Расчет теплопотребления для города Санкт Петербург

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ

1. РАСЧЕТ ТЕПЛОПОТРЕБЛЕНИЯ

1.1 Расход тепла на отопление

1.2 Расход тепла на вентиляцию

1.3 Расход тепла на горячее водоснабжение

1.4 Построение годового графика тепловой нагрузки

2. СХЕМА ТЕПЛОВОЙ СЕТИ

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДОВ СЕТЕВОЙ ВОДЫ

4. ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ГРАФИК

5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОДЯНОЙ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ

5.1 Предварительный расчет

5.2 Проверочный расчет

6. РАСЧЕТ ПАРОВОЙ ЛИНИИ

6.1 Предварительный расчет

6.2 Проверочный расчет

7. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ

7.1 Выбор толщины тепловой изоляции

7.2 Тепловые потери трубопроводов

8. ВЫБОР ТЕПЛОФИКАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ИСТОЧНИКА ТЕПЛОСНОБЖЕНИЯ

8.1 Выбор оборудования ТЭЦ

9. ЭКОНОМИКА ТРАНСПОРТА ТЕПЛА ЗАКЛЮЧЕНИЕ Водоподготовка для тепловых сетей

ВВЕДЕНИЕ

Проживая в умеренных широтах, где основная часть года холодная, необходимо обеспечить теплоснабжение зданий: жилых домов, офисов и других помещений. Теплоснабжение обеспечивает комфортное проживание, если это квартира или дом, продуктивную работу, если это офис или склад.

Сначала разберёмся, что же понимают под термином «Теплоснабжение». Теплоснабжение — это снабжение систем отопления здания горячей водой либо паром. Привычным источником теплоснабжения являются ТЭЦ и котельные. Существует два вида теплоснабжения зданий: централизованное и местное. При централизованном — снабжаются отдельные районы (промышленные или жилые). Для эффективной работы централизованной сети теплоснабжения, её строят, разделяя на уровни, работа каждого элемента заключается в выполнении одной задачи. С каждым уровнем задача элемента уменьшается. Местное теплоснабжение — снабжение теплом одного или несколько домов. Централизованные сети теплоснабжения имеют ряд преимуществ: снижение расходов топлива и сокращение затрат, использование низкосортного топлива, улучшение санитарного состояния жилых районов. Система централизованного теплоснабжения включает в себя источник тепловой энергии (ТЭЦ), тепловой сети и теплопотребляющих установок. ТЭЦ комбинированно вырабатывает тепло и энергию. Источниками местного теплоснабжения являются печи, котлы, водонагреватели.

Системы теплоснабжения отличаются различными температурами и давлением воды. Это зависит от требований потребителей и экономических соображений. При увеличении расстояния, на которое необходимо «передать» тепло, увеличиваются экономические затраты. В настоящее время расстояние передачи тепла измеряется десятками километров. Системы теплоснабжения делятся по объёму тепловых нагрузок. Системы отопления относят к сезонным, а системы горячего водоснабжения — к постоянным.

1. РАСЧЕТ ТЕПЛОПОТРЕБЛЕНИЯ

1.1 Расход тепла на отопление Расчетный (максимальный) расход тепла отдельными промышленными зданиями:

теплоснабжение отопление водяной

(1.1)

где: — коэффициент инфильтрации.

— усредненная температура внутреннего воздуха отдельных помещений здания. (Приложение 4)[13] .

— расчетная температура наружного воздуха для расчета отопления, принимается в зависимости от климатического района. (Прил.6.)[13] .

— удельная отопительная характеристика здания, зависящая от строительного объема (приложение 7)[13]Дж/(с. м3град).

V — строительный объем отдельного здания по наружному объему, м3.

коэффициент, учитывающий внутренний тепловыделения.

Для чугунолитейных, сталелитейных и меднолитейных цехов

=0,25…0,5, для термических и кузнечных =0,5…0,7, для остальных цехов равен 1.

Коэффициент инфильтрации определяется по выражению:

(1.2)

где: в — постоянная инфильтрации для промышленных зданий принимается в =0,035…0,040 с/м.

g — ускорение свободного падения 9,81 м/с2.

l — свободная высота здания, м. Для общественных и административных зданий принимается равной высоте этажа — 3,5 м. Для промышленных зданий можно принимать значения l = 5…30м.

— средняя скорость ветра наиболее холодного месяца (приложение 6)[13], м/с.

При отсутствии данных о жилых и общественных зданиях района расход тепла на отопление определяется согласно[8] по формуле:

(1.3)

где: — укрупненный показатель максимального расхода теплоты на отопление 1 м² жилой площади (приложение 5)[1], кДж/(см2).

— жилая площадь, определяется исходя из 8 м² а одного жителя района, м2;

KO — коэффициент учитывающий расход тепла на отопление общественных зданий, принимается равным 0,25

1.2 Расход тепла на вентиляцию Расход тепла на вентиляцию принимается по проектам местных систем вентиляции или по типовым проектам зданий. При отсутствии таких проектов расход тепла на вентиляцию определяется по укрупненным показателям.

Для промышленных зданий расчетный расход тепла на вентиляцию определяется по формуле:

(1.4)

где: — удельная вентиляционная характеристика здания, зависящая от строительного объема здания и его назначения.(приложение 7)[13] Дж./(м3сград.)

— расчетная температура наружного воздуха для вентиляции (приложение 6)[13] .

Для жилого района расход тепла на вентиляцию общественных зданий определяется согласно по формуле:

(1.5)

где: KВкоэффициент, учитывающий расход тепла на вентиляцию общественных зданий, принимается равным 0,4;

Кo-коэффициент учитывающий расход тепла на отопление общественных зданий, принимается равным — 0,25;

q — укрупнённый показатель максимального расхода на отопление 1 м² жилой площади (приложение 5)[13], кДж/с

1.3 Расход тепла на горячее водоснабжение Средненедельный расход тепла на горячее водоснабжение производственных цехов, имеющих душевые, определяется по формуле:

(1.6)

где: C — теплоемкость воды (приложение10)[13], кДж/(кг.град).

р — количество душевых сеток в цехе;

а — норма расхода горячей воды на 1 душевую сетку, принимается равным 0,075кг/(с.душ.сетка.)

— температура холодной водопроводной воды, .

При отсутствии данных о температуре холодной водопроводной воды ее принимают в отопительный период равной =5 и в летний период =15. 8]

Количество душевых сеток следует принимать по количеству работающих в одной из смен, которое можно определить по приближенным формулам. Для производственных цехов:

(1.7)

Для административных зданий:

(1.8)

где: V — строительный объем отдельного здания или цеха, м3.

При отсутствии данных о количестве и типе жилых и общественных зданий в жилых районах можно ориентировочно определить средне недельный расход тепла на бытовое горячее водоснабжение по формуле:

(1.9)

где: 1,2 коэффициент, учитывающий теплоотдачу в помещениях от трубопроводов горячего водоснабжения;

m — число жителей района, чел.

а — норма расхода горячей воды для жилых зданий на 1 жителя принимать равной 110 л/сут.

в — то же, для общественных зданий района, при отсутствии данных должна приниматься равной 25 литров в сутки на одного человека.

Расход тепла на горячее водоснабжение в летний период по промышленному предприятию определяется по отношению к расходу за отопительный период:

(1.10)

где: — коэффициент, учитывающий снижений среднечасового расхода воды на горячее водоснабжение в летний период, при отсутствии данных должен приниматься равным 0,8, а для промышленных предприятий.

1.4 Построение годового графика тепловой нагрузки Расчет теплопотребления выполняется для жилого района в целом, для промышленного предприятия — по цехам. Все результаты расчетов теплопотребления отдельными абонентами сводятся в таблицу 1.

Суммарный расход тепла будет равным:

(1.11)

По формуле (11) определяется расчетный (максимальный) расход тепла при температуре. С изменением температуры наружного воздуха, будет изменятся расход тепла абонентами. Максимальный расход тепла при температуре конца отопительного периода .

Минимальные расходы тепла на отопление и вентиляцию при температуре определяется пересчетом:

(1.12)

(1.13)

Используя расчетные (максимальные) и минимальные значения тепловой нагрузки строится суммарный часовой график расхода тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилого поселка и промышленного предприятия в зависимости от температуры наружного воздуха.

2. СХЕМА ТЕПЛОВОЙ СЕТИ Для выполнения гидравлического расчета был построен генплан района города Ленинград. На генплане изображается местность района и роза ветров для зимнего и летнего месяцев.

При размещение источника и потребителей тепла учитывалось господствующее направление ветров.

При выборе плана и профиля теплотрассы я выбрала надземную прокладку, так как надземная прокладка, как наиболее дешевая, рекомендуется для производственных объектов и незастроенных районов, а также для заболоченных и сильно пересеченных местностей. Она осуществляется на эстакадах или отдельных стойках.

Составила скелетную схему трубопровода, на которой отметила узлы отводов. Это показано на чертеже.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДОВ СЕТЕВОЙ ВОДЫ Расчетный часовой расход воды для определения диаметров труб в водяных тепловых сетях при центральном качественном регулировании отпуска тепла должен определяться отдельно для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения с последующим суммированием, по приведенным ниже формулам.

Расчетный часовой расход воды на отопление:

(3.1)

Для завода:

Для жилого района:

Расчетный часовой расход воды на вентиляцию:

(3.2)

Для завода:

Для жилого района:

где: и — максимальные расходы тепла соответственно на отопление и вентиляцию предприятия и жилого района, кДж/с;

с — теплоемкость воды (приложение 10)[13], кДж/(кг.град);

— температуры воды в подающей я обратной линиях водяном тепловой сети при температуре наружного воздуха ,°С.

— температуры воды в подающей и обратной линиях при температуре наружного воздуха, могут приниматься равными соответственно и °С.

Температура воды в подающем трубопроводе в двухтрубных водяных сетей при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления принимается = 150 °C. Допускается при обосновании применение воды с более низкой (до 95°С) или более высокой (до 200°С) температурой. 8]

При одновременной подаче тепла по двухтрубным водяным тепловым сетям на отопление и вентиляцию и горячее водоснабжение должно принимается центральное качественное регулирование отпуска тепла. При этом температура воды в обратном трубопроводе должна приниматься = 70 °C — для закрытых систем теплоснабжения и = 60 °C — для открытых систем теплоснабжения. 8]

Расчетный расход воды на горячее водоснабжение при открытых системах теплоснабжения определяется по формуле:

(3.3)

Для завода:

Для жилого района:

где: и — температуры воды, поступающей в систему горячего водоснабжения потребителей и холодной водопроводной воды (см. выше), °С.

Расчетный расход воды на определяется для каждого участка тепловой сети. Результаты расчетов сводятся в таблицу 2.

Таблица 2

Расчетные расходы воды.

При открытых системах теплоснабжения расчетные расходы воды получаются в ряде случаев различными для подающей и обратной линий. Однако подающие и обратные линии сети обычно прокладываются одного диаметра. Расчетный расход воды для таких тепловых сетей должен выбираться из условия, чтобы суммарная потеря напора при расходе воды в подающей (Gо + Gв + Gгв) и обратной линиях (Gо + Gв) был равен суммарной потере напора при одинаковом расходе воды в подающей и обратной линиях. Этот расчетный расход воды, по которому и следует выбирать диаметры тепловой сети при открытой системе:

=, кг/с. (3.4)

=, кг/с.

=, кг/с.

=, кг/с.

где: Gов = Gо + Gв — суммарный расход сетевой воды на отопление и вентиляцию.

4. ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ГРАФИК На пьезометрическом графике в определенном масштабе наносится рельеф местности, высота присоединенных зданий, напор в сети.

При зависимой схеме присоединения отопительных установок к тепловой сети, полный статический напор определяется из условия обеспечения в верхних точках наиболее высоко расположенных отопительных установок избыточного давления не менее 0,05 МПа (5м.вод.ст.), по выражению

(4.1)

где: — геодезическая отметка, на которой расположено здание, м.

Lвысота здания, м.

Пьезометрические напоры соответственно в оборудовании источника теплоснабжения, в низших этажах жилых и промышленных зданий будут равны:

При размещении узлов присоединения непосредственно на абонентском вводе можно принимать значения, приведенные в таблице 3[13].

Величина полного напора на подающем коллекторе станции будет равна:

(4.2)

где: — напор развиваваемый сетевым насосем, м.

Тогда располагаемый напор на коллекторах станции будет равен:

(4.3)

где: — потеря напора сетевой воды в теплоподогревательной установке станции, пиковой котельной и станционных коммуникациях (обычно 20−25 м).

Задавшись располагаемым напором на коллекторах станции и располагаемым напором у абонентов можно определить располагаемую потерю напора на трение в трубопроводах тепловой сети.

(4.4)

Линии действительных гидродинамических напоров наносят на график. на графике линия П показывает действительные напоры в подающей линии тепловой сети, она не выходит за пределы напоров, ограниченные линиями Пб и Пм. Линия 0 показывает действительные напоры в обратной линии тепловой сети, она не выходит за пределы напоров, ограниченные линиями Об и Ом.

5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОДЯНОЙ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ Задачами гидравлического расчета водяной тепловой сети является определение диаметров трубопроводов на всех участках, определение падения давления (напора) в подающей и обратной линиях, определение напора сетевого насоса, построение пьезометрического графика.

5.1 Предварительный расчет Выбирается расчетная магистраль, т. е. направление от станции до одного из абонентов, которое характеризуется наименьшим удельным падением давления.

Расчет начинается с начального участка расчетной магистрали (0−1). По формуле Б. Я. Шифринсона определяется предварительное значение средней доли местных потерь давления на данном участке:

(5.1)

где: — расход теплоносителя на рассматриваемом участке 0−1, кг/с;

z — постоянный коэффициент, зависящий от вида теплоносителя. Для воды рекомендуется принимать z = 0,03…0,05

Предварительное значение удельного линейного падения давления на участке 0−1, т. е. падение давления на единицу длины трубопровода определяется по формуле:

(5.2)

где: — объемная плотность воды (приложение 10)[13], кг/м3;

g — ускорение свободного падения, м/с2;

— потеря напора на всей длине трассы 0−1-2, м. Принимается равной потере напора в подающей линии ;

— длина трубопровода на трассе 0−1-2,м.

Определяется предварительное значение диаметра трубопровода на участке 0−1

(5.3)

где: — постоянный расчетный коэффициент для определения диаметра трубопровода (приложение II)[13].

5.2 Проверочный расчет С помощью скелетной схемы тепловой сети и профиля трассы определяется количество запорной арматуры, поворотов, компенсаторов, переходов диаметров, и наносится на схему. При этом необходимо руководствоваться следующими правилами.

На водяных тепловых сетях секционирующие задвижки устанавливаются не реже, чем через каждые 1000 м с перемычкой между подающей и обратной линиями, задвижки устанавливаются также на всех ответвлениях и на вводах к крупным потребителям тепла. Число компенсаторов определяется в зависимости от расстояния между неподвижными опорами. Неподвижные опоры предусматриваются на трубопроводах при всех способах прокладки тепловых сетей. Рекомендуемые расстояния между неподвижными опорами приведены в приложении 14[13].

Тогда количество компенсаторов установленных на участке 0−1 будет равно:

(5.4)

где: — длина рассматриваемого участка, м;

— расстояние между неподвижными опорами, м.

При установке П-образных компенсаторов длина трубопровода на участке 0−1 увеличивается на величину:

(5.5)

где: — вылет (плечо) компенсатора, м.

Вылет П — образного компенсатора можно определить по формуле:

(5.6)

где: сx — коэффициент конфигурации теплопровода, рекомендуется принимать сх = 0,3;

E — модуль упругости первого рода (приложение 15)[13], МН/м2;

— наружный диаметр трубопровода, м;

— максимальное допустимое напряжение при расчете усилий тепловых удлинений, рекомендуется принимать = 100 МН/м2;

— расчетное тепловое удлинение трубопровода, м.

Расчетное тепловое удлинение трубопровода можно определить по формуле:

(5.7)

где: — коэффициент зависящий от температуры теплоносителя (таблица 4)[13];

— коэффициент линейного расширения материала трубопровода (приложение 15)[13], мм/м.град;

— максимальная температура теплоносителе (принимается для прямой и обратной линяй, равной температуре в прямой линии), °С;

— температура окружающей среды, °С.

Температура окружающей среды принимается:

— при надземной прокладке равной среднегодовой температуре наружного воздуха (приложение 6)[13];

— при подземной бесканальной прокладке или в непроходных каналах равной температуре грунта на глубине заложения оси трубопровода + 5 °C;

— при подземной прокладке в тоннелях или полупроходных каналах равной температуре воздуха в канале + 40 °C.

Уточненное значение удельных линейных потерь на участке 0−1 будет равно:

(5.8)

где: — вспомогательный расчетный коэффициент (приложение11)[13];

— расход теплоносителя на данном участке, кг/с.

При выполнении гидравлического расчета величину местных потерь выражают через эквивалентные линейные потери условных участков, имеющих эквивалентную длину lЭ.

Эквивалентную длину всех местных сопротивлений участка 0−2 можно определить по формуле:

(5.9)

где: — вспомогательный расчетный коэффициент (приложение 11)[13];

— сумма коэффициентов местных сопротивлений на данном участке;

— коэффициент отдельного местного сопротивления (приложение 17)[13];

п — количество местных сопротивлений на данном участке.

Падение давления на участке 0−1 будет равно:

(5.10)

Потеря напора на участке 0−1

(5.11)

Тогда располагаемый напор в т.1 тепловой сети с учетом потери напора в подающей и обратной линиях будет:

(5.12)

На этом заканчивается расчет участка 0−1

Аналогично рассчитываются все остальные участки расчетной магистрали. Так, например, расчет следующего участка 1−2 начинается с предварительного определения доли местных потерь давления на этом участке:

Участок 1−2

(5.13)

Далее определяются предварительное значение удельных линейных потерь давления на участке 1−2

(5.14)

где: — длина трубопровода на участке 1−2, м;

— потеря напора на участке 1−2 расчетной магистрали, м.

Потеря напора на участке 1−2 будет равна

= ½ (Н1 — Наб), м (5.15)

= ½ (129.3 — 20)=54.6 м.

В аналитической последовательности производится также расчет ответвлений. Все расчеты сводятся в таблицу 5.

Таблица 5

Сводная таблица гидравлического расчета водяных тепловых сетей

6. РАСЧЕТ ПАРОВОЙ ЛИНИИ Гидравлический расчет паропроводов производится по заданию в исходных данных расходу и давлению пара с учетом изменения состояния пара за счет падения давления при движении его по паропроводу и падения температуры за счет потерь тепла в окружающую среду.

Таким же образом как и для водяных тепловых сетей составляется профиль и скелетная схема паропровода. Расчетным участком считается участок между двумя ближайшими ответвлениями. При расете паропроводов большой протяженности длина расчетного участка принимается равной 300…500 м, при большом перегреве пара длину расчетного участка можно увеличить до 1000 м.

6.1 Предварительный расчет Задаются значением температуры пара у потребителя tпк таким образом, чтобы она была существенно выше чем температура насыщенного водяного пара при давлении Рпк, заданном в исходных данных. Температуру насыщения водяного пара можно определить из приложения 16[13]. Затем задаются падением температуры пара на рассматриваемом участке, рекомендуется принимать tп =10…200С на 1 км длины паропровода.

Задаются предварительным значением падения давления пара Рп на расчетных участках паропровода в пределах 0,05…0,1 Мпа на 1 км длины паропровода.

Предварительное значение удельного линейного падения давления на рассматриваемом участке паропровода будет равно:

Rл =, Па/м (6.1.)

Rл =, Па/м где: l — длина участка паропровода по генплану, м.

Предварительное значение внутреннего диаметра паропровода можно вычислить по формуле:

dв =Аd, м (6.2.)

dв =0.111, м где: Аd — вспомогательный расчетный коэффициент (приложение 11)[13].

D — расчетный расход пара на участке, задается в исходных данных к проекту, кг/м2 .

— средняя плотность пара на участке, кг/м3.

Состояние пара принимается для каждого расчетного участка при средней плотности. С достаточной степенью точности средняя плотность пара на участке определяется по формуле:

=, кг/м3. (6.3.)

=, кг/м3.

где:пн, пксоответственно плотности пара в начале и конце расчетного участка (приложение 18)[13], кг/м3.

6.2 Проверочный расчет Предварительное значение диаметра трубопровода округляется до ближайшего большего стандартного внутреннего диаметра d 1(приложение 13)[13].

Местные сопротивления, а также эквивалентная длина местных сопротивлений lэ, количество и размеры компенсаторов, а также суммарная длина вылета Побразного компенсаторов lк вычисляются аналогично указанному для водяных сетей (см. главу 5)[13].

Следует иметь в виду, что секционирующие задвижки на паропроводах расчетной магистрали не устанавливаются. Задвижки устанавливаются на ответвлениях, а также перед вводом паропровода к абонентам. При совместной прокладке паропроводов и трубопроводов горячей воды принятые расстояния между мертвыми опорами должны быть одинаковыми или чтобы между наибольшими пролетами можно было разместить дополнительные компенсаторы на трубопроводах с меньшими пролетами.

Падению давления на рассматриваемом участке трубопровода будет равно:

Па, (6.4.)

Па.

где: lдлина участка паропровода по генплану, м.

Определяется скорость пара в паропроводе:

Wп =, м/с, (6.5.)

Wп =, м/с.

Полученное значение скорости не должно превышать величины указанные в таблице 6[13]. На ответвлениях к отдельным абонентам допускается увеличивать скорость пара по сравнению с предельными значениями, но не более чем на 30%.

Потеря тепла паропроводом в окружающую среду определяется по формуле:

Qп = qе (tср + tо)(l + lк), кДж/с, (6.6.)

Qп = 0,87 (300 + 40)(2000+ 427,2)=717,965, кДж/с, где: qе — удельные тепловые потери 1 метром изолированных паропровода при разности температур между температурой пара и окружающей средой в 1 градус (приложение 21)[13], кДж/(с.м).

tср — средняя температура пара на рассматриваемом участке, 0С.

tо — температура окружающей среды (см. пояснения к формуле32), 0С.

Падение температуры перегретого пара на участке паропровода за счет теплопотерь в окружающую среду определяются по формуле:

0С, (6.7)

0С, где: -теплоемкость перегретого пара при постоянном давлении и средней температуре пара на участке (приложение 20)[13], кДж/(кг.град).

7. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ Основными задачами теплового расчета является определение тепловых потерь трубопроводами и выбор толщины тепловой изоляции.

7.1 Выбор толщины тепловой изоляции.

Расчет выполняется отдельно для подающей и обратной линий. Толщина изоляции трубопроводов определяется исходя из предварительно принятых норм тепловых потерь Норма потери тепла 1 метром трубопровода qе определяется в зависимости от наружного диметра трубопровода и среднегодовой температуры теплоносителя для различных типов прокладки трубопроводов согласно данным приведенным в приложениях 22,23,24[13].

После выбора нормы тепловых потерь определяется предварительное значение тепловых сопротивлений трубопровода по формуле:

(7.1.)

Где: — температура теплоносителя (в подающем или обратном трубопроводе). °С.

— температура окружающей среды, (см. пояснение к формуде32), 0С Затем вычисляется условный параметр:

(7.2.)

.

где : — сумма термического сопротивления защитного покрытия и сопротивления теплоотдаче от поверхности в изоляции к окружающему воздуху (приложение 25,26)[13], с. м град/кДж.

— коэффициент теплопроводности основного слоя изоляции, кДж/(с.мград).

7.2 Тепловые потери трубопроводов Суммарные тепловые потери трубопровода определяются по формуле:

(7.3.)

где: — действительные удельные тепловые потери изолированным трубопроводом, кДж/(с.м.) ;

l — длина рассматриваемого участка по генплану, м.

lк — суммарная длина компенсаторов, м.

— коэффициент местных потерь тепла, учитывающий потери фланцев, фасонных частей и арматуры (таблица 8)[13].

Действительные удельные тепловые потери изолированным трубопроводом определяется по формуле:

(7.4.)

.

где: действительное полное термическое сопротивление изолированного трубопровода, м.с.град/кДж. Величина действительного полного термического сопротивления изолированного трубопровода определяется в зависимости от способа прокладки трубопроводов.

а) Надземная прокладка трубопроводов.

Полное термическое сопротивление будет равно:

(7.5.)

.

где: — термическое сопротивление основного изоляционного слоя;

— термического сопротивления защитного покрытия;

Термическое сопротивление основного слоя изоляции определяется по формуле:

(7.6.)

где — наружный диаметр основного слоя изоляции, м;

— наружный диаметр трубопровода, м;

— коэффициент теплопроводности основного слоя изоляции (приложение 27)[13].

Наружный диаметр основного слоя изоляции равен:

(7.7.)

Термическое сопротивление теплоотдаче от поверхности изоляция к окружающему воздуху определяется по формуле:

(7.8.)

где: — наружный диаметр защитного покрытия изоляции, равен dиз +(0,01…0,02), м.

— коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляционной конструкции в окружающую среду (таблица 9) кДж/(с.м2град)[13]. Скорость ветра определяется из приложения 6 [13]

8. ВЫБОР ТЕПЛОФИКАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ИСТОЧНИКА ТЕПЛОСНОБЖЕНИЯ.

Выбор основного теплофикационного оборудования источника теплоснабжения определяется характеристиками обслуживаемых тепловых потребителей, поэтому необходимо иметь полное представление о характере, емкости, параметрах, режиме работы и динамике развития всех видов потребителей теплоты. Источники теплоснабжения можно разбить на две группы: теплоэлектроцентрали ('ТЭЦ) и котельные.3адача теплофикационного оборудования заключается в подготовке теплоносителя к транспортировке по тепловой сети и в приёме использованного теплоносителя. Технологические схемы котельных и ТЭЦ содержат ряд звеньев одинакового значения, по этому, для них используется однотипное оборудование.

8.1 Выбор оборудования ТЭЦ Характер теплофикационного оборудования зависит от профиля ТЭЦ и типа системы теплоснабжения, а также от того входит ТЭЦ в энергосистему или работает отдельно. При водяных системах теплоснабжения основное теплофикационное оборудование включает в себя: пароводяные подогреватели марки ПСВ-200−14−23 (3 штуки), Котел марки КВ-ГМ-100 (8 штук), Турбины марки ПТ-23/30−90/10 (1 штука) подпиточные насосы марки СЭ-2500−180 и редукционно-охладительные установки марки РОУ VI-ВАЗ (1 штука), РОУ VII-ВАЗ (2 штуки).

Отпуск пара тепловым потребителем от ТЭЦ производится следующим образом:

а) из отборов или из противодавления турбин;

б) от паропреобразовательных установок, обогреваемых паром из отборов или их противодавления турбин;

в) от термокомпрессоров, пар к которым поступает из отборов турбин или частью из отборов турбин, частью из парогенераторов;

г) из парогенераторов непосредственно или через редукционно-охладительные установки (РОУ).

Турбины типа Т имеют теплофикационный регулируемый отбор пара, который направляется в расположенные на ТЭЦ подогревательные установки для подогрева воды, используемой в качестве теплоносителя для целей отопления, вентиляции и горячее водоснабжение. В турбинах типа ПТ имеется два отбора пара: теплофикационный и производственный. При выборе типа турбин определяющими являются параметры и ёмкость тепловых потребителей и, в частности давление и расход пара на технологическую нагрузку или тепловая нагрузка коммунально-бытового потребителя. Единичная мощность и тип агрегатов выбирается наиболее крупными наиболее высокими начальными параметрами пара. Конденсационные турбины с отборами пара типа Т и ПТ являются универсальными. Однако средний удельный расход теплоты на выработанной 1 кВт.ч., у этих турбин больше чем у турбин с противодавлением. Если номинальная производительность отбора используется менее 2000 ч/год то устанавливаются турбины типа Т. Турбины типа ПТ выбирается в случае длительного использования производственного отбора.

На ТЭЦ имеющих большой отпуск пара технологическим потребителям и значительные внешние потери конденсата, применяются паропреобразовательные установки. В них первичный греющий пар отдаёт своё тепло вторичному пару. Конденсат первичного греющего пара сохраняется на ТЭЦ и используется для питания парогенераторов. Вторичный пар направляется внешним потребителям. Следует иметь в виду, что применение паропреобразователей приводит к снижению выработки электроэнергии на тепловом потреблении. Параметры паропреобразователей, выпускаемые нашей промышленностью, приведены в приложении 34[13].

Редукционно-охладительные установки применяются для снижения давления и температуры острого пара. В нормальных условиях РОУ предназначаются для резервирования регулируемых отборов или противодавления турбин паром от парогенераторов и включаются только при выходе из работы турбоагрегатов, а также в периоды максимальной паровой нагрузки ТЭЦ при недостатке пара из отборов турбин. В некоторых случаях, когда давление пара в отборах или противодавлении турбин не соответствует давлению, требуемому отдельными потребителями, применяется постоянно действующие РОУ.

Подогрев горячей воды, направляемой в тепловую сеть, производится на ТЭЦ в специальных подогревательных установках, обогреваемых паром из отборов или противодавления турбин, а на некоторых ТЭЦ частично в водогрейных котлах. На ТЭЦ с турбогенераторами малой мощности устанавливается общая центральная подогревательная установка которая включает в себя подогреватели, сетевые насосы и подпиточные устройства. На ТЭЦ большой мощности подогреватели воды и сетевые насосы устанавливаются индивидуально к каждому агрегату, при этом подпиточные устройства сооружаются централизованными для всей ТЭЦ.

Выбор оборудования подогревательных установок производятся исходя из следующих основных положений. Энергетическая эффективность одноступенчатой схемы является очень низкой из-за чрезмерного давления отработанного пара и соответствующего сокращения удельной выработки электроэнергии на базе отпускаемого тепла. Значительное повышение энергетической эффективности обеспечивается при переходе к двухступенчатой или трехступенчатой схеме подогрева сетевой воды, при которой функции первой ступени выполняют основные подогреватели сетевой воды, обогреваемые паром при давлении 0,09 — 0,12 МПа из отборов противодавления турбин. Такие давления обеспечивают подогрев воды до 85 — 104 °C. Роль второй ступени подогрева выполняют подогреватели сетевой воды, обогреваемые свежим паром от парогенераторов, который дросселируется в РОУ до давления 0,7…1,4 МПа. При больших тепловых нагрузках в места подогревателей уславливаются пиковые водогрейные котлы.

Тепловая производительность основного подогревателя будет равна:

(8.1)

где: — максимальный расход тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, кДж/с ;

— оптимальный коэффициент теплофикации района, в расчетах можно принимать в пределах 0,4 … 0,6.

Тепловая производительность пикового подогревателя или водогрейного котла будет равна:

(8.2.)

.

По известной теплопроизводительности подогревателя определяется необходимая площадь поверхности нагрева:

(8.3.)

.

где: — коэффициент теплопередачи подогревателя,

— средний теплофикационный напор в подогревателе, °С.

При достаточной чистоте поверхности нагрева, высоких скоростях воды и надежном дренаже конденсата и воздуха из парового пространства в теплофикационных пароводяных подогревателях коэффициент теплопередачи будет равен 3…4 кДж/(с.м2.град).

Средний температурный напор в подогревателе при противотоке теплоносителей определяется по формуле

(8.4.)

где: — температура пара на входе в подогреватель, °С;

— температура конденсата на выходе из подогревателя, °С;

и — температуры сетевой воды на выходе из подогревателя и на выходе в него (для соответствующей ступени), °С;

Температура пара на входе в подогреватель при пароснабжении из отборов турбин принимается по приложению 32,33[13], при пароснабжении из парогенератора через РОУ принимается по приложению 37[13].

Температуру конденсата можно принимать равной температуре насыщения при соответствующем давлении (приложение 10)[13].

Паропроизводительность и количество парогенераторов на ТЭЦ выбирают по суммарной потребности в паре и количеству паровых турбин. При этом за счет пара энергетических парогенераторов покрывается «базовая» составляющая тепловой нагрузки, после того как энергия пара будет частично использована в турбинах для выработки электрической энергии. Количество парогенераторов не обязательно равно количеству турбин.

Выбор насосов зависят от типа подогревательной установки, т. е. могут быть центральные подогревательные установки, которые включают в себя сетевые насосы и подпиточные устройства и могут быть индивидуальные подогревательные установки, которые включают, а себя сетевые насосы, но при этом подпиточные устройства сооружаются централизованными для всей ТЭЦ.

Рабочий напор сетевых насосов закрытой водяной сети при суммарных расчетных расходах воды должен быть равен:

(8.5.)

где: — потеря напора в подогревательной установке станции, типовой котельной и станционных коммуникациях, м;

и — потери напора в подающей и обратной линиях тепловой сети, м.

— располагаемый напор на абонентском вводе, м;

Напор подкачивающих насосов должен определяться по пьезометрическому графику.

Напор подкачивающих насосов должен определяться из условия поддержания в водяных тепловых сетях статического давления .

9. ЭКОНОМИКА ТРАНСПОРТА ТЕПЛА Одним из основных технико-экономических показателей, характеризующих экономику транспорта тепла, является себестоимость транспорта тепла. Она представляет собой количество эксплуатационных затрат на единицу отпущенного тепла и определяется по формуле:

(9.1.)

где: — годовые издержки на амортизацию, ремонт тепловой сети, руб./год ;

— годовые издержки на перекачку теплоносителя, руб./год;

— стоимость тепловых потерь, руб./год;

— стоимость обслуживали, руб./год;

— количество тепла, отпущенного потребителем в терние года, определяется по площади графика годовой тепловой нагрузки, ГДж/год.

Годовые отчисления от капитальных вложений на восстановление основных фондов, на капитальный и текущий ремонт определяют по формуле:

(9.2)

где: — капитальные вложения в сооружение тепловой сети, руб;

— годовые отчисления" от стоимости сооружения тепловой сети;

= 0,075 В Капитальные вложения в сооружение тепловой сети определяется по формуле:

(9.3)

где: — количество параллельных трубопроводов в тепловой сети (подающих и обратных):

— общая длина трубопровода по генплану, м;

— общая длина компенсаторов тепловой сети, м;

— материальная характеристика тепловой сети, м2;

и — постоянные коэффициенты, зависящие от способа и условий прокладки тепловой сети (приложение 31)[13], руб./м и руб/м2;

Материальная характеристика тепловой сети определяется по формуле:

(9.4)

где: и — внутренний диаметр трубопровода и длина отдельного участка трубопровода, м;

i — количество участков трубопроводов с различными внутренними диаметрами, Годовые затраты на перекачку теплоносителя определяются по формуле:

(9.5)

где: — удельные эквивалентные затраты на электроэнергию,

= 0,012…0,015 руб./(квт.ч.);

— годовой расход электроэнергии сетевыми насосами, кВт.ч./год Расход электроэнергии на привод сетевых насосов при центральном качественном регулировании отпуска тела будет равен:

(9.6)

где: — расход воды в тепловой сети (производительность сетевого насоса), кг/с;

— перепад давлений, развиваемый насосом (приложение 41)[13], Па;

— плотность теплоносителя (приложение 10)[13], кг/м3;

— число часов работы насоса за год;

— к. п. д. насосной установки, = 0, 6…0, 7.

Стоимость тепловых потерь определяется по формуле:

(9.7.)

где: — годовые потери тепла всеми теплопроводами сети,;

— удельные замыкающие затраты на тепло;

= 0,6…1,1руб/год Годовые потери тепла приближенно определяются по формуле:

(9.8.)

где: — удельные годовые теплопотери, отнесенные к 1 м² условной материальной характеристики тепловой сети, ГДж/(м2. год);

— условная материальная характеристика тепловой сети, м2;

Условная материальная характеристика тепловой сети определяется по формуле:

(9.9.)

.

Удельные годовые теплопотери определяются по формуле:

ГДж/(м2град), (9.10.)

ГДж/(м2град),

где: — коэффициент теплопередачи изолированного теплопровода с учетом изоляции, канала и грунта, отнесенный условно к наружной поверхности изоляции трубопровода. Можно принимать = 0,8 … 1,2 Вт/ (м2. град); [6]

— среднегодовая температура теплоносителя, условно можно определять как полусумму температур подающей и обратной водяной магистрали, для паровых: сетей принимается равной средней температуре пара, °С;

— температура окружающей среды, °С;

— коэффициент местных тепловых потерь (таблица 8)

n — продолжительность работы тепловой сети в течение года, ч/год;

Стоимость обслуживания при ориентировочных расчетах определяется по следующей формуле:

(9.11.)

где: у — отчисления на общественные расходы, = 0,27;

— среднегодовая заработная плата одного работника,

= 240 000…300 000 тенге/год.

— количество эксплуатационного персонала, чел.

Количество эксплуатационного персонала можно вычислить по формуле

(9.12.)

где: — эксплуатационный коэффициент по тепловым сетям,

=(0,12 … 0,26) 10−3 чел/(кДж. с);

— суммарная расчетная тепловая нагрузка (формула II), кДж/с.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Цель данной курсовой работы является расчет теплопотребления и отопления города Ленинград. Рачитав данный курсовой я сделала вывод суммарный расход тепла составляет 895 542 кДж/с. Для Ленинграда это вполне нормально, так как продолжительность отопительного периода составляет 219 суток, а средняя температура отопительного периода -2,2°. Ленинград расположен в более холодном климате Водоподготовка для тепловых сетей Магистральные тепловые сети, в основном, имеют большую протяженность. Для их строительства используются стальные трубопроводы. В условиях наличия нескольких теплогенерирующих предприятий делаются закольцовки на магистральных теплопроводах, которые объединяют их в одну сеть. Что позволяет увеличить надежность снабжение теплом пунктов, а в результате и потребителей.

В некоторых случаях тепловая сеть предоставляет возможность распределять нагрузку между теплогенерирующими предприятиями. В магистральных тепловых сетях в качестве теплоносителя используется специально подготовленная вода.

При водоподготовке нормируются показатели содержания кислорода, карбоната жесткости, показатель pH и показатель содержания железа. Неподготовленная вода не может быть использована в тепловых сетях в качестве теплоносителя по причине возникновения отложений и коррозии под воздействием высоких температур, что приведет к повышенному износу трубопроводов и оборудования.

От системы водоподготовки зависит долговечность и надежность тепловых сетей.

Водоподготовка тепловых сетей должна периодически организовываться для обеспечения надежной работы трубопроводов, тепловых энергоустановок и другого оборудования.

Водоподготовка тепловых сетей производится в цехе химводоочистки в несколько этапов. Сначала вода предварительно умягчается. Благодаря этому в воде снижается концентрация примесей. Второй этап водоподготовки — это осветление. Вода пропускается через множество фильтров водоочистки, ионных и песочных, и достигает требуемого результата.

Выбор способов водоподготовки тепловых сетей должен производиться специализированной проектной или наладочной организацией, которая должна учитывать качество исходной воды, назначения котельной, конструкции теплопотребляющего оборудования, санитарные требования к теплоносителю, условия безопасности эксплуатации, технико-экономические показатели, соответствие с требованиями заводов-изготовителей.

Оборудование, предназначенное для водоочистки тепловых сетей, должно быть защищено специальным антикоррозийным покрытием, или же оборудование производится из подобного материала.

Тепловые сети принимаются в работу только при условии исправного оборудования для водоподготовки, при полной загрузке фильтров и наличия контрольно-измерительных приборов. Состав водоподготовительной установки и способ деаэрации определяются технико-экономическими обоснованиями при проектировании.

Водоподготовка тепловых сетей предотвращает образование накипи на внутренних поверхностях конструкционных элементов и препятствует развитию коррозии.

В воду, которая циркулирует в системе отопления, подается небольшое количество специальных химических соединений. Необходимое оборудование для водоподготовки в этом случае состоит из специального насоса-дозатора, импульсного датчика-расходомера, емкости для реагента, подпиточной воды.

Коррекционная водоподготовка тепловых сетей предполагает, что общая жесткость воды в системе отопления равна общей жесткости исходной воды, которая поступает на подпитку. При этом коррозионно активные газы связываются специальными компонентами реагента. В контурах тепловых сетей и водогрейных котлов водоподготовка должна совмещаться с процессом деаэрации, с частичной деминерализацией исходной воды и с дозированием дополнительных химических реагентов, влияющих на корректировку показателя pH. В основном, для организации подачи дополнительных химических реагентов требуется своя точка ввода и собственный насос дозатор с расходной емкостью.

Композиционные, многокомпонентные химические реагенты для коррекционной водоподготовки тепловых сетей и паровых котлов представляются наиболее эффективными для использования. При применении правильно подобранного оборудования для водоподготовки можно отрегулировать уровень pH, снизить концентрацию коррозийно-активных газов до безопасных пределов и предотвратить образование отложений.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Зеликсон Н. М., Шпеер М. Г. Тепловая изоляция трубопроводов тепловых сетей. — М.: Госэнергоиздат, 1962.

2. Златопольский А. Н., Завадский И. М. Экономика промышленной теплоэнергетики. — М.: Высшая школа, 1968 -290 с.

3. Захаренко С. Е. справочник строителя тепловых сетей. -М.: Энергия, 1967.

4. Лямин А. А., Скворцов А. А. Проектирование и расчёт конструкций тепловых сетей. -М.: Стройиздат, 1965. — 296 с.

5. Промышленные тепловые электростанции. Под ред. Е. Я. Соколова. 2-е изд., перераб. -М.: Энергия, 1979. — 296 с.

6. Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети. Изд 5-е, перераб. — М.: Энергоиздат, 1982. — 360 с.

7. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей. Под ред. А. А. Николаева. — М.: Стройиздат, 1965. — 359 с.

8. Строительные нормы и правила. СНиП П-36−73. Тепловые сети. — М.: Стройиздат, 1974. — 55 с.

9. Строительные нормы и правила. СНиП П-Г.8−62. Горячее водоснабжение. — М.: Стройиздат, 1963. — 11 с.

10. Строительные нормы и правила. СНиП П-33−75. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. — М.: Стройиздат, 1982.

11. Строительные нормы и правила. СНиП П-А.6−72. Строительная климатология и геофизика. — М.: Стройиздат, 1973. — 320 с.

12. Строительные нормы и правила. СНиП П-3−79. Строительная теплотехника. — М.: Стройиздат, 1980.

13. Методические указания [13]