Определение тепловых нагрузок для каждого потребителя теплоты.
Первый жилой микрорайон.
Помещение квартирного типа с повышенными требованиями к благоустройству.
1.1Определение средней тепловой нагрузки на горячее водоснабжение зданий первого жилого микрорайона:
кВт
Определяем среднею тепловую нагрузку на горячее водоснабжение для летнего периода:
кВт
Общую норму расхода воды (одним потребителем) в средние сутки (смену) определяем по
[1]: агвср1 = 115 л/сут · чел.
Норма расхода горячей воды на одного человека, работающего в общественном, административно-бытовом или производственном здании: bгв= 25 л/сут · чел
Коэффициент суточной неравномерности потребления воды: kсутmax= 1,2
Количество потребителей воды, проживающих и работающих в микрорайоне: M1= 12900 чел.
При выполнении расчета примем, что температура холодной воды у водоразборных приборов
Зданий: tхв= 5 ºС
Так как точные данные отсутствуют, то принимаем, что температура горячей воды у водоразборных приборов зданий: tгв= 60 ºС
Теплоемкость воды: СВ= 4,19 кДж/(кг· ºС)
Определение максимальной (расчетной) тепловой нагрузки на горячее водоснабжение зданий первого жилого микрорайона:
кВт
Коэффициент часовой неравномерности потребления воды определяем по таблице 1.1 [16]:
Определение максимальной тепловой нагрузки на горячее водоснабжение зданий первого жилого микрорайона в летний период:
кВт
Второй жилой микрорайон.
Помещение квартирного типа, оборудованные умывальниками, мойками, сидячими ванными и душами.
1.2Определение средней тепловой нагрузки на горячее водоснабжение зданий второго жилого микрорайона:
кВт
Определяем среднею тепловую нагрузку на горячее водоснабжение для летнего периода:
кВт
Общую норму расхода воды (одним потребителем) в средние сутки (смену) определяем по
[1]: агвср = 90 л/сут · чел.
Норма расхода горячей воды на одного человека, работающего в общественном, административно-бытовом или производственном здании: bгв= 25 л/сут · чел
Коэффициент суточной неравномерности потребления воды: kсутmax= 1,2
Количество потребителей воды, проживающих и работающих в микрорайоне: M2= 8000 чел.
При выполнении расчета примем, что температура холодной воды у водоразборных приборов
Зданий: tхв= 5 ºС
Так как точные данные отсутствуют, то принимаем, что температура горячей воды у водоразборных приборов зданий: tгв= 60 ºС
Теплоемкость воды: СВ= 4,19 кДж/(кг· ºС)
Определение максимальной (расчетной) тепловой нагрузки на горячее водоснабжение зданий второго жилого микрорайона:
кВт
Коэффициент часовой неравномерности потребления воды определяем по таблице 1.1 [16]:
kчmax =2,4
Определение максимальной тепловой нагрузки на горячее водоснабжение зданий первого жилого микрорайона в летний период:
кВт
Третий жилой микрорайон.
1.3.Определение средней тепловой нагрузки на горячее водоснабжение зданий третьего жилого микрорайона:
Общежития с общими душевыми.
кВт
Определяем среднею тепловую нагрузку на горячее водоснабжение для летнего периода:
кВт
Общую норму расхода воды (одним потребителем) в средние сутки (смену) определяем по
[1]: агвср1 = 50 л/сут · чел.
Норма расхода горячей воды на одного человека, работающего в общественном, административно-бытовом или производственном здании: bгв= 25 л/сут · чел
Коэффициент суточной неравномерности потребления воды: kсутmax= 1,2
Количество потребителей воды, проживающих и работающих в микрорайоне: M3= 5000 чел.
При выполнении расчета примем, что температура холодной воды у водоразборных приборов
Зданий: tхв= 5 ºС
Так как точные данные отсутствуют, то принимаем, что температура горячей воды у водоразборных приборов зданий: tгв= 60 ºС
Теплоемкость воды: СВ= 4,19 кДж/(кг· ºС)
Определение максимальной (расчетной) тепловой нагрузки на горячее водоснабжение зданий третьего жилого микрорайона:
кВт
Коэффициент часовой неравномерности потребления воды определяем по таблице 1.1 [16]:
kчmax =2,4
Определение максимальной тепловой нагрузки на горячее водоснабжение зданий третьего жилого микрорайона в летний период:
кВт
1.4 Суммарная тепловая нагрузка на горячее водоснабжение для трех жилых микрорайонов.
Определение средней суммарной тепловой нагрузки на горячее водоснабжение для трех жилых микрорайонов:
кВт
Определение максимальной (расчетной) суммарной тепловой нагрузки на горячее водоснабжение для трех жилых микрорайонов:
кВт
Определение средней суммарной тепловой нагрузки на горячее водоснабжение для трех жилых микрорайонов в летний период:
кВт
Определение максимальной суммарной тепловой нагрузки на горячее водоснабжение для трех жилых микрорайонов в летний период:
кВт
1.5. Суммарная расчетная отопительная тепловая нагрузка для трех жилых микрорайонов.
МВт
Расчетная (максимальная) отопительная тепловая нагрузка жилых и общественных зданий первого микрорайона: Qо1р= 12 МВт
Расчетная (максимальная) отопительная тепловая нагрузка жилых и общественных зданий второго микрорайона: Qо2р= 8 МВт
Расчетная (максимальная) отопительная тепловая нагрузка жилых и общественных зданий третьего микрорайона: Qо3р= 10 МВт
Вычисление годового расхода теплоты для всех потребителей теплоты (графическим и расчетным способом). Определение погрешности расчетного способа вычисления годового расхода теплоты (по сравнению с графическим).
Вычисление годового расхода теплоты для всех потребителей теплоты графическим способом.
Расчетная температура воздуха в помещениях жилых ,общественных зданий микрорайона: 20 ˚С
Расчетная (максимальная отопительная тепловая нагрузка жилых и общественных зданий 3-х микрорайонов: 30 МВт
В соответствии со [2]:
-температура воздуха наиболее холодной пятидневки г. Сургут -43˚С
Относительная тепловая нагрузка +8 С :
Мвт
Суммарная средняя тепловая нагрузка на ГВ: 9925 кВт
Суммарная средняя тепловая нагрузка на ГВ для летнего периода: 8120 кВт
Сумма тепловых нагрузок:
кВт
+8˚С:
кВт
Таблица 2.1 - Повторяемость температур наружного воздуха в данных интервалах температур.
Данные приведены в соответствии с [18].
|
Температура |
от -44,9 до -40 |
от -39,9 до -35 |
от -34,9 до -30 |
от -29,9 до -25 |
от -24,9 до -20 |
от -19,9 до -15 |
от -14,9 до -10 |
от -9,9 до -5 |
от -4,9 до 0 |
от +0,1 до +5 |
от +5,1 до +8 |
|
Часы |
65 |
123 |
253 |
396 |
557 |
675 |
725 |
767 |
896 |
1095 |
613 |
Таблица 2.2 - Данные для построения графика зависимости расхода теплоты на отопление и горячее водоснабжение от наружной температуры.
|
tн |
Qо, МВт |
Qгв, МВт |
∑Q, МВт |
|
tн=tнро= -43ºС |
30 |
9.925 |
39.925 |
|
tн=tно= +8 ºС |
5.71 |
9.925 |
15.635 |
|
+8 ºС < tн < +20 ºС |
0 |
8.120 |
8.120 |
|
tн=tвр= +20 ºС |
0 |
8.120 |
8.120 |
Суммарная тепловая нагрузка на отопление и горячее водоснабжение для трех жилых микрорайонов: ∑Q=Qо+Qгв
Таблица 2.3 - Данные для построения графика продолжительности тепловой нагрузки на отопление и горячее водоснабжение (график Росандера):
Данные приведены в соответствии со [18].
|
tн, ºС |
n, час |
∑Q, МВт |
|
-43 |
65 |
39,925 |
|
-38 |
123 |
37,544 |
|
-33 |
253 |
35,163 |
|
-28 |
396 |
32,782 |
|
-23 |
557 |
30,401 |
|
-18 |
675 |
28,020 |
|
-13 |
725 |
25,639 |
|
-8 |
767 |
23,258 |
|
-3 |
896 |
20,877 |
|
2 |
1095 |
18,496 |
|
8 |
613 |
15,63929 |
|
8 < tн≤ 20 |
2235 |
8,12 |
График зависимости расхода теплоты на отопление и горячее водоснабжения от наружной температуры и график продолжительности тепловой нагрузки на отопление и горячее водоснабжение ( график Росандера ) приведены соответственно на рисунках 2.1 и 2.2.
Продолжительность отопительного периода: no= 257суток = 6165 часов
Система теплоснабжения жилых микрорайонов 15 суток в году отключается на испытания и ремонты.
Время работы системы теплоснабжения в течение года: nцт= 24* 365 – 15*24= 8400 (час)
Годовой расход теплоты для всех потребителей теплоты вычисленный графическим способом:
2.2.Вычисление годового расхода теплоты для всех потребителей теплоты расчетным способом:
Определение средней отопительной тепловой нагрузки за отопительный период:
кВт
Средняя температура воздуха отопительного периода: tнср= -9,7 ºС
Определение годового расхода теплоты на отопление:
МВт*час/год
Определение годового расхода теплоты на горячее водоснабжение:
МВт*час/год
Определение годового расхода теплоты для всех потребителей теплоты расчетным способом:
МВт*час/год
2.3. Определение погрешности расчетного способа вычисления годового расхода теплоты (по сравнению с графическим способом):
-
годовой расход теплоты определённый
графическим методом
=
168058,9628 МВт*час
- годовой расход теплоты определённый
расчётным методом
=166527,415МВт*час
Рисунок 2.1. Зависимость расхода теплоты на отопление и горячее водоснабжение от наружной температуры.
Рисунок 2.2. Продолжительность тепловой нагрузки на отопление и горячее водоснабжение (график Росандера).
3. Расчет и построение графиков температур и расходов сетевой воды для системы теплоснабжения микрорайонов.
3.1 Расчет регулирования отпуска теплоты для систем отопления жилых и общественных зданий. Определение основных показателей качества потребления тепловой энергии. Определение расходов сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети.
Принципиальная схема системы теплоснабжения представлена на рисунке 3.1.
Температурный график регулирования
отопительной тепловой нагрузки в
расчетном режиме
:
130/70C.
Рассчитать температурный перепад в системе отопления в расчетном режиме:
С
Температура сетевой воды на входе в
отопительные приборы жилых и общественных
зданий микрорайонов в расчетном режиме
С.
Найти разность температур сетевой воды в отопительных приборах в расчетном режиме:
С
Определить температурный напор отопительных приборов в расчетном режиме:
С
Рассчитать температуру начала “излома” температурного графика:
Температура сетевой воды в подающем трубопроводе
тепловой сети в зоне излома: τо1 = 70 ºС
Относительная отопительная тепловая
нагрузка:
С
Методом последовательных приближений
найти значение:
С
Определить температуру сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети и на входе в отопительные приборы в зависимости от температуры наружного воздуха:
Последовательно принимая значение tн= -43; -38; -33; -28; -23; -18; -13; -8; -5,77; ºС, найти
значения
,
τо1, τо2, τо3и заносим
их в сводную таблицу 3.1.
Пример расчета температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети и на входе в отопительные приборы в зависимости от температуры наружного воздуха:
Пусть температура наружного воздуха будет равна: -38 0С.
0С
0С
0С
Таблица 3.1.1 - Значения температур сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха при центральном качественном регулировании тепловой нагрузки.
Данные, полученные в результате расчета температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети занесены в таблицу 3.1.1
|
tн , ºС |
|
Qо, МВт |
τо1, ºС |
τо2, ºС |
τо3, ºС |
|
-43 |
1 |
30 |
130 |
70 |
95 |
|
-38 |
0,920 |
27,619 |
122,229 |
66,991 |
90 |
|
-33 |
0,841 |
25,238 |
114,389 |
63,912 |
84,944 |
|
-28 |
0,761 |
22,857 |
106,471 |
60,756 |
79,804 |
|
-23 |
0,682 |
20,476 |
98,465 |
57,513 |
74,576 |
|
-18 |
0,603 |
18,095 |
90,360 |
54,169 |
69,249 |
|
-13 |
0,523 |
15,714 |
82,138 |
50,710 |
63,805 |
|
-8 |
0,444 |
13,333 |
73,779 |
47,113 |
58,224 |
|
-5,77 |
0,409 |
12,271 |
70 |
45,457 |
55,683 |
График температур сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха представлен на рисунке 3.1.
3.1.2.Определяется относительная тепловая нагрузка для “зоны излома” температурного графика:
Так как G=const,
Так как по условию данной работы регулирование в зоне "излома" не производится, то расход сетевой воды на отопление останется тем же, каким и был, то есть равным расходу сетевой воды на отопление в расчётном режиме.
В зоне "излома" температура воды
в подающем трубопроводе сети
изменяться не будет и останется равной
70 'C.
Поэтому выражение для определения относительной тепловой нагрузки будет выглядеть так:
Методом последовательных приближений находим значения относительной тепловой нагрузки для “зоны излома” температурного при tнс шагом в 2 ºС, и заносим их в сводную таблицу.
Определение температур сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети и на входе в отопительные приборы в зависимости от температуры наружного воздуха:
Пример расчета температур сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети и на входе в отопительные приборы в зависимости от температуры наружного воздуха:
Пусть температура наружного воздуха будет равна: -5,77 0С
0C
0С
0С
Таблица 3.1.2 - Сводных значений температур сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха в “зоне излома”.
Данные, полученные в результате расчета температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети в зависимости от температуры наружного воздуха занесены в таблицу 3.1.2
|
tн, ºС |
|
Qо, МВт |
τо1, ºС |
τо2, ºС |
τо3, ºС |
|
-5,77 |
0.409 |
12,27 |
70 |
45,46 |
55,685 |
|
-4 |
0.399 |
11,97 |
70 |
46,06 |
56,035 |
|
-2 |
0.387 |
11,61 |
70 |
46,78 |
56,455 |
|
0 |
0.375 |
11,25 |
70 |
47,5 |
56,875 |
|
2 |
0.364 |
10,92 |
70 |
48,16 |
57,26 |
|
4 |
0.352 |
10,56 |
70 |
48,88 |
57,68 |
|
6 |
0.34 |
10,2 |
70 |
49,6 |
58,1 |
|
8 |
0.329 |
9,87 |
70 |
50,26 |
58,485 |
График температур сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха представлен на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1. График температур сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха.
3.1.2 Определение расходов сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети.
Расход сетевой воды в подающем трубопроводе тепловой сети:
Расход сетевой воды, подаваемой на отопительные приборы:
Пример расчета:
Данные, полученные в результате расчета сетевой воды в подающем трубопроводе тепловой сети, воды подаваемой на отопительные приборы занесены в таблицу 3.1.2
Таблица 3.1.2. - Расходы сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха.
-
tн ,ºС
Gо, кг/с
Gо3, кг/с
-43
119,33
286,6
-38
119,33
286,6
-33
119,33
286,6
-28
119,33
286,6
-23
119,33
286,6
-18
119,33
286,6
-13
119,33
286,6
-8
119,33
286,6
-5,77
119,33
286,6
-4
119,33
286,6
-2
119,33
286,6
0
119,33
286,6
2
119,33
286,6
4
119,33
286,6
6
119,33
286,6
8
119,33
286,6
Рисунок 3.1.2
График изменения расхода сетевой воды, идущей на отопление (в зоне излома температурного графика не производится регулирование тепловой нагрузки)
3.2. Расчет местного подрегулирования отпуска теплоты для систем горячего водоснабжения жилых и общественных зданий. Вычисление средневзвешенной температуры сетевой воды в обратном трубопроводе тепловой сети.
3.2.1.) Определяем величину расчетного расхода нагреваемой водопроводной воды:
Рассчитать средне логарифмический температурный напор подогревателя горячего водоснабжения:
ºС
Предварительно задатем значение
температуры сетевой воды из подогревателей
горячего водоснабжения :
ºС
Предварительно рассчитываем расход сетевой воды, поступивший в подогреватель горячего водоснабжения в расчетном режиме:
Определяем:
Вычисляем условный параметр подогревателей горячего водоснабжения:
Во всех остальных режимах работы теплового пункта параметр Фг остается постоянным.
Теперь находим коэффициент эффективности потребителей горячего водоснабжения. Для своего случая я принял противоточную схему включения:
Уточнить значение температуры сетевой воды на выходе из подогревателя горячего водоснабжения:
ºС
Сравнить предварительно заданные
и
,ºС
< 1%
Уточняем значение расхода сетевой воды, поступившей в подогреватель горячего водоснабжения:
Вычисляем суммарный расход сетевой воды, поступившей на тепловой пункт в расчетном режиме работы подогревателя горячего водоснабжения:
Расход сетевой воды в подающем трубопроводе тепловой сети:
кг/с
Вычисляем средневзвешенную температуру сетевой воды, поступившей из теплового пункта в обратный трубопровод тепловой сети. (Для расчетного режима работы подогревателя горячего водоснабжения):
Для остальных режимов работы подогревателя горячего водоснабжения расчеты выполняются аналогично.
Полученные значения температуры и расхода приведены в таблице 3.2.1 и 3.2.2
Таблица 3.2.1. – Значения температур сетевой воды при регулировании разнородных тепловых нагрузок.
|
tн,ºС |
τо1,ºС |
τо2,ºС |
τо3,ºС |
τг2,ºС |
τ2,ºС |
|
-43 |
130 |
70 |
95 |
43,3 |
60,3 |
|
-38 |
122,229 |
66,991 |
90 |
44,962 |
58,34 |
|
-33 |
114,389 |
63,912 |
84,944 |
46,235 |
56,435 |
|
-28 |
106,471 |
60,756 |
79,804 |
47,132 |
54,529 |
|
-23 |
98,465 |
57,513 |
74,576 |
47,611 |
52,606 |
|
-18 |
90,360 |
54,169 |
69,249 |
47.6233 |
50,641 |
|
-13 |
82,138 |
50,710 |
63,805 |
47.112 |
48,595 |
|
-8 |
73,779 |
47,113 |
58,224 |
46 |
46,4 |
|
-5,77 |
70 |
45,457 |
55,683 |
45,27 |
45,33 |
|
-4 |
70 |
46,06 |
56,035 |
45,27 |
45,846 |
|
-2 |
70 |
46,78 |
56,455 |
45,27 |
46,444 |
|
0 |
70 |
47,5 |
56,875 |
45,27 |
47,045 |
|
2 |
70 |
48,16 |
57,26 |
45,27 |
47,599 |
|
4 |
70 |
48,88 |
57,68 |
45,27 |
48,207 |
|
6 |
70 |
49,6 |
58,1 |
45,27 |
48,818 |
|
8 |
70 |
50,26 |
58,485 |
45,27 |
49,382 |
График изменения температур сетевой воды, идущей на горячее водоснабжение и отопление представлены на рисунке 3.1.1
Таблица 3.2.2. – Значения расходов сетевой воды при регулировании разнородных тепловых нагрузок.
|
tн ,ºС |
Gо, кг/с |
Gг, кг/с |
Gсум, кг/с |
|
-43 |
119,33 |
68,798 |
188,129 |
|
-38 |
119,33 |
77,158 |
196,489 |
|
-33 |
119,33 |
87,476 |
206,807 |
|
-28 |
119,33 |
100,47 |
219,801 |
|
-23 |
119,33 |
117,234 |
236,565 |
|
-18 |
119,33 |
139,5 |
258,831 |
|
-13 |
119,33 |
170,21 |
289,541 |
|
-8 |
119,33 |
214,643 |
333,974 |
|
-5,77 |
119,33 |
230 |
349,331 |
|
-4 |
119,33 |
230 |
349,331 |
|
-2 |
119,33 |
230 |
349,331 |
|
0 |
119,33 |
230 |
349,331 |
|
2 |
119,33 |
230 |
349,331 |
|
4 |
119,33 |
230 |
349,331 |
|
6 |
119,33 |
230 |
349,331 |
|
8 |
119,33 |
230 |
349,331 |
График изменения суммарного расхода сетевой воды, идущей на горячее водоснабжение и отопление представлена на рисунке 3.2.2.
Рисунок 3.1.1
График изменения температур сетевой воды, идущей на горячее водоснабжение и отопление.
Рисунок 3.2.2
График изменения суммарного расхода сетевой воды, идущей на горячее водоснабжение и отопление.