Теплофикация и тепловые сети. Практикум

Министерство образования и науки Российской Федерации

Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

Ю.Е. Николаев, И.А. Вдовенко

ТЕПЛОФИКАЦИЯ И ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ

Практикум по дисциплине «Теплофикация и тепловые сети» для студентов всех форм обучения по направлению «Теплоэнергетика и теплотехника»

Саратов 2015

1

УДК 620.9 ББК 31.3 Н 63

Рецензенты:

Доктор технических наук, профессор кафедры «Энергообеспечение предприятий АПК» Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова, А.М. Эфендиев

Генеральный директор ООО «Энергомаш-Проект», кандидат технических наук А.Б. Дубинин

Одобрено редакционно-издательским советом

Саратовского государственного технического университета им. Гагарина Ю.А.

Николаев Е.Ю.

Н63 Теплофикация и тепловые сети: практикум / Ю.Е. Николаев, И.А. Вдовенко. – Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2015. – 36 с. ISBN 978-5-7433-2897-0

Для внедрения и эксплуатации передовых технологий в сфере теплоснабжения важным является подготовка бакалавров по направлению «Теплоэнергетика и теплотехника». Учебным планом по указанному направлению предусмотрено изучение дисциплины «Теплофикация и тепловые сети», в котором наряду с лекционным курсом проводятся практические занятия с решением задач. Практикум содержит условия задач, исходные данные и рекомендации по их решению, которые могут быть использованы для подготовки выпускной квалификационной работы.

УДК 620.9 ББК 31.3

2

ВВЕДЕНИЕ

Развитие производства, строительство жилых, административных зданий и социальной инфраструктуры в городах обусловливают рост теплопотребления. Теплоснабжение потребителей осуществляется от различных источников: крупных районных ТЭЦ и котельных, малых ТЭЦ, местных котельных на органическом топливе.

Транспорт и распределение тепловой энергии от источника до потребителей осуществляется по трубопроводам тепловых сетей. В качестве теплоносителей систем теплоснабжения применяется вода для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения и водяной пар для технологических нужд промышленных предприятий. В водяных системах теплоснабжения в зависимости от тепловой нагрузки и количества присоединенных потребителей сети подразделяются на транзитные, магистральные, распределительные и местные. По транзитным сетям обычно осуществляется транспорт теплоты от удаленного источника до границы города без отбора теплоносителя потребителям. Магистральные сети прокладываются внутри населенного пункта и от них осуществляется отвод теплоносителя в распределительные сети, по которым тепловая энергия передается отдельным кварталам и микрорайонам через установленные в них групповые или центральные тепловые пункты. Подача теплоносителя от групповых пунктов до тепловых узлов потребителей производится по местным сетям. Указанная номенклатура сетей является общей и может изменяться в зависимости от тепловой нагрузки, схемы присоединения, количества и вида потребителей. По способу использования теплоносителя системы централизованного теплоснабжения подразделяются на закрытые и открытые. В последних – сетевая вода используется не только в качестве теплоносителя, но и для отбора воды на горячее водоснабжение.

За последние время из-за недостаточного финансирования состояние тепловых сетей систем теплоснабжения России значительно ухудшилось. В связи с этим существующие тепловые сети характеризуются высокими тепловыми потерями, достигающими 15-20%, низкими показателями надежности и качества теплообеспечения потребителей. Повысить эффективность систем транспорта теплоты можно путем применения современных прогрессивных материалов и технологий прокладки трубопроводов. К ним относится использование предизолированных труб полной заводской готовности с высокоэффективной изоляцией (армопенобетон, пенополиуретан, пенополимерминерал, армопенобетон, газосиликат), бесканальная прокладка сетей, использование дистанционного контроля за увлажнением изоляции.

3

1. УСЛОВИЯ ЗАДАЧ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Задача №1

Определить теплопотери через ограждающие конструкции здания, от инфильтрации и внутренние тепловыделения, расчетную тепловую нагрузку отопления, средненедельную и максимальную нагрузку горячего водоснабжения зимнего и летнего периода. В расчетах принять длину здания а, ширину в, высоту с, коэффициент остекления φ, коэффициенты теплопе-

редачи: стен кст = 1,2 Вт/м2К, окон кок = 3,2 Вт/м2К, потолка кпт = 0,9 Вт/м2К, пола кпл = 0,8 Вт/м2К. Температура внутреннего воздуха tвн =

18°С, расчетная температура наружного воздуха tнв(о), коэффициент инфильтрации μ = 0,06, внутренние тепловыделения qтв = 20 Вт/м2, объемный коэффициент коб = V/Fж = 6,5 м3/м2. Температуры горячей и холодной воды зимнего и летнего периода tгв = 60°С, tхвз = 5°С, tхвл = 15°С, норма расхода горячей воды gгв = 120 кг/ чел сут., коэффициент снижения расхода горячей воды в летний период φгв = 0,8, удельная жилая площадь f = 18м2/чел., коэффициенты суточной и недельной неравномерности хс = 2,5, хн = 1,2. Исходные данные принять из таблицы.

Задача №2

По условию задачи №1 построить графики отопительной, вентиляционной нагрузки и горячего водоснабжения жилого здания в зависимости

4

от температуры наружного воздуха и по продолжительности. Годовая продолжительность работы системы теплоснабжения τраб = 8400 ч/год. Расчетную вентиляционную нагрузку здания принять равной 15% от максимальной отопительной нагрузки.

Задача №3

Рассчитать потоки теплоносителей в теплоузле здания, который обеспечивает нагрузки отопления и горячего водоснабжения. Тепловая нагрузка отопления Qот, горячего водоснабжения Qгвс. Температура воды в подающей магистрали t1, на входе в систему отопления t3 = 95°C, после отопительной системы t02, температура воды на ГВС tгв = 60°С, холодной воды tхв = 5°С, КПД подогревателей, включенных по смешанной схеме ηп = 0,98, температурный напор на горячем конце ПГВС-1 t = 5°С. Исходные данные принять из таблицы.

Задача №4

Выбрать стандартный типоразмер отопительного секционного водоводяного подогревателя, определить число секций и потери напора со стороны сетевой и нагреваемой воды. Производительность подогревателя Q, кВт, температура сетевой воды на входе t1, °С, на выходе t02, °С, температура нагреваемой воды на входе 70°С, на выходе 95°С. При предварительном расчете принять скорость теплоносителей равной 0,8 м/с. Влияние за-

5

грязнения поверхности подогревателя учесть понижающим коэффициентом βз = 0,8. Типоразмеры стандартных водоподогревателей выбрать из приложения П2. Исходные данные принять из таблицы.

Задача №5

Построить температурный график сети по отопительной нагрузке, определить расходы воды в системе отопления здания в зависимости от температуры наружного воздуха. Расчетную температуру наружного воздуха принять для заданного города, расчетные нагрузки отопления Qот, горячего водоснабжения Qгвс, температурный график сети t01 /t02 выбрать из таблицы. Температуру после элеватора принять t03 = 95°С, температуру внутреннего воздуха tвн = 18°С, температуру начала и окончания отопительного периода tнв,* = 8°С.

6

Задача №6

Система теплоснабжения рассчитана на работу от тепловой сети с температурами воды в подающем трубопроводе t01 и в обратном t02. Температура после элеватора 95°С. Расчетная температура наружного воздуха tнв,0, внутреннего воздуха tнв = +18°С.

Определить температуру внутреннего воздуха и температуру в обратном трубопроводе при снижении температуры в подающем трубопроводе на 15°С при: а) сохранении постоянным расхода сетевой воды в систему отопления, б) снижении расхода воды на 20%.

Исходные данные выбрать из таблицы.

7

Задача №7

Выполнить гидравлический расчет водяной двухтрубной закрытой системы теплоснабжения, схема которой изображена на рис. 1. Место расположения системы, суммарную тепловую нагрузку Q, относительную

тепловую нагрузку потребителей Q j , длин участков li и температурный

график сети принять в соответствии с индивидуальным заданием. Прокладку сети предполагается выполнить бесканальным способом. В расчетах принять располагаемый напор у потребителей равным 0,15 МПа, сопротивление источника теплоты 0,2 МПа. Местные сопротивления тепловой сети учесть по рекомендациям СНиП Тепловые сети, КПД тепловой сети ηтс принять равным 0,94.

Q1 2

Q3

3

Q2 4

Q4

Рис. 1. Схема к задаче №7

8

Таблица исходных данных

9

Задача №8

Выполнить гидравлический расчет паровой системы теплоснабжения, схема которой изображена на рис. 2. Место расположения системы, суммарную паровую нагрузку, отдельных потребителей, длин участков и давления у потребителей принять в соответствии с индивидуальным заданием, l3-7 = 200 м, l2-6 = 150 м, l1-5 = 300 м. Прокладку сети предполагается выполнить надземным способом. Среднегодовые значения температуры наружного воздуха tнв = 5°С, скорость ветра wв = 4,5 м/с. В расчетах принять давления в характерных точках сети в соответствии с таблицей. Местные сопротивления учесть по рекомендациям СНиП «Тепловые сети».

Таблица исходных данных

Рис. 2 Схема задаче №8

10