Характеристика теплоснабжаемого района

Стр 1 из 6Следующая ⇒

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине

«Теплоснабжение»

Выполнил:

Студент группы СТУ-10

Иконникова Ю.И.

Руководитель:

Зоря И.В.

Новокузнецк 2012г

Введение

Наша страна занимает первое место в мире по масштабам развития теплофикации и центрального теплоснабжения. Основной толчок получило после VIII Всероссийского съезда Советов, на котором был утвержден план ГОЭЛРО, предусматривающий комбинированную выработку тепловой и электрической энергии на ТЭЦ.

В настоящее время централизованное теплоснабжение развивается на базе ТЭЦ и производственных, районных или квартальных котельных.

С каждым годом к этому виду теплоснабжения предъявляются все более высокие требования. Система должна быть надежной, экономичной, индустриальной и гибкой в эксплуатации. Для повышения надежности тепловых сетей необходимы внедрение более совершенных схем, разработка нового оборудования и конструкций тепловых сетей, замена чугунной арматуры на современные виды запорной и регулирующей аппаратуры. Совершенствуются также способы прокладки тепловых сетей. Проходят проверку экспериментальные виды бесканальной прокладки – при теплоизоляции из асфальтоизола, гидрофобного мела и др. Применение для тепловых сетей неметаллических труб и более совершенных схем позволит увеличить удельный вес централизованного теплоснабжения в сельской местности.

Важную роль при выполнении требований надежности и экономичности играет качество проекта, что способствует экономному расходованию материальных и топливных ресурсов, обеспечению бесперебойности теплоснабжения.

Цель курсовой работы- обучение практическим методам расчета и конструирования, использованию действующих норм и технических условий, использованию новейших достижений науки и техники в области теплоснабжения.

В проекте следует решить комплекс вопросов, связанных с проектированием, сооружением и эксплуатацией систем теплоснабжения.

Разрабатываемая система теплоснабжения должна отвечать следующим основным требованиям:

1. система теплоснабжения должна быть экономичной, то есть следует стремиться к наименьшей длине трубопроводов;

2. система теплоснабжения должна отвечать действующим нормам на проектирование и техническим условиям на монтаж и эксплуатацию;

3. Система теплоснабжения должна удовлетворять всех потребителей тепла.

Характеристика теплоснабжаемого района

Характеристика теплоснабжаемого района должна включать следующее:

1)Климатологические данные:

· Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления и вентиляции t_р.о=-27º С (по справочнику «»Теплофикация и тепловые сети);

· Продолжительность отопительного периода n_о=214 суток (по СНиП 23-01-99 Строительная климатология);

· Продолжительность отопительного периода m_о=4920 часов

2)Грунтовые условия:

· Среднегодовая температура грунта на глубине заложения оси трубопровода тепловой сети, t_е=6, 7º С (по справочнику Водяные тепловые сети)

3)Данные о потребителях теплоты:

· Двухтрубная система теплоснабжения;

· Закрытая система теплоснабжения;

· Расчетный температурный график 10/70;

· Пять этажей по кварталам района

Определение расчетных тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение

Расчетные тепловые потоки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых, общественных и производственных зданий следует принимать при проектировании тепловых сетей по соответствующим проектам. При отсутствии проектов тепловые потоки для жилых районов городов и других населенных пунктов определяются по укрупненным показателям.

Построение годового графика суммарной тепловой нагрузки

График строится на основании графиков часовых тепловых потоков и данных о продолжительности стояния температур наружного воздуха для данной местности [Справочник по наладке и эксплуатации водяных тепловых сетей]. Для района застройки необходимо составить таблицу продолжительности стояния температур с учетом интегральности данных (Приложение А).

Таблица 2 Таблицы продолжительности стояния температур наружного воздуха

Диапазоны температур t_н	-34, 9-30	-29.9-25	-24.9-20	-19.9-15	-14.9-10	-9.9-5	-4.9-0	0+5	+5+8	Всего
Часы стояния
Σ часов n

Расчет графиков регулирования в диапазоне I

Определяем температуру водопроводной воды на выходе из подогревателя нижней ступени, при ∆ t_n

Ordm; C, tn

Ordm; С, по формуле: Определяем перепад температур сетевой воды в подогревателе нижней ступени, δ 2

Ordm; С, по формуле: Определяем суммарный перепад температур, , º С, по формуле: Определяем температуры в подающем и обратном трубопроводах, τ 1

И τ 2

Ordm; С, по формуле: Определяем соотношение: Определяем расчетный расход сетевой воды на горячее водоснабжение при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей, Gср.г, по формуле:

Схема, трасса, прокладка тепловой сети

Проектирование тепловых сетей начинается с выбора трассы. Трасса тепловых сетей в городах должна размещаться преимущественно в отведенных для инженерных сетей технических полосах параллельно красным линиям улиц, дорог и проездов вне проезжей части и полосы древесных насаждений. На территории кварталов и микрорайонов допускается прокладка теплопроводов по проездам, не имеющим капитального дорожного покрытия, тротуарам и зеленым зонам.

Трубопроводы, прокладываемые в кварталах или микрорайонах, не должны проходить в местах возможного скопления населения (спортплощадки, скверы, дворы общественных зданий и др.).

В населенных пунктах для тепловых сетей предусматривается, в основном, подземная прокладка. Надземная прокладка в городской черте может применяться на участках со сложными грунтовыми условиями, при пересечении железных дорог общей сети, рек, оврагов, при большой густоте подземных сооружений и в других случаях.

Подземная прокладка тепловых сетей может осуществляться в каналах и бесканально. Широкое распространение в настоящее время получила прокладка в непроходных каналах различных конструкций. Наиболее перспективны для строительства тепловых сетей непроходные каналы типа КЛ, а также КЛп, КЛс, обеспечивающие свободный доступ к трубопроводам при производстве сварочных, изолировочных и других видов работ.

Бесканальную прокладку применяют для любых диаметров трубопроводов; для районов сейсмичностью более 7 баллов допускается предусматривать бесканальную прокладку для трубопроводов условным проходом менее 400 мм.

По конструкции бесканальные прокладки делятся на засыпные, сборные, литые и монолитные. Наиболее желательны для применения, с учетом указанных ранее требований, монолитные оболочки из пенополиуретана, полимербетона, армопенобетона, битумоперлита, битумокерамзита, фенольного поропласта, асфальтоизола.

Уклон тепловых сетей независимо от направления движения теплоносителя и способа прокладки должен быть не менее 0, 002. При выборе схемы магистральных тепловых сетей необходимо учитывать обеспечение надежности и экономичности их работы. Следует стремиться к наименьшей протяженности тепловых сетей, к меньшему количеству тепловых камер, применяя, по возможности, двухстороннее подключение кварталов. При прокладке в районе города двух и более крупных магистралей от одного источника следует предусматривать, при необходимости, устройство резервных перемычек между магистралями.

Гидравлический расчет тепловой сети

Основной задачей гидравлического расчета является определение диаметров трубопроводов, а также потерь давления на участках тепловых сетей.

По результатам гидравлических расчетов разрабатывают гидравлические режимы систем теплоснабжения, подбирают сетевые и подпиточные насосы, авторегуляторы, дроссельные устройства, оборудование тепловых пунктов.

Монтажная схема

Монтажная схема тепловой сети строится на основании плана района теплоснабжения и схемы тепловой сети. Монтажную схему следует выполнять в соответствии с ГОСТ 21.605-82.

На монтажной схеме указывают: трубопроводы и их обозначение, арматуру, компенсаторы, неподвижные опоры, углы поворотов, маркировку элементов и их нумерацию, направление уклона. Монтажная схема приведена в приложении.

Количество компенсаторов на участке тепловой сети следует определять, исходя из максимально допустимых расстояний между неподвижными опорами.

Требования к давлению при гидростатическом режиме

1. Во всех точках системы теплоснабжения, включая местные системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, присоединенные непосредственно к тепловым сетям, статическое давление Р_ст должно быть избыточным и быть не менее высоты самого высокого абонента (в метрах) плюс пять метров.

2. Статическое давление в системе теплоснабжения при теплоносителе воде не должно превышать допустимое давление Н_допв оборудовании источника тепла, в тепловых сетях и абонентских местных системах. При отсутствии данных допустимые давления Н_допследует принимать:

- для чугунных радиаторов 60 м.вод.ст.,

- для подогревателей горячего водоснабжения100 м.вод.ст.,

- для калориферов 90 м.вод.ст.

Если статическое давление превышает все пределы, то должно предусматриваться деление водяных тепловых сетей на независимые зоны.

3. При проектировании можно не предусматривать поддержание избыточного давления, обеспечивающего невскипание воды в статическом состоянии системы, так как остановка сетевых насосов при температуре сетевой воды больше 100 ⁰С не допускается, то есть статическое давление должно определяться условно для температуры воды 100 ⁰С. Возможность аварийного прекращения циркуляции предусматривается соответствующей автоматизацией насосных установок.

Требования к давлению при гидродинамическом режиме

1. Давление воды в обратных трубопроводах водяных тепловых сетей при работе сетевых насосов должно быть избыточным и не менее 5 м.вод.ст. во избежание образования вакуума.

2. Давление воды в обратных трубопроводах должно быть избыточным во всех точках системы, включая местные системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, присоединенных непосредственно к тепловым сетям, и для закрытых систем должно быть не менее высоты самого высокого абонента (в метрах) плюс пять метров.

3. Давление воды в обратной магистрали не должно превышать допустимого давления в местных системах потребителей, то есть диктуется механической прочностью оборудования местных систем. При этом можно принимать максимальное давление в обратной магистрали следующим образом:

- при зависимой схеме присоединении системы отопления и установке чугунных радиаторов 60 м.вод.ст.,

- при независимой схеме 100 м.вод.ст.

4. Давление и температура воды на всасывающих патрубках сетевых, подпиточных, подкачивающих, смесительных насосов не должна превышать допустимые нормы по условиям прочности конструкций насосов. Минимальное давление на всасе сетевых насосов должно быть не менее 5 м.вод.ст.

5. Давление в подающих трубопроводах водяных тепловых сетей при работе сетевых насосов должно приниматься из условия невскипания воды при ее максимальной температуре в любой точке подающего трубопровода, в оборудовании источника тепла и в приборах систем потребителей непосредственно присоединенных к тепловым сетям.

6. Для любой точки подающего трубопровода и местных систем отопления с безэлеваторными вводами давление, предотвращающее вскипание воды должно быть не менее давления сухого насыщенного пара при температуре насыщения; при элеваторных вводах не менее давления вскипания воды.

7. Для водогрейных котлов источника тепла минимально допустимое давление на коллекторе определяется по температуре воды, превышающей на 30⁰С расчетную, на выходном коллекторе котла.

8. Величина максимально допустимого гидродинамического напора в подающем трубопроводе тепловой сети определяется из условия механической прочности оборудования тепловой сети (трубы, арматура) и источника теплоснабжения (пароводяные подогреватели, водогрейные котлы и так далее):

- для водогрейных стальных котлов 250 м.вод.ст.,

- для подогревателей сетевой воды 140 м.вод.ст.

9. Располагаемый напор в конечной точке сети должен быть равен или больше требуемой потери напора на абонентском вводе при расчетном расходе теплоносителя. При этом:

- для элеваторных вводов при зависимой схеме присоединения располагаемый напор должен быть не менее 10 м.вод.ст. (оптимально от 15 до 20 м.вод.ст.),

- для вводов с последовательно включенными подогревателями горячего водоснабжения и элеваторным узлом от 20 до 25 м.вод.ст.

Трубы

К трубам тепловых сетей предъявляются следующие требования:

1. высокая механическая прочность и герметичность, необходимые для безаварийной работы при заданных давлениях и температурах;

2. постоянство механических свойств и низкий коэффициент линейного удлинения для снижения возникающих те6рмических напряжений при переменных тепловых режимах эксплуатации;

3. антикоррозионная стойкость;

4. высокие теплоизолирующие свойства стенок трубы для сохранения теплоты и температуры теплоносителя;

5. возможность и простота хранения, транспортировки, монтажа и герметичных соединений, приборного контроля элементов теплосети;

6. невысокая стоимость и доступность на рынке.

Для магистральных и квартальных трубопроводов тепловых сетей преимущественно применяют стальные электросварные трубы. Для трубопроводов дворовых сетей при рабочем давлении до 1, 6 МПа включительно (для пара до 0, 07 МПа включительно) и температуре воды до 115 ⁰С включительно допускается применять также и неметаллические трубы.

Для трубопроводов тепловых сетей, сооружаемых в районах строительства с расчётной температурой наружного воздуха до минус 40⁰С, должны применяться, как правило, трубы из углеродистых сталей. Для сетей горячего водоснабжения в открытых системах теплоснабжения следует применять неоцинкованные трубы.

Соединение трубопроводов между собой, фасонными деталями и оборудованием осуществляется электродуговой сваркой специальными электродами.

Арматура

Арматура тепловых сетей подразделяется на запорную, регулирующую, предохранительную, дросселирующую и контрольно-измерительную. В паровых сетях кроме того применяют специальную конденсатоотводящую арматуру.

В качестве запорных органов применяются в основном задвижки (клиновые и параллельные), шаровые краны и вентили. Применять запорную арматуру в качестве регулирующей не допускается. В магистральных и квартальных тепловых сетях преимущественное применение получила стальная арматура.

На выводах тепловых сетей от источников теплоты и на вводах в тепловые пункты должна предусматриваться стальная запорная арматура.

Для тепловых сетей должна применяться арматура с концами под приварку или фланцевая.Для тепловых сетей, как правило, должна применяться арматура с концами под приварку или фланцевая, муфтовую арматуру допускается принимать условным проходом до 100 мм при давлении теплоносителя 1, 6 МПа и ниже и температуре 115 ⁰С и ниже в случаях применения водогазопроводных труб.

Задвижки и затворы с диаметром до 500 мм должны иметь электрические приводы. При этом при подземной прокладке они должны размещаться в камерах с надземными павильонами или в подземных камерах с естественной вентиляцией, оснащенных лазами для выемки арматуры.

В высших точках трубопроводов тепловых сетей должны предусматриваться штуцера с запорной арматурой для выпуска воздуха, а в низших точках тепловых сетей – штуцера с запорной арматуры для спуска воды.

В нижних точках трубопроводов водяных тепловых сетей и кон-денсатопроводов необходимо устраивать спускные устройства с запорной арматурой для спуска воды, а сами трубопроводы должны иметь продольный уклон к ближайшей камере не менее 0, 002. При надземной прокладке трубопроводов по незастроенной территории для спуска воды следует предусматривать бетонированные приямки с отводом из них воды кюветами, лотками или трубопроводами.

Компенсирующие устройства

Компенсаторы предназначены для восприятия температурных удлинений трубопроводов и разгрузки труб от температурных напряжений и деформаций.

Для компенсации тепловых удлинений трубопроводов наиболее часто применяются компенсирующие устройства:

· гибкие компенсаторы из труб (П-образные), а также углы поворотов трубопроводов от 90⁰ до 150⁰ (самокомпенсация) независимо от параметров теплоносителя, способов прокладки и диаметров труб;

· сальниковые стальные компенсаторы при давлении теплоносителя до 2, 5 МПа включительно и температуре теплоносителя до 300⁰С для трубопроводов диаметром 100 мм и более при подземной прокладке.

Участки трубопроводов с сальниковыми компенсаторами между неподвижными опорами должны быть прямолинейными.

Гибкие компенсаторы изготавливаются с гнутыми, сварными и крутозагнутыми штампованными отводами.

Опоры трубопроводов

В тепловых сетях на трубопроводах устраивают опорные конструкции двух типов – подвижные (свободные) и неподвижные.

Подвижные опоры служат для передачи веса теплопроводов и их изоляционных оболочек на несущие конструкции и обеспечения перемещений труб, происходящих вследствие изменения их дины при изменениях температуры теплоносителя.

Наиболее распространены в настоящее время в теплосетях типовые скользящие опоры, их подразделяют на низкие (90 мм) и высокие (140 мм) и применяют для всех типов и диаметров труб независимо от направления горизонтальных перемещений трубопроводов. Первые используют для трубопроводов с толщиной теплоизоляции до 80 мм, они имеют плоскость скольжения непосредственно у тела трубы. В местах их расположения должна быть снята тепловая изоляция. Вторые применяют для трубопроводов с толщиной теплоизоляции более 80 мм. Они имеют плоскость скольжения ниже поверхности теплоизоляции, и поэтому нет необходимости ее нарушать. Все они свободно опираются на бетонные подушки, в которые предварительно заделываются стальные полосы для уменьшения сил трения и истирания.

Для трубопроводов с диаметром труб от 200 мм и больше для уменьшения сил трения на опорах применяют опоры качения - катковые, роликовые, шариковые.

Подвесные опоры применяют для надземной прокладки трубопроводов небольших диаметров (от 150 до 500 мм), гибкая подвеска позволяет опоре легко поворачиваться и перемещаться вместе с трубопроводом.

Неподвижные опоры служат для распределения удлинений трубопроводов и восприятия усилий от температурных деформаций и внутренних давлений путем закрепления трубопровода в отдельной точке относительно каналов или несущих конструкций. Размещают неподвижные опоры между компенсаторами и участками трубопроводов с естественной компенсацией температурных удлинений таким образом, чтобы между каждыми двумя компенсаторами была одна неподвижная опора, а между двумя неподвижными опорами находился один компенсатор.

Отводы

Отводом называют деталь трубопровода с одним изогнутым углом. Отводы служат для изменения направления трубопровода, а также для устройства П-образных, лирообразных и других типов гнутых компенсаторов. Преимущество отводов перед фасонными частями заключается в плавности перехода, создании меньшего гидравлического сопротивления теплоносителя, в отсутствии лишних соединений. Они изготавливаются гладкими, складчатыми, сварными с различным числом секторов, а также крутозагнутыми методом штамповки. Допускается использовать нормально изогнутые отводы с радиусом гиба не менее 3, 5 диаметра трубы. Вваривать отводы непосредственно в трубу без штуцера запрещается.

Кроме отводов, еще применяются утки, скобы и калачи.

Утка, или отступ – деталь с двумя изогнутыми частями, обычно под углом 135⁰. Расстояние между центрами отогнутых концов трубы называется вылетом утки. Утки применяются в тех случаях, когда присоединяемая к трубопроводу деталь лежит не в одной плоскости с трубой, или при обходе препятствий.

Скоба – деталь с тремя изогнутыми углами. Центральный угол обычно равен 90⁰, а боковые – по 135⁰. Скобы используются для обхода других труб.

Калач – деталь, имеющая форму правильной полуокружности. Калач заменяет два отвода и применяется преимущественно для соединения двух нагревательных приборов, расположенных один под другим на подводках к приборам.

Переходы

Переходы, применяемые при сооружении тепловых сетей делятся на: симметричные (концентрические) и несимметричные (эксцентрические).

Симметричные переходы устанавливают на вертикальных и горизонтальных участках труб, а несимметричные – только на горизонтальных участках труб и выравниваются по верху при водяных тепловых сетях во избежание скопления воздуха и по низу при паровых тепловых сетях – во избежание скопления конденсата.

Переходы должны быть плавными, внезапное изменение диаметра трубопровода не допускается. Угол наклона поверхностей переходов не должен превышать 15⁰.

При подземной прокладке тепловых сетей переход от труб одного диаметра к трубам другого диаметра должен находиться в тепловой камере. Переходы могут быть штампованными для труб малых диаметров, коваными для труб средних диаметров и сварными для труб средних и больших диаметров. Для усиления в местах присоединения ответвлений к основному трубопроводу применяются накладки.

Штуцера и тройники

Штуцера и тройники применяются для установки арматуры и других деталей трубопроводов. Для и изготовления используют шаблоны. Тройники с патрубками равных диаметров применяются для труб условным проходом от 100 до 1000 мм, а с патрубками разных диаметров для труб условным проходом от 400 до 1000 мм.

Тройники равнопроходные, переходные бесшовные и сварные изготавливаются из толстостенных труб.

П-образные компенсаторы

Расчёт компенсации температурных удлинений трубопроводов при гибких компенсаторах заключается в нахождении тепловых удлинений участков трубопровода и в определении сил упругой деформации и изгибающих компенсационных напряжений, возникающих в трубопроводах при температурных деформациях, при принятой длине взаимодействующих плеч и габаритов компенсаторов. Наиболее распространенным является метод, известный под названием «упругого центра», при котором обе неподвижные опоры, установленные по концам рассчитываемого участка трубопровода, рассматриваются как жестко заделанные, в которых невозможен свободный поворот сечений трубопровода.

Рисунок 1 – Схемы П-образного компенсатора: а) расчетная; б) схема типоразмеров

Определяем допустимые значения изгибающих напряжений для диаметра внутреннего 184мм, σ _доп, МПа, по формуле:

где − допустимое значение изгибающего напряжения материала стенки компенсатора, =120МПа;

φ – коэффициент прочности сварного шва. Зависит от способа сварки. φ =0, 7

Определяем тепловое удлинение участка трубопровода, ∆ l_p, мм, по формуле:

где − коэффициент линейного расширения стенки трубы, принимается для стали в зависимости от температуры теплоносителя, α =1, 250*10^-2;

− длина трубопровода между неподвижными опорами, м, L=60м;

Определяем расчетную компенсирующую способность, , мм, по формуле:

Определяем размерные коэффициенты, m, p, n, по формулам:

где R- условный радиус сварных отводов, мм, R=225мм;

Определяем приведённую длину оси компенсатора, , м, по формуле:

где к- коэффициент Кармана для сварных отводов, к=0, 13

Определяем координату упругого центра компенсатора, y_s, по формуле:

Определяем момент инерции упругой линии оси компенсатора относительно оси , I_xs, м³, по формуле:

Определяем силу упругого отпора компенсатора, Р_х, Н, по формуле:

где Е – модуль упругости стали с учетом температуры, Па, Е=19, 30*10¹⁰

− момент инерции поперечного сечения трубы, из которой изготовляется компенсатор, м⁴, I=653*10^-8 м⁴

Определяем максимальный изгибающий момент, действующий вверху компенсатора (на прямом участке в месте начала изгиба), М_макс, Н·м, по формуле:

Определяем напряжение изгиба на изогнутых участках компенсатора, σ _к^|, МПа, по формуле:

где m₁ – коррекционный коэффициент, учитывающий увеличение напряжения изгиба под действием изгибающих моментов на изогнутых участках по сравнению с прямыми участками, m₁=2, 9;

W − момент сопротивления поперечного сечения трубы, из которой изготовляется компенсатор, м³, W=82× 10^-6

В случае если напряжение изгиба на изогнутых участках компенсатора меньше либо равно допустимому значению изгибающего напряжения, то есть:

то компенсатор подобран верно.

Для d_вн= мм: