Определение расчетных тепловых потоков на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологические нужды.

Дисциплина «Источники и системы теплоснабжения предприятия»

График зависимости тепловых потоков на отопление, вентиляцию, и горячее водоснабжение от температуры наружного воздуха.

Графика часовых расходов предназначены для определения часовых расходов тепла при произвольной температуре наружного воздуха в пределах отапливаемого периода. На оси абсцисс откладывается среднесут. тем-ра, начала и конца отопительного периода. На оси ординат расчетный часовой расход тепла. Когда t_Н=8°С и ниже включают систему отопления. Суммарный расход теплоты на отопление и вентиляцию по району является суммой расходов отдельных абонентов. На рис. 2.3 для иллюстрации показана зависимость расхода теплоты на отопление и вентиляцию района от наружной температуры. Как видно из рис. 2.3, расчетные теплопотери промышленных зданий (кривая 1) равны 500 МДж/с (430 Гкал/ч).

Зависимость расхода теплоты на отопление и вентиляцию от наружной температуры.

Вогнутый характер кривой 1 объясняется учетом инфильтрации. Часть теплопотерь промышленных зданий в размере 150 МДж/с компенсируется внутренними тепловыделениями (кривая 2), поэтому расчетный расход теплоты на отопление промышленных зданий меньше расчетных теплопотерь этих зданий и составляет 350 МДж/с (кривая 3). По этой же причине отопление промышленных зданий должно включаться в работу только при наружной температуре t_H< O°C. При наружных температурах t_H> O°C теплопотери промышленных зданий полностью компенсируются внутренними тепловыделениями. График расхода теплоты на вентиляцию имеет излом при расчетной наружной температуре вентиляции (кривая 4), график расхода теплоты на отопления показан (кривой 5). График расхода теплоты на отопление и вентиляцию по району в целом имеет две точки излома: 1 при температуре t_Н.В.,другую при температуре включения в работу отопления пром. зданий. t_H_.К.=+0°C.

Определение расчетных расходов теплоносителя на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

Расчетный часовой расход воды для определения диаметров трубопроводов в водяных паровых сетях при центральном качественном регулировании должен определятся отдельно на отопление, вентиляцию и г.в.

где - максимальный расход тепла [Вт],

с – теплоемкость, [кДж/кг· °С] с=4, 19;

- температура теплоносителя в подающем трубопроводе

- температура теплоносителя в обратном трубопроводе

Среднечасовой расход воды на г.в. при открытых системах теплоснабжения:

где - температура горячей воды,

- температура холодной воды.

В закрытых системах теплоснабжения нагрузка на г. в. зависит от схемы подключения водоподогревателей схема 1, при параллельном подключении водоподогревателей тепловой сети здесь

где =70 °С - температура в подающем трубопроводе,

=30 °С – температура в обратном трубопроводе.

Схема 2 двухступенчатая схема подсоединения водоподогревателей к тепловой сети

;

где - температура теплоносителя в обратном трубопроводе на выходе из системы отопления в точке излома графика.

- температура теплоносителя на входе во 2-ю ступень подогревателя.

Схема 3: смешанная.

Суммарный расчет расход сетевой воды определяется:

где k_{з -}процент увеличения нагрузки г.в. в зависимости от тепловых потоков.

Если повышенный график регулирования отпуска тепла то k_з=0, то

Проверочный расчет.

1. Округляют предварительно рассчитанный диаметр до ближайшего по стандарту.

2. Определяют число Re, сравнивают его с предельным Re_ПР.

Устанавливают расчетную область, в которой работает трубопровод.

Когда трубопровод работает в квадратичной области, линейное удельное падение давления определяют по формуле , эквивалентную длину местных сопротивлений— по , суммарное падение давления — по

Если трубопровод работает в переходной области, то по

определяют коэффициент гидравлического трения находят по

удельное линейное падение давления, а затем по определяют эквивалентную длину местных сопротивлений и по суммарное падение давления на участке.

Определение области, в которой работает трубопровод, следует проводить только при расчете участков с малой нагрузкой (абонентские ответвления с малым расходом теплоносителя). При расчете магистральных линий и основных ответвлений проверку расчетной области можно не производить, считая, что эти сети работают в квадратичной области.

7. При расчете паропроводов сопоставляют полученное значение р_СР с предварительно принятым. При большом расхождении задаются более близкими значениями этих величин и вновь производят проверочный расчет.

Схемы тепловых сетей

Паровые сети проектируют в основном на площадках промышленных предприятий, где тепловая нагрузка сосредоточена на сравнительно небольших территориях, требующих прокладки паропроводов с несколькими ответвлениями к производственным цехам. Если технологические процессы допускают кратковременные перерывы потребления тепла, достаточные для ликвидации аварий тепловых сетей, то на территории таких предприятий рекомендуется прокладка радиальных однотрубных паропроводов. Радиальные сети сооружаются с постепенным уменьшением диаметров труб в направлении от источника тепла. Такие сети наиболее дешевы и просты в эксплуатации. Но при авариях на головных участках трубопроводов теплоснабжение за аварийным участком прекращается. Неудобны радиальные мети и при ремонте магистральных линий, т.к. на весь период ремонт работ все потребители за ремонтируемый участком должны быть отключены. В этих случаях иногда применяются дублирование паропроводов.

Когда прекращение подачи тепла на технологические цели недопустимы, для резервирования теплоснабжения на аварийном участке могут быть использованы радиально-кольцевые сети, которые отличаются от радиальных устройством перемычек между радиальными магистралями. Радиальные водяные сети допускается сооружать при диаметрах магистральных трубопроводов до 700 мм со сроком ликвидации аварии до 24 ч. Перемычки в радиально-кольцевых сетях для водяного теплоносителя более целесообразны, чем для пара, т.к. с их помощью удобно решается подача сетевой воды на горячее водоснабжение во время летнего ремонта сетей на начальных участках.

При теплоснабжении крупных городов от нескольких ТЭЦ целесообразно предусмотреть взаимную блокировку ТЭЦ путем соединения их магистралей блокировочными связями. В этом случае может быть создана объединенная кольцевая тепловая сеть с несколькими источниками питания. В такую же систему могут быть в ряде случаев объединены тепловые сети ТЭЦ и крупных районных или промышленных котельных.

Объединение магистральных тепловых сетей нескольких источников теплоты наряду с резервированием теплоснабжения позволяет уменьшить суммарный котельный резерв на ТЭЦ и увеличить степень использования наиболее экономичного оборудования в системе за счет оптимального распределения нагрузки между источниками теплоты.

Дренаж паровых сетей

Для дренажа паропроводов предусматривают пусковые и постоянные дренажи, а также воздушники, устанавливаемые временно на пусковой период (для гидравлического испытания). Воздушники устанавливают во всех верхних точках паропровода; пусковые дренажи на паропроводах предусматривают во всех нижних точках, перед вертикальными подъемами, на прямых участках при попутном уклоне через 400—500 м, при встречном уклоне — через 200—300 м и перед арматурой. Все отсекаемые участки паропровода должны иметь пусковые дренажи. В точках пускового дренажа на паропроводах предусматривают врезку штуцеров с запорной арматурой. Конденсат, образующийся при прогреве паропроводов от точек пускового дренажа, выбрасывается наружу. Для улучшения условий обслуживания при прогреве паропроводов, проложенных в непроходных каналах или тоннелях, дренажные трубы рекомендуется выводить за пределы камеры или тоннеля в рядом расположенный специальный колодец канализационного типа. Постоянные дренажи на паропроводах перегретого пара, как правило, не устанавливают, однако если паропровод работает с переменным расходом пара (отключение потребителей, постепенность ввода в действие потребителей и др.), пар при некоторых режимах может перейти в состояние насыщения. В таких случаях на паропроводах предусматривают постоянные дренажи так же, как и на паропроводе насыщенного пара. Конденсат, образующийся при работе паропровода, отводят от точек постоянного дренажа в сборный конденсатопровод или выбрасывают наружу. Отвод конденсата в конденсатопроводы для возврата конденсата от потребителей может быть осуществлен при условии, что давление в паропроводе в точке дренажа превышает давление в конденсатопроводе не менее чем на 1 кгс/см2.

Классификация газопроводов

Газопроводы, прокладываемые в городах и населенных пунктах, классифицируют по следующим признакам:

1. по виду транспортируемого газа

· природный

· попутный

· сжиженный углеводород

· искусственный

· смешанный

2. по давлению

· низкого (до 5 МПа)

· среднего (0, 005-0, 3 МПа)

· высокого (2 категория 0, 3-0, 6 МПа, 1 категория 0, 6-1, 2 МПа)

3. по местоположения относительно поверхности земли

· подземные, подводные

· наземные

· надземные, надводные

4. по назначению в системе газораспределения

· городские магистральные

· вводы

· вводные

· импульсные

· продувочные

5. по расположению в системе планировки городов и населенных пунктов

· наружные

· внутренние

6. по принципу построения газопроводов

· кольцевые (закольцованные)

· тупиковые

· смешанные

7. по материалу труб

· металлические

· неметаллические

8. в зависимости от числа ступеней

· одноступенчатая

· двухступенчатая

· трехступенчатая

· многоступенчатая

Требования к прокладке подземных газопроводов

Минимальная глубина заложения газопроводов должна быть не менее 0, 8 м. В местах, где не предусматривается движение транспорта, глубина заложения газопровода может составлять 0, 6 м.

Расстояние от газопровода до наружной стены колодцев и камер подземных сооружений должно быть не менее 0, 3 м. Допускается укладка двух и более газопроводов в одной траншее на одном или разных уровнях. При этом расстояние между газопроводами в свету должно быть достаточным для их монтажа и ремонта.

Расстояние по вертикали между подземными газопроводами всех давлений и другими подземными сооружениями и коммуникациями должно составлять:

· при пересечении водопровода, канализации, водостока, каналов телефонных и теплосети – не менее 0, 5 м

· электрокабелей и телефонных бронированных кабелей–не менее 0, 5 м

· электрокабелей маслонаполненных (на 110…220 кВ)- не менее 1, 0 м.

Допускается уменьшать расстояние между газопроводом и электрокабелем при прокладке их в футлярах. При этом концы футляра электрокабеля должны входить на 1 м по обе стороны от стенок пересекаемого газопровода.

При пересечении каналов теплосети, коллекторов, туннелей, каналов с переходом над или под ними следует предусматривать прокладку газопровода в футляре, выходящем на 2 м в обе стороны от наружных стенок пересекаемых сооружений, а также проверку физическими методами контроля всех сварных стыков в пределах пересечения и на расстоянии 5 м в стороны от наружных стенок этих сооружений.

Запорную арматуру и конденсатосборники на газопроводах устанавливают на расстоянии не менее 2 м от края пересекаемой коммуникации или сооружения.

Газопроводы в местах прохода через наружные стены зданий заключают в футляры диаметром не менее чем 100…200 мм больше диаметра газопровода.

Требования к прокладке надземных газопроводов

Надземные газопроводы прокладывают на отдельно стоящих опорах, эстакадах и колоннах. Газопроводы с рабочим давлением до 0, 6 МПа допускается также прокладывать по стенам производственных зданий с помещениями категории безопасности В…Д, газопроводы с давлением до 0, 3 МПа – по стенам общественных зданий и жилых домов не ниже III, IIIа степеней огнестойкости, а газопровды низкого давления – по стенам общественных зданий и жилых домов IV и V степеней огнестойкости.

Надземные газопроводы проектируют с учетом компенсации продольных деформаций по фактически возможным температурным условиям работы, а в случае, когда не обеспечивается самокомпенсация, - с учетом установки компенсатора.

Высоту прокладки принимают с учетом возможности его осмотра и ремонта.

Под оконными проемами и балконами жилых и общественных зданий газопроводы не должны иметь разъемных соединений.

Расстояния между надземными газопроводами и трубопроводами другого назначения при их совместной прокладке и пересечении принимают следующими:

· при диаметре газопровода до 300 мм – не менее диаметра газопровода, но не менее 100 мм

· при диаметре более 300 мм – не менее 300 мм

При пересечении с воздушными линиями электропередачи наземные газопроводы размещают ниже этих линий, причем минимальные расстояния по внртикали между ними зависят от напряжения.

Прокладка газопроводов по железнодорожным и автомобильным мостам осуществляется таким образом, чтобы исключить возможность скопления газа в случае его утечки в конструкциях моста. Газопроводы, подвешиваемые к мостам, должны выполняться из стальных бесшовных или прямошовных труб, изготовленных электродуговой сваркой, и иметь компенсирующие устройства.

Газопроводы, проложенные по металлическим и железобетонным мостам, плотинам и другим гидротехническим сооружениям, должны быть электроизолированы от металлических частей.

Расстояние между опорами надземных газопроводов определяется расчетом. Узлы и детали крепления газопроводов выполняются по рабочим чертежам типовых конструкций.

Дисциплина «Источники и системы теплоснабжения предприятия»

Определение расчетных тепловых потоков на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологические нужды.

Тепловое потребление-это использование тепловой энергии для различных коммунально-бытовых нужд и производственных целей.

Потребителями тепла являются система отопления, гор.водоснабжения, вентиляции, различные технологические аппараты.

Системы отопления и вентиляции относятся к сезонной нагрузке, основ. задачей которой является поддержание заданной температуры внутри помещения за отопительный период.

Сезонная нагрузка обычно измеряется по укрупненным измерениям и для отдельно стоящих зданий нагрузка по отоплению равна:

- максимальная нагрузка для данного здания,

где Q_О_max –[Вт];

V – объем здания по наружным обмерам от поверхности земли до тепловой засыпки;

t_В- температура воздуха в помещении.

t_Н- наружная температура воздуха в холодной пятидневке для данной местности;

q₀- удельная характеристика здания, Вт/м³°С.

Эта формула справедлива для подсчета тепла жилых и общественных зданий, так как инфильтрация воздуха не превышает 3-6 % от общих потерь тепла, т.е. лежит в допустимых для инженерных решений пределах.

Для пром. зданий инфильтрация воздуха от основных теплопотерь обычно составляет от 25 до 30 %.

Кроме того, если проектируется пром. площадка или жилой район, то расчет максимальных потерь тепла на отопление ведут по формуле:

где q₀_F- укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых и общественных зданий на 1 м² жилой площади, т.е. Вт/м²;

А- общая жилая площадь застройки;

k₁- коэффициент, учитывающий потери тепла на общественные здания; по СНиП, k₁=0, 25

На вентиляцию расчет ведется по след. формулам:

q_В – удельная тепловая характеристика на вентиляцию,

t_В– та же что для отопления.

t_НВ- наружная вентиляционная температура если здание оборудовано местными отсосами, то t_НВ= t_Н; т.е. для отопления; если только общая вентиляция, то берут воздуха в холодной пятидневке для данной местности;

Круглогодовая нагрузка - это технологическая нагрузка и гор. водоснабжение.

Технологическая нагрузка задается технологиями данного производства. При проектировании промплощадки можно определить по существующим удельным нормам технологического потребления. Для производства ст.материалов: фанера-6, 5 ГДж/м³, сталь 0, 13 ГДж/м³.

Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение не зависит от температуры наружного воздуха.

Среднегодовой тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий определяется:

где m- число потребителей, чел

а – норма расхода воды на 1 чел.в литрах(105 л.)

в – норма расхода воды на 1 чел.в общественных зданиях(25 л.)

t_C- температура холодной воды,

с- теплоемкость воды 4., 19 кДж/кг· °С

где - норма расхода тепла на 1 чел.

- максимальная нагрузка на горячее водоснабжение

В летнее время средний тепловой поток:

Где =1 для промпредприятий; для жилья =0, 8; для курортов =1, 5

1 Определение расчетных тепловых потоков на отопление, вентиляцию, ГВС и технологические нужды

Тепловое потребление – использование тепловой энергии для различных коммунально-бытовых нужд и производственных целей. Потребителями тепла являются системы отопления, ГВС, вентиляции, различные технологические аппараты.

Системы отопления и вентиляции относятся к сезонной нагрузке, ее основная задача – поддержание заданной температуры внутри помещения за отопительный период.

Сезонная нагрузка определяется по укрупненным показателям, и для отдельно стоящих зданий максимальная нагрузка на отопление , (1), где V – объем здания по наружным обмерам, м³; t_вн – температура воздуха в помещении, определяется по строительным нормам для каждого типа здания (жилые +18 ^оС, промздания +14…+20 ^оС); t_нар –температура наружного воздуха в наиболее холодную пятидневку, определяется по СНиП; q_о – удельная тепловая характеристика здания, Вт/(м³· ^оС), определяется по справочникам.

Формула (1) справедлива для подсчета тепла жилых и общественных зданий, так как инфильтрация воздуха не превышает 3…6% от общих потерь теплоты, т.е. теплопотери путем теплопередачи.

Для промзданий инфильтрация воздуха от основных теплопотерь составляет 25…30%, следовательно , (2), где μ = Q_и/Q_т– коэффициент инфильтрации, представляющий собой отношение теплопотерь инфильтрацией к теплопотерям теплопередачей через наружные ограждения.

Также справедлива формула , (3), где - укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых и общественных зданий на 1 м² жилой площади, Вт/м²; А – жилая площадь; К₁ – коэффициент, учитывающий расход теплоты на отопление общественных зданий, при отсутствии данных принимают 0, 25.

Максимальный расход теплоты на вентиляцию , (4), где q_в – удельный расход теплоты на вентиляцию, Вт/(м³· ^оС); t_нар.в.– наружная вентиляционная температура.

Сезонная нагрузка (5), Вт.

Круглогодовая нагрузка – технологическая нагрузка и нагрузка ГВС. Технологическая нагрузка задается технологами данного производства, при отсутствии данных расчет ведется по среднегодовым удельным расходам теплоты на производство продукции, ГДж/т, приведенным в справочниках.

Тепловая нагрузка на ГВС не зависит от температуры наружного воздуха, но она изменяется во времени (дни, часы). Для учета неравномерности потребления вводятся коэффициенты часовой и суточной неравномерности.

Средний тепловой поток, Вт, на ГВС жилых и общественных зданий , (6), где m – количество жителей; а – норма расхода воды на 1чел, л, примерно 105; b – норма расхода воды на 1 чел в общественных зданиях, л, примерно 25; t_с– температура холодной воды, зимой +5^оС, летом +15 ^оС; с – теплоемкость воды, кДж/(кг· ^оС). Или , (7), где - норма расхода теплоты на нагрев воды на 1 чел, при 105 л =376 Вт/чел.

Максимальная нагрузка на ГВС , (8). Для промзданий нагрузка обычно составляет 1-2часа, расчет ведется по максимальной нагрузке.

В летнее время средний тепловой поток , (9), где β – коэффициент уменьшения потребления гор. воды (для ПП 1, жилых районов 0, 8, курортов 1, 5).

12 3 4 5 6 7 8 Следующая ⇒