1.2 Выбор типа прокладки тепловой сети
Теплопроводы прокладываются надземным и подземным способом.
Подземные теплопроводы. Все конструкции подземных теплопроводов можно разделить на две группы: канальные и бесканальные.
В канальных теплопроводах изоляционная конструкция разгружена от внешних нагрузок грунта стенками канала.
В бесканальных теплопроводах изоляционная конструкция испытывает нагрузку грунта.
Каналы сооружаются проходными и непроходными.
Основное преимущество проходных каналов - постоянный доступ к трубопроводам. Проходные каналы позволяют заменять и добавлять трубопроводы, проводить ревизию, ремонт и ликвидацию аварий на трубопроводах без разрушения дорожных покрытий и разрытия мостовых. Проходные каналы применяются обычно на выводах от теплоэлектроцентралей и на основных магистралях промплощадок крупных предприятий. В последнем случае в общем проходном канале прокладываются все трубопроводы производственного назначения (паропроводы, водоводы, трубопроводы сжатого воздуха).
Большинство теплопроводов прокладывается в непроходных каналах или бесканально.
Бесканальные теплопроводы находят применение в том случае, когда они по надежности и долговечности не уступают теплопроводам в непроходных каналах и даже превосходят их, являясь более экономичными по сравнению с последними по начальной стоимости и трудозатратам на сооружение и эксплуатацию.
Надземные теплопроводы прокладывают на отдельно стоящих опорах (низких и высоких) и мачтах, на эстакадах со сплошным пролетным строением в виде ферм или балок и на тягах, прикрепленных к верхушкам мачт (вантовые конструкции). На промышленных предприятиях применяют иногда упрощенные прокладки: на консолях по конструкциям зданий и подставках по крышам зданий.
Для данного курсового проекта выбираем подземный способ прокладки теплопроводов, бесканальный. В местах ответвления потребителей предусматривается устройство тепловых камер, в которых располагается арматура (задвижки, вентили, краны, обратные клапаны).
Арматура, применяемая в тепловых сетях, по назначению подразделяется на запорную, регулировочную, предохранительную (защитную), дросселирующую, конденсатоотводящую и контрольно-измерительную.
Задвижки и вентили служат для отключения систем теплоснабжения потребителей, а также для регулирования количества проходящего теплоносителя через трубопроводы.
Пробковые краны служат только как запорная арматура. Устройство и принцип действия пробковых кранов следующее: теплоноситель через них может, проходит в обе стороны. В системе отопления чаще всего применяют сальниковые пробковые краны.
Краны двойной регулировки служат для регулирования количества теплоносителя, поступающего в нагревательные приборы.
Обратный клапан служит для обеспечения движения теплоносителя только в одном направлении.
К фасонной части трубопроводов относятся: отводы, ответвления, переходы.
Для строительства тепловых сетей используют стальные трубы, соединяемые при помощи электрической или газовой сварки. Из стальных труб для тепловых сетей в настоящее время используют в основном электросварные с продольным прямым и спиральным швом и бесшовные горячедеформированные и холоднодеформированные, изготовляемые из сталей марок Ст. 3, 4, 5, 10, 20 и низколегированных. Выпускаются электросварные трубы до условного диаметра 1400 мм, бесшовные — 400 мм. Трубопроводы покрывают изоляцией.
2. Специальная часть
2.1 Характеристика района теплоснабжения. Исходные данные для проектирования
Великий Новгород (до 1999 года — Новгород, в средневековье — Господин Великий Новгород) — город на северо-западе России, административный центр Новгородской области, Город воинской славы. Один из древнейших и известнейших городов России. Великий Новгород расположен на Приильменской низменности, на реке Волхов, кремль (исторический центр Софийской стороны города) в 6 км от озера Ильмень, в 552 км к северо-западу от Москвы. Южная граница городского округа Великий Новгород, с 1999 года у Рюрикова Городища и Юрьева монастыря, а северная граница, с 2004 года — микрорайон Кречевицы, расположены на расстоянии более 20 км.
Наименование потребителей теплоты в микрорайоне в городе Новгороде, и их исходные данные сводятся в таблицу 1.
Таблица 1- Исходные данные.
|
Наименование потребителей |
Количество, шт |
Наружный объём здания, Vн |
Внутрення температура, tвн, 0С |
Удельный расход тепла Вт/м3К |
Количество потребителей, m |
Норма расхода воды, а, л/сут |
Коэффици ент часовой неравномерности, К |
||||||
|
На отопление q0 |
На вентиляцию qв |
|
|
|
|||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|||||
|
Жилой дом |
8 |
40000 |
18 |
0,44 |
- |
480 |
100 |
2,7 |
|||||
|
Магазин |
3 |
5000 |
15 |
0,44 |
- |
30 |
7 |
3 |
|||||
|
Школа |
2 |
35000 |
16 |
0,41 |
0,09 |
700 |
8 |
3 |
|||||
|
Детский сад |
3 |
5000 |
20 |
0,44 |
0,13 |
100 |
30 |
4 |
|||||
|
Библиотека |
1 |
4850 |
16 |
0,50 |
0,10 |
200 |
5 |
3 |
|||||
|
Дом отдыха |
1 |
28500 |
19 |
0,35 |
0,23 |
570 |
150 |
2 |
|||||
|
Театр |
1 |
10000 |
16 |
0,34 |
0,48 |
300 |
5 |
3 |
|||||
|
Бассейн |
1 |
62000 |
16 |
0,35 |
0,23 |
300 |
60 |
1,5 |
|||||
|
Полиция |
1 |
9000 |
18 |
0,44 |
0,09 |
300 |
5 |
2,7 |
|||||
|
Поликлиника |
1 |
25000 |
20 |
0,35 |
0,29 |
400 |
6 |
2 |
|||||
|
Жилой дом |
4 |
18000 |
18 |
0,48 |
- |
300 |
100 |
2,7 |
|||||
Климатические данные города представлены в таблице 2
Таблица 2-Климатические данные города
|
Температура наружного воздуха отопительного периода , 0С |
Скорость ветра в январе, м/сек |
Продолжительность отопительного периода, по/сут |
|||||
|
Абсолюный минимум |
Расчетная для отопления,tно |
Расчетная для вентиляции, tнв |
Расчетная средняя, tср |
||||
|
-45 |
-27 |
-12 |
-4.7 |
6.6 |
5280 |
||
Продолжительность стояния температур представлена в таблице 3
Таблица 3-Продолжительность стояния температур
|
Температура наружного воздуха |
-40 |
-35 |
-30 |
-25 |
-20 |
-15 |
-10 |
-5 |
0 |
+5 |
+8 |
|
Продолжительность стояния температур |
- |
5 |
22 |
45 |
131 |
328 |
657 |
999 |
1244 |
963 |
666 |
Средняя температура по месяцам представлена в таблице 4
Таблица 4-Средняя температура по месяцам
|
Месяц |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
XII |
|
Температура |
-8,6 |
-8,4 |
-4,5 |
3,3 |
10,4 |
15 |
17,3 |
15,2 |
10,1 |
4,2 |
-1,1 |
-5,9 |
2.2 Разработка плана тепловой сети и выбор схемы трассы
При проектировании сетей от одного источника теплоснабжения рекомендуется, как правило, выбрать простую радиальную сеть с постепенным уменьшением диаметра по мере удалении от станции и снижении тепловой нагрузки. Такая сеть является наиболее дешевой по начальным затратам, требует наименьшего расхода металла на сооружение и весьма проста в эксплуатации.
Трассы прокладываются вдоль дороги с уклоном 0,002
Расчетная схема трассы представлена в приложении Б.
2.3 Расчет тепловых нагрузок
2.3.1
Определяется расход тепла на отопление
,
кВт, по формуле
Qо = qo∙ Vн ( tвн - tн.о.) ∙ 10-3
где
- удельная отопительная характеристика,
Вт/
,
- наружный строительный объем здания,
м3,
- температура внутри помещения, 0С,
- температура наружного воздуха для
системы отопления, 0С
Qо = 0,440∙40000(180-(-27)) ∙ 10-3 = 792 кВт
2.3.2
Определяется расход тепла для вентиляции
,
кВт, по формуле
где
- удельный расход тепла на вентиляцию,
Вт/
– температура наружного воздуха для
вентиляции, 0С
=0,09
∙ 35000(16-(-27)) ∙ 10-3=135,45 кВт
2.3.3
Определяется расход тепла на горячее
водоснабжение, 
,
кВт, по формуле
,
где
– коэффициент часовой неравномерности
потребления горячей воды,
– количество потребителей, чел,
– норма
расхода воды, л/сут,
– температура горячей воды, 0С, 
оС
– температура холодной воды, 0С, 
оС
– теплоемкость
воды, кДж/
,
кДж/
=
=377,10
кДж/
Расчет тепловых нагрузок произведен для жилого дома, для остальных объектов расчет производится аналогично, и результаты сводятся в таблицу 5.
Таблица 5-Тепловые нагрузки объектов микрорайона
|
Наименование потребителей |
Расходы тепла, кВт |
Суммарная нагрузка для одного потребителя, кВт |
Суммарный расход для всех потребителей, кВт |
||||||
|
на
отопление, |
на
вентиляцию, |
на
горячее водоснабжение, |
|
на
отопление, |
на
вентиляцию, |
на
горячее водоснабжение, |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
||
|
Жилой дом |
792 |
- |
377,10 |
1169,10 |
6336 |
- |
3016,80 |
||
|
Магазин |
92,40 |
- |
1,83 |
92,23 |
277,20 |
- |
5,49 |
||
|
Школа |
617,05 |
135,45 |
48,88 |
801,38 |
1234,10 |
270,90 |
97,76 |
||
|
Детский сад |
103,40 |
30,55 |
34,91 |
168,86 |
310,20 |
91,65 |
104,73 |
||
|
Библиотека |
24,25 |
20,85 |
8,73 |
53,83 |
24,25 |
20,85 |
8,73 |
||
|
Дом отдыха |
458,85 |
301,53 |
497,56 |
1257,94 |
458,85 |
301,53 |
497,56 |
||
|
Театр |
146,20 |
206,40 |
13,09 |
365,69 |
146,20 |
206,40 |
13,09 |
||
|
Бассейн |
933,10 |
613,18 |
78,56 |
1624,84 |
933,10 |
613,18 |
78,56 |
||
|
Полиция |
178,20 |
36,45 |
11,48 |
226,43 |
178,20 |
36,45 |
11,78 |
||
|
Поликлиника |
411,25 |
340,75 |
13,96 |
765,96 |
411,25 |
340,75 |
13,96 |
||
|
Жилой дом |
388,80 |
- |
174,58 |
563,38 |
1555,20 |
- |
698,32 |
||
2.4 Расчет годовых расходов тепла
2.4.1
Определяется средний расход тепла на
отопление 
,
МВт, по формуле
,
где
- средняя температура наружного воздуха
за отопительный период, 0С
2.4.2
Определяется годовой расход тепла на
отопление 
,
МВт, по формуле
,
где
- продолжительность отопительного
сезона, сутки
2.4.3
Определяется средний расход тепла на
вентиляцию 
,
МВт, по формуле
2.4.4
Определяется годовой расход тепла на
вентиляцию 
,
МВт, по формуле
2.4.5
Определяется средний расход тепла на
горячее водоснабжение 
,
МВт, по формуле
,
где
- температура холодной воды летом, 0С,
;
– температура холодной воды зимой, 0С,
- коэффициент, учитывающий снижение
расхода теплоты на горячее водоснабжение
в летний период, 
2.4.6
Определяется годовой расход тепла на
горячее водоснабжение 
,
МВт, по формуле
2.4.7
Определяется суммарный годовой расход
тепла 
,
МВт, по формуле
2.5 Расчет и построение графика потребления тепла
Для определения годового расхода тепла, экономичного режима работы оборудования и составления графиков его ремонта используют график расхода тепла по продолжительности. Этот график строят на основании длительности стояния температур наружного воздуха и суммарного расчетного расхода тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.
2.5.1
Определяется среднемесячный расход
тепла на отопление 
,
МВт, по формуле
,
где
- средняя температура наружного воздуха
за месяц, 0С
2.5.2
Определяется среднемесячный расход
тепла на вентиляцию 
,
МВт, по формуле
2.5.3
Определяется среднемесячный расход
тепла на горячее водоснабжение 
,
МВт, по формуле
2.5.4
Определяется суммарная среднемесячная
нагрузка 
,
МВт, по формуле
Расчет среднемесячных нагрузок выполнен для января, для остальных месяцев расчет производится аналогично, результаты сводятся в таблицу 6
Таблица 6 – Нагрузка тепла по месяцам
|
Месяц |
Нагрузка на отопление, МВт |
Нагрузка на вентиляцию, МВт |
Нагрузка на горячее водоснабжение, МВт |
Суммарная нагрузка, МВт |
|
Январь Февраль Март Апрель Май Июнь Июль Август Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь |
6,97 6,91 5,87 3,804 1,915 - - - 1,99 3,56 4,97 6,25 |
1,66 1,65 1,404 0,909 0,457 - - - 0,476 0,85 1,18 1,182 |
4,55 4,55 4,55 3,03 3,03 3,03 4,55 4,55 4,55 4,55 4,55 |
13,18 13,11 1,82 9,26 3,03 3,03 3,03 4,55 7,016 8,96 10,7 11,98 |
2.6 Регулирование отпуска тепла. Температурный график качественного регулирования
В данном курсовом проекте применяется качественное регулирование отпуска теплоты, то есть регулирование осуществляется изменением температуры воды в подающем теплопроводе.
2.6.1
Определяется температура сетевой воды
в падающем теплопроводе 
,
0С, по формуле
,
(15)[1]
где
– температура в падающем теплопроводе,
,
– температура воды в обратном теплопроводе,
,
- среднемесячная температура наружного
воздуха, 
2.6.2
Определяется температура обратной
сетевой воды 
,
,
по формуле
(16)[1]
Расчет температур воды в подающем обратном трубопроводах выполнен для января, расчет для других месяцев производится аналогично, результаты сводятся в таблицу 7
Таблица 7 –Расчет температур в подающем и обратном теплопроводах
|
Месяц |
Температура
в падающем трубопроводе, |
Температура
в обратном трубопроводе, |
|
1 |
2 |
3 |
|
Январь |
102,83 |
55,84 |
|
Февраль |
101,94 |
55,274 |
|
Март |
82,03 |
42,39 |
|
Апрель |
70 |
44,35 |
|
Май |
70 |
44,35 |
|
Июнь |
70 |
44,35 |
|
Июль |
70 |
44,35 |
|
Август |
70 |
44,35 |
|
Сентябрь |
70 |
44,35 |
|
Октябрь |
70 |
44,35 |
|
Ноябрь |
71,56 |
38,002 |
|
Декабрь |
86,62 |
44,47 |
,
,
Температурный график качественного регулирования представлен в приложении Д.