Теплоснабжение. Проектирование микрорайона

Расчет толщины тепловой изоляции трубопроводов по нормированной плотности теплового потока выполняется по формуле:
(2.32)
где d – наружный диаметр трубопровода, м;
В – отношение наружного диаметра изоляционного слоя к диаметру трубопровода, которое определяется по формуле:
(2.33)
где е – основание натурального логарифма;
- коэффициент теплопроводности теплоизоляционного слоя, , определяется по прил.9 /1/.
- термическое сопротивление слоя изоляции, , величину которого определяют по формуле:
(2.34)
где - суммарное термическое сопротивление слоя изоляции и других дополнительных термических сопротивлений на пути теплового потока, определяемое по формуле:
(2.35)
где - нормированная линейная плотность теплового потока, Вт/м, принимаемая по прил.8 /1/;
- средняя за период эксплуатации температура теплоносителя, определяемая по формуле:
(2.36)
- коэффициент, принимаемый по прил.11 /1/; для города Охотска равен 0,94;
- среднегодовая температура грунта, равная 4°С.
- сумма дополнительных термических сопротивлений, которая при подземной канальной прокладке определяется по следующей формуле:
(2.37)
где - коэффициент, учитывающий взаимное влияние температурных полей соседних теплопроводов, определяемый по формуле:
; (2.38)
- термическое сопротивление поверхности изоляционного слоя, , определяемое по формуле:
(2.39)
где - коэффициент теплоотдачи от воздуха к внутренней поверхности земли, для прокладки без каналов равен 8 .
- термическое сопротивление поверхности земли, определяемое по формуле:
(2.40)
где - внутренний эквивалентный диаметр канала, определяемый по формуле:
(2.41)
где F – наружная поверхность трубы, м2 ;
Р – периметр трубы, м.
- термическое сопротивление грунта, определяемое по формуле:
(2.43)
где - коэффициент теплопроводности грунта, зависящий от его структуры и влажности, принимается 2,0 ;
- глубина заложения оси теплопровода от поверхности земли, м.
Средняя температура теплоизоляционных слоев подающего и обратного трубопроводов определяется по формуле:
(2.44)
Коэффициент теплопроводности минераловатных полуцилиндров определяется по формуле:
(2.45)



По формуле (2.23):

По формуле (2.25):

По формуле (2.26):

По формуле (2.27):
, соответственно,
, соответственно,
По формуле (2.28):


По формуле (2.18):

По формуле (2.21):

По формуле (2.17):


По формуле (2.16):


По формуле (2.15):


Принимаем толщину основного слоя изоляции для подающего и обратного трубопроводов 100 мм.





2.9 Расчет и подбор сильфонного компенсатора на участке Н12 -Н14


Рисунок 7 – Схема расчетного участка
Сильфонные компенсаторы подбираем для участка Н39 – Н43
dн = 159 мм. Трасса проходит подземно безканально.
Осевая реакция сильфонных компенсаторов определяется по формуле:
(2.29)
где - осевая реакция, возникающая вследствие жесткости осевого хода, определяемая по формуле:
(2.30)
где - жесткость волны, Н/мм, принимаемая по паспорту компенсатора, табл.14.2, прил.14 /1/; =256
- амплитуда осевого хода, мм, принимаемая по табл.14.2, прил.14 /1/.
( = 75)
- осевая реакция от внутреннего давления, определяемая по
формуле:
(2.31)
где - коэффициент, зависящий от геометрических размеров и толщины
стенки волны, равный в среднем 0,5-0,6;
, - соответственно диаметры волн сильфона и трубы, м;
- избыточное давление теплоносителя, Па, равное 970000 Па.
Максимальная длина участка, на котором устанавливается один сильфонный компенсатор, определяется по формуле:
(2.32)
где - коэффициент линейного расширения стали,
- максимальная расчетная температура теплоносителя, °С;
- расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления с обеспеченностью 0,92.
Необходимое количество компенсаторов на данном участке определяется по формуле:
(2.33)
По формуле (2.32):

По формуле (2.33):
к установке принимается 2 сильфонных компенсатора.
Примем одинаковые пролеты между неподвижными опорами:

По формуле (2.32):

По формуле (2.30):

2.10 Расчет угла поворота трассы УП-2 на самокомпенсацию

Рисунок 8 – Схема расчетного участка
При расчете самокомпенсации основной задачей является определение максимального напряжения у основания меньшего плеча угла поворота трассы. Расчетный участок представлен на рисунке 2.4. По нему видно, что оба плеча примерно одинаковые, поэтому и напряжения в них будут возникать одинаковые.
Для угла поворота трассы 90° максимальное напряжение определяют по формуле:
(2.34)
где - удлинение меньшего плеча, м, определяется по формуле:
(2.35)
- длина меньшего плеча, м;
- модуль продольной упругости, равный для стали 2·105 МПа;
- наружный диаметр трубы, м;
- отношение длины большего плеча к длине меньшего.
Рассчитанная по формуле (2.35) величина максимального напряжения не должна превышать .
По формуле (2.35):

По формуле (2.34):

Полученное изгибающее напряжение не превышает допустимое . Следовательно, данный угол поворота может быть использован для самокомпенсации.
Так как оба плеча равновелики, то силы упругой деформации и будут также равными. Вычислим силу упругой деформации , которая определяется по формуле:
(2.36)
где - коэффициент, определяемый по формуле:
(2.37)
- коэффициент, определяемый по /4/ табл.10.21, что для наружного диаметра 133 мм составит .
По формуле (2.37):

По формуле (2.36):


2.11 Расчет горизонтального усилия на неподвижную опору Н-14 и вертикальной нормативной нагрузки на подвижную опору

Рисунок 9 – Расчетная схема участка
Прокладка трубопровода с dнxS = 108х4,0 мм - бесканальная. Вес одного погонного метра трубопровода с водой и изоляцией Gh = 2300 Н/м. Расстояние между подвижными опорами L = 8,3 м. Коэффициент трения в подвижных опорах µ = 0,3. Реакция компенсатора Rк = 9520 Н. Сила упругой деформации угла поворота Rх = 6,56 Н.
Горизонтальное усилие на опору Н-40 для различных тепловых режимов работы трубопровода определяется по следующим формулам:
при нагреве:
(2.38)
при охлаждении:
(2.39)
где - давление теплоносителя, Па;
- весовая нагрузка на 1 м теплопровода, принимается по /1/ табл.1.8;
- сила трения сильфонного компенсатора, Н;
- сила упругой деформации угла поворота, Н;
- длин двух плеч, м.
По формуле (2.38):

По формуле (2.39):

В качестве расчетного усилия принимаем наибольшее значение
.
Вертикальная нормативная нагрузка на подвижную опору определяется по формуле:
(2.40)
где - весовая нагрузка на 1 м теплопровода, принимается по /1/ табл.1.8;
- пролет между подвижными опорами, м, принимается по /1/ табл.1.9
По формуле (2.40):

2.12 Определение диаметров спускных устройств тепловой сети
Для определения условных проходов штуцеров и арматуры для выпуска воды и воздуха предварительно определим диаметры этих устройств для каждой из примыкающих к нижней и верхней точке сторон трубопровода.
Диаметр штуцера и запорной арматуры для спуска воды из секционируемого участка трубопровода определяется по формуле:
(2.41)
где , , - соответственно приведенный диаметр, м; общая длина, м; приведенный уклон секционируемого участка трубопровода, определяемые по следующим формулам:
(2.42)
(2.43)
где - длины отдельных участков трубопровода, м, с диаметрами условного прохода , м, при уклонах ;
- коэффициент расхода арматуры, принимаемый для вентилей 0,0144, для задвижек – 0,011;
- коэффициент, зависящий от времени спуска воды, принимается по /1/, табл.1.5; n = 0,72 для максимального времени спуска не более 2 ч.
Диаметр спускного устройства для двустороннего дренажа, установленного в нижней точке трубопровода, определяется по формуле:
(2.44)
где - диаметры спускных устройств, определяемые по формуле (3.27) соответственно для каждой стороны.
Ниже приведен расчет спускного устройства для выпуска воды, находящегося в УТ-5. Расчетная схема представлена на рисунке 2.6.

Рисунок 10 – Схема расчетного участка
Для правой стороны . На левой стороне один участок, поэтому приведенные диаметр и уклон будут равны действительным.
По формуле (2.43):

По формуле (2.41):

По формуле (2.44):
Расчетный диаметр спускного устройства меньше рекомендованного , к установке принимается штуцер с наибольшим диаметром из сравниваемых .
Заключение
Выполнен проект системы теплоснабжения района в г.Липецк. Определены расчетные расходы воды, диаметры распределительных трубопроводов.
На основании гидравлического расчета построен пьезометрический график, по которому можно определить давление в любой точке сети.
Подобрано основное механическое оборудование тепловой сети.
Произведен расчет тепловой сети на компенсацию температурных удлинений, рассчитана и подобрана неподвижная опора. Выполнен тепловой расчет и выбор оптимальной толщины тепловой изоляции.
Подобраны элеваторы ЦТП.

Список литературы

Теплоснабжение района города: учеб.пособие / А.К.Тихомиров. – Хабаровск : Изд-во Тихоокеан. Гос. Ун-та, 2006. – 134 с.
Водяные тепловые сети: Справочное пособие по проектированию / И.В. Беляйкина, В.П. Витальев, Н.К. Громов и др.; Под ред. Н.К. Громова, Е.П. Шубина. – М.: Энергоатомиздат, 1988.
СНиП 23-01-99. Строительная климатология. М.: Госстрой России,2000.
Проектирование тепловых сетей: Справочник проектировщика / Под.ред. А.А. Николаева . М.: Стройиздат, 1965.
Манюк В. И. Справочник по наладке и эксплуатации водяных тепловых сетей / В. И. Манюк, Э. Х. Хиж – М. : Стройиздат, 1988. − 432 с.
Ионин А. А. Теплоснабжение : учебник для ВУЗов / А. А. Ионин, Б. М. Хлыбов.– М. : Стройиздат, 1982. – 336 с.
Саргин Ю. Н. Внутренние санитарно-технические устройства : в 3 ч. : ч. 2. Водопровод и канализация / Ю. Н. Саргин, Л. И. Друскин. Под ред. И. Г. Староверова, Ю. И. Шиллера. – М. : Стройиздат, 1990. – 227 с.
Переверзев В. А. Справочник мастера тепловых сетей / В. А. Переверзев, В. В. Шумов. – Л. : Энергоатомиздат, 1987.
Громов Н. К. Водяные тепловые сети : справочное пособие / Н. К. Громов, И. В. Беляйкина. – М. : Энергоатомиздат, 1988. – 376 с.
Николаев А. А. Проектирование тепловых сетей : справочник проектировщика / А. А. Николаев – М. : Стройиздат, 1965. – 359 с.
Апарцев М. М. Наладка водяных систем ценрализованного теплоснабжения : справочно-методическое пособие / М. М. Апарцев. − М. : Энергоатомиздат, 1983. − 204 с.











Лист 3 Изм. Лист № докум Подпись Дата