Материал: Расчет системы теплоснабжения жилого микрорайона г. Кемерово

Участок AB при температуре от -27º до 39º соответствует чисто отопительной нагрузке.

7. Расход сетевой воды на отопление, вентиляцию и горячее водопотребление

Расчетные расходы сетевой воды на отопление и вентиляцию определены по следующим формулам:

где , - максимальный расход тепла на отопление и вентиляцию, Вт (табл. 1);

τ1 и τ2 - температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах, ºС.

Расчетные расходы на горячее водопотребление для открытой системы теплоснабжения определены по следующей формуле:

где - тепловая нагрузка на горячее водопотребление, Вт (табл. 2);

и  - температура горячего и холодного теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, ºС.

Суммарные расчетные расходы сетевой воды в двухтрубных тепловых сетях в открытой системе теплоснабжения при центральном качественном регулировании отпуска теплоты определены по формуле:

∑G = Gотопл + G вент + k*G г.в.

где k - коэффициент, учитывающий долю среднечасового расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления. Для открытой системы теплоснабжения до 100 МВт k = 0,8 [2].

Полученные результаты расчетов занесены в табл. 8

Таблица 8. Расход сетевой воды на отопление, вентиляцию и горячее водопотребление

8. Гидравлический расчет водяных тепловых сетей

Схема трубопроводов магистрали тепловой сети на рис. 6.

Гидравлический расчет по выбору диаметров труб, определения удельных потерь и скоростей теплоносителя в трубопроводах выполнены по расчетным табл. [6]. Местные сопротивления в трубопроводах заменены эквивалентными длинами [2]. Результаты расчета представлены в табл. 9.

.1 Регуляторы давления

В проекте принцип дихотомии (равенство гидравлических сопротивлений в ветвях одного узла) выполнен с помощью регуляторов давления типа РД 42 - 25 и перепускного клапана типа ПК 2335 с техническими характеристиками.

Регулятор перепада давления тип РД 42 - 25.

Применение: регулятор перепада давления для установок центрального теплоснабжения, отопительных систем и промышленных установок. Для заданных значений перепада давления от 0,05 до 10 бар с клапанами с условным диаметром 15 до 250. Условное давление от 16 до 40. Для жидких и газообразных сред до 220ºС, для воздухов и негорючих газов до 80ºС. Клапан открывается при росте перепада давления.

Приборы поддерживают заданное значение разности давления. Перепад давления, который необходимо держать постоянным, передается на соединенную с пружиной мембрану привода и ,тем самым, на конус установочного клапана.

Регуляторы перепада давления имеют следующие свойства:

бесшумный, и не требующий значительного техухода и вспомогательной энергии, управляемый средой П - регулятор

поставляются регуляторы с фиксированными заданным значением и регуляторы, заданное значение которых устанавливается в широком диапазоне

предназначены для воды, водяного пара и воздуха, а также для других жидкостей, газов и пара, если они не влияют на свойства рабочей мембраны

корпус клапана по выбору из серого литейного чугуна, чугуна с шаровидным графитом или стального литья

предусмотрено специальное исполнение для нефтепродуктов.

все соприкасающиеся со средой детали без примесей цветных металлов

односедельный клапан с разгрузкой по давлению с помощью сильфона из нержавеющей стали

рассчитаны специально для установок теплоснабжения от ТЭЦ

Конструкции: регулятор перепада давления предназначен для монтажа в байпассные или короткозамкнутые трубопроводы. С установочным клапаном тип 2422 для Ду от 15 до 250 и приводом тип 2425 с устанавливаемым заданным значением.

Перепускной клапан ПК 2335 со вспомогательным управляющим клапаном

Применение: регулятор давления для заданных значений от 1 до 28 бар.

Условный диаметр клапана от Ду 125 до Ду 400. Номинальное давление от Ру 16 до Ру 25 бар. Для жидких сред до 150ºС, негорючих газов до 80ºС и пара до 350ºС . Клапан открывается, если давление перед клапаном повышается.

Дифференциальное давление на регуляторе служит вспомогательной энергией и должно для открытия регулятора по крайне мере соответствовать минимальному дифференциальному давлению. Присоединенный вспомогательный клапан, как редуктор давления или перепускной клапан, определяет функции регулятора.

Характерные особенности:

незначительное техобслуживание Р - регулятора, не требуется вспомогательной энергии

особенно благоприятные качества регулирования при маленьких отклонениях от заданного значения, т.е. высокая точность регулирования благодаря вспомогательному клапану

удобная установка заданного значения на вспомогательном управляющем клапане

односедельный проходной клапан с фланцевым присоединением

Исполнения:

регулирующий клапан тип 2422 (модифицированный) с мягкоуплотненным конусом и внутренними закрывающими пружинами без сервопривода

в каждом случае с вспомогательным управляющим клапаном с грязеуловителем и дроссельным вентилем

корпус клапана из серого чугуна, чугуна с шаровидным графитом или стального литься

оснащен подходящим для среды вспомогательным управляющим клапаном, стандартное исполнение с перепускным клапаном типа 44 - 7.

Монтаж:

монтаж в горизонтальный трубопровод

направление потока соответствует стрелке на корпусе

до Ду 250: монтаж клапана, включая корпус, - висящий вниз, Ду 300, Ду 400: разгрузочная мембрана - наверх.

9. Анализ пьезометрического графика

На рис. 7. представлен пьезометрический график для 2х трубной системы: ветвь магистральной сети А - К.

Анализ представленного графика показывает:

давление на всасе сетевого насоса 25 м. вод. ст. - исключающее явление кавитации ;

общий напор в сети составляет 47,92 м, что исключает разрушение чугунных радиаторов у потребителя, трубопроводов и арматуры в сети, допустимое рабочее давление которых составляет 60 метров;

линия обратного трубопровода находится выше расчетных объектов на 5 метров, кроме 12-ти этажного жилого дома. Для данного объекта принимаем закрытую схему горячего водоснабжения и независимую схему отопления с теплообменником;

линия статического давления Hстат = 31 м выше линии невскипания воды по напору (при температуре сетевой воды равной 130 ºС она составляет 27 м). [6].

Для выполнения п. 3 приняты и установлены пластинчатые теплообменники фирмы “Ридан” расчет которых представлен на стр. 38а и 38б.

10. Подбор сетевого насоса

Из пьезометрического графика напор сетевого насоса составляет с.н. = 48,0 м, общий расход - Gс.н. = 243,55 т/ч (табл. 8).

Из [7] по напору и расходу принимаем к установке 2 сетевых насоса типа 1Д 315-50, один из них рабочий, а другой - резервный.

Насос типа 1Д315-50 - центробежный одноступенчатый насос с рабочим колесом двустороннего входа. Насос типа 1Д 315-50 предназначен для перекачивания воды и сходных с ней по вязкости 36 сСт и химической активности жидкостей, с температурой до +85ºС, содержащих твердые включения до 0,05% по массе, размером до 0,2 мм. Насос типа 1Д315-50 обладает хорошей всасывающей способностью, высоким КПД, и применяется на насосных станциях городского, промышленного и сельского водоснабжения, а также для орошения и осушения полей. Материал проточной части насоса типа 1Д 315-50, как и все насосное оборудование данного типа, выполнен из чугуна. Уплотнение вала насоса типа 1Д 315-50 - сальниковое. Гидравлический затвор сальника обеспечивается посредством подвода жидкости к кольцу сальника по специальным трубопроводам из напорной полости насоса. Электродвигатель в стандартной комплектации насоса мощностью 75 кВт.

Рабочий режим насоса определен по техническим характеристикам рис. 9.

Техническая характеристика сетевой насоса типа 1Д 315-50.

Подача - 315 м3/час

Напор - 50,0 м

η = 0,78

N = 39 кВт

Размер агрегата - 171х60х90 см

Вес агрегата - 788 кг

Рис. 9. Графическая характеристика насоса типа 1Д 315 - 50

11. Тепловой расчет теплопроводов

В проекте тепловой расчет выполнен для магистральных тепловых сетей надземной прокладки. Тепловая изоляция - пенополиуретан (теплопроводность λ = 0,05 Вт/(м∙ ºС), средняя температура изоляции tиз = 60ºС [8]). Среднегодовая температура окружающей среды tо = 1,72 ºС [1]. Нормативные теплопотери для трубопровода (табл. 9) [2]. Температура сетевой воды tт = 130 ºС.

Полное термическое сопротивление изолированного трубопровода:

.

По нормам [8] предельная толщина изоляции составляет δиз = 0,18 м. Диаметр изолированного трубопроводапровода:

dиз = dтр + 2∙ δиз , м.

Коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции при надземной прокладке:

αн = 11,6 + 7√W = 11,6 + 7√7 = 30,12 Вт/(м2∙ºС),

где W - скорость движения воздуха, м/с. Для г. Кемерово из [8] принимаем равной 7 м/c.

Эффективность применения теплоизоляции оценена по критическому диаметру:

Термическое сопротивление теплоотдачи от наружной поверхности изоляции в окружающую среду:

Расчетный диаметр изоляции  = термического сопротивления для цилиндрического слоя теплоизоляции:

откуда получено

Термическое сопротивление по расчетному диаметру:

а толщина изоляции при расчетном термическом сопротивлении:

Принимаемая толщина изоляции по расчетному диаметру изоляции:

Температура на поверхности изоляции при :

Температура на поверхности изоляции не должна превышать допустимой величины . [8]

Анализ результатов расчета:

Результаты теплового расчета показывают:

. Расчетная толщина изоляции 0,11 - 0,13 мм меньше 0,18 мм.

. Температура на поверхности трубопровода меньше нормируемой +75ºС.

. Расчетное термическое сопротивление 1,78 - 3,67 (м∙ºС)/Вт меньше нормируемой 0,019 - 0,031 (м∙ºС)/Вт.

12. Расчет годовой потребности в топливе

Общегодовой расход тепла определен как сумма расходов по расчетным периодам ∑QiП :

;

,

где расход тепла за расчетный период; Ni - продолжительность расчетного периода (рис. 1); Qi - расчетная мощность потребления тепла в периоде (табл. 3).

Расчетная годовая потребность в топливе определена по теплоотводности условного топлива:

где  теплотворность условного топлива и равная 29,3 МДж/кг;  - КПД сжигаемого топлива на котельной = 0,8.

13. Выбор типа и количества котлов

Выбор типа и количества котлов выполнен по табл. 3.

Из табл. 3

Для максимальной тепловой нагрузки выбраны 3 котла типа

КВ - Р - 11,63 - 150, один из которых является пиковым, а другой - резервным. Для летнего режима выбран котел типа "Титан" 0,8 - 95ТР.

Технические характеристики водогрейного котла типа КВ - Р - 11,63 - 150

Теплопроизводительность номинальная: 11,63 МВТ;

Вид топлива: каменный и бурый уголь;

Давление воды на входе в котел, не более: 1,6 МПа;

Давление воды на выходе из котла, не менее: 1,0 МПа;

Температура на входе: 70ºС;

Температура на выходе: 150ºС;

Гидравлическое сопротивление: 0,25 МПа;

Диапазон регулирования теплопроизводительности по отношению к номинальной: 30 - 100%;

Расход воды: 123,5 т/ч;

Расход расчетного топлива: 2160 кг/ч;

Температура уходящих газов без воздухоподогревателя/с воздухоподогревателем: 220/186 ºС;

Аэродинамическое сопротивление (суммарное) без воздухоподогревателя/с воздухоподогревателем : 67,0/79,5 кг/м2;

КПД котла, не менее, без воздухоподогревателя/с воздухоподогревателем: 80,9/84,2%.

Технические характеристики водогрейного котла типа "Титан" 0,8 - 95ТР

Теплопроизводительность номинальная: 0,8 МВТ;

Вид топлива: каменный и бурый уголь;

Давление воды на выходе из котла, не более: 0,6 МПа;