ProektSystem

Є.М. Крючков

ПРОЕКТУВАННЯ СИСТЕМ

ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ

Навчально-методичний посібник

для студентів спеціиальності 7.090510 „Теплоенергетика”та

7.000008 «Енергетичний менеджмент»

Запоріжжя

2010

Міністерство освіти і науки України Запорізька державна інженерна академія

Є.М. Крючков

Затверджено до друку рішенням вченої ради ЗДІА

протокол № 1 від 22 вересня 2010р.

ПРОЕКТУВАННЯ СИСТЕМ

ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ

Навчально-методичний посібник

для студентів спеціиальності 7.090510 „Теплоенергетика”

до дисциплін «Теплові мережі», «Джерела та системи теплопостачання» , спеціальності 7.000008 «Енергетичний менеджмент» до дисциплін «Теплопостачання підприємств і теплові мережі», «Джерела енергії та енергоустаткування» та дипломного проектування

Рекомендовано до видання на засіданні кафедри ТЕ,

протокол № 13 від 18.05..2010 р.

2

1Розрахунок теплоспоживання……..…………………..………………….………..8

1.1Витрата теплоти на опалення і вентиляцію промислових будівель………....9

1.2Витрата теплоти на опалення і вентиляцію житлових, суспільних і адміністративних будівель………....................................................................10

1.3Витрата теплоти на гаряче водопостачання промислових

4.3.1.1Попередній розрахунок магістралі 0-1-2-3-ХII………….……..35

4.3.1.2Перевірочний розрахунок магістралі 0-1-2-3-ХII…....….…......36

4.3.2.1Попередній розрахунок………………………………….……....43

4.3.2.2Перевірочний розрахунок……………………….........................43

4.3.2.3Розрахунок теплових втрат…………………………….…..........44

4

5.3.2Приклад розрахунку теплової схеми котельної з водогрійними котлами для закритої системи теплопостачання…….…………97

5.3.3Приклад розрахунку теплової схеми котельної з водогрійни-

5.4.2Приклад розрахунку теплової схеми котельної з паровими і водогрійними котлами для закритої системи теплопостачання……115

5.4.3Приклад розрахунку теплової схеми котельної з паровими і водогрійними котлами для відкритої системи теплопостачання…..127

6.5.1Показники якості підживлючої і живильної води……….………….173

6.5.2Вибір методу і схеми підготовки води……..……………..................174

6.5.3Хімічна обробка води………….…………………………….…….….177

6.5.4Деаерація води…………………….….…………………….……….…181

5

7.4.2Натрій-катіонітні фільтри I-ї ступені……….…….………………….195

7.4.3Насоси вихідної води…………………………….…..………………..197

7.4.4Підігрівач вихідної води…………………………..………………….198

7.4.5Мірник розчину солі…………………………….…………………….199

7.4.6Резервуар «мокрого» зберігання солі………………….…………….199

7.4.7Бак промивочної води……………………..………………………….200

7.4.8Насос промивочної води……………………………….……………..200

8.1.1Розрахунок пароводяних теплообмінників………..…………………207

8.1.2Розрахунок водоводяних теплообмінників………..…………………220

8.2.1Приклад розрахунку пароводяного теплообмінника……....…….…231

8.2.2Приклад розрахунку водоводяного теплообмінника………..……....239

8.3Графо-аналітичний метод розрахунку теплообмінних апаратів…….…….248

8.3.1Загальні положення….…………...……………………………............248

8.4Розрахунок гідравлічних втрат в теплообмінниках……………………...…259

9.2Методика розрахунку техніко-економічних показників…………..............273

9.3Приклад розрахунку техніко-економічних показників

6

ВСТУП

У ХХ1 сторіччя людство вступило з широкорозвинутою промисловою інфраструктурою. Подальший розвиток цивілізації пов’язаний із збільшенням обсягів видобування, переробки і споживання енергоресурсів.

Ефективна державна політика у сфері енергоспоживання повинна бути направлена не тільки на зменшення енергоємності виробництва продукції, але і на використання у промисловості сучасної техніки і нових технологій.

Вирішення енергетичних проблем багато в чому залежить від рівня наукових досліджень в сфері розробки енергозберігаючих технологій і реалізації освітньої програми населення України з питань енергозбереження.

На виробництво теплової енергії витрачається більше 30% споживаних первинних енергоресурсів. За експертними оцінками за 2008 рік структура покриття теплових навантажень різними джерелами була наступною: ТЕЦ – 30%,

промислові, промислово-опалювальні і комунальні котельні – 55%, індивідуальні джерела теплопостачання – 15%.

У зв'язку з тим, що на долю промислово-опалювальних і комунальних котелень припадає більше половини споживаного палива, питання проектування нових джерел теплопостачання, реконструкції і модернізації діючих являються в даний час особливо актуальними.

Внавчальному посібнику узагальнені і систематизовані методичні матеріали

зпроектування систем централізованого теплопостачання, зокрема, методичні вказівки до курсової роботи із спецкурсу „Теплофікація і теплові мережі” [15],

методичні матеріали по розрахунку і вибору основного і допоміжного устаткування котелень [16,17,18], а також по розрахунку техніко-економічних показників систем теплопостачання [23].

Навчальний посібник рекомендовано студентам вищих навчальних закладів,

які навчаються за фахом «Теплоенергетика».

7

1 РОЗРАХУНОК ТЕПЛОСПОЖИВАННЯ

Проектування систем теплопостачання може здійснюватися за наявності

наступних вихідних даних.

1Генплан району теплофікації.

2Кліматологічні дані району проектування.

3Найменування і розташування споживачів теплової енергії.

4Будівельний об'єм промислових споруд.

5Число мешканців району теплофікації.

6Окремі вказівки на конструктивне опрацювання вузлів теплової мережі.

На підставі завдання проектування виконується в наступному обсязі:

1 Розрахунок теплоспоживання промисловими підприємствами і

населеними пунктами.

2Вибір траси і профілю тепломережі.

3Складання розрахункової схеми тепломережі.

4Гідравлічний розрахунок теплових мереж і побудова п'єзометричного графіка.

5Підбір мережних і підживлюючих насосів.

6Вибір схеми приєднання абонентських систем до теплової мережі.

7Ескізне опрацювання одного із вузлів або ділянок тепломережі

(вибирається самостійно або виконується за вказівкою викладача).

8Розрахунок техніко-економічних показників системи теплопостачання.

8

1.1 Витрата теплоти на опалення і вентиляцію промислових будівель

Теплові втрати будівель і споруд компенсуються теплом гарячої води, яке надходить від теплової станції. Підрахунок цих тепловтрат здійснюється порізно, залежно від призначення споруди.

Максимальні витрати теплоти на опалення промислових будівель визначаються за формулою [1], Дж/с

де - коефіцієнт інфільтрації;

α-поправочний коефіцієнт на температуру зовнішнього повітря, визначається за [11];

V - об'єм будівлі за зовнішнім обміром, м3 ;

tв - внутрішня розрахункова температура повітря в будівлі, о С ;

tн о , tнв - розрахункова температура зовнішнього повітря для проектування

де b - постійна інфільтрації, см; (приймається: b 35 40 10 3 - для промислових будівель і b 8 10 10 3 - для житлових і суспільних будівель);

9

в - швидкість вітру, мс. Значення в приймається залежно від кліматологічного поясу і району за [2,3]. У розрахунках швидкість вітру можна приймати в межах в 0 6 мс;

Для виробничих цехів, складів можна приймати tв 10 оС. У гарячих цехах частина тепловтрат будівлі компенсується внутрішніми тепловиділеннями. В цьому випадку витрата теплоти на опалення будівель повинна бути зменшена на величину тепловиділень Qвн , а розрахункова витрата теплоти, що підводиться від системи опалення визначиться з рівняння

де Qomax - максимальні тепловтрати будівлі, обчислені за формулою (1.1) без урахування внутрішніх тепловиділень, Дж/с;

Qвн - внутрішні тепловиділення будівлі, Дж/с.

Для чавуноливарних, сталеливарних, мідноливарних цехів можна приймати

1.2 Витрата теплоти на опалення і вентиляцію житлових, суспільних і адміністративних будівель

Розрахункові витрати теплоти на опалення житлових, суспільних і адміністративних будівель визначаються за формулою (1.1), як для промислових будівель, але без врахування коефіцієнта інфільтрації ?. Розрахунок теплових втрат на вентиляцію виконується за формулою (1.2).

В разі відсутності даних по кількості будівель та їх призначенню розрахунок проводиться за укрупненими нормами витрат, виходячи з норми витрати теплоти на одного мешканця, які приймаються з Додатку 1-А або з [1].

Від загальної витрати теплоти на одного мешканця qовmax на опалення приймається 90%. Тоді розрахункова витрата теплоти на опалення і вентиляцію житлового району визначається за рівняннями

де m - кількість мешканців, чол;

qoв - максимальна витрата теплоти на опалення і вентиляцію на одного

10