Потери теплоты в системах централизованного теплоснабжения

Задание

 

В курсовом проекте необходимо произвести расчет потребления теплоты промышленным и жилым районом города. Определить годовые нагрузки теплоты, построить  график продолжительности тепловой нагрузки. Изучить методы регулирования  отпуска теплоты и рассчитать водо-водяные подогреватели центральных  тепловых пунктов. Необходимо также  определить гидравлический режим работы сети и построить пьезометрический график. Рассчитать потери теплоты  и потери с утечками. В заключительной части курсового проекта необходимо подобрать оборудование ТЭЦ.

 

 

 

Содержание

 

Задание	2
Содержание	3
Введение	4
Исходные данные	5
1. Теплопотребление	6
1.1Отопительные нагрузки	6
1.2 Вентиляция	12
1.3 Тепловая нагрузка на горячее  водоснабжение	14
1.4 Годовой расход теплоты	15
2.1 Регулирование по совмещенной  нагрузке для закрытых водяных  систем	20
3. Гидравлический расчет тепловой  сети	26
3.1 Гидравлический расчет водяной  тепловой сети	27
3.2. Принцип оптимизации в гидравлическом  расчете водяной тепловой сети	28
3.3. Построение пьезометрического графика	32
4. Потери теплоты в системах  централизованного теплоснабжения	35
4.1 Потери теплоты через изоляционные  конструкции	35
4.2. Потери теплоты с потерями  сетевой воды	41
5. Выбор оборудования ТЭЦ	43
Приложения	45

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Теплоснабжение  является одной из основных подсистем  энергетики. На теплоснабжение промышленности и населения расходуется около  трети всех используемых в стране первичных топливных ресурсов.

В курсовой работе рассчитывается теплопотребление промышленного и жилого района, исходя из их климатического положения.

В первой части  курсовой работы определяются нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее  водоснабжение, годовые нагрузки. По полученным значениям строится график продолжительности тепловой нагрузки, который является важной характеристикой  работы энергосистемы.

Вторая часть, регулирование отпуска теплоты, заключается в определении температур и расходов сетевой воды, в подающем и обратном трубопроводах. Для тепловых пунктов присоединенных по  независимой  схеме рассчитывается также водоводяной подогреватель.

В третьей  части курсовой работы определяются диаметры трубопроводов и потери напора на данном участке. По полученным результатам строится пьезометрический график.

Четвертая часть  заключается в определение толщины  изоляционного слоя на подающем и  обратном трубопроводе, а также в  определении потерь теплоты с  утечками сетевой воды.

В пятой части  производится выбор основного оборудования ТЭЦ: турбины, котлов, пиковых водогрейных  котлов, сетевых подогревателей и  сетевых насосов.

 

 

Исходные данные

 

г. Томск

n₀ =236 суток – продолжительность отопительного периода;

t_н.о=-40 °С – температура наружного воздуха расчетная для отопления;

t_н.в=-25 °С – температура наружного воздуха расчетная для вентиляции;

t_от.ср =-8,4 °С – температура наружного воздуха средняя отопительного периода;

t_ср.год =-0,5 °С – температура наружного воздуха средняя за год;

Преобладающее направление ветра за:

декабрь –  февраль: южное

июнь –  август : южное

Средняя скорость ветра за отопительный период: 4,7 м/с.

 

 

1. Теплопотребление

 

• Отопительные нагрузки

 

Расход  теплоты на отопление жилых и  производственных зданий определяют из уравнения теплового баланса:

,                   (1.1)

где – потери теплоты соответственно за счет теплопередачи через ограждающие конструкции здания и инфильтрации холодного воздуха через неплотности в этих конструкциях, Вт;

 – мощность внутренних  тепловыделений, Вт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.1 Схема здания с тепловыми потоками

• тепловые потоки из здания за счет теплопередачи через ограждающие конструкции, Q_т;
• тепловые потоки инфильтрацией через неплотности в ограждающих конструкциях, Q_и;

                   тепловые потоки  внутренних источников теплоты, Q_тв.

Для производственных и жилых зданий полные потери теплоты:

в отсутствии проектных данных определяют по укрупненным  ведомственным нормам [1]:

  (1.2)

Для одного жилого здания:

 

 
Для 310 жилых зданий:

 

 

Для производственных зданий:

 

1.

 

2.

 

 

где – коэффициент инфильтрации, учитывающий потери теплоты за счет инфильтрации;

 – удельные тепловые потери  или удельная отопительная характеристика  здания, Вт/(м³ К), (таблица П.3);

 – объем здания по наружному  обмеру, м³;

 – расчетная температура  отапливаемых зданий, которую согласно  строительным нормам и правилам (СНиП) 04.07.86 «Тепловые сети» [1] принимают для ЖКС 20 ^оС, а для производственных зданий – 16 ^оС.

Коэффициент инфильтрации  вычисляют по формуле

                           ,                 (1.3)

Для жилых  зданий:

 

Для производственных:

1.

2.

 

где b– постоянная инфильтрации, равная для отдельно стоящих производственных зданий (35...40)×10^-3, c/м;

g – ускорение свободного падения;

h – свободная высота здания (для многоэтажных зданий – высота одного этажа), м;

w – расчетная скорость ветра, м/с (таблица П.1).

 

 

 

Рис 1.2  Коэффициенты инфильтрации для жилых и производственных зданий

 

 

  
Подставив (1.3), и в (1.2), устанавливают зависимость между тепловыми потерями и температурой наружного воздуха. В частности, вычисляют минимальную и максимальную величину тепловых потерь соответственно при и :

;     (1.4)

 

.

Для производственных зданий:

 

 

Мощность  внутренних источников теплоты в  первом приближении определяют как  долю расчетных потерь теплоты (1.4):

 

,                                     (1.5)

Для производственных зданий:

 

где – коэффициент, учитывающий внутренние тепловыделения как долю от : (0,5...0,75) – для металлургических цехов, (0,3...0,5) – термических и кузнечных цехов и 0 – остальных цехов, жилых и общественных зданий, имеющих малые по величине и непостоянные во времени внутренние источники теплоты.

Для зданий ЖКС расчет отопительной нагрузки производят по аналогичной методике, но с тем  отличием, что отопительную характеристику жилых и общественных зданий определяют как

,       (1.6)

Для жилых зданий:

,

где a – эмпирический коэффициент, равный 1,85 Вт/м^2,5К;

 – поправочный коэффициент  для климатического района с  расчетной температурой для отопления  ≠ –30 ^оС ориентировочно принимаем 0,9.

По результатам  расчета компьютерной программы  строим графики:

 

 

 

Рис 1.3 Полные потери теплоты и отопительная нагрузка производственных

зданий имеющих внутренние источники  теплоты.

 

 

 

Рис 1.4 Полные потери теплоты и отопительная нагрузка производственных

зданий, неимеющих внутренние источники  теплоты.

 

 

Рис 1.5 Полные потери теплоты и отопительная нагрузка

 

1.2 Вентиляция

 

В отсутствии проектных данных тепловую нагрузку на вентиляцию вычисляют по укрупненным  показателям:

 

                                       ,                                           (1.7)

 

где – удельный расход теплоты на вентиляцию или вентиляционная характеристика здания, Вт/(м³К) (таблица П.3);

 

 

В системах централизованного теплоснабжения в целях экономии теплоты производят «срезку» вентиляционной тепловой нагрузки в области низких значений температуры  , составляющей 15% от продолжительности отопительного сезона. Согласно сказанному расчетную тепловую нагрузку на вентиляцию определяют при = :

 

                                                             

                                                         

В качестве исключения принимают равной для производственных цехов с большим выделением вредных веществ или в случае, когда в здании применяют воздушное отопление.

Постоянство расхода теплоты на вентиляцию в  период низких значений температуры  наружного воздуха  осуществляют путем регулирования кратности воздухообмена:

 

                                                

,                                          (1.8)

                                                                  

где – относительная кратность воздухообмена в холодный период отопительного сезона, когда – ;

 – нормативная кратность  воздухообмена для данного вида  производства.

 

Рис 1.6  Тепловая нагрузка на вентиляцию

 

Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение

Средненедельный расход теплоты на бытовое ГВС (Вт) в производственных зданиях вычисляют  в соответствии с нормами потребления  на одну процедуру:

 

,                            (1.10)

 

где =60 кг/сут – норма расхода горячей воды на одну душевую сетку в смену;

m_сет= 2-5 – число душевых сеток в цехе;

m_р= (1…5)V_н·10^-3 – число рабочих в цехе;

m_р= (10…40)V_н·10^-3 – число служащих в административном здании;

m_см – число смен в цехе;

с= 4190 Дж/(кг·К) – удельная теплоемкость воды;

 – температура горячей  воды перед водоразборными приборами  принимается равной 55 ^оС [1];

 – температура холодной  воды; при отсутствии фактических  данных ее задают равной 5 в  зимнее и 15 ^оС в летнее время.

Для производственных зданий:

МВт

МВт

 

В тех случаях, когда данные о количестве и типе зданий жилого района отсутствуют, среднечасовой за неделю расход теплоты  на ГВС определяют по укрупненным  показателям:

, (1.11)

где – коэффициент выстывания

норма расхода горячей воды с  =55 ^оС на одного жителя района, кг/сут (л/сут);

b – норма расхода горячей воды с =55 ^оС на одного жителя района для общественных зданий, кг/сут (л/сут);