3.4 Выбор источника теплоснабжения

При теплоснабжении сельскохозяйственных объектов и сельских населенных пунктов используют паровые и водогрейные котельные агрегаты как низкого (р_n=0,17 МПа и t=115˚С) так и более высокого давления пара до 1,37 МПа и температурой перегретого пара до 250 ˚С.

Основные технические характеристики котельных агрегатов даны в библиографии /7/.

Расчетную максимальную тепловую мощность принимают по тепловой нагрузке зимнего периода

, (1.26)

где Ф_уст – суммарная тепловая мощность всех котлов, установленных в котельной;

β – коэффициент, учитывающий расход теплоты на собственные нужды и тепло потери в тепловых сетях (β=1,1…1,15).

Рекомендуется установить однотипные котельные агрегаты с одинаковой производительностью; резервные котлы не устанавливаются; допускается работа котлов с перезагрузкой или недогрузкой, не превышающей 25% номинальной

Число котлов

, (1.27)

где Ф_к – тепловая мощность одного котла.

Тепловую мощность паровых котлов, Вm, находят из формулы

Ф_к=0,278Д(h_n-h_n.в), (1.28)

где Д – паропроизводительность котла, кг/ч;

h_n-h_n.в – энтальпия вырабатываемого пара и питательной воды, кДж/кг.

Расчетная паропроизводительность, кг/ч, котельной установки определяется:

Д=β(Д_m+Д_с), (1.29)

где Д_m – расход пара на технологические нужды, кг/ч;

Д_с – расход пара на подогрев сетевой воды, используемой для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, кг/ч:

, (1.30)

где Ф_с – суммарная расчетная тепловая мощность системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, Вm.

h_n – удельная энтальпия используемого пара, кДж/кг;

h_к – удельная энтальпия конденсата при температуре насыщения, соответствующей давлению используемого пара, кДж/кг;

η – к.п.д. теплообменника (0,97…0,99).

Максимальный часовой расход топлива, кг или м³ рассчитывают по формуле:

, (1.31)

где - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг, (кДж/м³) для газообразного топлива;

η_ку – к.п.д. котельной установки: при работе на твердом топливе принимают 0,6…0,7, на жидком и газообразном – 0,8.

3.5 Гидравлический расчет тепловых сетей

При гидравлическом расчете тепловых сетей определяют: диаметры теплопроводов, потери напора на них, подбирают сетевые насосы и другое оборудование, предназначенное для транспортировки теплоносителя.

Расчетную схему выполняют в одну линию с выделением отдельных участков. Расход теплоносителя, кг/ч, в границах каждого участка остается постоянным и определяется по формуле:

m_t=3,6∑(Ф_ii/∆h_i), (1.32)

где Ф_i – расчетный тепловой поток на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, Вm;

∆h_i =4,19(t_n –t₀) для воды и ∆h=h_n-h_к – для пара, кДж/кг;

где t_n и t₀ – температура воды в подающей и обратной магистралях, ˚С.

Границей участков являются ответвления.

В качестве главной расчетной магистрали выбирается наиболее нагруженная и наиболее длинная, соединяющая источник теплоснабжения с наиболее отдаленным потреблением.

Потери давления в трубопроводах на трение и местных сопротивлениях, Па, определяют

∆р=∆р(l-l_э), (1.33)

где l – длина прямого участка, м;

l_э – эквивалентная длина линейных сопротивлений, м;

∆р – удельные потери давления на трения, Па/м.

Значение l_э – находят по формуле

l_э=∑ξ(d_в/), (1.34)

где ∑ξ – сумма коэффициентов линейных сопротивлений на расчетном участке;

d_в – внутренний диаметр трубы, м;

 - коэффициент трения.

Коэффициент трения трубы для стальных водопроводных труб можно определить по формуле профессора С.Ф. Копьева:

=0,014/, (1.35)

Для паропроводов коэффициент трения  уменьшается на 10…20%.

Удельная потеря давления:

рλw²ρ/2d_в=0,812λ/d_вρ, (1.36)

где w - средняя по сечению трубы скорость движения жидкости, м/с;

ρ – средняя плотность теплоносителя, кг/м³;

m_t – массовый секундный расход теплоносителя, кг/с.

При расчетах удельные потери давления для магистральных водяных тепловых сетей принимают 60…80 Па/м; для ответвлений от тепловых магистральных сетей 200…300 Па/м; для паропроводов – 70…150 Па/м; конденсатопроводов – 20…60 Па/м.

Внутренний диаметр трубопровода определяют по уравнению:

для паропроводов

, (1.37)

для водяных сетей

, (1.38)

где Д – расход пара, кг/с;

v_n – удельный объем пара, м³/кг;

v_в – удельный объем горячей воды, м³/кг;

w – скорость движения теплоносителя, м/с.

Скорость движения теплоносителя не должно превышать максимально допустимого значения (таблица 6)

Таблица 6 Допустимые скорости теплоносителей

Диаметр трубопровода	Скорость w, м/с
dу, мм	горячая вода	конденсат	перегретый пар	насыщенный пар
До 200 Больше 200	3,5 3,5	3,5 3,5	50 80	25 60

Если известен расход теплоносителя и его удельное падение давления на данном участке, то внутренний диаметр стального трубопровода можно определить по следующей формуле:

, (1.39)

где К_ш – абсолютная шероховатость труб теплопроводов, м (для паропроводов К_ш=2·10^-4 м, для водяных тепловых сетей К_ш=5·10^-3 м).

По расчетному диаметру подбирают условный диаметр, d_у, близкий к расчетному.

Минимальный условный диаметр теплопроводов водяных тепловых сетей независимо от расхода теплоносителя принимается равным 40 мм.