Проектирование и расчёт систем теплоснабжения

Подбор оборудования начинают с расхода пара на турбину, определяется по формуле , (4.4)где - паропоизводительность котельной, т/ч; - коэффициент загрузки турбин, принимаем . Подбираем три турбогенератора с номинальным расходом пара 16 т/ч маркой ТГ-0,5/0,4 с турбиной марки Р-0,5-13/4,5; мощностью 500 кВт; КПД равен 68%.4.3.Расчет подогревателей сетевой воды и охладителей конденсатаВодоподогревательная установка служит для нагрева сетевой воды в котельной. В зависимости от теплоносителя водоподготовительные установки делятся на водоводяные и пароводяные теплообменники.В пароводяных теплообменниках нагреваемой средой является вода, а греющей – пар, который конденсируется в межтрубном пространстве. Температура пара обычно принимается 120-150 0С. Конденсат с аналогичной температурой поступает в охладитель конденсата, который представляет собой водоводяной теплообменник. В задачу расчета подогревателей входит определение площади поверхности нагрева, подбора их марки.Площадь поверхности нагрева теплообменных аппаратов вычисляется по формуле, м2, (4.5)где Q –тепловая нагрузка аппарата, ГДж/ч;k – коэффициент теплопередачи, ;Δt – температурный напор, 0С, определяемый, (4.6)где - большая и меньшая разности температур между греющем и нагреваемым теплоносителями на входе и выходе теплообменника.Расчетный коэффициент теплопередачи определяется по формуле для плоской стенки:, (4.7)где α1, α2 – коэффициенты теплоотдачи от пара к стенке и от стенке к нагреваемой воде, ;δст, δнак – толщина стенки и толщина слоя накипи, м;λст,λнак – коэффициенты теплопроводности для стенок труб и накипи, .Коэффициент теплопередачи при турбулентном движении воды вдоль трубок:, (4.8) Коэффициент теплоотдачи при пленочной конденсации пара на наружной поверхности горизонтального пучка трубок:, (4.9)где ω – скорость воды, м/c; - средняя температура воды, 0С,dвн – внутренний диаметр трубок, м.tк – температура пленки конденсата, 0С; - разность температур насыщенного пара и стенки, 0С;m – среднее число трубок в вертикальном ряду.При заданных расходах и параметрах теплоносителя тепловая нагрузка аппарата определяется по формулам:для пароводяного подогревателя, (4.10)для водоводяного подогревателя, (4.11)где - расходы греющей и нагреваемой воды, кг/с;- расход греющего пара, кг/c;- энтальпии греющего и конденсата греющего пара, Дж/кг;- температуры греющей воды перед аппаратом и после него, 0С;- температуры нагреваемой воды перед аппаратом и после него, 0С;η– термический КПД аппарата.Расчет сетевой водоподогревательной установки произведен на компьютере, исходя из результата расчета подбираем четыре теплообменника в сетевой установке, принимаем марку пароводяного теплообменника типа ПП1-108-7-IV, марку водоводяного теплообменника по ОСТ 34-588-68 №16. Технические характеристики приведены в приложении П2. 5.ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО ПУНКТАОсновное назначение тепловых пунктов заключается в установлении и поддержании параметров теплоносителя на заданном уровне, необходимом для надежной и экономичной работы теплопотребляющих установок. Схемы и оборудование тепловых пунктов зависят от вида теплоносителя и характера теплопотребляющих установок. При водяном теплоносителе основное оборудование тепловых пунктов состоит из водоструйных и центробежных насосов, водоводяных теплообменников, приборов для регулирования и контроля параметров сетевой воды, приборов и устройств для защиты от коррозии и накипеобразования местных установок горячего водоснабжения (принципиальная схема теплового пункта представлена на листе 1).Оборудование теплового пункта производится для наиболее удаленного здания в микрорайоне №1 от теплового узла УТ-4, пятиэтажный жилой дом №9 на 120 квартир. Расчет на компьютере подогревателей горячего водоснабженияВодоводяные подогревательные установки в тепловых пунктах сооружаются обычно из секционных трубчатых теплообменников или пластинчатых теплообменников. В данном курсовом проекте представлен расчет секционного теплообменника. Подогреватели собираются обычно из секций длиной 4 м, соединенных последовательно между собой как по первичному (греющему), так и по вторичному (нагреваемому) теплоносителю. Корпуса теплообменников выполняются из стальных труб, а поверхность нагрева из латунных трубок Л-68 диаметром 16/14 мм. Трубные решетки приварены к корпусу подогревателя. Расчет секционного подогревателя производится на компьютере, результаты расчета приведены в приложении П3. Из проведенных расчетов выбираем подогреватель горячего водоснабжения по ОСТ 34-588-68 номером 08, наружным диаметром 114. Принимаем двухступенчатую последовательную схему присоединения подогревателей, исходя из коэффициента ρ, определяющий схему присоединения подогревателей горячего водоснабжения, по формуле . Для здания №9 ρ=0,7. Достоинства этой схемы – эффективность и экономичность, при последовательной схеме присоединения расход сетевой воды меньше, чем при параллельной и смешенной, т.к. .Расчет водоструйного элеватораЭлеваторы устанавливаются в тепловых пунктах для снижения температуры воды, поступающей из тепловой сети в местную систему до необходимой путем ее смешения с обратной водой системы отопления.Диаметр горловины элеватора dг мм, определяем по формуле (5.1)гдеGo — расчетный расход воды на отопление из тепловой сети, т/ч;u — коэффициент смешения, определяемый по формуле;H0 — потери напора в системе отопления после элеватора при расчетном расходе воды, м, .При выборе элеватора принимаем стандартный элеватор с ближайшим меньшим диаметром горловины.Минимально необходимый напор Н, м, перед элеватором для преодоления гидравлического сопротивления элеватора и присоединенной к нему системы отопления (без учета гидравлического сопротивления трубопроводов, оборудования, приборов и арматуры до места присоединения элеватора) допускается определять по приближенной формуле Диаметр сопла элеватора dc , мм, следует определять по формуле (5.2)где H1 — напор перед элеватором, определяемый по пьезометрическому графику или по формуле, мДиаметр сопла определяем с точностью до десятых долей миллиметра с округлением в меньшую сторону и принимать не менее 3 мм.ТогдаПринимаем элеватор №5, с диаметром горловины 35 мм, длиной L=625 мм.5.3. Подбор насосов, автоматических регуляторов и КИПСредства автоматизации и контроля должны обеспечивать работу тепловых пунктов без постоянного обслуживающего персонала.Автоматизация тепловых пунктов закрытых и открытых систем теплоснабжения должна обеспечивать:поддержание заданной температуры воды, поступающей в систему горячего водоснабжения;регулирование подачи теплоты (теплового потока) в системы отопления в зависимости от изменения параметров наружного воздуха с целью поддержания заданной температуры воздуха в отапливаемых помещениях;ограничение максимального расхода воды из тепловой сети на тепловой пункт;защиту систем потребления теплоты от повышения давления или температуры воды в трубопроводах этих систем при возможности превышения допустимых параметров;поддержание заданного давления воды в системе горячего водоснабжения.Для поддержания постоянства расхода воды в отопительной системе (или перепада давления) используются регуляторы расхода РР. Регуляторы рассчитаны на рабочее давление до 1,6 МПа при температуре 1500С. Регулятор РР применяют для регулирования температуры на горячее водоснабжение и биметаллическим датчиком ТРБ или ТПМ. Принимаем регулятор РР – 80, массой 88 кг, рекомендуемый расход 2,2 – 7 кг/c, диаметр проходного сечения 80 мм.Регуляторы температуры применяются для регулирования температуры воды, нагреваемой в водонагревателях и системах горячего водоснабжения. Регуляторы относятся к регуляторам манометрического типа и состоят из термосистемы и регулирующего клапана с сильфонным приводом. Принимаем регулятор РТ – 50, пропускающая способность которого равна , размеры баллона 34х47, масса 22 кг.Для измерения температуры в теплоэнергетических установках наибольшее распространение получили технические ртутные термометры. Принимаем термометры ртутные ГОСТ 2823-73* №4 с пределом измерения 0...1000С, с прямым корпусом диаметром 18 мм.Для измерения избыточного давления и перепада давлений устанавливаем манометры типа ОБМ-160, класс точности равен 1,5; пределы измерения 0,1;0,16;1;0 МПа, диаметр корпуса 160 мм, масса 1,4 кг.В качестве подмешивающего насоса используется элеватор, рассчитанный и подобранный в пункте 5.2.6. РАСЧЕТ П-ОБРАЗНОГО КОМПЕНСАТОРАКомпенсаторы служат для восприятия температурных удлинений, снижения напряжения в стенках труб и сил, действующих на оборудование и опорные конструкции, возникающего при нагреве трубопровода. Удлинение труб в результате теплового расширения металла определяется по формуле, (6.1)где α– коэффициент линейного расширения, для углеродистой стали α = 0,0125мм/м·град; - максимальная температура теплоносителя и расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления; - длина участка трубопровода, м.Для расчета компенсатора выбираем участок между неподвижными опорами Н5 и Н6, условный диаметр трубопровода на данном участке равен 100 мм. Определяем удлинение трубУдлинение труб в результате теплового расширения металла с растяжкой (растяжку выполняют для уменьшения габаритов компенсатора и увеличения компенсирующей способности) определяется по формуле. (6.2)Расчет максимальных изгибающих напряжений производится по номограмме, в зависимости от величины температурного удлинения трубопровода и принятого соотношения между длиной спинки компенсатораВ и его вылетом Н. Тогда величины изгибающих напряжений и длины вылета и спинки компенсатора без растяжки и с растяжкой равны:без растяжки, В = 1,625м, Н = 3,25м;с растяжкой , В = 1,075м, Н = 2,15м.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ данном курсовом проекте выполнен технический проект системы централизованного теплоснабжения от отопительно-производственной котельной. Осуществлен подбор основного оборудования котельной:По таблицам был выполнен подбор марки котлов и их количества, а именно устанавливаем пять котлов марки ДЕ – 16 – 14ГМ, КПД каждого котла равен 91,76%, суммарная паропроизводительность котла равна 80 т/ч;Подобрали три турбогенератора с номинальным расходом пара 16 т/ч маркой ТГ-0,5/0,4 с турбиной марки Р-0,5-13/4,5; мощностью 500 кВт; КПД равен 68%;Исходя из результатов расчета подобрали четыре теплообменника в сетевой установке, приняли марку пароводяного теплообменника типа ПП1-108-7-IV, марку водоводяного теплообменника по ОСТ 34-588-68 №16. Технические характеристики теплообменников приведены в приложении П2.Подобрали два подпиточных насоса - консольных марки К8/18, фактический напор которых равен 19м, а подача - 8м3/ч, частота вращения n – 2900 1/мин, мощность 0,8 к Вт, КПД насоса 51%;Принимаем марку сетевых насосов Д320-70, с частотой вращения n=2950 об/мин, производительностью , фактическим напором H=72 м, с диаметром колеса , мощностью N = 45 кВт, КПД . Устанавливаем три рабочих насосов и один резервный.В проекте был выполнен расчет и подбор основного оборудования теплового пункта здания:Из проведенных расчетов выбрали подогреватель горячего водоснабжения по ОСТ 34-588-68 номером 08, наружным диаметром 114. Приняли двухступенчатую последовательную схему присоединения подогревателей;Приняли элеватор №5, с диаметром горловины 35 мм, длиной L=625 мм;Подобрали средства автоматизации и контроля в тепловом пункте.По заданию был выполнен расчет графиков регулирования отпуска теплоты микрорайонов и промышленного предприятия, выполнены расчет и построение пьезометрического графика, а также осуществлен расчет компенсаторов тепловой сети.Список литературыСоколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов. – 7-е изд., стереот. – М.: Издательство МЭИ, 2001. – 472с.: ил.СП 41-101-95. “Проектирование тепловых пунктов”СНиП 2.04.07-86* (2000). “Тепловые сети”СНиП 23-01-99*. “Строительная климатология”А.А. Ионин, Б.М. Хлыбов, В.Н. Братенков, Е.Н. Терлецкая. Теплоснабжение: Учебник для вузов. – М.:Стройиздат, 1982. – 336 с., ил.