок:

Задвижки3 шт.

П-образные компенсаторы 17 шт.

Тройники 1 шт.

3-й участок:

Задвижки 4 шт.

П-образные компенсаторы 29 шт.

4-й участок:

Задвижки 3 шт.

П-образные компенсаторы 15 шт.

Тройники 1 шт.

5-й участок:

Задвижки 3 шт.

П-образные компенсаторы25 шт.

Тройники 1 шт.

Колено двух шовное (r=d) 2 шт.

Суммарная эквивалентная длина местных сопротивлений на расчётном участке определяется следующим образом:

2.3 Общие потери давления определяются для каждого участка по формуле

1-й участок:

2-й участок:

3-й участок:

4-й участок:

5-й участок:

2.4 Определяем потери напора на отдельных участках тепловой сети

где

– плотность воды, кг/м3;

g – ускорение свободного падения, g=9,8 м/с2.

1-й участок:

2-й участок:

3-й участок:

4-й участок:

5-й участок:

Результаты гидравлического расчёта трубопроводов тепловых сетей сводятся в таблицу 1.9.

Таблица 1.9.

Результаты гидравлического расчёта

Предварительный расчёт

Окончательный расчёт

G,

кг/с

l,

м

d S,

мм

R, Па/м

,

м/с

lэ,

м

l+lэ,

м

P,

Па

H,

м

393,31

1400

5148

70

2

691,2

2091,2

146384

15,7

340,57

2000

4648

90

2

1018,32

3018,32

271648,8

29,1

79,24

2700

2597

90

1,4

826,4

3526,4

317376

34,1

52,74

1400

259х7

70

12

539,8

1939,8

135786

14,6

261,33

3000

4146

95

1,8

1308,92

4308,92

409347,4

43,9

Пьезометрический график

3. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ МАГИСТРАЛИ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ

3.1 Тепловой расчёт надземного участка сети

теплоснабжение температура магистраль сеть

3.1.1 Рассчитываем участок СП

В качестве изоляции принимаем минеральные маты, плотность материала =120 кг/м3. Марка – 100 ГОСТ 21880 – 86

Параметры трубопровода на участке СП:

dу=0,40 м

dн=0,426 м

Определяем наружный диаметр изоляции

Коэффициент теплопроводности слоя изоляции определяем по формуле:

Определяем линейную плотность теплового потока:

где

К – коэффициент дополнительных потерь, учитывающий теплопотери через теплопроводные включения в теплоизоляционных конструкциях, К=1,15;

– расчетная температура теплоносителя;

tн-расчетная температура окружающего воздуха, ?С;

коэффициент теплоотдачи наружной поверхности изоляции, Вт/(мІ·°С)

коэффициент теплопроводности изоляции, Вт/(мІ·°С)

толщина изоляционного слоя, м

наружный диаметр изолируемого трубопровода, м

Сравниваем линейную плотность теплового потока с нормативной плотностью теплового потока:

Определяем линейные тепловые потери теплопровода:

где

l – длинна теплопровода, м

Определяем падение температуры теплоносителя при его движении по теплопроводу:

где

G – расход теплоносителя, кг/с

изобарная теплоемкость теплоносителя, кДж/(кг·?С)

3.2 Тепловой расчёт двухтрубного теплопровода канальной прокладки участка AB

Наружные диаметры трубопроводов на этом участке равен 0,530 м

Определяем наружные диаметры изоляции

Определяем предварительные размеры канала и вычерчиваем схему

Выбираем стандартный размер канала

A=2100 мм

H=1200мм

Определяем коэффициент теплопроводности изоляции

Определяем сопротивление слоя изоляции:

Определяем термическое сопротивление теплоотдаче от поверхности изоляции трубопровода:

где

коэффициент теплоотдачи в канале, принимается равным 11

Вт/(мІ·°С).

Определяем термическое сопротивление теплоотдаче от воздуха к поверхности канала:

Определяем термическое сопротивление грунта:

где

теплопроводность грунта, принимаем равной 0,8 Вт/(мІ·°С).

Определяем температуру воздуха в канале:

Определяем тепловые потери:

Сравниваем линейную плотность теплового потока с нормативной плотностью теплового потока:

Определяем линейные тепловые потери теплопровода:

где

l – длинна теплопровода, м

Определяем падение температуры теплоносителя при его движении по теплопроводу:

где

G – расход теплоносителя, кг/с

изобарная теплоемкость теплоносителя, кДж/(кг·?С)

3.3 Тепловой расчёт двухтрубного теплопровода канальной прокладки участка ВС

Наружные диаметры трубопроводов на этом участке равен 0,48 м

Определяем наружные диаметры изоляции

Определяем предварительные размеры канала и вычерчиваем схему

Выбираем стандартный размер канала

A=1800 мм

H=900мм

Определяем коэффициент теплопроводности изоляции

Определяем сопротивление слоя изоляции:

Определяем термическое сопротивление теплоотдаче от поверхности изоляции трубопровода:

где

коэффициент теплоотдачи в канале, принимается равным 11

Вт/(мІ·°С).

Определяем термическое сопротивление теплоотдаче от воздуха к поверхности канала:

Определяем термическое сопротивление грунта:

где

теплопроводность грунта, принимаем равной 1,5 Вт/(мІ·°С).

Определяем температуру воздуха в канале:

Определяем тепловые потери:

Сравниваем линейную плотность теплового потока с нормативной плотностью теплового потока:

Определяем линейные тепловые потери теплопровода:

где

l – длинна теплопровода, м

Определяем падение температуры теплоносителя при его движении по теплопроводу:

где

G – расход теплоносителя, кг/с

изобарная теплоемкость теплоносителя, кДж/(кг·?С)

3.4 Тепловой расчёт двухтрубного теплопровода канальной прокладки участка СМ

Наружные диаметры трубопроводов на этом участке равен 0,273 м

Определяем наружные диаметры изоляции

Определяем предварительные размеры канала и вычерчиваем схему

Выбираем стандартный размер канала

A=1800 мм

H=900мм

Определяем коэффициент теплопроводности изоляции

Определяем сопротивление слоя изоляции:

Определяем термическое сопротивление теплоотдаче от поверхности изоляции трубопровода:

где

коэффициент теплоотдачи в канале, принимается равным 11 Вт/(мІ·°С).

Определяем термическое сопротивление теплоотдаче от воздуха к поверхности канала:

Определяем термическое сопротивление грунта:

где

теплопроводность грунта, принимаем равной 1,5 Вт/(мІ·°С).

Определяем температуру воздуха в канале:

Определяем тепловые потери:

Сравниваем линейную плотность теплового потока с нормативной плотностью теплового потока:

Определяем линейные тепловые потери теплопровода:

где

l – длинна теплопровода, м

Определяем падение температуры теплоносителя при его движении по теплопроводу:

где

G – расход теплоносителя, кг/с

изобарная теплоемкость теплоносителя, кДж/(кг·?С)

3.5 Тепловой расчёт двухтрубного теплопровода канальной прокладки участка ВР

Так как диаметры трубопроводов одинаковые, то применяем идентичную изоляцию участке на ВР.

Определяем линейные тепловые потери теплопровода:

где

l – длинна теплопровода, м

Определяем падение температуры теплоносителя при его движении по теплопроводу:

где

G – расход теплоносителя, кг/с

изобарная теплоемкость теплоносителя, кДж/(кг·?С)

Полученные результаты заносим в таблицу:

участка

Тип прокладки

Трубопро-вод

Норматив-ный тепловой потокq, Вт/м

Материал тепловой изоляции

Принятая толщина тепловой изоляции,

д, мм

Фактический тепловой поток q, Вт/м

Тепловые потери теплопровода Q, Вт

Падение температуры теплонасителя ?ф,?С

1

Канальная прокладка

Подающий

127

Пенополиуретан

0,13

84

117600

0,07

Обратный

0,09

38

53200

0,03

2

Подающий

117

0,14

75

150000

0,11

Обратный

0,08

41

82000

0,06

3

Подающий

80

0,12

54

145800

0,44

Обратный

0,08

25

67500

0,21

4

Подающий

80

0,12

54

75600

0,34

Обратный

0,08

25

35000

0,16

5

Надземный

Подающий

84

0,22

55

165000

0,15

Обратный

49

0,17

25,4

76200

0,07

4. РАСЧЁТ ТРУБОПРОВОДОВ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ НА ПРОЧНОСТЬ

4.1 Надземный участок СП

На пятом участке тепловой сети СП, проложенном надземным способом действуют следующие нагрузки:

ветровые;

внутреннее давление теплоносителя;

весовые;

Приведем схематичный рисунок расстановки опор и прогиба трубопровода:

Рисунок 4.1.

Определяем максимальный изгибающий момент над опорами:

;

где

расстояние между опорами, м;

удельная нагрузка на единицу длины трубопровода, Н/м;

;

где

– горизонтальная удельная нагрузка, Н/м;

– вертикальная удельная нагрузка, Н/м;

;

где

– скорость воздуха, м/с, (=10);

– плотность воздуха, кг/м3;

– наружный диаметр изоляции трубопровода, м;

k- аэродинамический коэффициент, 1.41.6, берем 1.4;

суммарная масса теплоносителя, трубы, изоляции, кг, ;;

g – ускорение свободного падения, 9.8 м/с2;

теплоноситель:

труба:

изоляция:

где

коэффициент напряжения, 0.40.5;

коэффициент прочности, 0.8;

напряжение металла труб, для труб стальных 16ГС, 145 МПа;

Определяем экваториальный момент сопротивления трубы:

Определяем расстояние между опорами:

Определяем изгибающий момент на опоре:

Определяем изгибающий момент на прогиб трубы:

Определяем стрелу прогиба трубопровода:

где

модуль продольной упругости, 19.61010 Па;

экваториальный момент инерции трубы, м4;

Стела прогиба не превышает допустимую

4.2 Подземный канальный участок АВ

Определяем удельную нагрузку на единицу длины трубопровода, Н/м;

;

где

– горизонтальная удельная нагрузка, Н/м;

– вертикальная удельная нагрузка, Н/м;

;

где

суммарная масса теплоносителя, трубы, изоляции, кг, ;;

g – ускорение свободного падения, 9.8 м/с2;

теплоноситель:

труба:

изоляция:

Определяем экваториальный момент сопротивления трубы:

Определяем расстояние между опорами:

Определяем изгибающий момент на опоре:

Определяем изгибающий момент на прогиб трубы:

Определяем стрелу прогиба трубопровода:

Стела прогиба не превышает допустимую

4.3 Подземный канальный участок ВС

Определяем удельную нагрузку на единицу длины трубопровода, Н/м;

;

где

– горизонтальная удельная нагрузка, Н/м;

– вертикальная удельная нагрузка, Н/м;

;

где

суммарная масса теплоносителя, трубы, изоляции, кг, ;;

g – ускорение свободного падения, 9.8 м/с2;

теплоноситель:

труба:

изоляция:

Определяем экваториальный момент сопротивления трубы:

Определяем расстояние между опорами:

Определяем изгибающий момент на опоре:

Определяем изгибающий момент на прогиб трубы:

Определяем стрелу прогиба трубопровода:

Стела прогиба не превышает допустимую

4.4 Подземный канальный участок СМ=ВР

Определяем удельную нагрузку на единицу длины трубопровода, Н/м;

;

где

– горизонтальная удельная нагрузка, Н/м;

– вертикальная удельная нагрузка, Н/м;

;

где

суммарная масса теплоносителя, трубы, изоляции, кг, ;;

g – ускорение свободного падения, 9.8 м/с2;

теплоноситель:

труба:

изоляция:

Определяем экваториальный момент сопротивления трубы:

Определяем расстояние между опорами:

Определяем изгибающий момент на опоре:

Определяем изгибающий момент на прогиб трубы:

Определяем стрелу прогиба трубопровода:

Стела прогиба не превышает допустимую

5. РАСЧЕТ КОМПЕНСАТОРОВ

Расчет проводим для двух участков: надземного СП и подземного СМ.

5.1 Для участка СП

Рассчитываем тепловое удлинение трубопроводов l мм между неподвижными опорами.

где

L – длина трубопровода между неподвижными опорами, L=120 м;

t – температура теплоносителя, ОС;

tО – температура окружающей среды, ОС;

– коэффициент линейного удлинения стальных труб.

Расчетное тепловое удлинение с учетом предварительной растяжки компенсатора.

Задаемся длиной спинки, С=4,4 м, и по номограмме определяем вылет компенсатора Н=4,8м.

Рис.5.1. Расчетная схема П образного компенсатора.

Вычисляем координаты упругого центра xS и yS. Вследствие симметричности упругий центр S лежит на оси y, поэтому xS=0.

где

LПР – приведенная длина оси компенсатора, м:

где

R – радиус изгиба отвода;

k- коэффициент Кармана;

толщина стенки трубы;

rСР – радиус поперечного сечения трубы.

Вычисляем момент инерции упругой линии оси компенсатора относительно оси xS.

Сила упругого отпора компенсатора определяется по формуле:

где

Е – модуль упругости стали с учетом температуры;

J – момент инерции поперечного сечения трубы, из которой изготавливается компенсатор,

Максимальный изгибающий момент определяется по формуле:

где

Н – вылет компенсатора;

Напряжение изгиба на изогнутых участках определяем по формуле:

Допускаемое значение, изгибающее напряжение, меньше 160 МПа. Расчет проведен правильно.

5.2 Для участка АВ

Рассчитываем тепловое удлинение трубопроводов l мм между неподвижными опорами.

где

L – длина трубопровода между неподвижными опорами, L=140 м;

t – температура теплоносителя, ОС;

tО – температура окружающей среды, ОС;

– коэффициент линейного удлинения стальных труб.

Расчетное тепловое удлинение с учетом предварительной растяжки компенсатора.

Задаемся длиной спинки, С=5 м, и по номограмме определяем вылет компенсатора Н=6 м.

Вычисляем координаты упругого центра xS и yS. Вследствие симметричности упругий центр S лежит на оси y, поэтому xS=0.

где

LПР – приведенная длина оси компенсатора, м:

где

R – радиус изгиба отвода;

k- коэффициент Кармана;

толщина стенки трубы;

rСР – радиус поперечного сечения трубы.

Вычисляем момент инерции упругой линии оси компенсатора относительно оси xS.

Сила упругого отпора компенсатора определяется по формуле:

где

Е – модуль упругости стали с учетом температуры;

J – момент инерции поперечного сечения трубы, из которой изготавливается компенсатор,

Максимальный изгибающий момент определяется по формуле:

где

Н – вылет компенсатора;

Напряжение изгиба на изогнутых участках определяем по формуле:

Допускаемое значение, изгибающее напряжение, меньше 160 МПа. Расчет проведен правильно.

5.3 Для участка ВС

Рассчитываем тепловое удлинение трубопроводов l мм между неподвижными опорами.

где

L – длина трубопровода между неподвижными опорами, L=120 м;

t – температура теплоносителя, ОС;

tО – температура окружающей среды, ОС;

– коэффициент линейного удлинения стальных труб.

Расчетное тепловое удлинение с учетом предварительной растяжки компенсатора.

Задаемся длиной спинки, С=4,4 м, и по номограмме определяем вылет компенсатора Н=4,8 м.

Вычисляем координаты упругого центра xS и yS. Вследствие симметричности упругий центр S лежит на оси y, поэтому xS=0.

где

LПР – приведенная длина оси компенсатора, м:

где

R – радиус изгиба отвода;

k- коэффициент Кармана;

толщина стенки трубы;

rСР – радиус поперечного сечения трубы.

Вычисляем момент инерции упругой линии оси компенсатора относительно оси xS.

Сила упругого отпора компенсатора определяется по формуле:

где

Е – модуль упругости стали с учетом температуры;

J – момент инерции поперечного сечения трубы, из которой изготавливается компенсатор,

Максимальный изгибающий момент определяется по формуле:

где

Н – вылет компенсатора;

Напряжение изгиба на изогнутых участках определяем по формуле:

Допускаемое значение, изгибающее напряжение, меньше 160 МПа. Расчет проведен правильно.

5.4 Для участка СМ

Рассчитываем тепловое удлинение трубопроводов l мм между неподвижными опорами.

где

L – длина трубопровода между неподвижными опорами, L=95 м;

t – температура теплоносителя, ОС;

tО – температура окружающей среды, ОС;

– коэффициент линейного удлинения стальных труб.

Расчетное тепловое удлинение с учетом предварительной растяжки компенсатора.

Задаемся длиной спинки, С=2,5 м, и по номограмме определяем вылет компенсатора Н=4 м.

Вычисляем координаты упругого центра xS и yS. Вследствие симметричности упругий центр S лежит на оси y, поэтому xS=0.

где

LПР – приведенная длина оси компенсатора, м:

где

R – радиус изгиба отвода;

k- коэффициент Кармана;

толщина стенки трубы;

rСР – радиус поперечного сечения трубы.

Вычисляем момент инерции упругой линии оси компенсатора относительно оси xS.

Сила упругого отпора компенсатора определяется по формуле:

где

Е – модуль упругости стали с учетом температуры;

J – момент инерции поперечного сечения трубы, из которой изготавливается компенсатор,

Максимальный изгибающий момент определяется по формуле:

где

Н – вылет компенсатора;

Напряжение изгиба на изогнутых участках определяем по формуле:

Допускаемое значение, изгибающее напряжение, Больше 160 МПа. Уменьшаем расстояние между опорами с 95 до 75 м.

Допускаемое значение, изгибающее напряжение, меньше 160 МПа. Расчет проведен правильно.

6. ВЫБОР НАСОСОВ

Выбираем сетевые насосы

Суммарный расход сетевых насосов равен расходу на первом участке (AB):

;

Напор основных сетевых насосов принимается равный сумме потерь давления в подогревательной установке, подающем и обратном трубопроводах главной магистрали и потерь в центральном или индивидуальном тепловом пункте. И того из пьезометрического графика определяем , по номограмме определяем тип насоса СЭ – 1250 – 180, плюс один резервный.

Выбираем подкачивающие насосы:

;

Выбираем 2 насоса Фирмы Grunfos типа 400-3 плюс один резервный.

Выбираем 2 насоса Фирмы Grunfos типа 125-2 плюс один резервный.

Выбираем 3 насоса Фирмы Grunfos типа 400-2плюс один резервный.

Выбираем подпиточные насосы:

Определим объем системы теплоснабжения

Выбираем насос типа КМ 90/55св количестве 5 штуки.

На этом выбор насосов закончен.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе расчёта данного курсового проекта мы рассмотрели систему теплоснабжения промышленного предприятия, рабочего посёлка и микрорайона.

Расчёт состоял из: определения теплового потребления жилых районов и промышленного предприятиякоторый в сумме составил 88 МВт ч – в зимнем режиме, 27,4 МВт ч – в летнем. Далее произвели гидравлический расчёт тепловой сети и определили диаметры трубопроводов по участкам сети. Затем рассчитали изоляцию трубопроводов тепловой сети. При расчёте трубопроводов на прочность и компенсацию температурных расширений определили расстояние между опорами и выбрали П-образные компенсаторы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов. – 5-е изд., перераб. – М.: Энергоиздат, 1982. 360 с., ил.

2. Проектирование систем теплоснабжения: Учебное пособие для курсового проектирования. Г.В. Пак, Л.В. Сорокина. – Братск, 2011 г. – 58 с.

3. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей. Под ред. А.А. Николаева, М.: Стройиздат, 1988.

4. Сафонов А.П. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям. М.: Энергия, 1985.

5. Теплоснабжение: Учебное пособие для студентов вызов. – М.: Высш. школа, 1980. – 408 с., ил.

Поделиться статьёй
Поделиться в telegram
Поделиться в whatsapp
Поделиться в vk
Поделиться в facebook
Поделиться в twitter
Андрей Бобров
Андрей Бобров
Закончил КГТУ, строительный факультет. Сейчас работаю по специальности, я –преподаватель вуза. Написал 15 научных статей. В компании «Диплом777» работаю с 2015 года. В свободное время я подрабатываю тут и помогаю студентам в написании курсовых и контрольных работ. Часто заказываю создание чертежей и эскизов. Нравится моя работа за то, что могу помогать и делиться своими знаниями.

Ещё статьи