Задание

Разработать систему теплоснабжения для района города Вильнюс. Определить расходы тепла на теплоснабжение, построить графики часового и годового расходов тепла, начальный и повышенный графики регулирования, произвести гидравлический и тепловой расчёт системы.

Содержание

Задание

Исходные данные

Ген – план

Введение

Расчётная часть

1. Определение расходов тепла

2. Построение графиков:

• Часового и годовых расходов теплоты

• Центрального качественного регулирования

• Температурного графика

3. Гидравлический расчёт системы теплоснабжения:

• Определение расчётных часовых расходов теплоносителей

• Определение диаметров трубопроводов и расчёт потерь

давления на участках

• Построение пьезометрического графика. Подбор насоса

4. Расчёт теплообменных аппаратов ГВС по 2-х ступенчатой последовательной схеме:

• Исходные данные

• Тепловой расчёт теплообменных аппаратов ГВС

• Выбор теплообменных аппаратов ГВС

а) Конструктивный расчёт подогревателя нижней ступени

б) Конструктивный расчёт подогревателя верхней ступени

• Подбор труб, арматуры, компенсаторов, опор, каналов

Заключение

Литература

Исходные данные

• Расчётная температура для отопления:

• Абсолютная минимальная температура:

• Расчётная температура для вентиляции:

• Средняя температура наружного воздуха в отопительный период:

• Температура горячей воды:

• Температура холодной водопроводной воды в летний неотопительный период:

• Температура холодной водопроводной воды в зимний отопительный период:

• Внутренняя температура:

• Продолжительность отопительного периода

Введение

Жилые, общественные и промышленные здания в городах и населенных пунктах являются крупными потребителями тепловой энергии.

На теплоснабжение зданий расходуется около 40% всего добываемого топлива. В жилых и общественных зданиях тепловая энергия затрачивается на обеспечение комфортных условий пребывания людей в помещениях, соответствующих современному уровню развития техники теплоснабжения, а также на коммунально-бытовые и санитарно-гигиенические цели.

Увеличение объемов современных жилых, общественных и промышленных зданий, ежегодно вводимых в эксплуатацию, связано с соответствующим приростом потребности топливно-энергетических ресурсов. В новых зданиях увеличены норма полезной площади и норма расхода горячей воды на человека, что обусловлено повышенной степенью благоустройства, повышенными требованиями к чистоте воздуха в рабочей зоне, а также чистотой воздушного бассейна окружающей среды.

Внедрение новых технологических процессов и строительство зданий с более совершенными объёмно - планировочными решениями, максимально отвечающими функционально - технологическому назначению, также приводят к увеличению расходов тепловой энергии.

Расход топливно-энергетических ресурсов, связанный с обогревом или охлаждением помещений, определяется перепадом между расчётной температурой наружного воздуха и воздуха внутри помещений. В зависимости от категорий зданий, обуславливающих уровень требований к тепловому режиму помещений для расчёта ограждающих конструкций и теплопотерь, в одном климатическом районе принимается различная расчётная температура наружного воздуха.

Требуемый тепловой режим и удовлетворение тепловых потребностей в зданиях обеспечиваются соответствующими инженерными устройствами и теплотехническим оборудованием, присоединяемыми к тепловым сетям или непосредственно к теплопроводам котельной.

В зависимости от рода теплопотребления все потребители делятся на коммунально-бытовые и технологические. К ним относятся потребители тепловой энергии для цели отопления и вентиляции здания, а также для подогрева воды на санитарно-гигиенические и бытовые цели.

Инженерными устройствами, распределяющими тепловую энергию в зданиях, являются системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения и теплотехническое оборудование, необходимое по технологии производства продукции.

Система отопления обеспечивает заданный тепловой режим в помещениях в холодное время года путём компенсации теплопотерь через наружные ограждающие конструкции здания.

Система вентиляции создаёт требуемую чистоту воздуха в рабочей зоне производственных зданий, необходимый тепловой режим в общественных зданиях путём соответствующей организации воздухообмена в помещениях.

Система кондиционирования воздуха применятся для создания в помещениях микроклимата, удовлетворяющего повышенным санитарно-гигиеническим или технологическим требованиям, путём обеспечения строго заданных температуры, влажности, подвижности и чистоты воздуха в рабочей зоне.

Система горячего водоснабжения предназначена для подогрева и транспортирования воды к местам водоразбора на хозяйственно-бытовые или производственные нужды.

Технологическое теплотехническое оборудование является потребителем тепловой энергии в виде подогретой воды или водяного пара и включает как специальные теплопроводы, так и теплообменные аппараты, а иногда и электрокотлы.

Каждое устройство обеспечивает один из видов теплопотребления и имеет свой режим работы, который определяется расходом тепловой энергии в течение заданного промежутка времени, например, одного часа, рабочей смены, суток, месяца, сезона или года.

Все системы можно объединить в группы по следующим признакам: по типу и мощности источника теплоснабжения, по режиму работы (круглогодичные и сезонные), по степени централизации, по виду вырабатываемого и отпускаемого теплоносителя, по дальности транспортирования тепловой энергии.

В зависимости от типа источника теплоснабжение бывает:

• централизованное от тепловых и атомных электростанций (ТЭЦ и АТЭЦ) – теплофикация;

• централизованное от районных или квартальных котельных (применяется как в больших жилых массивах, так и в отдельных жилых кварталах и посёлках);

• местное от групповых котельных (применяется для теплоснабжения одного или группы зданий);

• децентрализованное от теплогенераторов, устанавливаемых непосредственно в отапливаемых помещениях (предназначено для отопления, а иногда и для горячего водоснабжения жилых одноквартирных домов и отдельных помещений).

Перечисленные системы теплоснабжения характеризуются различными показателями качества, надежности работы и экономичности.

Принципиальная схема тэц

1. котёл

2. турбина

3. генератор

4. регенеративный подогреватель

5. конденсационный насос

6. питательный насос

7. подогрев сетевой воды

8. сетевой насос

Основная задача теплоснабжения – обеспечение тепловой энергией всех потребителей, имеющих различные режимы работы и предъявляющих различные требования к виду, количеству и параметрам теплоносителя.

Система централизованного теплоснабжения характеризуется описанием трёх основных звеньев: теплоисточников, тепловых сетей и местных систем теплоиспользования (теплопотребления) отдельных зданий или сооружений.

В данной курсовой работе источником тепла является ТЭЦ. Данная разработанная система является двухтрубной и двухступенчатой по способу обеспечения потребителей тепловой энергией.

Водяные системы теплоснабжения делятся на открытые и закрытые. В закрытой системе теплоснабжения система горячего водоснабжения и другие потребители присоединены к тепловым сетям через теплообменные аппараты, в которых подогревается водопроводная вода (или воздух) поступающая на водоразбор. Теплоноситель в этой системе отдаёт часть тепловой энергии, и полностью возвращаются к источнику.

В открытой системе теплоснабжения вода, предназначенная для горячего водоснабжения и технологических нужд, забирается непосредственно из тепловой сети. Таким образом, в этой системе используется не только тепловая энергия теплоносителя, но и собственно теплоноситель. Часть теплоносителя, не использованная у потребителей (в системах отопления и вентиляции), возвращается в котельную.

Для теплоснабжения городов и жилых посёлков наибольшее распространение получили водяные двухтрубные (открытые и закрытые) системы теплоснабжения.

В открытых системах значительно упрощаются узлы присоединения систем горячего водоснабжения к тепловым сетям, упрощается схема автоматизации, а главное обеспечивается длительная эксплуатационная надёжность трубопроводов системы горячего водоснабжения. Поступление в них воды, прошедшей умягчение и дегазацию в котельной, исключает коррозию внутренней поверхности стенок труб. К недостаткам этой системы следует отнести возможную повышенную цветность воды, особенно при присоединении радиаторных систем отопления к тепловым сетям по зависимой схеме, а также в случае ремонта тепловых вводов.

В закрытых системах водопроводная вода, подогреваемая в теплообменных аппаратах и поступающая в систему горячего водоснабжения, как правило, не подвергается химической обработке, необходимо сложное и дорогостоящее оборудование, требующее высококвалифицированного обслуживания и занимающее много места.

Поэтому трубопроводы системы горячего водоснабжения подвержены коррозии из-за наличия в водопроводной воде кислорода и углекислоты. В них часто появляются свищи, а в водоподогревателях на стенках труб, по которым проходит водопроводная вода, откладывается накипь, резко снижающая эффективность и приводящая к быстрому выходу из строя.

Водяные тепловые сети как закрытых, так и открытых систем теплоснабжения бывают магистральными и распределительными.

Магистральные сети соединяют теплоцентраль с крупными ответвлениями - распределительными сетями. В местах присоединения распределительных сетей к магистральным сетям сооружаются секционирующие камеры, а на магистралях и ответвлениях устанавливают запорные устройства – секционирующие задвижки. По распределительным сетям теплоноситель поступает в ЦТП или МТП и затем к тепловым потребителям. В тепловых сетях, соединяющих местные системы с ЦТП, принимаются те же параметры теплоносителя, что и в местных системах абонентов. Между крупными смежными магистральными сетями (диаметром 800мм и более) предусматривают блокировочные связи.

В общем случае теплопровод состоит из 3 основных элементов:

• трубопровода

• изоляционной конструкции

• несущей конструкции

К трубопроводам тепловых сетей предъявляются следующие основные требования: прочность при воздействиях термических напряжений, обусловленных изменением давления и температуры теплоносителя; постоянство механических свойств; простота, надёжность и герметичность соединений, устойчивость против коррозии; минимальные коэффициент расширения и теплопроводность стенок.

Тепловые сети прокладывают как в земле, так и над землёй. Тип прокладки зависит от особенностей данного района, места расположения трассы тепловой сети, назначения и диаметра магистралей, видов потребителей тепловой энергии, характеристики грунта, уровня грунтовых вод, эстетических требований, наличия сложных пересечений с подземными сооружениями и коммуникациями. Во всех случаях прокладка теплопроводов при наименьших капитальных вложениях должна обеспечивать высокую надёжность теплоснабжения, индустриальность монтажа, удобство эксплуатации, ремонта и реконструкции тепловых сетей.

Подземная прокладка применяется двух типов: канальная (непроходная, полупроходная и проходная) и бесканальная (засыпная, сборная, сборнолитая, монолитная и литая). По характеру работы эти прокладки бывают с воздушным зазором и без воздушного зазора.

Для тепловой изоляции трубопроводов используют различные материалы: минеральную вату, пенобетон, армопенобетон, пеностекло, газобетон, перлит, асбестоцемент, совелит, керамзитобетон и др.

Тепловая изоляция состоит в основном из трёх слоёв: теплоизоляционного, покровного и отделочного. Покровный слой предназначен для защиты изоляции от механических повреждений и попадания влаги, т. е. для сохранения теплотехнических свойств. Для устройства покровного слоя используют материалы, обладающие необходимой прочностью и влагонепроницаемостью: толь, пергамин, стеклоткань, листовую сталь и дюралюминий.

Толщину слоя изоляции определяют расчётом. В качестве расчётной температуры теплоносителя принимают максимальную, если она не изменяется в течении рабочего периода сети, и среднюю за год, если температура теплоносителя изменяется.

Арматуру, фланцевые соединения и другие фасонные детали тепловых сетей, так же как и трубопроводы, покрывают слоем изоляции толщиной, равной 80% толщины изоляции трубы.

Для обеспечения организованного совместного перемещения трубы и изоляции при тепловых удлинениях применяют подвижные и неподвижные опоры.

• Неподвижные опоры, предназначенные для закрепления теплопроводов в характерных точках, используют при всех способах прокладки.

• Подвижные опоры устанавливают при канальной и надземной прокладке теплопроводов.

Компенсаторы применяют для снятия температурных напряжений, возникающих в трубопроводах при удлинении.

В зависимости от числа потребителей, их потребностей в тепловой энергии, а также требований к качеству и бесперебойности теплоснабжения для определённых категорий абонентов тепловые сети выполняются радиальными (тупиковыми) или кольцевыми.

Для транспортировки теплоты в качестве теплоносителя в нашем случае используется вода. При проектировании систем теплоснабжения на первом этапе выбирается направление (трасса) тепловых сетей от источника тепла до потребителей. Производится это по тепловой карте района. Трасса тепловых сетей наносится на генплан с привязкой основных направлений к зданиям и другим сооружениям. На трассе для намеченного типа прокладки трубопровода на основе тепловых нагрузок потребителей определяются ориентировочные диаметры расчётных участков, типы и расположение компенсаторов, опор, каналов.

Основным оборудованием ТП являются:

• элеватор

применяют для присоединения системы отопления к тепловым сетям.

• насосы

В системах теплоснабжения применяют центробежные насосы с электроприводом; по назначению насосы разделяют на питательные - для подачи питательной воды в котлы; сетевые - обеспечивают транспортировку воды к потребителям, необходимый напор на вводе и возврат воды; подкачивающие - применяют в тех случаях, когда сетевые насосы не обеспечивают у абонентов требуемых параметров теплоносителя; подпиточные - рассчитывают на подачу воды в тепловые сети в размере 0,5% объёма воды, находящегося в СТС; конденсатные - предназначены для перекачки конденсата; рециркуляционные - для повышения температуры воды на входе в котлы; смесительные - размещают в узлах присоединения систем отопления; циркуляционные - применяют в системах ГВС.

• водоводяной подогреватель секционный применяют в системах отопления и ГВС.

• грязевики (предназначены для осаждения взвешенных частиц, находящихся в воде тепловой сети или системы отопления); баки (предусматривают как в котельной, так и у потребителей); трубопроводная арматура (запорные устройства, краны, клапаны, регуляторы давления, задвижки, конденсатоотводчики).

Качество, экономичность и надёжность современной системы теплоснабжения в значительной степени зависит от уровня автоматизации. Автоматика служит для корректировки тепловых и гидравлических режимов, производит защиту местных систем от аварии, регулировок и опорожнения.

Расчётная часть

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДОВ ТЕПЛА

Расход тепла на теплоснабжение жилых районов города складывается из расходов тепла на отопление, вентиляцию воздуха и горячее водоснабжение зданий.

Отопление и вентиляция относятся к сезонной тепловой нагрузке и являются так называемыми зимними тепловыми нагрузками.

Горячее водоснабжение относится к круглогодичной нагрузке.

МАКСИМАЛЬНЫЕ ЧАСОВЫЕ РАСХОДЫ ТЕПЛА

Максимальный часовой расход тепла на отопление жилых зданий , Дж/ч , определяется по формуле:

, где

q_о – укрупнённый показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м² общей площади, принимаемый по приложению 4, кДж/(м²ч);

Зная , определим по СНиП 2.04.07-86*:

F_ж – общая площадь жилых помещений, м², которая находится произведением числа жителей m (чел) в квартале и нормы жилой площади, принимаемой равной 10 м²/чел.

Число жителей в квартале m (чел) находится произведением площади квартала f (га), определяемой по генплану, и средней плотности населения, принимаемой равной в зависимости от этажности квартала:

• для 5-этажной застройки – 310360 чел/га ,

• для 9-этажной застройки – 400470 чел/га ,

• для 12-этажной застройки – 480540 чел/га .