МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Белорусский национальный технический университет Кафедра «Промышленная теплоэнергетика и теплотехника» ИСТОЧНИКИ И СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ Методические указания к выполнению курсового проекта для студентов специальности 1-43 01 05 «Промышленная теплоэнергетика» Минск БНТУ 2019 2 Составители: канд. техн. наук, доцент В.И. Чернышевич старший преподаватель Т.А. Петровская Рецензенты: канд. техн. наук, доцент Л.Н. Тарасевич В издании приведена последовательность расчета тепловых нагрузок предприятий и жилых поселков, гидравлического и теплового расчета водяных теплосетей, паропроводов и конденсатопроводов, тепловой схемы котельной для студентов специальности 1-43 01 05 «Промышленная теплоэнергетика» дневной формы обучения. Белорусский национальный технический университет пр-т Независимости 65, г. Минск, Республика Беларусь Регистрационный № БНТУ/ ЭФ43-03.2019 3 СОДЕРЖАНИЕ Введение ................................................................................................................................. 4 Задание по курсовому проектированию ............................................................................. 4 1. Определение расчетных тепловых нагрузок .................................................................. 6 2. Построение графиков расхода теплоты ........................................................................ 11 3. Построение графика центрального качественного ...................................................... 13 регулирования по отопительной нагрузке ........................................................................ 13 4. Определение расчетных расходов сетевой воды ......................................................... 15 5. Гидравлический расчет водяной тепловой сети .......................................................... 15 5.1.Общие сведения .......................................................................................................... 15 5.2. Предварительный расчёт .......................................................................................... 17 5.3. Проверочный расчёт .................................................................................................. 18 6. Построение пьезометрического графика водяной тепловой сети совмещённого с профилем теплотрассы. ...................................................................................................... 23 7. Выбор схем присоединения абонентов к тепловой сети. ............................................ 26 8. Выбор сетевых и подпиточных насосов ....................................................................... 26 9. Гидравлический расчёт паропроводов .......................................................................... 28 9.1. Предварительный расчёт паропровода. .................................................................. 28 9.2. Поверочный расчёт паропровода. ............................................................................ 30 10. Гидравлический расчёт конденсатопроводов ............................................................ 32 11. Расчёт тепловой изоляции теплопроводов ................................................................. 33 12. Расчёт тепловой схемы паровой котельной ................................................................ 35 13. Выбор типа и количества паровых котлов ................................................................. 45 Список использованных источников ................................................................................ 46 ПРИЛОЖЕНИЯ ................................................................................................................... 47 4 ВВЕДЕНИЕ Курсовая работа по теплоснабжению промышленного предприятия имеет цель закрепить программу дисциплины «Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий» и приобрести практические навыки проектирования тепловых сетей и тепловой схемы котельной. Методические рекомендации по расчетам, выполнению графической части и пояснительной записки могут быть использованы в дипломном проектировании. Необходимо отметить, что все технические решения должны применяться согласно действующим в настоящее время в республике нормативным документам. ЗАДАНИЕ ПО КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ Теплоснабжение промышленного района осуществляется от паровой котельной. В системе теплоснабжения абонентов, обеспечивающей тепловую нагрузку на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, в качестве теплоносителя применяется вода. Система теплоснабжения закрытая, двухтрубная. Регулирование отпуска тепла принято центральное, качественное по отопительной нагрузке. Для покрытия технологической нагрузки к промышленным предприятиям подведен паропровод. Исходными данными для выполнения курсового проекта являются: 1. Генплан промышленного района с отметками рельефа местности. 2. Наименование и расположение абонентов, получающих тепло из системы централизованного теплоснабжения. 3. Климатологические данные района теплоснабжения. 4. Строительный объем промышленных цехов. 5. Расход пара на технологические нужды промпредприятий; его давление у потребителей. 6. Число жителей района. 7. Расчётная температура сетевой воды. 8. Расход и параметры пара у потребителей. 5 Состав и объем курсового проекта Курсовой проект по теплоснабжению промышленного района должен состоять из расчетно-пояснительной записки объёмом не более 50 страниц и графической части – 2 листов чертежей (формат А1 по ГОСТ 2.301-68). Расчетно-пояснительная записка должна содержать следующие разделы: 1. Задание на курсовой проект (прил. 10). 2. Климатологические данные района теплоснабжения. 3. Расчет теплопотребления промышленными предприятиями и жилыми микрорайонами. 4. Построение годового графика расхода тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. 5. Построение графика центрального качественного регулирования по отопительной нагрузке. 6. Выбор трассы и профиля теплосети. 7. Гидравлический расчет водяной тепловой сети. 8. Гидравлический расчет паропроводов и конденсатопровода. 9. Построение пьезометрического графика водяной тепловой сети. 10. Выбор схем присоединения абонентов к водяной тепловой сети согласно пьезометрического графика. 11. Выбор сетевых и подпиточных насосов. 12. Выбор типа и толщины изоляции теплопровода и определение тепловых потерь трубопроводами теплотрассы. 13. Расчет тепловой схемы паровой котельной и выбор количества паровых котлов. Список использованных источников. В курсовом проекте должны быть выполнены следующие графики и схемы: 1. График годового расхода тепла в зависимости от продолжительности стояния наружных температур по всем видам тепловой нагрузки промышленного района. 2. График центрального качественного регулирования. 3. Поперечное сечение конструкции прокладки тепловой сети. 6 4. Генплан промышленного района с нанесением трассы тепловых сетей (М1:10000). 5. Расчётная схема тепловых сетей с указанием запорной арматуры, компенсаторов, длин и диаметров участков трубопровода и др. арматуры (М1:10000). 6. Пьезометрический график водяной тепловой сети (М1:10000). 7. Продольный профиль теплосети (М1:10000). 8. Схема присоединения абонентов к тепловой сети. 9. Схема подключения сетевых и подпиточных насосов. 10. Тепловая схема паровой котельной. 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК В системах централизованного теплоснабжения (СЦТ) по тепловым сетям подаётся теплота различным тепловым потребителям. Несмотря на значительное разнообразие тепловой нагрузки, её можно разбить на две группы по характеру протекания во времени: 1) сезонная; 2) круглогодовая. Изменения сезонной нагрузки зависят главным образом от климатических условий: температуры наружного воздуха, направления и скорости ветра, солнечного излучения, влажности воздуха и т.п. Основную роль играет наружная температура. К сезонной тепловой нагрузке относятся отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха. Ни один из указанных видов нагрузки не имеет круглогодового характера. К круглогодовой нагрузке относятся технологическая нагрузка и горячее водоснабжение. Одна из первоочередных задач при проектировании и разработке режима эксплуатации систем централизованного теплоснабжения заключается в определении значений и характера тепловых нагрузок. Расчетный расход тепла на отопление промышленных зданий ( ) ( ) ,кВт , (1.1) 7 где μ - коэффициент инфильтрации; V - строительный объем здания по наружному обмеру, м 3 ; tв - внутренняя температура воздуха в здании, 0 С [2, 3, 4]; tно - расчётная температура наружного воздуха для отопления; q0 - отопительная характеристика здания, Вт/(м 3 × К) [, 2, 3, 4] √ ( ) (1.2) где b - постоянная инфильтрации, с/м, b = (35…40) × 10 -3 для промышленных зданий; b = (8…10) × 10 -3 для общественных; g – ускорение свободного падения, м/с 2 ; L – высота здания или этажа административного здания, м (во всех расчетах можно принимать L = 10…15 м); ωв - скорость ветра, м/с [3] (можно принимать 0…6 м/с); Тно, Тв – температура наружного и внутреннего воздуха, К. В горячих цехах часть теплопотерь здания компенсируется внутренними тепловыделениями. В этом случае расход тепла на отопление должен быть уменьшен на величину тепловыделения Qт, а расход остального подводимого тепла определится из выражения - Qо max′ = Qо max - Qт , кВт , (1.3) где Qо max – количество тепла, определяемое по формуле (1.1); Qт – внутренние тепловыделения здания, кВт. Для чугунолитейных, сталелитейных и других литейных цехов можно принимать Qт = (0,5…0,75) Qо max ; для термических и кузнечных цехов Qт = (0,3…0,5) Qо max ; для остальных цехов Qт = 0 Расчетный расход тепла на вентиляцию промышленных зданий Q в = qвV(tв – tнв) , кВт , (1.4) 8 где qв – вентиляционная характеристика здания, Вт/(м 3 × К) [2, 3, 4]; tнв – расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции, 0 С. Расчетный расход тепла на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий Находится по уравнениям (1.1) и (1.4). При отсутствии списка количества и назначения зданий расчет производится по укрупненным расходам тепла, принимаемым из [2, 3, 5]. Из общего расхода тепла на 1 жителя на отопление принимается 90 %, т.е. Qо max = 0,9q max m, кВт , (1.5) а на вентиляцию – 10%, т.е. Qв max = 0,1q max m , кВт , (1.6) где q max – укрупненная норма расхода тепла на 1 жителя, кВт; m – число жителей в районе. 9 Таблица 1.1 Расчет теплопотребления района № а б о н ен та Н аи м ен о в ан и е те п л о п о тр еб и те л ей Ч и сл о ж и те л ей в р ай о н е, т ы с. ч ел . С тр о и те л ьн ы й о б ъ ем з д ан и я, м 3 Расчетные характеристики М ак си м ал ьн ы е те п л о п о те р и зд ан и й , к В т С о б ст в ен н ы е те п л о в ы д ел ен и я, к В т М ак си м ал ьн ы й р ас х о д т еп л а н а о то п л ен и е, к В т М ак си м ал ьн ы й р ас х о д т еп л а н а в ен ти л яц и ю , к В т М ак си м ал ьн ы й р ас х о д т еп л а н а го р яч ее в о д о сн аб ж ен и е, к В т С у м м ар н ы й р ас х о д т еп л а аб о н ен то м , к В т У д ел ьн ая о то п и те л ьн ая х ар ак те р и ст и к а, В т/ (м 3 × К ) У д ел ьн ая в ен ти л яц и о н н ая х ар ак те р и ст и к а, В т/ (м 3 × К ) К о эф ф и ц и ен т и н ф и л ьт р ац и и У к р у п н ен н ая н о р м а р ас х о д а те п л а, к В т Н о р м а п о тр еб л ен и я го р яч ей в о д ы , к г/ су т. Ч и сл о д у ш ев ы х в ц ех е Т ем п ер ат у р а в о зд у х а в п о м ещ ен и и , 0 С Р ас ч ет н ая т ем п ер ат у р а в о зд у х а д л я о то п л ен и я, 0 С Р ас ч ет н ая т ем п ер ат у р а в о зд у х а д л я ,в ен ти л яц и и , 0 С Т ем п ер ат у р а го р яч ей в о д ы m V qo qв μ q max a p tв tн.о tн.в tг.в Qо max Qт Q ′ о max Qв max Qг.в max Q 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 I VI Металлургич. завод цехи … … Итого … Микрорайон Всего 10 Расход тепла на горячее водоснабжение производственных цехов Расчетная нагрузка горячего водоснабжения, кВт: ( ( ) ( )) ( ) где 1,2 – коэффициент, учитывающий остывание горячей воды в абонентских системах горячего водоснабжения; m –количество душей, шт.; a – норма расхода горячей воды в душе, a = 60 л/ч; tсм.1 – температура смеси горячей и холодной воды в душе, tсм.1 = 37 0 С; tх.в – температура холодной водопроводной воды, tх.в = 5 0 С; n – количество умывальников, шт.; b – норма расхода горячей воды на умывальник, b = 5 л/ч; tсм.2 – температура смеси горячей и холодной воды в умывальнике, tсм.2 = 35 0 С; cp – теплоёмкость воды, cp = 4,19 кДж/(кг × К). Расчетный расход тепла на горячее водоснабжение жилых районов ( ) , кВт (1.8) где k – коэффициент часовой неравномерности потребления горячей воды [2] ; α – среднесуточный расход воды на 1 жителя ; m – число жителей района. 11 Все данные по расчетам теплопотребления промышленного района сводятся в табл. 1.1. 2. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ РАСХОДА ТЕПЛОТЫ График годового расхода теплоты по продолжительности стояния температур наружного воздуха строится на основании графика суммарных часовых расходов теплоты и состоит из двух частей (рис. 2.1): левой – график зывисимости суммарных часовых расходов теплоты по различным видам теплопотребления в зависимости от температуры наружного воздуха и правой – годовой график расхода теплоты в зависимости от продолжительности стояния наружных температур. Рис. 2.1. График расхода тепла по продолжительности тепловых нагрузок Графики расходов тепла по отдельным видам теплопотребления и суммарный график расхода теплоты строятся по трём точкам, 12 соответствующим трём среднесуточным температурам tн – наружного воздуха: +8 0 С, tн.о и tн.в. При этом для определения недостающих значений тепловых нагрузок отопления и вентиляции используют следующие формулы пересчета тепловых нагрузок: ; (2.1) , (2.2) где в качестве tн последовательно подставляют указанные выше температуры наружного воздуха. Так как расчетная температура воздуха внутри помещений tв.р разная для зданий различного назначения, расчеты расходов на отопление и вентиляцию следует производить раздельно по каждому зданию или по их группе с одинаковой tв.р с последующим суммированием по типам нагрузки. Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение – круглогодовая, в течение отопительного периода условно принимается постоянной, не зависящей от температуры наружного воздуха. Поэтому график расхода теплоты на горячее водоснабжение представляет собой прямую, параллельную оси абсцисс. Левая часть графика представляет собой зависимость суммарной тепловой нагрузки, соответствующей определённым среднесуточным температурам наружного воздуха (из правой части графика), от продолжительности стояния этих температур (числа часов за отопительный период со среднесуточными температурами наружного воздуха, равными и ниже данных). Для построения левой части графика необходимо знать продолжительность стояния среднесуточных температур наружного воздуха за отопительный период для климатической области [2, прил. 3], при этом следует заполнить табл. 2.1. 13 Таблица 2.1 Продолжительность стояния среднесуточных температур наружного воздуха за отопительный период Температура наружного воздуха tн, 0С tн.о … … … 8 Число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха, равной и ниже данной nо В летний период (диапазон продолжительности стояния tн от no до n = 8400 ч) тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию отсутствуют, нагрузка на горячее водоснабжение составит 0,8Qг.в 3. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА ЦЕНТРАЛЬНОГО КАЧЕСТВЕННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПО ОТОПИТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКЕ Температурные графики выражают зависимость необходимых температур воды в тепловых сетях от тепловой нагрузки и от температуры наружного воздуха. Уравления для построения температурных графиков: - для подающей магистрали ̅ ( ) ̅ , 0 С; (3.1) - для обратной магистрали ̅ ̅ 0 С; (3.2) где tв.р – расчетная температура воздуха внутри помещения [2, 3, 4]; 14 ∆t ′ = 0,5(τ ′ 03 + τ ′ 02) - tв.р, 0 С – температурный напор в нагревательных приборах отопительной системы (τ ′ 03 = 95 0 С; τ ′ 02 = 70 0 С); , 0С – температурный перепад в тепловой сети; , 0 С – температурный перепад в отопительной системе; ̅̅̅̅ – относительная тепловая нагрузка; tн, tн.о – текущая наружная температура воздуха и расчетная температура наружного воздуха по отоплению, 0 С. Задаваясь различными значениями tн в пределах от + 8 0 С до tн.о (интервал – 5 0 С), определяются τ1 и τ2 и строят график температур воды в тепловой сети (рис. 3.1). Рис. 3.1. График температур воды в подающей и обратной магистрали при центральном регулировании по отопительной нагрузке 15 Поскольку температура воды для горячего водоснабжения должна быть 60…65 0 С, то минимальная температура воды в подающей магистрали должна быть 70 0 С для закрытых систем теплоснабжения. Поэтому отопительный график срезается на уровне 70 0 С и носит название отопительно – бытового. Температура наружного воздуха t ′ н, при которой график имеет излом, делит его на две части. В правой части от t ′ н осуществляется качественное регулирование отпуска теплоты, в левой части от + 8 0 С до t ′ н – местное регулирование (пропусками). 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ СЕТЕВОЙ ВОДЫ При теплоносителе – воде расчетные расходы воды для гидравлического расчета закрытых тепловых сетей определяются по формуле ( ) , кг/с (4.1) где Q∑ - суммарный расход тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение абонента, кВт; τ01, τ02 – температуры сетевой воды в прямом и обратном трубопроводе соответственно при расчетных температурах наружного воздуха, 0 С; c – 4,19 кДж/(кг ∙ 0 С) – теплоёмкость воды; Kр – коэффициент, учитывающий утечки воды из сети, Kр = 1,005. 5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОДЯНОЙ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ 5.1.Общие сведения Основной задачей гидравлического расчета является определение диаметров трубопроводов, а также потерь давления на участках тепловых сетей. Гидравлический расчет закрытой системы теплоснабжения выполняется для подающего теплопровода, принимая диаметр обратного теплопровода и падение давления в нём таким же, как и в подающем. 16 Перед выполнением гидравлического расчета разрабатывают расчетную схему тепловых сетей. На ней проставляют номера участков (сначала – по главной магистрали, а потом – по ответвлениям), расходы теплоносителя (кг/с или т/ч), длины участков (м). Здесь главной магистралью является наиболее протяженная и нагруженная ветвь сети от источника теплоты (точки подключения) до наиболее удаленного потребителя. Расчет состоит из двух этапов: предварительного и проверочного. Сначала выполняют расчет главной магистрали. По известным расходам, ориентируясь на рекомендованные величины удельных потерь давления Rл, определяют диаметры трубопроводов dн × S, фактические удельные потери давления Rл, Па/м, а также скорость движения теплоносителя W, м/с. Условный проход труб независимо от расчетного расхода теплоносителя должен приниматься в тепловых сетях не менее 32 мм. Скорость движения воды не должна быть более 3,5 м/с. Определив диаметры трубопроводов, находят количество компенсаторов на участках и другие виды местных сопротивлений. Затем определяют потери давления в местных сопротивлениях, полные потери давления на участках главной магистрали и суммарные по всей длине. Далее выполняют гидравлический расчет ответвлений, увязывая потери давления в них с соответствующими частями главной магистрали (от точки деления потоков до концевых потребителей). Увязку потерь давления следует выполнять подбором диаметров трубопроводов ответвлений. Невязка не должна быть более 10%. Если такая увязка невозможна, то излишний напор на ответвлениях должен быть погашен соплами элеваторов, дроссельными диафрагмами и авторегуляторами. На основе имеющихся материалов гидравлических испытаний тепловых сетей и водопроводов в СНиП 2.04.07 – 86 [3] рекомендуются следующие значения абсолютной эквивалентной шероховатости kэ, м, для гидравлического расчета тепловых сетей: Паропроводы ………………………… 0,0002 Водяные сети ………………………… 0,0005 Конденсатопроводы …………………. 0,001 17 5.2. Предварительный расчёт При известном располагаемом давлении ∆ρ для всей сети, а также для ответвлений предварительно определяют ориентировочные средние удельные потери давления Rл, Па/м: ( ) (5.1) где ∆ρ – располагаемый перепад давления, Па; ∑ ɭ – суммарная протяжённость расчетной ветви (ответвления), м; α – коэффициент, учитывающий долю потерь давления в местных сопротивлениях: α = 0,019 , где G – расход теплоносителя на участке, кг/с. В данной курсовой работе при неизвестном располагаемым перепаде давления в начале и конце теплотрассы удельные потери давления Rл в тепловых сетях могут быть приняты согласно рекомендациям [3]: а) на участках главной магистрали не более 80 Па/м; б) на ответвлениях – по располагаемому перепаду давления, но не более 300Па/м. Диаметр трубопровода, м: (5.2) где – коэффициент, определяется по прил. 2; G – расход теплоносителя на участке, кг/с. Таблица 5.1 18 Таблица предварительного гидравлического расчета водяной тепловой сети № участков Расход воды на участке, кг/с Длина участка, м Располагаемый напор в начале участка Ориен- тиро вочные местные сопро- тивле- ния Ориен- тиро вочные удельные линейные потери давления, Па/м Ориен- тиро вочный внут- рений диаметр трубы, м. Стандартные трубы Па м в.с. Внеш- ний диа- метр трубы Тол- Щина стен- ки тру- бы, мм G ɭ ∆P ∆H α R′л d dн S 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Магис- траль Ответв- ления 5.3. Проверочный расчёт По полученным значениям выбирается ближайший стандартный диаметр трубопровода для каждого участка [6,]. Затем рассчитывается скорость движения теплоносителя, которая не должна превышать 3,5 м/с. После установления диаметров теплопроводов производится разработка монтажной системы, которая заключается в расстановке на трассе тепловых сетей неподвижных опор, компенсаторов и запорнорегулирующей арматуры. На участках между узловыми камерами, т.е. камерами в узлах ответвлений, размещают неподвижные опоры, расстояние между которыми зависит от диаметра теплопровода, типа компенсатора и способа прокладки тепловых сетей (прил. 8). В каждой узловой камере устанавливают неподвижную опору. На участке между двумя неподвижными опорами предусматривают компенсатор. Повороты трассы теплосети под углом 90 – 130 о используют для самокомпенсации температурных удлинений, а в местах поворотов под углом более 130 о устанавливаются неподвижные опоры. Неподвижные 19 опоры распологают на теплопроводах большего диаметра, запорную арматуру устанавливают на всех отверстиях и на магистральных участках через одно – два ответвления. В камерах на ответвлениях к отдельным зданиям при диаметре ответвлений до 50 мм и длине до 30 м запорную арматуру допускается не устанавливать. При этом должна предусматриваться арматура, обеспечивающая отключение группы зданий с суммарной тепловой нагрузкой до 0,6 МВт. Число компенсаторов определяют в зависимости от диаметра трубопровода, рода теплоносителя и расстояния между неподвижными опорами Lx определяемого по прил. 5. При установке П – образных компенсаторов длина трубопровода увеличивается на величину. ɭк = 2 H nк, м, (5.3) где H – вылет (плечо) компенсатора, м, nк – число установленных на участке компенсаторов, шт., nк = ɭ / Lx Вылет компенсатора, в свою очередь, зависит от диаметра трубопровода, температуры теплоносителя. При расчёте компенсатора определяется расчетное тепловое удлинение трубопровода ∆ɭ = α Lx (τ1 – tм), м, (5.4) где α – коэффициент линейного расширения стали, α = 1,2 × 10 5 1/ 0 С; τ1 – максимальная температура теплоносителя; tм – температура наружного воздуха при монтаже компенсатора, Вылет компенсатора определяется по выражению √ , м (5.5) где СА = 0,3 – коэффициент формы компенсатора; 20 ∆ɭρ = к × ∆ɭ - температурное удлинение участка трубопровода с учетом предварительной растяжки; к – степень растяжки компенсатора, зависящая от температуры теплоносителя; при τ <250 о С к = 0,5; при 250 ≤ τ ≤ 300 о С к = 0,6; при 300 ≤ τ ≤ 400 о С к = 0,7; при τ > 400 о С к = 1,0; Е = 19,6 × 10 10 Па – модуль упругости первого рода; σдоп – допустимое напряжение от тепловых удлинений, σдоп = 70 × 10 6 Па. Эквивалентная длина всех местных сопротивлений определяется по формуле ɭэ = Аᶩ ∑ ξ dв 1,25 , м, (5.6) где Аᶩ - постоянный коэффициент, зависящий от шероховатости труб; значение Аᶩ можно взять из [2]. Приведённая длина участка трубопровода определяется из выражений: при П- образных компенсаторах ɭпр = ɭ + ɭк + ɭэ , м; (5.7) при сальниковых компенсаторах ɭпр = ɭ + ɭэ , м; (5.8) Все расчеты по определению приведенной длины трубопроводов оформляются в виде табл. 5.2. Уточнённые удельные линейные потери давления подсчитываются из выражения (5.9) 21 где – постоянный коэффициент, от шероховатости труб; значение берется из [3] или прил. 2. В случае превышения Rл допустимых значений следует принять большой диаметр стандартной трубы. Полная потеря давления на участке сети ∆P = Rл × ɭпр , Па, (5.10) , м в.ст., где g = 9.81 м/с 2 – ускорение свободного падения; ρ кг/м 3 – плотность теплоносителя при заданной температуре t1. 22 Таблица 5.2 Определение приведённой длины теплотрассы У ч ас то к с ет и Установленные на трассе местные сопротивления С у м м а к о эф ф и ц и ен то в м ес тн ы х с о п р о ти в л ен и й Р ас ст о ян и е м еж д у м ер тв ы м и о п о р ам и , м Р ас ч ет н о е у д л и н ен и е к о м п ен са то р а , м Д л и н а в ы л ет о в к о м п ен - са то р о в , м Э к в и в ал ен тн ая д л и н а м ес т. со п р ., м Д л и н а тр у б о п р о в о д о в п о с х ем е , м П р и в ед ен н ая д л и н а тр у б о п р о в о д о в , м тройник задвижки повороты 120 0 отводы 90 0 компенса- торы чис- ло коэф. мест. сопр. чис- ло коэф. мест. сопр. чис- ло коэф. мест. сопр. чис- ло коэф. мест. сопр. чис- ло коэф. мест. сопр. n ξ n ξ n ξ n ξ n ξ ∑ ξ Lх ᶩр ᶩк ᶩо ᶩ ᶩпр 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 2 … n 23 Окончательно все результаты расчётов оформляют в виде табл. 5.3. Таблица 5.3 Окончательный гидравлический расчет тепловой водяной сети Уча- сток сети Расход воды на учас- тке , кг/с Приве- дённая длинна участка, м Стандартная труба Уточнён- ные удель- ные и линейные потери, Па/м Падение давления (напора) на участке Общее распола- гаемое давление (напор) у абонента, Па (м в. ст.) диа- метр, м тол- щина, м Па м в. ст. G ᶩпр dн S Rл ∆P ∆H ∑∆P(∆H) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 … 9 Невязка потерь напора по главной линии и ответвлению при окончательном расчёте также не должна превышать 5%. 6. ПОСТРОЕНИЕ ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКОГО ГРАФИКА ВОДЯНОЙ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ СОВМЕЩЁННОГО С ПРОФИЛЕМ ТЕПЛОТРАССЫ. Построение пьезометрического графика (рис. 6.1) производится следующим образом. За начало координат принимают ось сетевых насосов на станции. Приняв эту точку за условный нуль, строят профиль местности по трассе основной магистрали и по характерным ответвлениям. На профиле местности в масштабе наносят высоту присоединяемых зданий (принимают Нзд. = 10…15 м). Предварительно давление на всасывающей стороне насосов Нвс. принимают 15…20 м и наносят горизонталь А2Б4. От точки А2 откладывают по оси абсцисс длины расчетных участков, а по оси ординат из концевых точек – потери давления из табл. 2.3. Соединив верхние точки этих отрезков, получают ломаную А2Б2, которая и будет пьезометрической линией обратной 24 магистрали. Каждый вертикальный отрезок от условного уровня А2Б4 до пьезометрической линии А2Б2 даёт потери давления в обратной магистрали от насосной до соответствующей точки. Рис. 6.1. Построение пьезометрического графика двухтрубной закрытой водной теплосети: Нвс – давление на всасывающей стороне сетевых насосов; Нсн – давление сетевых насосов на станции; Нп - полное давление, развиваемое сетевыми насосами; ∆Наб – располагаемый напор у абонента; ∆Нб – потеря давления в бойлерной ТЭЦ; ∆Нп – потеря напора в подающей магистрали; ∆Но – потеря напора в обратной магистрали ; ᴢ - пьезометрическая высота местности От точки Б2 откладывают вверх необходимый располагаемый напор в конце магистрали ∆Наб, который принимают в зависимости от схемы присоединения абонента к тепловой сети. Полученный отрезок Б2Б1 характеризует в конце подающей магистрали. От точки Б1 откладывают вверх потери напора в подающем трубопроводе ∆Нп и проводят горизонтальную линию Б3А1. От неё вниз откладывают потери давления по подающей линии от источника тепла до конца отдельных расчетных участков и строят аналогично предыдущему участку пьезометрическую линию А1Б1 подающей магистрали. От точки А1 откладывают вверх 25 потерю давления в котельной, равную ∆Нб = 10…20 м. При первоначальном построении пьезометрического графика давление на всасывающей стороне сетевых насосов было принято произвольным. Перемещение графика параллельно самому себе вверх или вниз позволяет принять любые давления на всасывающей стороне сетевых насосов и соответственно в местных системах. Однако нужно помнить, что при непосредственном присоединении местных систем обратный трубопровод гидравлически соединен с местной системой, поэтому давление в обратном трубопроводе целиком передаётся местной системе. При выборе положения пьезометрического графика исходят из следующих условий: 1. Допустимое давление в обратной магистрали не должно превышать допускаемого рабочего давления в местных системах [3]. 2. Давление в обратном трубопроводе должно обеспечить залив верхних приборов систем отопления. 3. Давление в обратном трубопроводе должно быть не ниже 50…100 кПа во избежание образования вакуума. 4. Давление в любой точке подающего трубопровода должно быть выше давления вскипания при максимальной расчетной температуре теплоносителя [3]. 5. Давление во всасывающем патрубке сетевых насосов из условий предупреждения кавитации должно быть не ниже 50 кПа и пьезометрический напор в обратной линии – не менее 5 м. 6. Располагаемый напор в конечной точке сети должен быть равен или больше расчётной потери напора на абонентском вводе при расчетном пропуске теплоносителя. 7. Давление при статическом состоянии, установленное в низшей точке местной системы в низкорасположенных системах, не должно превышать допускаемого рабочего давления 600 кПа. 26 7. ВЫБОР СХЕМ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АБОНЕНТОВ К ТЕПЛОВОЙ СЕТИ. Условия выбора схем присоединения абонентов следующие: 1. Присоединения абонентов по зависимой схеме требует чтобы статический напор был бы на 5 м выше верха зданий, (условие невскипания воды, при прекращении работы сетевого насоса). Расстояние от низа зданий до обратной линии гидродинамического напора не должна превышать 60 м (из условия прочности чугунных радиаторов). 2. Здания не должны пересекать линию пьезометрического напора в обратной магистрали. 3. Располагаемый перепад у абонента должен быть в пределах 10 – 15 м (из условия работы элеватора). Если эти условия не выполняются, то схема присоединения абонентов должна быть независимой. 8. ВЫБОР СЕТЕВЫХ И ПОДПИТОЧНЫХ НАСОСОВ Требуемый напор сетевых насосов Нсн при суммарных расчетных расходах сетевой воды складывается из потерь напора в водонагревательной установке источника теплоты ∆Нпу, суммарных потерь напора в подающем и обратном теплопроводах тепловой сети ∆Нс и потерь напора у абонента ∆Наб: Нсн з = ∆Нпу + ∆Нс + ∆Наб. (8.1) Для летнего периода напор сетевых насосов ( ) (8.2) где Gл и Gз – расходы сетевой воды в летний и зимний периоды. Выбор сетевых насосов проводится по их характеристикам [4,]. По принятому напору и расчётной подаче определяют число параллельно или последовательно работающих насосов. Для зимнего и летнего периода предусматривается установка отдельных групп и насосов. 27 Минимальное количество насосов в каждой группе – 2 шт., один из которых резервный. Строится характеристика сопротивления сети (8.3) Сопротивление сети – величина постоянная и не зависит отрасхода теплоносителя, а зависит только от эквивалентной шероховатости внутренней поверхности трубопроводов, эквивалентной длины местных сопротивлений и плотности теплоносителя. Характеристика сети строится по одному известному режиму (расчетному). Задаваясь различными расходами воды при постоянной характеристике сети, определяем напор в сети. По этим данным строим характеристику сопротивления сети и совмещаем её с характеристикой сетевых насосов. Точка пересечения А указывает расход теплоносителя и напор, развиваемый сетевыми насосами (рис. 8.1). Рис. 8.1. Гидравлическая характеристика сетевых насосов и тепловой сети 28 Требуемый напор подпиточного насоса устанавливается исходя из необходимости поддержания определённого статического напора тепловой сети и обеспечения невскипания воды в самой выоской точке абонентов при остановке сетевых насосов. Подача подпиточных насосов определяется из условия восполнения утечек воды и принимается 0,75 % от объёма воды в теплопроводах и присоединенных к ним системах теплопотребления. Кроме того, должна предусматриваться аварийная подпитка сети до 20 % от объёма трубопроводов. Количество подпиточных насосов не менее 2 – х, один из них – резервный. 9. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПАРОПРОВОДОВ Расчёт производится по заданным расходам и параметрам пара согласно схемы рис. 9.1. В расчётах эквивалентная шероховатость труб принимается кэ = 0,0002 м. 9.1. Предварительный расчёт паропровода. Ориентировочная доля местных сопротивлений по формуле , где z = 0,05…0,1. Ориентировочные удельные линейные потери давления определяются по формуле (5.1), а ориентировочный внутренний диаметр паропровода – с помощью выражения ( ) , м (9.1) где D – расход пара, кг/с. При расчёте R′л по формуле (5.1) необходимо задаться предварительно падением давления ∆P на расчётном участке паропровода в пределах 50…100 кПа на 1 км длины паропровода. Ориентировочная средняя плотность пара ρср определится из условия предварительно принятого падения давления и принятого падения температуры пара по длине участка (9.2) где ρн и ρк – объёмные плотности пара в начале и конце расчётного участка, кг/м 3 . 29 30 Рис. 9.1. Расчетная схема теплопроводов Давление пара в котельной можно рассчитать, зная давление пара у потребителей, при этом температура пара t = 350 0 С ≥ ts (пар перегретый). После округления ориентировочного диаметра паропровода до стандартного производится поверочный расчёт паропровода. Все данные предварительного расчёта паропровода сводятся в табл. 9.1. Таблица 9.1 Таблица предварительного гидравлического расчёта паропроводов У ч ас то к с ет и Р ас х о д п ар а, к г/ с Д л и н н а у ч ас тк а, м Начало участка О р и ен ти р о в о ч н ы е м ес тн ы е со п р о ти в л ен и я О р и ен ти р о в о ч н ы е у д ел ьн ы е л и н ей н ы е п о те р и , П а/ м О р и ен ти р о в о ч н ы й д и ам ет р п ар о п р о в о д а, м Стандартная труба Д ав л ен и е, П а Т ем п ер ат у р а, 0 С О б ъ ём н ая п л о т- н о ст ь, к г/ м 3 Н ар у ж н ы й д и ам ет р , м Т о л щ и н а С те н к и , м м D ɭ Pн tн ρн α R ′ л d ′ в dн S 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 … 9.2. Поверочный расчёт паропровода. Местные сопротивления вычисляются аналогично указанному для водяных тепловых сетей. Секционирующие задвижки на паропроводе расчетной магистрали не ставятся. Задвижки ставятся на ответвлениях и перед вводом паропровода к потребителю (рис. 9.1). Для стандартной трубы определяем область гидравлического режима работы паропровода. Для этого определяем число Rе (9.3) где ν – кинематическая вязкость пара, м 2 /с. 31 Предельное число Рейнольдса (9.4) Для Rе > Rепред удельные потери давления вычисляются с помощью уравнения , Па/м (9.5) где АR – постоянный коэффициент (прил. 2). При Rе < Rепред Rл определяется по формуле Д′Арси. Эквивалентная длина всех местных сопротивлений подсчитывается по формуле (5.6). Приведённая длина паропровода определяется по формуле (5.7). Поскольку объёмная плотность пара изменяется, необходимо определить теплопотери на трассе и уточнить среднюю теплоёмкость пара. Удельные тепловые потери выбираются из прил. 7 в зависимости от типа прокладки. Полные теплопотери на расчётном участке Q = qɭ · ɭp , кВт, (9.6) где ɭp – расчётная длина участка паропровода, ɭp = ɭпp - ɭз м. Температура пара изменяется на участке на величину , 0 С (9.7) где СР – теплоёмкость пара; Q – теплопотери, кВт. По конечным значениям пара Pк, tк, ρк находится значение ρср и уточняется значение Rл. ∆P = Rл · ɭпp , Па. (9.8) 32 Все данные поверочного расчёта паропровода сводятся в табл. 9.2. Таблица 9.2 Таблица окончательного гидравлического расчёта паропроводов У ч ас то к с ет и Р ас х о д п ар а, к г/ с П р и в ед ён н ая д л и н а п ар о п р о в о д а, м О р и ен ти р о в о ч н ая с р ед н яя п л о тн о ст ь п ар а, к г/ м 3 К и н ем ат и ч ес к ая в яз к о ст ь п ар а, м 2 /с Ч и сл о Р ей н о л ьд са П р ед ел ьн о е ч и сл о Р е Л и н ей н ы е п о те р и д ав л ен и я, П а/ м Р ас ч ёт н ая д л и н а у ч ас тк а У д ел ьн ы е п о те р и т еп л а О б щ ая п о те р я те п л а, к В т П ад ен и е те м п ер ат у р ы , 0 С П о те р и д ав л ен и я, П а Конец участка Д ав л ен и е, к П а Т ем п ер ат у р а П л о тн о ст ь, к г/ м 3 D ɭпp ρср ν Rе Rеп Rл ɭ qɭ Q ∆t ∆P Pк t ρ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 … 10. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ КОНДЕНСАТОПРОВОДОВ Расчёт конденсатопроводов проводят при 100% - ном возврате конденсата. Для транспорта от сборных баков до источника теплоты используют напорные конденсатопроводы, где с помощью конденсатных насосов обеспечивается давление, исключающее вторичное вскипание. Конденсат занимает полное сечение трубопровода. Напорные конденсаторпроводы рассчитывают аналогично трубопроводам водяных тепловых сетей, при этом принимают эквивалентную шероховатость труб Кэ = 1,0 мм. Диаметр конденсатопровода определяется по расходу конденсата и удельному падению по длине, которое принимается не более 100 Па/м. 33 11. РАСЧЁТ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ТЕПЛОПРОВОДОВ В задачу теплового расчёта входит выбор толщины основного слоя изоляционной конструкции, расчёт потерь теплоты теплопроводами и определение эффективности изоляции. 11.1. Выбор толщины изоляции теплопроводов Толщина основного слоя изоляционной конструкции выбирается на основании расчёта по нормам потерь теплоты [2, 4, 6], прил. 7. Основные теплоизоляционные материалы, применяемые для изоляции теплопроводов, имеют значение коэффициента теплопроводности λ = 0,04..0,07 Вт/(м ∙ к) [7,8]. Расчёт основного слоя изоляции проводят по выражению (11.1) где λиз – коэффициент теплопроводности слоя изоляции, Вт/(м ∙ 0 С); Rиз – термическое сопротивление основного слоя изоляции, м ∙ 0 С/ Вт, входит в выражение для суммарного термического сопротивления на пути теплового потока к окружающей среде, = ∑ . (11.2) Здесь ∑ – зависит от способа прокладки тепловой сети (наружная прокладка, подземная бесканальная, прокладка в непроходных каналах). Расчёт ∑ для различных способов прокладки изложен в [7,8,]. Примеры расчётов изложены в [5, 6]; τср – среднегодовая температура теплоносителя, 0 С; tо - средняя температура наружного воздуха за отопительный период (или температура грунта при подземной прокладке), 0 С; q – норма потерь теплоты, Вт/м (прил. 7); dн – наружный диаметр теплопровода, м. 34 11.2. Определение потерь теплоты теплопроводами Потери теплоты теплопроводами определяются по выражению ( ) ( ),Вт (11.3) где ɭ - длина участка, м; ß – коэффициент местных потерь тепла ß= 1,25 – для надземной прокладки, ß= 1,15 – для бесканальной прокладки, ß= 1,2 – для канальной прокладки. Для надземной прокладки полные потери тепла находят отдельно для подающего и обратного теплопроводов. Для случая параллельной бесканальной прокладки нескольких трубопроводов и прокладки труб в непроходных каналах тепловые потери находятся по методике, изложенной в [3, 5, 6,7,8]. 11.3. Определение коэффициентов эффективности изоляции Для оценки эффективности изоляционной конструкции пользуются выражением (11.4) где Qг и Qи – полные потери голого и изоляционного трубопровода. Для современных изоляционных конструкций коэффициент эффективности изоляции ηи = 0,85-0,95. 35 12. РАСЧЁТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ПАРОВОЙ КОТЕЛЬНОЙ Расчёт тепловой схемы котельной с паровыми котлами выполняется для трёх режимов: максимально – зимнего, наиболее холодного месяца и летнего. Расчёт тепловой схемы производственной котельной (рис. 12.1) рекомендуется производить в такой последовательности: 1. Составить таблицу исходных данных для расчёта. Она составляется на основании данных о расходах пара технологическими потребителями и теплоты на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. В 36 этой же таблице указываются значения величин, предварительно принятые в последующих расчётах (пример такой таблицы – 12.1). 2. Определить расход воды на подогреватели сетевой воды (т/ч) (12.1) где Q – расчётная тепловая нагрузка потребителей системы теплоснабжения (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение), МВт; t1 и t2 – температура воды соответственно перед сетевыми подогревателями и после них, 0 С. 3. Определить расход пара на подогреватели сетевой воды ( ) ( ) (12.2) где i ′′ РОУ – энтальпия редуцированного пара перед подогревателями сетевой воды, кДж/кг; iк – энтальпия конденсата после подогревателей сетевой воды, кДж/кг; η – КПД сетевого подогревателя (для различных подогревателей собственных нужд принимается равным 0,98). 4. Определить расход редуцированного пара внешними потребителями (т/ч) (12.3) где Dт – расход редуцированного пара внешними технологическими потребителями, т/ч. 5. Определить суммарный расход свежего пара внешними потребителями (т/ч) (12.4) при этом 37 (12.5) где D ′ т – расход свежего пара давлением 1,4 МПа; i ′ РОУ – энтальпия свежего пара, кДж/кг; iп.в – энтальпия питательной воды, кДж/кг; D ′ РОУ – расход пара перед РОУ, т/ч. 6. Определить количество воды, впрыскиваемой в редукционно – охладительную установку (т/ч), (12.6) 1. Расход пара на собственные нужды котельной (т/ч) (12.7) где Кс. н – расход пара на собственные нужды котельной (подогрев сырой и химически очищённой воды, расход на деаэратор) в процентах расхода пара внешними потребителями; рекомендуется принимать его равным 5 – 10 %. 8. Расход пара на мазутное хозяйство (т/ч) (12.8) где Км – расход пара на мазутное хозяйство, процентов расхода пара внешними потребителями; при отсутствии данных рекомендуется принимать его для небольших котельных равным 3 %. 9. Расход пара на покрытие потерь в котельной (т/ч) ( ) (12.9) где Кп – расход пара на покрытие потерь, процентов расхода пара внешними потребителями; рекомендуется принимать его равным 2 – 3 %. 38 10. Суммарный расход пара на собственные нужды, мазутное хозяйство и покрытие потерь в котельной (т/ч) (12.10) 11. Суммарная паропроизводительность котельной (т/ч) (12.11) 12. Потери конденсата в оборудовании внешних потребителей и внутри котельной (т/ч) ( )( ) , (12.12) где β – доля конденсата, возвращаемого внешними потребителями; Кк – потери конденсата в цикле котельной установки, процентов паропроизводительности котельной; рекомендуется принимать их равными 3 %. 13. Определить расход химически очищенной воды (т/ч) , (12.13) где Ктс – потери воды в теплосети, процентов количества воды в системе теплоснабжения, рекомендуется принимать их равными 2 – 3 %. 14. Определить расход сырой воды (т/ч) , (12.14) где Кх. о. в – коэффициент, учитывающий расход сырой воды на собственные нужды химводоочистки, рекомендуется принимать его равным 1,25. 39 15. Определить количество воды, поступающей с непрерывной продувкой в расширитель (т/ч), , (12.15) где ρпр – процент продувки, принимается от 2 до 5 %. 16. Количество пара, получаемого в расширителе непрерывной продувки (т/ч), ( ) ( ) , (12.16) где iк. в – энтальпия котловой воды, кДж/кг; i ′′ расш – энтальпия пара, полученного в расширителе непрерывной продувки, кДж/кг; i ′ расш- энтальпия воды, получаемой в расширителе непрерывной продувки, кДж/кг; х – степень сухости пара, выходящего из расширителя непрерывной продувки, принимается равной 0,98. 17. Количество воды на выходе из расширителя непрерывной продувки (т/ч) . (12.17) 18. Определить температуру сырой воды после охладителя непрерывной продувки ( 0 С) ( ) , (12.18) где - энтальпия воды после охладителя непрерывной продувки, принимается равной 210 кДж/кг. 19. Расход пара на подогреватель сырой воды (т/ч) 40 , (12.19) где - энтальпия сырой воды после подогревателя, определяется для температуры воды, принимаемой от 20 до 30 0 С, кДж/кг; - энтальпия сырой воды после охладителя непрерывной продувки, определяется по температуре Дж ; - ь я у Дж ; - ь я у я я у й й - 85 0 . ь у у ч ч щ й ы я й ы (0 ) ( ) , (12.20) - у ч ч щ й ы ь й ы ( ч й ч ы у ж я 0 ; ж у ы ы б у ч ующ ы ж б чь б ущ б я ч ч ) 0 ; - у й ( ь й) ы ь 0 ; - у й я я й 0 ; – ч й ы я ы я у ч бж я ч 21. ь ч ч щ й ы ( ч) ( ) , (12.21) 41 - ь я ы й ы я я я у й у 70 - 85 0 Дж ; - ь я ч ч щ й ы я я у ч ч щ й ы я й ы Дж . у ч ы у ющ ыч ющ ( ч) ( ) (12.22) 23. ь юю у у ы (0 ) ( ) , (12.23) 24. Определить расход греющего пара на деаэратор (т/ч) ( ) ( ) (12.24) 25. Определить расход редуцированного пара на собственные нужды котельной (т/ч) (12.25) 26. Определить расход свежего пара на собственные нужды котельной (т/ч) (12.26) 42 27. Действительная паропроизводительность котельной с учетом расхода пара на собственные нужды (т/ч) ( ) ( ) (12.27) 28. Невязка с предварительно принятой паропроизводительностью котельной (%) (12.28) Если невязка получится меньше 3%, то расчет тепловой схемы считается законченным. При большей невязке расчет следует повторить, изменив расход пара на собственные нужды. Уточненный расход редуцированного пара (т/ч) у (12.29) Расход свежего пара на РОУ у у (12.30) Суммарная паропроизводительность котельной с учетом уточнения расхода на собственные нужды (т/ч) у у ( ) (12.31) 43 Таблица 12.1. Исходные данные для расчета тепловой схемы котельной с паровыми котлами, работающей на закрытую систему теплоснабжения (пример) Физическая величина Обозна- чение Обосно- вание Значение величины при характерных режимах работы Максимально- зимнего Наиболее холодного месяца летнего Расход пара на технологические нужды (давление 1,4 МПа, температура 250 0С), т/ч Задан 9 9 7 Расход пара на технологические нужды (давление 0,6 МПа, температура 180 0С), т/ч -«- 105 105 70 Расход теплоты на нужды отопления и вентиляции, МВт -«- 9,5 - - Расход теплоты на горячее водоснабжение, МВт -«- 2,5 2,5 2 Расчетная температура наружного воздуха для г. Саратова, 0С при расчете системы отопления при расчете системы вентиляции Табл. 9.1 Табл. 9.1 -25 -16 -16 - - - Возврат конденсата техно- логическими потребителями, % β Задан 60 60 60 Энтальпия пара давлением 1,4 МПа, температурой 250 0С, кДж/кг Таблицы водяных паров 2934 Энтальпия пара давлением 0,6 МПа, температурой 180 0 С, кДж/кг То же 2815 Температура питательной воды, 0С Задана 104 Энтальпия питательной воды, кДж/кг Таблицы водяных паров 437 Продувка непрерывная котлоагрегатов, % Принята 3 Энтальпия котловой воды, кДж/кг Таблицы водяных паров 829 44 Физическая величина Обозна- чение Обосно- вание Значение величины при характерных режимах работы Максимально- зимнего Наиболее холодного месяца летнего Степень сухости пара х Принята 0,98 Энтальпия пара на выходе из расширителя непрерывной продувки, кДж/кг Таблицы водяных паров 2691 Температура подпиточной воды, 0С Принята 70 Энтальпия подпиточной воды , кДж/кг Таблицы водяных паров 336 Температура конденсата, возвращаемого потребителям, 0С Задана 80 Энтальпия конденсата, возвращаемого потребителям, кДж/кг Таблицы водяных паров 336 Температура воды после охладителя непрерывной продувки, 0С Принята 50 Энтальпия конденсата при давлении 0,6 МПа, кДж/кг Таблицы водяных паров 669 Температура сырой воды, 0С Принята 5 5 15 Температура химически очищенной воды перед охладителем деаэрированной воды, 0С -«- 20 45 13. ВЫБОР ТИПА И КОЛИЧЕСТВА ПАРОВЫХ КОТЛОВ При выборе паровых котлов нужно стремиться к возможному укрупнению их единичной теплопроизводительности, при этом следует соблюдать правила. В котельной производственноотопительного назначения расчетная нагрузка покрывается всеми установленными котлами без резерва, но при аварийной остановке самого мощного котла, оставшиеся в работе должны обеспечить максимальную суточную подачу пара на технологию, полностью, нагрузку горячего водоснабжения и отопительно- вентиляционную нагрузку, по средней температуре самого холодного месяца (январь), а не по расчетной температуре наружного воздуха на отопление. 46 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 47 ПРИЛОЖЕНИЯ Таблица 1 Удельные отопительные и вентиляционные характеристики зданий, расчетная температура воздуха внутри помещений Назначение зданий Строительный объем зданий, тыс. м2 Удельная характеристика, Дж/(см0 С) Расчетная температура воздуха внутри помещений, tвр3 0С для отопления q0 для вентиляции qв Чугунолитейные цехи 10-50 0,35-0,29 1,28-1,17 +16 50-100 0,29-0,25 1,17-1,05 100-150 0,25-0,21 1,05-0,95 Сталелитейные цехи 10-50 0,35-0,29 1,12-0,97 +16 50-100 0,29-0,25 0,97-0,85 100-150 0,25-0,21 0,86-0,80 Меднолитейные цехи 5-10 0,47-0,42 2,80-2,36 +16 10-20 0,42-0,29 2,36-1,86 20-30 0,29-0,24 1,86-1,38 Термические цехи До 10 0,47-0,35 1,52-1,40 +16 10-30 0,35-0,29 1,40-1,17 30-75 0,29-0,24 1,17-0,70 Кузнечные цехи До 10 0,47-0,35 0,80-0,70 +16 10-50 0,35-0,29 0,70-0,58 50-100 0,29-0,18 0,58-0,35 Механосборочные и механические цехи, слесарные мастерские 5-10 0,65-0,53 0,47-0,29 +16 10-50 0,53-0,47 0,29-0,17 50-100 0,47-0,44 0,17-0,14 Деревообрабатывающие цехи До 5 0,69-0,64 0,69-0,58 +17 5-10 0,64-0,53 0,58-0,53 10-50 0,53-0,47 0,53-0,47 Цехи металлических покрытий 50-100 0,45-0,42 0,61-0,53 +17 100-150 0,42-0,35 0,53-0,42 Цехи покрытий металлами До 2 0,75-0,69 5,85-4,70 +18 2-5 0,69-0,64 4,70-3,45 5-10 0,64-0,53 3,45-2,36 Ремонтные цехи 5-10 0,69-0,58 0,23-0,18 +18 10-20 0,58-0,53 0,18-0,12 Бытовые и административные вспомогательные помещения 0,5-1 0,70-0,53 - +18 1-2 0,53-0,47 - 2-5 0,47-0,39 0,17-0,14 5-10 0,39-0,35 0,14-0,13 10-20 0,35-0,29 0,13-0,11 Столовые 1-10 0,45 0,8 +16 Склады химикатов, красок и т.п. До 1 1,0-0,86 - +10 1-2 0,86-0,75 - 2-5 0,75-0,67 0,7-0,53 48 Таблица 2 Значение коэффициентов А для гидравлического расчета Коэффициент Выражение Абсолютная эквивалентная шероховатость kЭ, м 0,0002 0,0005 0,001 АR,м 0,25 0,0894kэ 0,25 10,6·10-3 13,3·10-3 15,92·10-3 АR, м 3,25 кг 0,0894kэ 0,25 /ρ 10,92·10 -6 13,62·10-6 16,3·10-6 Аd, м 0,0473 кг 0,63kэ 0,0475 0,414 0,435 0,448 Аd, м 0,62/ кг0,19 0,63kэ 0,0475/ρ0,19 111,5·10 -3 117·10-3 121·10-3 АG,м - 0,125 3,35/kэ 0,25 9,65 8,62 7,89 АG, кг 0,5 /м1,625 3,35ρ0,5/kэ 125 302 269 246 Аа, м - 0,19 5,1/kэ 0,19 25,2 21,4 18,6 А bаэ м 0,53/кг0,4 5,1/(kэ 0,125ρ0,24) 4,54 3,82 3,34 Аl, м - 0,25 9,1/kэ 0,25 76,4 60,7 51,1 Таблица 3 Коэффициенты местных сопротивлений Местное сопротивление ξ Местное сопротивление ξ Задвижка нормальная 0,5 Отводы сварные двухшовные под углом 900 0,6 Кран шаровой 0,3 Вентиль с вертикальным шпинделем 6,0 Отводы сварные трехшовные под углом 900 0,5 Обратный клапан нормальный 7,0 Отводы гнутые под углом 900 гладкие при R/d : - 1 - 3 - 4 1,0 0,5 0,3 Обратный клапан «захлопка» 3,0 Компенсатор сильфонный 0,1 Компенсатор сальниковый 0,3 Компенсатор П-образный: - с гладкими отводами - с крутоизогнутыми отводами - со сварными отводами 1,7 2,4 2,8 Тройник при слиянии потоков: -проход -ответвление 1,5 2,0 Отводы гнутые под углом 900со складками при R/d^ -3 -4 0,8 0,5 Тройник при слиянии потоков: -проход -ответвление 1,0 1,5 Отводы сварные одношовные под углом, град: - 60 0 - 45 0 -30 0 0,7 0,3 0,2 Тройник при потоке: - расходящемся - встречном: 2,0 3,0 * Коэффициент ξ отнесен к участку с суммарным расходом воды. 49 Таблица 4 Основные типы сборных железобетонных каналов для тепловых сетей серии 3.006-2 Условный диаметр труб d, мм Марка канала Размеры канала, мм Расстояния, мм внутренние наружные от стенки канала до изоляции Между изоляционными поверхностями От дна канала до изоляции 25-50 КЛ 60-30 600х300 850х440 70 100 100 70-80 КЛ 60-45 600х450 850х630 70 100 100 100-150 КЛ 90-30 900х450 1150х630 80 140 150 175-250 КЛ 90-30 900х600 1150х780 80 140 150 200-300 КЛ 120-60 1200х600 1450х780 100 160 150 350-400 КЛ 150-60 1500х600 1800х850 100 200 180 КЛ 210-60 2100х600 2400х890 110 200 180 450-500 КЛ 90-90 900х900 1060х1070 110 200 180 КЛ 120-90 1200х900 1400х1070 110 200 180 КЛ 150-90 1500х900 1740х1070 110 200 180 600 КЛ 120-120 1200х1200 1400х1370 110 200 180 700 КЛ 210-120 2100х1200 2380х1470 110 200 180 800 КЛ 300-150 3000х1500 3610х1950 120 250 200 900 КЛ 360-180 3600х1800 4300х2280 120 250 300 1000 КЛ 420-210 4200х2100 4940х2640 120 250 300 Таблица 5 Максимальные расстояния между неподвижными опорами трубопроводов Условный проход труб, мм Компенсаторы П- образные Компенсаторы сальниковые Самокомпенсация Расстояния между неподвижными опорами, м при параметрах теплоносителя: Рраб = 8…16 кгс/см 2 , t =100…1500С 32 50 - 30 40 60 - 36 50 60 - 36 70 70 - 42 80 80 - 48 100 80 70 48 125 90 70 54 150 100 80 60 175 100 80 60 200 120 80 72 250 120 100 72 300 120 100 72 350 140 120 84 400 160 140 96 50 Таблица 6 Нормы плотности теплового потока через изолированную поверхность трубопроводов двухтрубных водяных тепловых сетей при прокладке в непроходных каналах (СНиП 2.04.14-88) при числе часов работы в год 5000 и менее, Вт/м Нормы плотности теплового потока Условный проход трубопровода, мм Трубопровод Подающий Обратный Подающий Образованный Подающий обратный Среднегодовая температура теплоносителя, 0С 65 50 90 50 110 50 25 18 12 26 11 31 10 30 19 13 27 12 33 11 40 21 14 29 13 36 12 50 22 15 33 14 40 13 65 27 19 38 16 47 14 80 29 20 41 17 51 15 100 33 22 46 19 57 17 125 34 23 49 20 61 18 150 38 26 54 22 65 19 200 48 31 66 26 83 23 250 54 35 76 29 93 25 300 62 40 87 32 103 28 350 68 44 93 34 117 29 400 76 47 109 37 123 30 51 Таблица 7 Нормы плотности теплового потока через изолированную поверхность паропроводов с конденсатопроводами при их совместной прокладке в непроходных каналах, Вт/м У сл о в н ы й п р о х о д тр у б о п р о в о д а, м м П ар о п р о в о д К о н д ен са то п р о в о д П ар о п р о в о д К о н д ен са то п р о в о д П ар о п р о в о д К о н д ен са то п р о в о д П ар о п р о в о д К о н д ен са то п р о в о д П ар о п р о в о д К о н д ен са то п р о в о д П ар о п р о в о д К о н д ен са то п р о в о д П ар о п р о в о д К о н д ен са то п р о в о д Расчетная температура теплоносителя, 0С 115 100 150 100 200 100 250 100 300 100 350 100 25 25 28 22 36 22 49 22 61 22 77 22 95 22 30 25 29 22 38 22 52 22 65 22 83 22 100 22 40 25 31 22 40 22 54 22 70 22 88 22 105 22 50 25 34 22 43 22 62 22 77 22 95 22 113 22 65 30 38 25 51 25 70 25 85 25 105 24 124 24 80 40 44 27 55 27 74 26 90 26 110 26 130 25 100 40 47 27 59 27 79 26 97 26 118 26 140 25 125 50 52 29 64 29 86 28 105 28 128 28 151 28 150 70 56 33 69 32 93 31 113 31 138 31 170 31 200 80 65 35 81 35 107 34 130 34 157 34 184 34 250 100 73 38 90 38 119 37 143 37 176 37 206 37 300 125 80 41 100 40 132 40 159 40 191 40 223 40 350 150 88 46 108 45 142 45 171 44 205 44 240 44 400 180 94 51 115 50 152 50 183 49 219 49 255 49 52 Таблица 8 Нормы плотности теплового потока при расположении на открытом воздухе и числе часов работы в год 5000 и менее Условный проход трубопровода, мм Средняя температура теплоносителя, 0С 20 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 Нормы линейной плотности теплового потока, Вт/м 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 5 11 22 34 46 59 74 90 106 124 143 163 185 20 6 13 25 38 52 66 82 99 118 138 158 180 203 25 6 15 28 42 57 73 90 108 127 149 171 195 219 40 8 18 38 49 66 86 106 126 149 173 199 225 253 50 9 19 36 53 71 91 113 135 159 184 212 240 269 65 10 23 41 61 81 104 127 152 178 207 237 268 299 80 11 25 45 66 87 112 137 163 191 221 253 285 319 100 13 28 50 73 97 123 150 178 208 241 275 309 345 125 15 32 56 81 107 139 168 200 233 269 306 344 383 150 18 35 63 89 118 153 185 219 256 294 332 372 415 200 22 44 77 109 142 184 221 262 303 346 391 438 486 250 26 51 88 125 161 207 248 293 336 385 434 485 538 300 30 59 101 140 181 231 278 324 374 426 479 534 591 350 35 66 112 155 200 255 305 355 409 466 523 582 643 400 38 73 122 170 217 276 331 386 442 502 563 626 691 450 41 80 132 182 233 298 353 412 471 235 599 665 734 500 45 88 143 197 251 322 379 442 506 573 641 711 783 53 Таблица 9 Предельные толщины теплоизоляционных конструкций при наружной и подземной прокладке в непроходимых каналах (СНиП 2.04.14-88) Условный проход трубопровода, мм Предельная толщина теплоизоляционной конструкции, мм, при температуре веществ, 0С от 20 до 600 включительно до 150 включительно 151 и выше 25 80 60 100 40 80 60 100 50 100 80 120 65 140 80 140 80 160 80 140 100 160 80 160 125 160 80 160 150 160 100 180 200 180 100 200 250 180 100 200 300 200 100 200 350 200 100 200 400 220 120 220 54 Таблица 10 Исходные данные к проекту № пп Местонахождение района теплоснабжения Коте льная№ Расчетные температуры теплоносителя, оС Потребители тепла 1. Металлургический завод, объемы цехов, тыс. м3 2. Завод металлоконструкций, объемы цехов, тыс. м3 3. Райцентр с населением, тыс. чел. 4. Рабочий поселок с населением, тыс. чел. литей- ный цех тер- миче- ский цех куз- неч- ный цех меха- ничес- кий цех адми- нистра- тив- ный кор- пус рас- ход пара D, т/ч дав- ление Р, МПа куз- неч- ный цех сле- сар- ный цех цех ме- талло- конст- рук- ций склад адми- нистра- тив- ный кор- пус рас- ход пара D, т/ч дав- ление Р, МПа 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1 Львов 1 150-70 20 40 60 35 10 8 0,6 80 24 42 26 12 5 0,6 15 12 2 Минск 2 180-70 30 54 54 90 12 5 0,6 40 45 34 7 13 7 0,5 9 4 3 Мурманск 3 150-70 68 62 70 58 13 6 О,6 50 68 85 9 12 8 0,5 13 8 4 Пенза 1 120-70 65 66 43 90 25 6 0,7 86 53 66 10 13 4 0,6 23 6 5 Рига 3 150-70 75 75 53 80 15 7 0,7 76 65 55 11 14 7 0,6 17 7 6 Саратов 2 180-70 86 88 85 70 21 4 0.6 68 75 66 12 32 5 0,5 21 8 7 Смоленск 1 120-70 46 66 84 60 32 9 0,8 83 76 88 13 23 8 0,7 25 9 8 Тула 3 150-70 65 72 48 69 15 5 0.6 43 87 99 13 23 3 0,5 18 8 9 Уфа 2 180-70 85 41 93 67 14 4 0,8 67 76 90 21 24 5 0,7 24 7 10 Гомель 1 150-70 36 65 62 48 9 5 0.6 98 28 87 4 21 6 0,5 24 6 11 Полоцк 2 120-70 82 64 51 84 8 7 0,8 78 48 48 14 25 3 0,7 16 5 12 Гродно 3 120-70 95 54 48 57 7 8 0.6 65 57 53 9 22 8 0,5 16 6 13 Пинск 1 150-70 120 68 54 76 9 6 0.6 71 68 64 8 11 8 0,6 26 7 14 Орша 3 120-70 89 59 66 43 11 7 0,8 64 96 75 7 12 5 0,7 20 8 15 Киев 2 150-70 62 68 75 63 12 5 0.6 35 79 86 9 13 8 0,6 21 9 16 Курск 1 180-70 23 69 98 53 13 4 0.6 76 90 97 8 11 4 0,5 22 5 17 Екатеринбург 3 120-70 34 53 89 82 11 6 0,8 73 88 80 8 12 6 0,7 31 12 18 Омск 2 150-70 45 75 79 90 13 7 0.6 49 77 90 9 14 5 0,6 25 7 19 Томск 3 180-70 56 41 58 71 15 8 0.6 70 76 60 12 13 4 0,5 13 8 20 Чита 3 120-70 67 96 67 62 8 5 0,8 86 48 50 12 9 7 0,7 24 9 21 Хабаровск 2 150-70 78 68 54 53 9 6 0.6 90 89 55 11 8 6 0,5 31 8 22 Новосибирск 2 150-70 88 79 45 44 7 7 0.6 80 90 66 12 7 4 0,5 21 5 23 Воронеж 1 120-70 55 88 73 33 6 8 0,8 70 90 87 23 14 5 0,7 23 7 24 Иваново 1 150-70 66 66 61 77 21 5 0.6 60 80 78 32 13 7 0,6 24 8 25 Пермь 3 180-70 46 55 28 97 12 7 0,8 55 70 96 13 12 6 0,7 21 8 26 Баку 2 150-70 73 44 88 78 24 7 0.6 34 85 69 9 11 5 0,6 22 9