Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Централизованное теплоснабжение предприятий, поселений и городских округов. Курсовое и дипломное проектирование. Учебное пособие
.pdf
71
'
но
'
н
"
в
''
ТПУ
tt
tt
QQQQ
в
Q
в
t
"
в
t
ii
'
i
нов
н
"
в
cGQ
tt
tt
i
cGtt
ttQ
i
'
но
'
в
нв'i
i
i21
ТПУ
1
i2
ТПУ
1
1
G
нат
G
),(,
'
3
'
2i
GGG
г
G
см
G
см
i
г
i
'
ii
GGGG
, (61)
где
системы, поднимая температуру от
- тепловой поток, который обеспечивает новое тепловое состояние
до
.
При постоянстве расхода сетевой воды балансовое уравнение (55) в этом
режиме имеет вид
где
перепад температур сетевой воды на входе и на выходе из ТР,
, (62)
определяемый как
. (63)
Температура воды в подающем трубопроводе либо на выходе из ТПУ,
которая должна поступать в теплоснабжаемый район, определяется как
. (64)
В режиме «натопа» и «недотопа» температура горячей воды на выходе из
ТПУ
определяется по температуре высокотемпературной воды после ТПУ
и температуре воды на выходе из отопительных приборов ТР по (59):
. (65)
Расходы воды, идущие на нагрев в ТПУ, складываются из расхода воды
одной из магистралей, равного, например, расчетному расходу магистрали
работающей в режиме «натопа»
и частей расходов из других магистралей
и
, работающих в этих же режимах. В магистралях, работающих в
режимах «недотопа» и использующих часть высокотемпературного
теплоносителя
и часть охлажденного теплоносителя
с температурой
смеси, образованной в КОВ, расход теплоносителя определяется как
. При отпуске теплоты в зависимости от температуры
наружного воздуха необходимо знать расходы высокотемпературной воды,
идущей в отдельные районы в режимах «недотопа». На основе постоянства и
72
баланса расходов сетевой воды уравнение для расчета расхода
КОВ
см11
ТПУ
1
КОВ
см1
21'
i
г
i
GG
i
)i(2i
см
G
G
i
G
"
в
t
z
e
Vq
Q
tt
Vq
Q
tt
нo
o
нв
нo
o
в
''
в
''
вв
,tt
н
t
o
Q
в
t
"
в
min
в
tt
Vq
Q
tt
Vq
Q
tt
z
о
о
н
''
в
но
о
нв
ln
высокотемпературной воды, поступающей из КГВ на смешивание к
регулирующим клапанам, когда тепломагистрали работают в режимах
«недотопа», имеет вид:
. (66)
Температура теплоносителя после смешивания в коллекторе
охлажденной воды, поступающей из трубопроводов отдельных
тепломагистралей, а также температура воды после смешешивания в
регулирующих клапанах определяется по формуле
, (67)
где
- расходы воды, подаваемые на смешение по отдельным трубопроводам,
кг/ч.
Температура воздуха в помещении при новых установившихся условиях
с учетом аккумулирующей способности здания
определяется по уравнению
[4]
где
температура воздуха внутри помещения в установившихся условиях
, (68)
и при новом тепловом состоянии (уменьшении подачи теплоты),
соответственно, ºС;
– наружная температура воздуха, ºС;
– текущее
количество теплоты, поступающее в помещение, Вт.
Время, в течение которого температура
допустимой по санитарным нормам
, т.е. когда система перейдет в новое
понизится до минимально
тепловое состояние, рассчитывается по зависимости
. (69)
73
Таким образом, температура внутреннего воздуха в отапливаемых
z
i
o
V
Q
tt
V
Q
tt
exp
q
q
нo
'
о(нат)
н(max)в
нo
нат)(
н
"
в(i)
z
в
i
o
V
Q
tt
V
Q
tt
exp
q
q
нo
'
о(нт)
н(min)
нo
нт)(
н
"
в(i)
Q
в
t
помещениях с учетом «натопа» может быть определена следующим образом:
, (70)
а с учетом остывания
. (71)
По уравнениям (59, 64, 65, 67) получены графики температуры сетевой
воды для регулирования отпуска теплоты при расчетных температурных
параметрах теплоносителя 115-70 °С с величиной требуемого «натопа» для
=8,65 МВт и приведены на рис.8.
На рис.9 показаны графики изменения температуры внутреннего воздуха,
например, в отапливаемых помещениях производственного здания с расчетной
температурой воздуха
=16 °С в зависимости от температуры наружного
воздуха в период «натопа» и в период остывания, построены по уравнениям
(68, 71).
Как видно из рис.9, у потребителей устанавливается новый тепловой
режим. В районе, получающем воду с повышенным тепловым потенциалом,
наблюдается некоторый «натоп», а у потребителей других районов в результате
подачи теплоносителя с меньшим температурным потенциалом
устанавливается новый тепловой режим, и температура внутреннего воздуха
понижается до минимальных величин.
74
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
140,0
-30-25-20-15-10-50510
Температура теплоносителя,
°С
Температура наружного воздуха, °С
1
2
3
4
5
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
11,00
12,00
13,00
14,00
15,00
16,00
-30-25-20-15-10-50510
Температура внутреннего воздуха,
°С
Температура наружного воздуха, °С
1
2
3
Рис.8. График температур сетевой воды:
1 – температура горячей воды в подающем трубопроводе теплоснабжаемого района
(«натоп»); 2 – температура воды в обратном трубопроводе («натоп»); 3 – температура
охлажденной воды в подающем трубопроводе теплоснабжаемого района («недотоп»);
4 – температура воды в обратном трубопроводе теплоснабжаемого района («недотоп»);
5 – температура смешенной воды, образованной в КОВ
Рис.9. График температуры воздуха в помещении
1 – в период «натопа»; 2, 3 – в период понижения температуры
75
Задаваясь предельными значениями температуры внутреннего воздуха в
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
-30-25-20-15-10-50510
Продолжительность подачи теплоты, ч
Температура наружного воздуха, °С
процессе изменения количества подачи теплоты, определяется период времени
по уравнению (69), в течение которого будет понижаться температура
внутреннего воздуха у потребителей, и в течение которого следует подавать
тепловую энергию в районы. Результаты расчета приведены на рис.10.
Из рис.10 следует, что с понижением температуры наружного воздуха
продолжительность подачи теплоты в районы теплоносителем с разными
температурными потенциалами и время для переключения регулирующих
клапанов, меняющих режимы «натопа» и «недотопа», уменьшается.
Рис.10. График продолжительности подачи теплоты
Изменения расходов теплоносителя в системе в течение отопительного
сезона в зависимости от температуры наружного воздуха показаны на рис.11.
На графиках приведены расходы сетевой воды, поступающей в
теплоснабжаемые районы и рассчитанные на основе (66). В зависимости от
температуры наружного воздуха часть расхода воды из ТПУ и часть расхода из
КОВ, поступающие в теплоснабжаемые районы, изменяются, но при этом
сохраняется постоянство расхода сетевой воды в системе, что обеспечивает
стабильный гидравлический режим.
76
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
-30-25-20-15-10-50510
Расход воды, кг/ч
Температура наружного воздуха, °С
Суммарный расход воды
Расход воды из ТПУ
Расход воды из КОВ
Рис.11. Зависимость расходов воды, поступающих в ТР из ТПУ и из КОВ от
температуры наружного воздуха
Таким образом, в системе теплоснабжения, когда существует зависимость
теплопотребления не только от внешних, но и от внутренних климатических
условий, подачу теплоты организуют с учетом аккумулирующей способности
здания. В отличие от вышеизложенных методов регулирования отпуска
теплоты, в таком регулировании дополнительно необходимо определять время
«натопа» (продолжительность подачи теплоты) и зависимость долей расходов
воды, поступающих в трубопроводы от наружной температуры воздуха.
77
ГЛАВА 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
5.1. Схемы тепловых сетей
Тепловые сети являются самой масштабной частью системы
теплоснабжения. Схемы тепловых сетей определяют не только надежность
системы, но и обеспечивают ее маневренность и удобство в эксплуатации, а
также экономическую эффективность.
Крупные системы теплоснабжения с тепловой мощностью более
35-75 МВт имеют иерархическое построение. Высший уровень составляют
магистральные тепловые сети, а низший уровень – распределительные
тепловые сети. Магистральные сети соединяют источники теплоты с
районными или центральными тепловыми пунктами (РТП, ЦТП), а
распределительные сети транспортируют теплоноситель в тепловые местные,
групповые или индивидуальные тепловые пункты зданий и сооружений (МТП,
ИТП). Распределительные сети (внутриквартальные, внутрирайонные,
межцеховые) присоединяются к магистральным в РТП или ЦТП, либо через
теплообменное оборудование, либо непосредственно к сетям с установкой
смесительных (смесительно-циркуляционных, повысительных) насосов.
Тепловые сети с нагрузкой менее 35 МВт относят, как правило, к так
называемым обезличенным тепловым сетям, где нет иерархического деления. В
них нет различия между магистральными и распределительными сетями. Они
представляют собой единую сеть с единым гидравлическим режимом [25].
Отличие состоит лишь в величине диаметра трубопроводов. Большинство
построенных тепловых сетей централизованного водяного теплоснабжения
относятся к обезличенным сетям. При реконструкции действующих и
строительстве новых систем теплоснабжения необходимо проектировать РТП и
ЦТП и обеспечить четкое разделение тепловых сетей на магистральные и
распределительные.
Тепловые сети по их построению делят на 2 типа: радиальные и
кольцевые. Радиальные сети являются тупиковыми, и их применяют для
небольших систем теплоснабжения: кольцевые сети применяют в крупных
системах для обеспечения большей надежности.
78
5.1.1. Трасса тепловой сети
При проектировании систем теплоснабжения первоначально необходимо
выбрать трассу (направление) тепловых сетей от источника теплоты до
потребителей. Прокладывается трасса сети по схеме планировочной
организации земельного участка района застройки с учетом геодезической
съемки местности, плана существующих и намечаемых надземных и
подземных сооружений и коммуникаций, данных о характеристике грунтов,
высоте стояния грунтовых вод и др. При трассировке сети руководствуются в
первую очередь надежностью теплоснабжения, быстрой ликвидацией аварий,
наименьшей протяженностью тепловых сетей, минимальным объемом
строительно-монтажных работ. При этом учитывается возможность совместной
прокладки с другими инженерными сетями.
В жилых районах трассу теплопроводов прокладывают в специальных
технических полосах, параллельных красным линиям улиц, дорог, проездов вне
проезжей части и полосы зеленых насаждений.
По территории промышленных предприятий трассы прокладывают
обычно в специально отведенных технических полосах вне проезжей части с
технологическими трубопроводами независимо от параметров теплоносителя
как подземным, так и надземным способом.
Пересечение теплопроводов с различными сооружениями, инженерными
сетями выполняют на разных уровнях с соблюдением допустимых расстояний
сближения коммуникаций и сооружений.
Трасса тепловых сетей наносится на план геодезической съемки
местности с привязкой основных направлений к зданиям и сооружениям в
масштабе 1:500 (реже 1:250; 1:1000).
5.2. Выбор конструкций тепловой сети и разработка расчётной схемы
Проектирование тепловых сетей начинается с выбора трассы и способа их
прокладки. Как отмечалось ранее в городах и других населенных пунктах
трасса должна предусматриваться в отведенных для инженерных сетей
79
технических полосах, параллельно красным линиям улиц, дорог и проездов, вне
проезжей части и полосы зеленых насаждений, а внутри микрорайонов и
кварталов – вне проезжей части дорог.
Выбор прокладки теплопроводов - надземный или подземный – решается
с учетом местных условий и технико-экономических обоснований. В жилых
районах из архитектурных соображений обычно применяется подземная
прокладка тепловых сетей. Эксплуатация тепловых сетей показала, что
надземные теплопроводы долговечнее и более ремонтопригодны по сравнению
с подземными. Поэтому желательно изыскивать возможность хотя бы
частичного применения в городах надземных теплопроводов на низких,
отдельно стоящих опорах, в первую очередь на окраинах городов, в
промышленных зонах, в районах, не подлежащих застройке.
При выборе трассы тепловых сетей необходимо выдерживать
нормативные расстояния от их строительных конструкций до зданий,
сооружений и инженерных коммуникаций 3.
После нанесения трассы на план местности составляется расчетная
схема тепловой сети в масштабе 1:500. На схеме указываются запорная
арматура, число и тип компенсаторов, длины участков, материал
трубопроводов тепловой сети.
Монтажная схема разрабатывается после выбора трассы, способа
прокладки тепловых сетей, составления расчетной схемы тепловой сети и
предварительного гидравлического расчета, по которому определяют диаметры
теплопроводов. Монтажная схема вычерчивается в две линии, причем
подающий теплопровод располагается с правой стороны по ходу движения
теплоносителя от источника теплоты. В местах ответвлений к кварталам или
зданиям предусматривают тепловые узлы (ТУ) для размещения запорной
арматуры, компенсирующих устройств, предусматриваются также тепловые
камеры (ТК).
Составление монтажной схемы заключается в расстановке на трассе
тепловых сетей неподвижных опор, компенсаторов и запорно-регулирующей
80
арматуры. На участках между узловыми камерами, т.е. камерами в узлах
'
'
o
o
''
12
3,6Q
G
c
''
'
в
в
'' ''
12
3,6Q
G
c
''''''
,,,
2121
''в'
o
,QQ
ответвлений, размещают неподвижные опоры, расстояние между которыми
зависит от диаметра теплопроводов, типа компенсатора и способа прокладки
тепловых сетей. В каждой узловой камере устанавливают неподвижную опору.
На участке между двумя неподвижными опорами предусматривают
компенсатор 3.
В камерах на ответвлениях к отдельным зданиям при диаметре
ответвлений до 50 мм и длине до 30 м запорную арматуру допускается не
устанавливать. При этом должна предусматриваться запорная арматура,
обеспечивающая отключение группы зданий с суммарной тепловой нагрузкой
до 0,06 МВт.
5.3. Определение расчетных расходов теплоносителя
Зимний часовой расчетный расход сетевой воды для определения
диаметров трубопроводов в двухтрубных водяных тепловых сетях при
гидравлическом расчете принимают равным сумме расходов воды для
отдельных потребителей и определяют отдельно для отопления, вентиляции и
горячего водоснабжения по следующим формулам:
– на отопление расход воды равен
, (72)
– на вентиляцию
где
– расчетные температуры сетевой воды соответственно в
, (73)
подающем и обратном трубопроводах на отопление и вентиляцию;
– соответственно расчетные тепловые потоки на отопление и
вентиляцию; с – удельная теплоемкость воды.
На горячее водоснабжение в открытых системах теплоснабжения
определяют следующие расходы воды:
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]