Определение расчетных тепловых нагрузок

11 Тепловой расчет

 

В объеме данной курсовой работы задачей  теплового расчета является выбор толщины изоляционного слоя трубопроводов тепловых сетей, паропроводов и конденсатопроводов.

Для теплоизоляционного слоя трубопроводов  при канальной прокладке следует  применять  материалы с плотностью не более 400 кг/м³ и коэффициентом теплопроводности  не более 0,07  Вт/(м · К).

Расчет толщины тепловой изоляции трубопроводов, м, по нормированной плотности теплового потока выполняют по формуле:

 

 

 

где – наружный диаметр трубопровода, м;

 – основание натурального  логарифма;

 – коэффициент теплопроводности теплоизоляционного слоя,

 

 

 – термическое  сопротивление слоя изоляции, м·°С/Вт, величину которого определяют по формуле:

 

 

 

где – суммарное термическое сопротивление слоя изоляции и других  дополнительных термических сопротивлений на пути теплового потока,  м°С/Вт, определяемое по формуле:

 

 

 

где – средняя за период эксплуатации температура теплоносителя, ◦С;

 

 

 

– среднегодовая  температура окружающей среды, ◦С;

 

 

 

 

 

 

 

 

  – нормированная линейная плотность теплового потока, Вт/м. ([4], приложение 4).

 

Тепловой расчет для теплопровода:

 

Найдем суммарное термическое сопротивление слоя изоляции и других дополнительных термических сопротивлений на пути теплового потока для первого участка водяной сети:

 

 

 

 

 

Виды дополнительных термических  сопротивлений  зависят от способа прокладки тепловых сетей. При подземной бесканальной прокладке:

 

 

 

где – термическое сопротивление грунта, м ·°С / Вт, определяемое:

 

 

 

где – коэффициент теплопроводности грунта, зависящий от его структуры и влажности, , причем для влажных грунтов = 2 – 2.5 , а для сухих грунтов 1,0 – 1,5 ([3], с.25);

 – глубина заложения оси теплопровода от поверхности земли, м.

 

  Термическое сопротивление грунта для первого участка водяной сети:

 

 

 

   Добавочное термическое сопротивление,  учитывающее взаимное влияние  труб при бесканальной прокладке  :

 

 

 

 

где – глубина заложения осей трубопроводов, м;

 – расстояние между осями трубопроводов, м, принимаемое в зависимости от их диаметров условного прохода ([3], с.26);

      – коэффициенты, учитывающие взаимное влияние температурных полей соседних теплопроводов, определяемые: 

 

 

где _– нормированные линейные плотности тепловых потоков соответственно для подающего и обратного трубопроводов, Вт/м.

Тогда коэффициент, учитывающий взаимное влияние температурных полей соседних теплопроводов для первого участка, будет равен:

 

 

 

Тогда добавочное термическое сопротивление  составит:

 

 

 

Тогда при подземной бесканальной прокладке:

 

 

 

Отсюда термическое сопротивление слоя изоляции:

 

 

 

Рассчитаем толщину тепловой изоляции трубопроводов для первого участка водяной сети:

 

 

 

Предельная  толщина теплоизоляционного слоя при  данном диаметре и данном способе  прокладки 

Аналогичным образом рассчитываем толщину тепловой изоляции трубопроводов на всех участках водяной тепловой сети. Результаты расчета заносим в таблицу 13.1.

 

Таблица 13.1. Толщина тепловой изоляции водяной сети

№ п/п	d, м	Вт/м	Rсум, м·°С/Вт	ΣR, м·°С/Вт	Rи, м·°С/Вт	δи, м	Rгр, м·°С/Вт	Rо, м·°С/Вт	ψ
1-2	0.194	52.5	1.979	0.617	1.362	0.065	0.219	0.208	1.91
2-3	0.159	55	1.889	0.663	1.226	0.047	0.231	0.223	1.938
3-4	0.057	27.6	3.764	0.882	2.882	0.056	0.297	0.283	2.065
2-5	0.057	27.6	3.764	0.882	2.882	0.056	0.297	0.283	2.065
2-6	0.057	27.6	3.764	0.882	2.882	0.056	0.297	0.283	2.065
3-7	0.108	38.4	2.706	0.796	1.91	0.057	0.256	0.264	2.047
3-8	0.133	43.4	2.394	0.681	1.713	0.06	0.243	0.224	1.952

 

Тепловой расчет для паропровода:

 

Найдем суммарное термическое сопротивление слоя изоляции и других дополнительных термических сопротивлений на пути теплового потока для первого участка водяной сети:

 

 

 

 

 

Виды дополнительных термических  сопротивлений  зависят от способа прокладки тепловых сетей. При подземной бесканальной прокладке:

 

 

 

где – термическое сопротивление грунта, м ·°С / Вт, определяемое:

 

 

 

где – коэффициент теплопроводности грунта, зависящий от его структуры и влажности, , причем для влажных грунтов = 2 – 2.5 , а для сухих грунтов 1,0 – 1,5   ([3], с.25);

 – глубина заложения оси теплопровода от поверхности земли, м.

 

  Термическое сопротивление грунта для первого участка водяной сети:

 

 

 

   Добавочное термическое сопротивление,  учитывающее взаимное влияние  труб при бесканальной прокладке  (для подающего трубопровода):

 

 

 

где – глубина заложения осей трубопроводов, м;

 – расстояние между осями трубопроводов, м, принимаемое в зави-симости от их диаметров условного прохода ([3], с.26).

      – коэффициенты, учитывающие взаимное влияние температурных полей соседних теплопроводов, определяемые: 

 

 

где _– нормированные линейные плотности тепловых потоков соответственно для подающего и обратного трубопроводов, Вт/м.

Тогда коэффициент, учитывающий взаимное влияние температурных полей соседних теплопроводов для первого участка, будет равен:

 

 

 

Тогда добавочное термическое сопротивление  составит:

 

 

 

 

Тогда при подземной бесканальной прокладке:

 

 

      

Отсюда термическое сопротивление слоя изоляции:

 

 

 

Рассчитаем толщину тепловой изоляции трубопроводов для первого участка водяной сети:

 

 

 

Предельная  толщина теплоизоляционного слоя при  данном диаметре и данном способе  прокладки 

Аналогичным образом рассчитываем толщину тепловой изоляции трубопроводов на всех участках водяной тепловой сети. Результаты расчета заносим в таблицу 13.2.

 

Таблица 13.2 Толщина тепловой изоляции водяной сети

№ п/п	d, м	Вт/м	Rсум, м·°С/Вт	ΣR, м·°С/Вт	Rи, м·°С/Вт	δи, м	Rгр, м·°С/Вт	Rо, м·°С/Вт	ψ
1-2	0.194	73.765	2.109	0.604	1.506	0.074	0.219	0.208	1.849
2-3	0.159	66.914	2.325	0.604	1.721	0.073	0.231	0.223	1.673
3-4	0.133	61.212	2.542	0.686	1.856	0.067	0.243	0.237	1.866

 

Тепловой расчет для конденсатопровода:

 

Найдем суммарное термическое сопротивление слоя изоляции и других дополнительных термических сопротивлений на пути теплового потока для первого участка водяной сети:

 

 

 

 

 

Виды дополнительных термических  сопротивлений  зависят от способа прокладки тепловых сетей. При подземной бесканальной прокладке:

 

 

 

где – термическое сопротивление грунта, м ·°С / Вт, определяемое:

 

 

 

где – коэффициент теплопроводности грунта, зависящий от его структуры и влажности, , причем для влажных грунтов = 2 – 2.5 , а для сухих грунтов 1,0 – 1,5   ([3], с.25);

 – глубина заложения оси теплопровода от поверхности земли, м.

 

  Термическое сопротивление грунта для первого участка водяной сети:

 

 

 

   Добавочное термическое сопротивление,  учитывающее взаимное влияние  труб при бесканальной прокладке  (для подающего трубопровода):

 

 

 

где – глубина заложения осей трубопроводов, м;

 – расстояние между осями трубопроводов, м, принимаемое в зависимости от их диаметров условного прохода ([3], с.26);

      – коэффициенты, учитывающие взаимное влияние температурных полей соседних теплопроводов, определяемые: 

 

 

где _– нормированные линейные плотности тепловых потоков соответственно для подающего и обратного трубопроводов, Вт/м.

Тогда коэффициент, учитывающий взаимное влияние температурных полей соседних теплопроводов для первого участка, будет равен:

 

 

 

Тогда добавочное термическое сопротивление  составит:

 

 

 

Тогда при подземной бесканальной прокладке:

 

 

 

 Отсюда термическое сопротивление слоя изоляции:

 

 

 

Рассчитаем толщину тепловой изоляции трубопроводов для первого участка водяной сети:

 

 

 

Предельная  толщина теплоизоляционного слоя при  данном диаметре и данном способе  прокладки 

Аналогичным образом рассчитываем толщину тепловой изоляции трубопроводов на всех участках водяной тепловой сети. Результаты расчета заносим в таблицу 13.3

 

Таблица 13.3 Толщина тепловой изоляции водяной сети

№ п/п	d, м	Вт/м	Rсум, м·°С/Вт	ΣR, м·°С/Вт	Rи, м·°С/Вт	δи, м	Rгр, м·°С/Вт	Rо, м·°С/Вт	ψ
1-2	0.07	25.13	1.528	0.783	0.746	0.012	0.278	0.262	1.924
2-3	0.07	25.13	1.528	0.79	0.738	0.012	0.278	0.266	1.924
3-4	0.07	25.13	1.528	0.824	0.705	0.012	0.278	0.283	1.924

 

Выбираем  стандартную толщину теплоизолированного  слоя.