Лекции - Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий - файл n1.doc. Система теплоснабжения предприятия. Методические указания

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Теплопотребление промышленных предприятий составляет большую часть общего теплового потребления. С каждым годом растет доля централизованного теплоснабжения промышленных предприятий от теплоэлектроцентралей, что позволяет ликвидировать большое количество промышленных котельных и тем самым снизить загрязнение атмосферы выбросами продуктов сгорания.

Промышленные предприятия получают пар для технологических нужд и горячую воду как для технологии, так и для отопления и вентиляции. Большое значение имеют тепловые сети, паровые и водяные, по которым транспортируются пар и горячая вода к потребителям. Чрезвычайно важна также система возврата конденсата технологического пара на ТЭЦ. Производство тепла для промышленных предприятий требует больших затрат топлива, сжигаемого в топках парогенераторов теплоэлектроцентралей и котельных.

Для ТЭЦ и. котельных, сетевых районов повышение качества труда означает достижение бездефектности работы. Для этого надо выполнять целую систему мероприятий, к которым относится повышение квалификации, тренировка персонала, система профилактических ремонтов.

Эффективность производства обеспечивается высокими его технико-экономическими показателями, среди которых важнейшие - удельные расходы топлива на отпущенные теплоту и электроэнергию.

Тепловое потребление - это использование тепловой энергии для разнообразных коммунально-бытовых и производственных целей (отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха, души, бани, прачечные, различные технологические теплоиспользующие установки и т.д.).

При проектировании и эксплуатации систем теплоснабжения необходимо учитывать следующее: а) вид теплоносителя (вода или пар); б) параметры теплоносителя (температура и давление); в) максимальный часовой расход теплоты; г) изменение потребления теплоты в течение суток (суточный график); д) годовой расход теплоты; е) изменение потребления теплоты в течение года (годовой график); ж) характер использования теплоносителя у потребителей (непосредственный забор его из тепловой сети или только отбор теплоты).

Потребители теплоты предъявляют к системе теплоснабжения различные требования. Несмотря на это, теплоснабжение должно быть надежным, экономичным и качественно удовлетворять всех тепловых потребителей.

Потребителей теплоты можно разделить на две группы: а) сезонные потребители; б) круглогодовые потребители.

Сезонные потребители используют теплоту не круглый год, а только в течение какой-то его части (сезона), при этом расход теплоты и его изменение по времени зависят главным образом от климатических условий (температуры наружного воздуха, солнечного излучения, скорости и направления ветра, влажности воздуха). Основное значение имеет температура наружного воздуха; влиянием же других климатических факторов па расход теплоты часто пренебрегают.

Сезонными потребителями теплоты являются: а) отопление; б) вентиляция (с подогревом воздуха в калориферах); в) кондиционирование воздуха (получение воздуха определенного качества, чистоты, температуры и влажности).

Круглогодовые потребители используют теплоту в течение всего года. К этой группе относятся: а) технологические потребители теплоты; б) горячее водоснабжение коммунально-бытовых потребителей.

Если у сезонных потребителей расход теплоты практически зависит от одного фактора - температуры наружного воздуха, то у круглогодовых потребителей - от многих различных факторов. Так, технологическое потребление теплоты зависит от технологии производства, вида выпускаемой продукции, типа оборудования, режима работы предприятия и т.д. Климатические условия очень мало влияют на расход теплоты у круглогодовых потребителей.

Круглогодовые потребители обеспечивают наиболее экономичную работу ТЭЦ в течение всего года, в то время как сезонная нагрузка ввиду неравномерности ее годового графика и особенно ввиду наличия летнего провала приводит к снижению экономичности ТЭЦ.

Намечаемое в нашей стране дальнейшее развитие горячего водоснабжения, кондиционирования воздуха и холодильного хозяйства не только еще более улучшит бытовые условия населения, но и положительно отразится на экономичности систем теплоснабжения.

1. График центрального качественного регулирования

Одним из основных способов регулирования отпуска теплоты источником централизованного теплоснабжения является выработка тепла с оптимальными, экономически наиболее выгодными параметрами (качественное регулирование отпуска теплоты). Для определения таких оптимальных параметров теплоносителя строится график температур.

Построение графика основано на определении зависимости температуры сетевой воды в подающей и обратной магистралях от температуры наружного воздуха.

Расчет температур теплоносителя в подающей и обратной магистрали тепловой сети при различных температурах наружного воздуха ведется по формулам:

где t в.р - расчетная температура воздуха внутри помещения, о С, принимаем по приложению 3

Дt - температурный напор нагревательного прибора, о С

где ф э - расчетная температура воды, поступающей в отопительные приборы (после смешения в элеваторе), о С, равная

где а - коэффициент смешения, равный отношению количества обратной воды, подмешиваемой элеватором к количеству воды, поступающей из теплосети (принимается а=1…2,5)

Дф - расчетный перепад температур воды в теплой сети при наружной отопительной температуре, о С:

Дф=ф п?ф о =140?70=70

и - расчетный перепад температур в местной системе отопления, о С

и=ф э -ф о =93,33-70=23,33

t н.о - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, о С, определяем по таблице 1.3 для г. Казань, t н.о = ?29.

t? н - принимаемые произвольные значения температур наружного воздуха в диапазоне температур от t н.о до t в.р, о С

При t ? н = t н.о = ? -29 о С

Дальнейший расчет ведем аналогично, задаваясь температурами наружного воздуха t? н = -12, -10, -8, … , +8 о C. Расчет сводим в таблицу 1.

Таблица 1 - Построение графика ЦКР

На основании полученных данных строим график центрального качественного регулирования.

2. Определение расчетных расходов тепла

Для определения расчетных расходов тепа составим таблицу характеристик зданий, входящих в состав промышленного предприятия, для которого ведется проектирование системы теплоснабжения.

Таблица 2 - Характеристика зданий

Обозначение	Назначение здания	t в.р. , о С	Удельная характеристика, Вт/(м 3 К)	Количество, шт	Внутренние тепловыделения, кВт	Расход пара, т/ч
			отопительная, q о	вентиляционная, q в	умывальников
	Административное
	Столовая
	Механический цех
	Механический цех
	Ремонтный цех

Определяем расчетную отопительную нагрузку Q о, Вт

Q о =q o V (t в.р?t н.о),(5)

где q о - удельная отопительная характеристика здания, Вт/(м 3 К);

V - строительный объем здания по наружному обмеру, м 3 .

t в.р - расчетная температура воздуха, внутри помещения, о С;

t н.о - температура наружного воздуха для проектирования отопления, о С

Q А о. max =0,298 18750 (18+29)=262612,5

Q Б о. max =0,45 8000 (16+29)=162000

Q 3 о. max =0,448 37500 (16+29)=756000

Q З о. max =0,448 37500 (16+29)=756000

Q И о. max =0,38 50000 (18+29)=893000

Основная задача отопления заключается в поддержании температуры помещений на заданном уровне. Для этого необходимо сохранение равновесия между тепловыми потерями здания и теплопритоком. Таким образом, при определении расчетного расхода теплоты на отопление промышленных зданий необходимо учитывать величину внутренних тепловыделений от технологического оборудования цехов, которые бывают довольно устойчивы и нередко представляют существенную долю расчетной отопительной нагрузки, а также потери инфильтрацией, достигающие 25-30% теплопотерь через наружные ограждения. Следовательно,

Q? о. max =м Q o . max - Q вн,(6)

где м - коэффициент инфильтрации; для общественных зданий принимают м=1, для промышленных зданий м=1,25…1,3;

Q вн? внутренние тепловыделения, Вт;

Q? А о. max =1 262612,5=262612,5

Q? б о. max =1 162000-90000=72000

Q? З о. max =1,3 756000=982800

Q? з о. max =1,3 756000=982800

Q? и о. max =1,3 893000=1160900

Q в. max =q в V (t в.р?t н.в),(7)

где q в - удельная расход теплоты на вентиляцию, Вт/(м 3 К);

t н.в? расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции, о С; для г.Казань по таблице 1.3 t н.в. = -18 о С

Для снижения расчетного расхода теплоты на вентиляцию минимальная наружная температура, по которой рассчитываются вентиляционные установки, t н.в принимается, как правило выше расчетной температуры для отопления t н.о. По действующим нормам расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции определяется как средняя температура наиболее холодного периода, составляющая 15% продолжительности всего отопительного периода. Исключением являются только промышленные цехи с большим выделением вредностей, для которых t н.в. принимается равной t н.о (к таким цехам относятся чугунолитейный, сталелитейный, термический, кузнечный, меднолитейный, цех металлических покрытий)

Q А в. max =0,113 18750 (18+18)=76275

Q б в. max =0,8 8000 (16+18)=217600

Q З в. max =0,15 37500 (16+18)=191250

Q з в. max =0,15 37500 (16+18)=191250

Q и в. max =0,1 50000 (18+18)=180000

где 1,2 - коэффициент, учитывающий остывание горячей воды в абонентских системах горячего водоснабжения;

m - количество душей, шт;

а - норма расхода горячей воды в душе, а=60 л/чел;

t см1 - температура смеси горячей и холодной воды в душе t см1 =37 о С;

t х.в - температура холодной водопроводной воды t х.в =5 о С;

n - количество умывальников, шт;

b - норма расхода горячей воды на умывальник, b=5 л/ч;

t см2 - температура смеси горячей и холодной воды в умывальнике t см2 =35 о С;

с р - теплоемкость воды с р =4,19 кДж/(кг К);

Все расчеты тепловых нагрузок сводим в таблицу 3

Таблица 3 - Расчетные тепловые нагрузки предприятия

Обозначение	Назначение зданий
	Административное
	Столовая
	Механический цех
	Механический цех
	Ремонтный цех

3. Построение графиков расхода теплоты

График расходов тепла по отдельным видам теплопотребления и суммарный график расхода теплоты строятся по трем точкам, соответствующим трем среднесуточным температурам наружного воздуха: t н, t н.в и t н.о.

При этом необходимо учесть, что в зданиях, имеющих внутренние тепловыделения, начало отопительного сезона происходит при более низкой температуре t н, о С

Для определения недостающих тепловых нагрузок отопления и вентиляции используют следующие формулы пересчета тепловых нагрузок:

Расчет проводим отдельно для каждого здания для температур наружного воздуха +8 о С, +5,2 о С, +4,65 о C, 0 о С, -2 о С, -14 о С с последующим суммированием по типам нагрузки.

Результаты расчета сводим в таблицу 4.

Таблица 4 - Расчет нагрузок для построения графика теплопотребления

Обозначение	Назначение зданий	Расход теплоты, Вт

	Административное


	Столовая


	Механический цех


	Механический цех


	Ремонтный цех


по всем зданиям

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.

В летний период (диапазон продолжительности стояния t н от n о до n=8400ч) тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию отсутствуют, нагрузка на горячее водоснабжение составит 80% от зимней нагрузки на ГВС

Правая часть графика представляет собой зависимость суммарной тепловой нагрузки, соответствующей определенным среднесуточным температурам наружного воздуха (из левой части графика), от продолжительности стояния этих температур (числа часов за отопительный период со среднесуточными температурами наружного воздуха равными и ниже данных).

Для построения правой части графика определяем длительность стояния температур для г. Казань

Таблица 5 - Продолжительность стояния температур наружного воздуха

На основании полученных данных строим годовой график расхода тепла по продолжительности тепловых нагрузок.

4. Определение расчетных расходов сетевой воды

теплота сетевой вода отопительный

Расчетные расходы сетевой воды определяем отдельно для каждого вида нагрузки

Расчетный расход сетевой воды на отопление G о, кг/с

где ф п, ф о - температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах при температуре t н.о;

с - теплоемкость воды, кДж/(кг К)

Расчетный расход сетевой воды на вентиляцию G в, кг/с

где ф? п, ф? о - температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах при температуре t н.в (кроме зданий В, Г, Д, Е, Н, П для которых расчетные расходы сетевой воды рассчитываются при температуре t н.о), определяем из графика ЦКР отпуска теплоты

Расчетный расход сетевой воды на горячее водоснабжения G гв, кг/с

где ф? п, ф? о - температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах при температуре t н.и; определяем из графика ЦКР отпуска теплоты

Расчетные расходы сетевой воды для каждого здания сводим в таблицу 6.

Таблица 6 - Расчетные расходы сетевой воды

Обозначение	Назначение зданий
	Административное
	Столовая
	Механический цех
	Механический цех
	Ремонтный цех

Для построения графиков расхода сетевой воды, кроме расчетных, т.е. максимальных, по тем же формулам определяются другие характерные значения расходов сетевой воды.

Расчет представим в таблице 7

Таблица 7 - Расход сетевой воды в зависимости от t наружного воздуха

Обозначение	Назначение зданий	Расход сетевой воды, кг/с

	Административное



	Столовая



	Механический цех



	Механический цех



	Ремонтный цех



по всем зданиям

На основании полученных строим графики расходов сетевой воды для каждого вида нагрузки по всем зданиям, а также суммарный график расходов сетевой воды по всем видам нагрузки

5. Гидравлический расчет тепловой сети

Основная задача гидравлического расчета является определение диаметров трубопроводов, а также потерь давления на участках тепловых сетей. Гидравлический расчет закрытой системы теплоснабжения выполняется для подающего трубопровода, принимая диаметр обратного трубопровода и падение давления в нем таким же, как и в подающем.

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, длины участков, м. 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 поверочного

5.1 Предварительный расчет

Определяем коэффициент, учитывающий долю потерь давления в местных сопротивлениях б

где G - расход теплоносителя на участке, кг/с.

Предварительно определяем ориентировочные потери давления R л, Па/м

где Др н - величина удельных потерь на трение, Па/м, принимаем согласно рекомендаций :

На участках главной магистрали 20-40, но не более 80 Па/м;

На ответвлениях - по располагаемому перепаду давлений, но не более 300 Па/м

Диаметр трубопровода определяем по формуле

где - коэффициент, определяемый по приложению 7 ; для труб с эквивалентной шероховатостью k э =0,0005 ;

G - расход теплоносителя на участке, кг/с

Данные, полученные в результате расчета, сводим в таблицу 8

Таблица 8 - Предварительный гидравлический расчет

						d стандартный	Скорость
						d н Чд ст, мм

Считая, что плотность воды 1000 кг/м 3 , проверим скорость воды в трубопроводе, которая не должна превышать 3,5 м/с

5.2 Поверочный расчет

После установления диаметров теплопроводов производится разработка монтажной схемы, которая заключается в расстановке на трассе тепловых сетей неподвижных опор, компенсаторов и запорно-регулирующей 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 . В каждой узловой камере устанавливают неподвижную опору. На участке между двумя неподвижными опорами предусматривают компенсатор. Повороты трассы теплосети под углом 90-130° используют для самокомпенсации температурных удлинений, а в местах поворотов под углом более 130° устанавливаются неподвижные опоры. Неподвижные опоры располагают на теплопроводах большего диаметра, запорную арматуру устанавливают на всех ответвлениях 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.

Определяем действительное линейное удельное падение давления R? л, Па/м:

где A b R - коэффициент, определяемый по приложению 7

A b R =13,62 10- 6

Определяем эквивалентную длину местных сопротивлений, м

где А? - коэффициент, определяемый по приложению 7

Уо - сумма коэффициентов местных сопротивлений, установленных на участке .

участок 1:

Уо=1+1,7+0,5=3,2

участок 2:

Тройник-проход, задвижка, П-обр. компенсатор с гладкими отводами

Уо=1+1,7+0,5=3,2

участок 3:

Тройник-проход, задвижка (2 шт), отвод сварной двухшовный 90 о,

П-обр. компенсатор с гладкими отводами

Уо=1+2 0,5+0,6+1,7=4,3

участок 4:

Уо=1,5+2 0,5=2,5

участок 5:

Тройник-ответвление, задвижка (2 шт)

Уо=1,5+2 0,5=2,5

участок 6:

Тройник-ответвление, задвижка (2 шт)

Уо=1,5+2 0,5=2,5

участок 7:

Тройник-ответвление, задвижка (2 шт)

Уо=1,5+2 0,5=2,5

Затем определяем потери давления на участке, Па

После определения потерь давления на каждом участке теплосети рассчитываем напоры в подающем Н п i и обратном Н о i трубопроводах, а также располагаемый напор Н р i в конце каждого участка.

В конце первого участка для подающей магистрали Н п1 , Па, определяется по формуле:

Н п1 =Н н -Др 1 (22)

гдеН н - давление в подающей магистрали в точке подключения

Для последующих участков за начальное давление принимается конечное давление того участка, из которого выходит рассчитываемый.

Давление в начале первого участка для обратной магистрали Н о1 , м.вод.ст., определяется по формуле:

Н о1 =Н к +Др 1 (23)

гдеН к - давление в обратной магистрали в точке подключения

Для последующих участков за конечное давление принимается начальное давление того участка, из которого выходит рассчитываемый.

Располагаемый напор на участке Н р, Па

Н р i =Н п i +Н о i (24)

Расчет сводим в таблицу 9

Таблица 9 - Поверочный расчет тепловой сети

При увязке ответвлений диаметры трубопровода на каждом участке подбираются так, чтобы потери давления, Др, на ответвлениях были примерно одинаковыми. Для данной схемы должны выполняться следующие условия

Др 3 =Др 6 =Др 7 (1216,02=1085,01=1125,36)

Др 4 =Др 5 =Др 2-7 (3615,77=3483,9=3593,7)

Невязка между наибольшим и наименьшим значением первого равенства составляет:

Невязка между наибольшим и наименьшим значением второго равенства:

Так как разница не превышает 10%, считаем, что требуемые равенства выполняются.

6. Построение пьезометрического графика

После выполнения гидравлического расчета водяных тепловых сетей приступают к построению графика давлений для расчетной магистрали и характерных ответвлений. Напор, отсчитанный от оси прокладки теплопровода, называется пьезометрическим, а график давлений - пьезометрическим графиком.

Пьезометрический график позволяет: определить напоры в подающем и обратном трубопроводах, а также располагаемый напор в любой точке тепловой сети; с учетом рельефа местности, располагаемого напора и высоты зданий выбрать схемы присоединения потребителей; подобрать авторегуляторы, сопла элеваторов, дроссельные устройства для местных систем теплопотребления; подобрать сетевые и подпиточные насосы.

Пьезометрические графики строятся для гидростатического и гидродинамического режимов системы теплоснабжения. За начало координат принимают низшую отметку горизонталей рельефа местности . В принятых масштабах изображается рельеф местности вдоль теплотрассы и высоты присоединенных зданий. Строят линию статического напора, величина которого должна быть выше местных систем теплопотребления не менее чем на 5 м, обеспечивая их защиту от "оголения", и в то же время должна быть менее на 10 м (или более) величины максимального рабочего напора для местных систем.

Величина максимального рабочего напора местных систем теплопотребления составляет: для систем отопления со стальными нагревательными приборами и для калориферов - 80 м; для систем отопления с чугунными радиаторами - 60 м; для независимых схем присоединения с поверхностными теплообменниками - 100 м.

Гидростатический напор в системах теплоснабжения при теплоносителе воде должен определяться для температуры сетевой воды, равной 100 °С.

Затем приступают к построению графиков напоров для гидродинамического режима. По оси ординат вначале откладывают разность между низшей отметкой рельефа местности и отметкой оси теплопровода в камере подключения промпредприятия к магистральным сетям, затем величины начального и конечного напоров теплосети в этой камере (Н п и Н о). После этого строятся графики напоров подающей и обратной линий тепловой сети на основании данных табл. 9.

Под пьезометрическим графиком располагают спрямленную однолинейную схему теплотрассы с ответвлениями, указывают номера и длины участков, диаметры трубопроводов, расходы теплоносителя, располагаемые напоры в узловых точках.

Для построения пьезометрического графика начальное, Н п, конечное, Н о и располагаемое, Н р давления на участках, переводим в м.вод.ст. по формуле:

гдеg - ускорение свободного падения, м/с 2 , g=9,81;

с - плотность воды, кг/м 3 , принимаемая равной 1000.

Давления в подающем, h н, м.вод.ст., и обратном, h к, м.вод.ст, трубопроводе в точке подключения

Результаты перевода сведем в таблицу 10

	в конце уч-ка	в нач уч-ка

7. Выбор схем присоединений зданий к тепловой сети

Выбор схем присоединения систем отопления к тепловой сети производят исходя из пьезометрического графика.

В данном случае здание А необходимо подключить по независимой схеме, так как его абсолютная отметка выше линии напора в обратном трубопроводе. Остальные здания могут быть подключены к системе по зависимой схеме с элеватором, так как располагаемый напор в системе больше 15 м.вод.ст., однако при учете современных тенденций теплоснабжения наиболее предпочтительным будет подключение их по зависимой схеме с насосным смешением.

8. Гидравлический расчет паропроводов

Задачей гидравлического расчета паропроводов является определение диаметров трубопроводов и потерь давления по участкам, исходя из расхода пара, располагаемого перепада давления (разности давления в начале Р н и конце Р к паропровода) с учетом изменения плотности пара вследствие падения давления и изменения температуры пара за счет потерь теплоты в окружающую среду.

Для гидравлического расчета разрабатывается расчетная и монтажная схема паропроводов по аналогии со схемами тепловой сети.

Расчет состоит из предварительного и поверочного

8.1 Предварительный расчет

В предварительном расчете считают, что потери давления по длине паропровода происходят равномерно. Тогда среднее удельное падение давления R, Па/м, находят по формуле

где Р н, Р к - давление пара в начале и в конце паропровода , Па;

У?- длина паропровода (от камеры подключения до самого отдаленного потребителя),м;

б ср - средний коэффициент местных потерь давления

Для паропровода, состоящего из участков с различными расходами пара, определяется:

где б i , ? i - коэффициент местных потерь давления и длина участка

где G - расход пара на рассматриваемом участке, т/ч;

z - коэффициент, равный для паровых сетей 0,05..0,1; принимаем z=0,07

Ориентировочное падение давления пара на участке, Па

Давление пара в конце расчетного участка, Па

Гидравлический расчет паропроводов производят по средней плотности пара на расчетном участке, кг/м 3

где с н, с к - плотность пара в начале и в конце участка, определяемая по соответствующему давлению и температуре пара, кг/м 3 .

В предварительном расчете падение температуры перегретого пара на каждые 100 м принимают Дф=2,0…2,5 о С.

Температура пара в конце расчетного участка, о С

Средняя температура пара на участке, о С

Диаметр паропровода, м

где - коэффициент, определяемый по приложению 7 ; для труб с эквивалентной шероховатостью k э =0,0002

Данные, полученные в результате расчета, сводим в таблицу 11

Таблица 11 - Первоначальный расчет падения давления по паропроводу

Так как нет указаний о температуре перегрева пара, считаем, что вначале пар сухой насыщенный.

Определим диаметры паропроводов, представив расчет в виде таблицы 12

Таблица 12 - Определение диаметров паропровода

с н, кг/м 3	с к, кг/м 3	с ср, кг/м 3

Условия удовлетворяются, следовательно, диаметры паропроводов по участкам подобраны верно.

8.2 Поверочный расчет

По аналогии с гидравлическим расчетом тепловой сети, определяется стандартный диаметр паропровода и составляется его монтажная схема.

Местные сопротивления для каждого участка определяем по монтажной схеме:

участок 1:

Тройник-проход, задвижка, П-обр. компенсатор с гладкими отводами

Уо=1+1,7+0,5=3,2

участок 2:

Тройник-проход, задвижка (2 шт), П-обр. компенсатор с гладкими отводами, отвод сварной двухшовный 90 о

Уо=1+1,7+0,5 2+0,6=4,3

участок 3:

Тройник-ответвление, задвижка (2 шт)

Уо=1,5+2 0,5=2,5

участок 4:

Тройник-ответвление, задвижка (2 шт)

Уо=1,5+2 0,5=2,5

Находим действительные значения удельных потерь давления R? л, Па/м:

где A R - коэффициент, определяемый по приложению по прил. 7 ; для труб с эквивалентной шероховатостью k э =0,0002 A R =10,6 10- 3

По формулам (20)-(21) определим эквивалентную длину местных сопротивлений и давление пара в конце расчетного участка.

Величину А? определяем по приложению 7 для труб с эквивалентной шероховатостью k э =0,0002 А? =76,4.

Определение действительных потерь давления по каждому участку представим в виде таблицы 13

Таблица 13 - Определение действительных потерь давления

				с ср, кг/м 3

Действительная температура пара в конце расчетного участка определяется по формуле

где q i - удельные потери теплоты изолированным паропроводом, Вт/м, определяются по приложению 9

с i - удельная теплоемкость пара, соответствующая среднему давлению пара на участке, кДж/(кг К);

G i - расход пара на участке, т/ч

Расчет представим в виде таблицы 14

Таблица 14 - Определение температуры пара в конце участка

					с, кДж/(кг К)

Пересчета не требуется, так как при выбранных диаметрах соблюдается рекомендуемый скоростной режим. При расчете получено, что на конечных участках возможно выпадение конденсата (ф к i ниже температуры насыщения пара, соответствующей давлению Р к i), поэтому по всей трассе необходимо установить конденсатоотводчики.

9. Гидравлический расчет конденсатопровода

Гидравлический расчет конденсатопровода производится аналогично трубопроводам водяных тепловых сетей.

Диаметр конденсатопровода определяют по расходу конденсата и удельному падению давления по длине R л, которое должно быть не более 100 Па/м.

В первую очередь производят расчет основной расчетной магистрали, затем рассчитывают остальные участки с обязательной увязкой всех ответвлений.

9.1 Предварительный расчет конденсатопровода

Расчет ведем по формулам, приведенным в пункте 5.1 на основании расчетной схемы.

Определяем по приложению 7 ; для труб с эквивалентной шероховатостью k э =0,0002

Данные, полученные в результате расчета, сводим в таблицу 15

Таблица 15 - Предварительный расчет конденсатопровода

						d стандартный	Скорость
						d н Чд ст, мм

9.2 Поверочный расчет конденсатопровода

Расчет ведем по формулам, приведенным в пункте 5.2

Коэффициенты A b R , А? определяем по приложению 7

A b R =10,92 10- 6

По монтажной схеме определяем местные сопротивления для каждого участка:

участок 1:

Тройник-проход, задвижка, П-обр. компенсатор с гладкими отводами

Уо=1,5+1,7+0,5=3,7

участок 2:

Тройник-проход, задвижка (2 шт.), П-обр. компенсатор с гладкими отводами, отвод сварной двухшовный 90 о

Уо=1,5+1,7+0,5 2+0,6=4,8

участок 3:

Тройник-ответвление, задвижка (2 шт)

Уо=2+2 0,5=3,0

участок 3:

Тройник-ответвление, задвижка (2 шт)

Уо=2+2 0,5=3,0

Результаты расчета сводим в таблицу 16

Таблица 16 - Поверочный расчет конденсатопровода

10. Построение продольного профиля тепловой сети

По трассе тепловых сетей строится продольный профиль. На продольном профиле показывают: отметки поверхности земли (проектные - сплошной линией, существующие - штриховой); пересекаемые инженерные сети и сооружения; отметки низа трубы тепловой сети, дна и потолка канала; глубину заложения теплопровода; уклон и длину участков тепловой сети; диаметр теплопровода и тип канала; кроме того, дается развернутый план трассы с указанием углов поворота, ответвлений, неподвижных опор, компенсаторов и тепловых камер. При надземном способе прокладки даются отметки верха несущей конструкции и низа теплопровода.

Уклон теплопровода независимо от способа прокладки должен составлять не менее 0,002. Количество сопряжений участков с обратными уклонами должно быть по возможности наименьшим.

В самых низших точках теплопровода предусматривают дренажные выпуски, а в высших - воздушники, которые размещаются в камерах.

Согласно ТКП 45-4.02-182-2009 (02250) Тепловые сети заглубление тепловых сетей от поверхности земли до верха перекрытия каналов должно быть не менее 0,5 м, до верха перекрытия камер - не менее 0,3 м, до верха оболочки теплопровода при бесканальной прокладке - не менее 0,7 м. Высота надземной прокладки теплопроводов от поверхности земли до низа изоляционной конструкции должна быть не менее 0,5 м, в отдельных случаях допускается уменьшение этого расстояния до 0,35 м.

11. Тепловой расчёт

Задачей теплового расчета в курсовой работе является определение толщины теплоизоляционного слоя по формуле:

где d - наружный диаметр трубопровода, м;

л и - коэффициент теплопроводности теплоизоляционного слоя, Вт/(м о С);

R и - термическое сопротивление слоя изоляции, (м о С)/Вт;

Согласно исходных данных для тепловой сети:

тепловая изоляция - битумоперлит (л и =0,12 Вт/(м о С))

прокладка теплосети - бесканальная

Термическое сопротивление слоя изоляции:

где R сум - суммарное термическое сопротивление слоя изоляции и других дополнительных термических сопротивлений на пути теплового потока, (м о С)/Вт

где t w - средняя за период эксплуатации температура теплоносителя, о С

для подающей линии - 90

для обратной линии - 70

t е - среднегодовая температура окружающей среды, о С; при бесканальной прокладке - среднегодовая температура грунта; для г. Казань t гр =+1 о С ;

q е - нормативная линейная плотность теплового потока, Вт/м

Вторая составляющая зависит от способа прокладки тепловой сети.

При подземной канальной прокладке:

R п.с - термическое сопротивление поверхности изоляционного слоя, м °С/Вт, определяемое по формуле:

б е - коэффициент теплоотдачи с поверхности тепловой изоляции в окружающий воздух, Вт/(м 2 °С), который принимается при прокладке в каналах б е = 8 Вт/(м 2 °С).

Термическое сопротивление поверхности канала (R п.к) , м °С/Вт, определяется:

d в.э. - внутренний эквивалентный диаметр канала, м

Термическое сопротивление стенки канала (R к), м °С/Вт, определяется:

л ст - теплопроводность стенки канала, для железобетона л ст = 2,04 Вт/(м 2 °С);

d н.э. - наружный эквивалентный диаметр канала, определяемый по наружным размерам канала,м.

Расчет ведется для каждого трубопровода в отдельности

Сопротивление грунта:

где гр - коэффициент теплопроводности грунта, принимаем согласно

2,5 Вт/(м о С)

h - глубина заложения оси теплопровода, h=1м

d нэ - наружный эквивалентный диаметр, принимаем условно равным диаметру теплопровода совместно с предельной толщиной изоляции для данных условий.

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

Для подающего трубопровода:

Для обратного трубопровода:

где b - расстояние между осями трубопроводов, м; принимаемое в зависимости от их диаметров условного прохода по табл.11.1

Вначале рассчитаем суммарное термическое сопротивление слоя изоляции и других дополнительных термических сопротивлений на пути теплового потока. Расчет представим в виде таблицы 17

Таблица 17 Суммарное термическое сопротивление слоя изоляции

	d н Чд ст, мм

Рассчитаем значение второй составляющей и общее сопротивление тепловой изоляции, расчет представим в виде таблицы 18.

Таблица 18. Расчет общего сопротивления тепловой изоляции

Теперь расcчитаем толщину тепловой изоляции и подберём стандартные значения. Расчет представим в виде таблицы 19

Таблица 19. Расчет толщины тепловой изоляции.

Так как в задании на курсовую работу нет указаний относительно прокладки сетей пара и конденсата, то принимаем для расчета наиболее распространенный для предприятий способ прокладки технологических паропроводов - надземная прокладка.

Расчет толщины слоя изоляции в едем по формуле (37)

t w - средняя за период эксплуатации температура теплоносителя

t e - среднегодовая температура окружающей среды, С, для воздушной прокладки сетей принимаем среднюю за период эксплуатации температуру окружающей среды: t е =4,1 о С

При воздушной прокладке трассы получаем:

где б о - коэффициент теплопередачи с поверхности тепловой изоляции в окружающий воздух, принимаем равным б о =26 Вт/(м о С)

d - наружный диаметр трубопровода, м

Для изоляции принимаем минеральную вату с теплопроводностью 0,08 Вт/(м о С). Определение толщины тепловой изоляции для паропровода представим в виде таблицы 20.

Таблица 20. Определение толщины тепловой изоляции для паропровода

Определение толщины тепловой изоляции для конденсатопровода представим в виде таблицы 21

Таблица 21. Определение толщины тепловой изоляции для конденсатопровода

Литература

1. Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий: метод. указания к курсовой работе и практ. занятиям по одноим. дисциплине для студентов специальностей 1-43 01 05 "Промышленная теплоэнергетика" и 1-43 01 07 "Техническая эксплуатация энергооборудования организаций" днев. и заоч. форм обучения/ И.Р. Погарцев, Т.С. Юфанова, Е.М. Звездкина.- Гомель: ГГТУ им. П.О. Сухого, 2008.-39с.

2. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей / под ред. А.А. Николаева.- Москва: Стройиздат, 1965. - 360 с.

3. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: учеб. для вузов/ Е.Я. Соколов. - 7-е изд. - Москва: Изд-во МЭИ, 2001. - 472 с.

4. В.И Манюк, Я.И. Каплинский, Э.Б Хиж, А.И. Манюк, В.К. Ильин Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей/ Справочник. 3-е изд.- Стройиздат, Москва, 1988

5. ТКП 45.4.02-182-2009 (02250) Тепловые сети/ Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь Минск 2010

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Расчетные тепловые нагрузки района. Выбор системы регулирования отпуска теплоты. Построение графика для отпуска теплоты. Определение расчетных расходов сетевой воды. Подбор компенсаторов и расчет тепловой изоляции. Подбор сетевых и подпиточных насосов.

курсовая работа , добавлен 10.12.2010

Построение графиков регулирования отпуска теплоты. Определение расходов сетевой воды аналитическим методом. Потери напора в домовой системе теплопотребления. Гидравлический расчет трубопровода тепловых сетей. Подбор подпиточного и сетевого насоса.

курсовая работа , добавлен 14.05.2015

Параметры наружного воздуха. Расчет нагрузок потребителей теплоты. Выбор системы теплоснабжения. Определение расходов сетевой воды. Построение пьезометрического графика. Температурный график регулирования закрытой независимой системы теплоснабжения.

курсовая работа , добавлен 23.05.2014

Способы расчета расхода теплоты на горячее водоснабжение. Показатели технологического теплопотребления. Определение расхода теплоты на отопление и на вентиляцию зданий. Построение годового графика тепловой нагрузки предприятия автомобильного транспорта.

курсовая работа , добавлен 09.02.2011

Характеристика объектов теплоснабжения. Расчет тепловых потоков на отопление, на вентиляцию и на горячее водоснабжение. Построение графика расхода теплоты. Определение расчетных расходов теплоносителя в тепловой сети. Расчет магистрали тепловой сети.

курсовая работа , добавлен 14.08.2012

Оценка расчетных тепловых нагрузок, построение графиков расхода теплоты. Центральное регулирование отпуска теплоты, тепловой нагрузки на отопление. Разработка генерального плана тепловой сети. Выбор насосного оборудования системы теплоснабжения.

курсовая работа , добавлен 13.10.2012

Определение расхода тепла на отопление и горячее водоснабжение. Построение годового графика тепловой нагрузки. Составление схемы тепловой сети. Гидравлический расчет водяной тепловой сети. Выбор теплофикационного оборудования и источника теплоснабжения.

курсовая работа , добавлен 11.04.2015

Определение годового и часового расхода тепла на отопление и на горячее водоснабжение. Определение потерь в наружных тепловых сетях, когенерации. График центрального качественного регулирования тепла. Выбор и расчет теплообменников, котлов и насосов.

дипломная работа , добавлен 21.06.2014

Производственно-технологические потребители пара, горячей воды. Отпуск теплоты по сетевой воде. Выбор паровых турбин. Расчетные, годовые и средние тепловые нагрузки. Построение графика нагрузки по продолжительности. Выбор основного оборудования ТЭЦ.

курсовая работа , добавлен 09.06.2015

Определение расчётных тепловых нагрузок района города. Построение графиков расхода теплоты. Регулирование отпуска теплоты. Расчётные расходы теплоносителя в тепловых сетях. Гидравлический и механический расчёт водяных тепловых сетей, подбор насосов.

(Документ)

Реферат - Корреляционный метод поиска утечек (Реферат)

Реферат-Блочно-модульные автоматизированные котельные (Реферат)

Реферат - Котлы-утилизаторы в тепловых схемах котельных (Реферат)

Реферат - Блочно-модульные котельные на твердом топливе (Реферат)

Реферат - Термомайзеры (Реферат)

Ответы на вопросы к госам для специальности Энергообеспечение предприятий (140106) ОГУ (Шпаргалка)

Реферат - Котлы пульсирующего горения (Реферат)

n1.doc

I Курс лекций за первое полугодие

Источники и системы теплоснабжения предприятий

Системы теплоснабжения производственных предприятий
Виды тепловых нагрузок
Классификация систем теплоснабжения

-по схеме подачи тепла потребителю (децентрализованные и централизованные);

По виду теплоносителя (паровые системы и водяные системы);

По способу отпуска теплоты потребителю;(для отопления : зависимые и независимые ; для горячего теплоснабжения: закрытые и открытые )

По числу параллельно идущих теплопроводов;

По числу ступеней присоединения.

4. Схемы тепловых сетей (Тупиковая, Радиальная, Кольцевая)

5. Паровые системы теплоснабжения (ПСТ).

6. Оборудование тепловых сетей
Системы теплоснабжения предприятий (СТСПП) - это комплекс устройств по выработке, транспортированию и обеспечению потребителей необходимым количеством теплоты требуемых параметров.

Система теплоснабжения (рис. 1) включает в себя:

1. Источник (ТЭЦ, котельная);

2. Магистральные сети (тепловые);

3. Распределительные сети (тепловые);

4. Потребители тепла (промышленные потребители,

Жилые и общественные объекты ЖКХ);

5. Абонентский ввод (тепловой узел, местный тепловой пункт МТП, элеваторный узел);

6. Центральный тепловой пункт ЦТП.

Рис.1. Система теплоснабжения.

Виды тепловых нагрузок:

Потребление тепловых нагрузок:

вентиляцию (тепло в калорифере (теплообменнике);

горячее водоснабжение;

технологические нужды п.п.

Тепловые нагрузки различают:

сезонные (отопление, вентиляция);
круглогодичные (горячее водоснабжение, технологические нужды).

Классификация систем теплоснабжения :

по схеме подачи тепла потребителю;
по виду теплоносителя;
по способу отпуска теплоты потребителю;
по числу параллельно идущих теплопроводов;
по числу ступеней присоединения.

1. По схеме подачи тепла потребителю :

Децентрализованные – источник тепла на месте потребления. В этом случае отсутствуют тепловые сети; применяются в районах с малой концентрацией тепловой нагрузки, когда небольшие здания расположены на неплотно застраиваемых участках, а также при технико-экономических обоснованиях.

Централизованные – источник теплоснабжения (ТЭЦ или котельная) располагаются на значительном расстоянии от потребителей теплоты. Поэтому каждая СТС состоит из трех звеньев (источник теплоты – тепловые сети – местные системы теплоснабжения). Местные СТС – тепловые подстанции и теплоприемники.

Централизованные системы отопления имеют преимущества перед децентрализованными, и в настоящее время Ц C Т определяют ведущую роль в развитии теплоснабжения крупных городов и промышленных предприятий. В г. Петрозаводске ТЭЦ введена в строй в 1977 году.

2. По виду теплоносителя:

Паровые системы (теплоноситель – водяной пар);

Водяные системы (теплоноситель – горячая вода).

Горячая вода используется для удовлетворения нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Водяной пар используется на предприятиях для технологических нужд (редко используют перегретую воду). При требуемой температуре теплоносителя у потребителя до 150˚С используют горячую воду, а при более высоких параметрах – водяной пар. К теплоносителям предъявляют специальные требования:

а. санитарно – гигиенические (в помещениях ЖКС температура нагреваемых приборов не допускается выше 90˚С, в промышленных цехах она может быть и выше);

Б. технико – экономические (стоимость материала, монтажа и эксплуатации должна быть оптимальной);

В. эксплуатационные (теплоноситель должен обладать качествами, которые позволяли бы производить централизованную регулировку теплоотдачи систем потребления).

Сравнительная характеристика воды и пара как теплоносителя:

Преимущества воды: диапазон изменения температур в широких пределах (от 25˚до 150˚С); возможность транспортирования на большие расстояния без уменьшения ее теплового потенциала (15-20 км); возможность централизованного регулирования температуры теплоносителя на источнике; простота присоединения местных систем к тепловым сетям.

Недостатки воды: требуется значительный расход электроэнергии на работу насосов по перекачке тепла; температура теплоносителя может быть меньше заданной.

Преимущества пара: применяют как для тепловых потребителей, так и для силовых и технологических нужд; быстрый прогрев и остывание системы, что ценно для помещений, где периодически требуется отопление; в паровых системах можно не учитывать гидростатическое давление по причине низкой объемной массы (в 1650 раз меньше объема воды). Паровые системы могут применяться в гористой местности и в многоэтажных зданиях; отсутствие расхода электроэнергии на транспортировку пара (без насосов); простота начальной регулировки вследствие саморегулировки пара.

Недостатки пара: при транспортировке на значительные расстояния имеют место большие потери температуры и давления, поэтому радиус паровых систем всего 6-15 км, а водяных – от 30 до 60 км. Срок службы паровых систем значительно ниже, чем водяных из-за коррозии труб.

3. По способу отпуска теплоты потребителю :

Для отопления – схемы подключения ТС: зависимые и независимые;

Для горячего теплоснабжения – схемы подключения ТС: закрытые и открытые.

Зависимая схема подключения – когда вода из теплосети непосредственно поступает в нагревательные приборы местной отопительной системы (МОС).

Независимая схема подключения – когда имеется два раздельных контура (первичный – вода, циркулирующая в тепловой сети, и вторичный – собственный контур дома, вода, циркулирующая в МОС), при этом, вода из теплосети через теплообменник отдает тепло воде собственного контура. Вода из ТС доходит только до тепловой подстанции МОС (тепловая подстанция – это ЦТП или МТП), где в подогревателях (теплообменниках ТА) нагревают воду, которая циркулирует в МОС. В этом случае имеет место два теплоносителя: греющий (вода из ТС) и нагреваемый (вода в МОС). Давление первичного контура никак не передается на давление вторичного, который работает за счет собственного циркуляционного насоса.

Открытый водоразбор – напрямую из тепловой сети. Закрытый водоразбор – через теплообменник вода из ТС нагревает воду питьевого водопровода.

Оборудование тепловой подстанции при зависимой схеме проще и дешевле, чем при независимой, однако, необходимо учитывать, что в зависимых схемах давление передается из тепловой сети в МОС, которая выдерживает давление до 6-10 атм. в зависимости от типа нагревательных приборов. Пример: чугунные радиаторы выдерживают 6 атм.

Схемы присоединения систем отопления к тепловым сетям:

Т 1 – подающий теплопровод ТС,

-1 -1 Т 2 – обратный трубопровод ТС,

1 – арматура отключающего устройства.

Рис. 2. Зависимая схема без смешения

Температура в подающем трубопроводе ТС не превышает предела, установленного санитарными нормами для приборов местных систем. Это возможно в случае малого источника тепла, когда котельная вырабатывает теплоноситель параметрами 95˚-70˚С или в системе отопления промышленных зданий t ? 100˚ С, но она допустима.

Зависимая схема с элеваторным смешением (рис. 3).

? 130˚С ? 90-95˚С

70˚С?

Рис. 3. Зависимая схема с элеваторным смешением Рис. 4. Элеватор

Вода из подающего трубопровода Т 1 с t = 130˚ C поступает в элеватор (рис. 4), через патрубок к элеватору подсасывается вода из обратной местной сети Т 2 t =70˚ C . Благодаря соплу, которое встроено в элеватор, и по принципу инжекции, происходит смешение t = 130˚ C и t =70˚ C , смешанная вода t = 90˚С поступает в нагревательные приборы. Элеваторы рассчитываются, и подбирается диаметр сопла. У нас в стране большинство вводов в здания снабжено элеваторами там, где по теплосетям транспортируют перегретую воду. Необходимо учитывать, что для работы элеватора требуется напор на воде 15 м водного столба.

Зависимая схема с насосным смешением (рис. 5).

В случае недостаточного напора ставят

Центробежный насос на перемычке между

90˚С ? 70˚С ? подающим и обратным трубопроводом и он

Как элеватор подмешивает к подающей воде

Обратную охлажденную воду. Но насос

Дорогостоящее оборудование.

130˚С? Существует схема и с элеватором и с насосом.

Рис. 5. Зависимая схема с насосным смешением

Независимая схема (с теплообменником) (рис.6).

езависимая схема делит МОС на два контура, не допуская колебаний давлений. Оба контура гидравлически изолированы и независимы друг от друга. В данной схеме легко учитывать потребность в тепле, регулировать подачу тепла, т.е. устранять проблему перетопа, а, следовательно, экономить.

1. Местная отопительная система;

2. Циркуляционный насос;

3. Теплообменник;

4. Расширенный бак;

5. Отключающая арматура.

Рис. 6. Независимая схема (с теплообменником)

Схемы подключения ГВС к тепловым сетям.

В закрытых системах теплоснабжения теплоноситель полностью возвращается к

источнику теплоснабжения (за исключением утечек). Теплоноситель используют как греющую среду в теплообменных аппаратах. Закрытые системы гидравлически изолированы от тепловых сетей, что обеспечивает стабильное качество воды в ГВС, т.к. нет выноса шлаковых отложений в систему ГВС (это плюс). Однако, в систему ГВС (в трубы) поступает вода из холодного водопровода, который не подвергается деаэрации (удалению кислорода и углекислого газа), нагревается и усугубляет коррозионную активность, следовательно, быстрее происходит разрушение труб от коррозии, чем в открытых схемах. Поэтому в закрытых системах рекомендуют применять неметаллические, пластиковые трубы.

Закрытые схемы различают одноступенчатые и многоступенчатые. Выбор схемы зависит от соотношения расхода тепла на отопление и ГВС. Выбор схемы присоединения производится на основании расчета.

В открытых системах ГВС используют не только теплоту, подводимую

теплоносителем из тепловой сети в местную сеть, но и сам теплоноситель. В открытых схемах трубы ГВС коррозируют в меньшей степени, чем в закрытых системах, т.к. вода поступает из тепловой сети после химводочистки (ХВО), но при этом возможно нарушение стабильности санитарных норм показателей воды. Открытые схемы дешевле. Чем закрытые, т.к. не требуются затраты на теплообменники и насосное оборудование.

Схемы присоединения систем горячего водоснабжения зданий к тепловым сетям.

Одноступенчатые схемы (рис. 7, 8):

Один теплообменник и нагрев на ГВС происходит перед МОС).

Рис. 7. Одноступенчатая предвключенная

Рис. 8. Одноступенчатая параллельная

Т = 55-60˚С

Т = 30˚С Т = 5˚С

Рис. 9. Последовательная двухступенчатая

Рис. 10. Смешанная двухступенчатая
Двухступенчатые схемы эффективны в применении тем, что происходит глубокое снижение температуры обратной воды, а также имеет место независимый расход тепла на отопление и ГВС, т.е. колебание расхода в системе ГВС не отражается на работе МОС, что может происходить в открытых схемах.

4. По числу параллельно идущих теплопроводов.

В зависимости от числа труб, передающих теплоноситель в одном направлении различают одно-, двух- и многотрубные системы ТС. По минимальному числу труб может быть:

Открытая однотрубная система – применяется при централизованном отоплении на технологические и бытовые нужды, когда вся сетевая вода разбирается потребителями при подаче теплоты на отопление, вентиляцию и ГВС, т.е. когда Q от + Q вент. = Q гвс . Такие ситуации характерны для южных районов и технологических потребителей (редко встречаются).

Двухтрубная система – самая распространенная, состоит из подающего (Т1) и обратного (Т2) трубопроводов.

Трехтрубная – состоит из соединения двухтрубной системы водоснабжения на отопление и вентиляцию и третьей трубы для целей ГВС, что не очень удобно.

Четырехтрубная – когда добавляется циркуляционный трубопровод на ГВС.

Условные обозначения трубопроводов в соответствии с ГОСТом:

подающий трубопровод (Т 1 ),
обратный трубопровод (Т 2 ),
трубопровод ГВС (Т 3 ),
циркуляционный трубопровод ГВС (Т 4 ),
трубопровод технологических нужд (Тт).

5. По числу ступеней присоединения.

Различают одноступенчатые и многоступенчатые схемы систем теплоснабжения.

Одноступенчатая схема (рис. 11) – когда потребители теплоты присоединяются к тепловым сетям при помощи МТП.

Рис. 11. Одноступенчатая схема
1- потребители тепла,

2- местные тепловые узлы (МТП),

3- элемент промышленной котельной с паровыми и водогрейными котлами,

4- водогрейный котел (пиковый),

5- сетевой паро- водяной подогреватель,

6- перемычка с отключающей арматурой для создания различных режимов работы (для отключения водогрейного котла),

7- сетевой насос,

8- ЦТП.
Двухступенчатая схема (рис. 12).

Рис. 12. Двухступенчатая схема
Многоступенчатая схема – когда между источником теплоты и потребителями размещают ЦТП и групповые тепловые пункты (ГТП). Эти пункты предназначены для приготовления теплоносителей требуемых параметров, для регулирования расхода теплоты и распределения по местным системам потребителей, а также для учета и контроля расхода теплоты и воды.
Схемы тепловых сетей

Схемы тепловых сетей зависят от:

Размещения источников теплоты по отношению к району потребления;
От характера тепловой нагрузки;
От вида теплоносителя (пар, вода).

При выборе схемы тепловых сетей исходят из условий надежности, экономичности, стремясь к получению наиболее простой конфигурации сети и наименьшей длины трубопроводов.

Тепловые сети делятся на категории:

Магистральные сети;
Распределительные сети;
Внутриквартальные сети;
Ответвления к потребителям (зданиям).

Тепловые сети проектируются по следующим схемам:

Тупиковая (рис. 13) – наиболее простая, имеет распространение в поселках и малых городах:

1-источник,

2-магистральные сети,

3-распределительные сети,

4-квартальные сети,

5-ответвления,

6- потребители,

7-перемычка.

Рис. 13 Тупиковая схема

Радиальная (рис. 14) – устраивается, когда нет возможности предусмотреть кольцевую, но перерыв в теплоснабжении недопустим:

Рис. 14 Радиальная схема

Кольцевая – наиболее дорогая, сооружается в крупных городах, обеспечивает бесперебойное теплоснабжение, для чего должен быть предусмотрен второй источник тепловой энергии:

Рис. 15 Кольцевая схема

Паровые системы теплоснабжения (ПСТ).

Паровые системы теплоснабжения применяются в основном на крупных промышленных предприятиях и могут иметь место на объектах, окружающих промышленных потребителей, а так же в городах с неблагоприятным рельефом местности.

Виды паровых систем:

1-однотрубные (рис. 16) (нет возврата конденсата в систему):

1-источник (паровой котел),

2-стена промышленного потребителя – граница абонентского ввода потребителя,

3-калорифер,

5-пароводяной теплообменник для МОС,

6-технологический агрегат,

Рис. 16 Однотрубная паровая система 7-конденсатоотводчики,

8- сброс конденсата в дренаж.
Рис. 17 Автоматический конденсатоотводчик.

Однотрубную схему целесообразно применять, когда по условиям технологического процесса конденсат имеет значительные загрязнения и качество этих загрязнений неэффективно для очистки. Данная схема применяется для прогрева мазута, пропарки железобетонных изделий.

2-двухтрубные (рис. 18):

1-источник (паровой котел),

2-стена промышленного

Потребителя – граница

Абонентского ввода потребителя,

3-калорифер,

4-пароводяной теплообменник для

5-пароводяной теплообменник для

6-технологический агрегат,

7-конденсатоотводчики,

Рис. 18 Двухтрубная паровая система 8-конденсатопровод,

9-конденнсатный бак,

10-конденсатный насос.

Двухтрубные системы с возвратом конденсата применяют, если конденсат не содержит агрессивных солей и других загрязнений (т.е. он условно-чистый). Схемы прокладывают как правило, таким образом, что в конденсатный бак конденсат поступает самотеком.

3-многотрубные (рис. 19):

Рис. 19 Трёхтрубная паровая система
Трехтрубная (многотрубная) схема применяется, когда потребителю требуется пар различных параметров. Котельная вырабатывает пар с максимальным давлением и температурой, которые требуются одному из потребителей. Если имеются потребители, которым требуется пар с более низкими параметрами, то пар пропускают через редукционную установку (РУ), в которой пар снижает только давление или через редукционную охладительную установку (РОУ), если необходимо понизить и давление, и температуру.

Оборудование тепловых сетей

Различают следующие способы прокладки тепловых сетей:

Надземная (наземная) прокладка – имеет место на территории промышленных предприятий, при пересечении дорог и препятствий, в районах вечной мерзлоты;
Подземная прокладка бывает:

-в непроходных каналах,

В полупроходных каналах,

В проходных каналах (коллекторах),

Бесканальная.

Коллекторы и полупроходные каналы имеют место в крупных городах, на территории промышленных предприятий, где имеет смысл прокладывать различные инженерные сети (коммуникации) совместно. Этот способ прокладки удобен в обслуживании сетей, но дорогостоящий. Трубы тепловых сетей, прокладываемые в непроходных каналах и бесканально, не обслуживаются. Таким образом, выбор прокладки сетей зависит от условий территории, вида грунта, застройки и технико-экономического обоснования.

Глубина прокладки тепловых сетей зависит от места прокладки. Максимальная глубина в непроезжей части составляет 0,5 м до верха канала, в проезжей части – 0,7 м. Тепловые сети прокладываются с уклоном ί min =0.002 (ί min = h / L ).

Оборудование тепловых сетей, которое требует постоянного контроля и обслуживания, устанавливается в теплофикационных камерах (рис. 20). Это: задвижки, дисковые затворы, регулирующие клапаны, устройства для выпуска воздуха и спуска воды (опорожнения сети). Как правило, совместно с камерой сооружают неподвижные опоры. Необходимо сооружать (в водонасыщенных грунтах) дренажные сети (на песчаную подготовку укладывают трубы с отверстиями сверху и по бокам и засыпают щебнем).

Рис. 20 Теплофикационная камера

В тепловых сетях применяют электросварные или бесшовные трубы, а также возможны варианты и чугунные трубы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.

Для дворовых сетей при рабочем давлении Р раб до 1,6 МПа и температурой Т до 115˚С можно применять неметаллические (пластиковые) трубы.

Опорные конструкции.

Различают: - подвижные (свободные) опоры,

Неподвижные (мертвые) опоры.

Подвижные опоры предназначены для восприятия веса трубы и обеспечения свободного перемещения труб (при температурных удлинениях). Количество подвижных опор определяется по таблицам в зависимости от диаметра и веса трубы. По принципу свободного перемещения подвижные опоры различаются на: скользящие опоры (скользячки), катковые, шариковые, подвижные.

Подвижные опоры используют во всех способах прокладки, кроме бесканальной.

Неподвижные опоры служат для восприятия температурной деформации методом закрепления трубопровода, а также для разграничения участков компенсации тепловых удлинений. Различают неподвижные опоры:

Щитовые (при подземной прокладке),

На балке, на фундаменте, на стойках (при наземной прокладке или в тоннелях).

Компенсация тепловых удлинений.

Компенсаторы предназначены для восприятия температурных удлинений теплопровода и разгрузки труб от температурных напряжений и деформаций. В тепловых сетях применяют следующие виды компенсаторов:

вылет компенсатора,
спинка компенсатора,
сварные крутоизогнутые отводы,
подвижные опоры,
стяжные болты,

устанавливаются на Рис. 21 Гибкая (П-образная) опора стяжных хомутах.
∆l = ? ∙ L (? max - ? min ), где ? – коэффициент линейного расширения,

L – длина между неподвижными опорами (участок компенсации).

П- образные компенсаторы растягиваются на половину тепловых удлинений. Растяжку делают на первых сварных стыках от компенсатора.

П-образные компенсатора, как и углы поворота не требуют обслуживания.

углы поворота трассы (самокомпенсация),
сильфонные, линзовые (одна или много гофр),

Компенсирующая способность сильфонного компенсатора

Составляет 50-150 мм.

Сильфонный трехволновый компенсатор.

1-корпус,

2-стакан,

3-сальниковая набивка,

4-грунтбукса,

5-фланец нажимной,

6-стяжной болт.

Рис. 22 Сальниковый компенсатор

Сальниковый компенсатор может быть односторонним и двухсторонним.

Углы поворота трассы и п-образные компенсаторы работают как радиальные, а сильфонные, линзовые и сальниковые – как осевые.

Бесканальная прокладка.

Для тепловых сетей бесканальной прокладки используют трубопроводы с пенополиуретановой изоляцией (ППУ-изоляция). Россия – страна с самым высоким уровнем централизованного теплоснабжения, протяженность тепловых сетей в нашей стране составляет примерно 260 тысяч километров, а в Карелии – примерно 999 тыс. метров. Из них 50% тепловых сетей требуют капитального ремонта. Тепловые сети теряют 30% отпускного тепла, что составляет примерно 80 млн. тут/год. Для решения этих проблем предлагается бесканальная прокладка с ППУ-изоляцией. Преимущества данной прокладки:

Повышение долговечности с 10 до 30 лет,

Снижение теплопотерь с 30% до 3%,

Снижение эксплуатационных расходов в 9 раз,

Снижение расходов на ремонт теплотрасс в 3 раза,

Снижение сроков строительства,

Наличие системы оперативно-дистанционного контроля (ОДК) за увлажнением изоляционного слоя.

Статистика накопленных дефектов:

38% -повреждение сторонними лицами системы ОДК,

32%-повреждение стальных оболочек,

14%- повреждение стыковых соединений,

8%-ошибки сборки ОДК,

2%-некачественная сварка,

6%-внутренняя коррозия металла.

При бесканальной прокладке используют полиэтиленовую оболочку.

(Документ)

Сазанов Б.В. Теплоэнергетические системы промышленных предприятий (Документ)

Виноградов Ю.И. Промышленное теплоснабжение (Документ)

Реферат-Блочно-модульные автоматизированные котельные (Реферат)

Реферат - Корреляционный метод поиска утечек (Реферат)

Реферат - Блочно-модульные котельные на твердом топливе (Реферат)

Реферат - Котлы-утилизаторы в тепловых схемах котельных (Реферат)

Реферат - Термомайзеры (Реферат)

n1.doc

Министерство общего образования Российской Федерации
Южно-Уральский государственный университет
Кафедра промышленной теплоэнергетики

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ
"ИСТОЧНИКИ И СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ"

ВВЕДЕНИЕ
Различают два вида теплоснабжения – централизованное и децентрализованное. При децентрализованном теплоснабжении источник и потребитель тепла находятся близко друг от друга. Тепловая сеть отсутствует. Децентрализованное теплоснабжение разделяют на местное (теплоснабжение от местной котельной) и индивидуальное (печное, теплоснабжение от котлов в квартирах).

В зависимости от степени централизации системы централизованного теплоснабжения (ЦТС) можно разделить на четыре группы:

групповое теплоснабжение (ТС) группы зданий;
районное – ТС городского района;
городское – ТС города;
межгородское – ТС нескольких городов.

Процесс ЦТС состоит из трех операций – подготовка теплоносителя (ТН), транспорт ТН и использование ТН.

Подготовка ТН осуществляется на теплоприготовительных установках ТЭЦ и котельных. Транспорт ТН осуществляется по тепловым сетям. Использование ТН осуществляется на теплоиспользующих установках потребителей.

Комплекс установок, предназначенных для подготовки, транспорта и использования теплоносителя называется системой централизованного теплоснабжения.

Различают две основные категории потребления тепла.

Для создания комфортных условий труда и быта (коммунально-бытовая нагрузка).

Сюда относят потребление воды на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение (ГВС), кондиционирование.

2. Для выпуска продукции заданного качества (технологическая нагрузка).

По уровню температуры тепло подразделяется на:

Низкопотенциальное, с температурой до 150 0 С;

Среднепотенциальное, с температурой от 150 0 С до 400 0 С;

Высокопотенциальное, с температурой выше 400 0 С.

Коммунально-бытовая нагрузка относится к низкопотенциальным процессам.

Максимальная температура в тепловых сетях не превышает 150 0 С (в прямом трубопроводе), минимальная – 70 0 С (в обратном).

Для покрытия технологической нагрузки как правило применяется водяной пар с давлением до 1.4 МПа.

В качестве источников тепла применяются теплоподготовительные установки ТЭЦ и котельных. На ТЭЦ осуществляется комбинированная выработка тепла и электроэнергии на основе теплофикационного цикла. Раздельная выработка тепла и электроэнергии осуществляется в котельных и на конденсационных электростанциях. При комбинированной выработке суммарный расход топлива ниже, чем при раздельной.
1. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ
Тепловую нагрузку можно разделить на сезонную и круглогодичную. Изменение сезонной нагрузки зависит главным образом от климатических условий – температуры наружного воздуха, его влажности, скорости ветра, солнечной радиации и т.п. Основную роль играет изменение температуры наружного воздуха. Сезонная нагрузка имеет сравнительно постоянный суточный график и переменный годовой. К сезонной нагрузке относят нагрузки отопления, вентиляции (зимние нагрузки), кондиционирования (летняя нагрузка). К круглогодичной нагрузке относятся нагрузка горячего водоснабжения (ГВС) и технологическая нагрузка. График технологической нагрузки зависит от характера производства. График нагрузки ГВС зависит от благоустройства зданий, состава населения, графика рабочего дня, режима работы коммунальных предприятий. Технологическая и нагрузка ГВС слабо зависят от времени года.
1.1. Сезонная нагрузка.
Цель отопления – поддержание температуры внутреннего воздуха в помещении на заданном уровне. Температура воздуха в помещении зависит от назначения помещения, а в промышленных зданиях от характера выполняемых работ. Значения температуры воздуха в помещениях принимаются согласно . В частности,

Для жилых зданий - от 18 до 20 0 С;

Для промышленных зданий - от 16 до 20 0 С;

Для общественных зданий - от 14 до 25 0 С.

Расчет отпуска тепла на отопление.

Для поддержания температуры воздуха в помещении постоянной необходимо обеспечить равенство теплопотерь и теплопритоков. Потери тепла обусловлены теплопередачей через ограждения, на которых перепад температур более 5 0 С - Q т, а также инфильтрацией, Q инф - затрат тепла на нагрев воздуха, поступающего извне через неплотности ограждений.

- коэффициент инфильтрации.

В производственных помещениях тепло расходуется также на нагрев материалов и транспортных средств, поступающих извне - Q мт.

Приток тепла в помещения осуществляется через отопительные установки - Q о и от внутреннего тепловыделения - Q вт.

В общем случае баланс тепла можно записать в виде

Для жилых и общественных зданий:

Q мт = Q инф = Q вт = 0 , тогда Q о = Q т.

Для производственных помещений:

Q о = Q т (1 + ) + Q мт - Q вт

в производственных помещениях может составлять 25...35 % от Q о

Здесь: b – постоянная инфильтрации, b =(35…40) 10 -2 ;

g - ускорение свободного падения;

L - высота проема в который поступает воздух;

Т н - температура наружного воздуха, К;

Т в - температура воздуха в помещении, К;

W - скорость ветра, м/с.

Потери тепла теплопередачей рассчитываются по уравнению

, или

, (1.1)

n - поправка на температурную разность. Учитывается для пола 1-го этажа и потолка верхнего (n 1);

- коэффициент, учитывающий добавки на ориентацию относительно сторон света, этажность здания, скорость ветра, размещения помещения в здании. Приводится в СНиП.

где - поправка, учитывающая ориентацию по сторонам света.

Формулой (1.1) пользуются при проектировании систем отопления конкретного здания, то есть по результатам расчетов определяется количество отопительных приборов, устанавливаемых в помещениях.

При проектировании источников тепла потребность тепла на отопление может быть определена по укрупненным показателям.
1.1.1.1. Определение расхода тепла на отопление по объему здания.

где:

q о - отопительная характеристика здания, зависящая от объема и назначения здания. Приводится в СниП, а также в . ; V - объем здания по наружному замеру.

Максимальные потери тепла и, соответственно, максимальный отпуск тепла на отопление определяется по расчетной температуре для отопления - t но . Это есть средняя температура наиболее холодной пятидневки из восьми зим за последние 50 лет.

При расчете по укрупненным показателям при отсутствии перечня зданий с указанием их назначения t в принимают равной 18 0 С, если t но -31 0 С и равной 20 0 С, если

t но -31 0 С.

Для жилых и общественных зданий расчетное количество тепла на отопление определяется по формуле

При

Для экономного использования топлива большое значение имеет правильный выбор начала и конца отопительного периода. По СниПу начало и конец отопительного периода принимается при значении среднесуточной температуры равной +8 0 С. Для производственных помещений с внутренними тепловыделениями отопительный период начинается при той температуре наружного воздуха, при которой

.

Для промышленных зданий:

При t н t но

При t н > t но

Длительность отопительного периода определяется числом суток с устойчивой среднесуточной температурой меньшей и равной +8 0 С.

1 – для жилых и общественных зданий;

2 – для промышленных зданий.

Рис.1.1. График отпуска тепла на отопление.

Определение расхода тепла на отопление по площади застройки

Такой способ определения расхода тепла применяется только для жилых районов. При

где q F - отпуск тепла на 1 м 2 площади застройки, Вт/ м 2 ; F- площадь застройки, м 2 .

F = f уд z , где z- число жителей;

f уд = 12,5 м 2 / чел – для зданий построенных до 1980 года; f уд = 18 м 2 / чел – для зданий, построенных после 1980 года;

k 1 =0.25- коэффициент, учитывающий отпуск тепла на отопление общественных зданий. При t н > t но

1.1.2. Расчет отпуска тепла на вентиляцию
Под вентиляционной нагрузкой понимают потребность в тепле для подогрева воздуха, подаваемого извне в помещения. В жилых зданиях без специальной приточной системы вентиляции расход тепла Q в = 0.

Для общественных и промышленных зданий:

Q в = C’ V в (t в - t н ) m ,

где С’ - объемная теплоемкость воздуха, 1260 Дж/(м 3 К);

V в - объем вентилируемого помещения по внутреннему замеру;

m - кратность обмена воздуха в помещении.

При расчете по укрупненным показателям отпуск тепла определяют при известном

объеме здания.

Q в = q в V (t в - t н ).

Для общественных зданий, расположенных в жилом районе

Где k 2 = 0,4 - для зданий старой постройки, k 2 = 0,6 - для новых зданий.

А - с незначительным выделением вредностей. Максимальный отпуск тепла для этих зданий определяется по расчетной температуре для вентиляции - t нв - средней температуры наиболее холодного периода, составляющего 15 % длительности отопительного сезона.

При

отпуск тепла на вентиляцию не увеличивается, при этом уменьшается кратность обмена воздуха. Минимального значения кратность обмена достигает при

.

При

Б - здания со значительным выделением вредностей:

В - при особом техническом обосновании (очень много вредностей) определяется по средней температуре наиболее холодных суток.

8 t нв t но t н, 0 С

Рис.1.2. График отпуска тепла на вентиляцию

К круглогодичной нагрузке относятся технологическая нагрузка и нагрузка ГВС. Технологическая нагрузка задается технологами и зависит от вида производства.

Нагрузка ГВС имеет существенно неравномерный характер как в течение суток, так и по дням недели. Наибольший расход горячей воды наблюдается в утренние и вечерние часы, из дней недели – в субботу.

Среднедельный расход тепла на ГВС отдельных жилых, общественных и промышленных зданий определяется по формуле

, где

Рис.1.3. Графики потребления тепла на ГВС.
a – норма расхода горячей воды с t =60 0 С на единицу измерения; m – количество единиц измерения; с – теплоемкость воды, 4190 Дж/(кгК); t г , t х – температура горячей и холодной воды; n c – расчетная длительность подачи воды на ГВС, сек./сут. или час./сут. Зимой принимают t х =5 0 C, летом – t х =15 0 C. Величина а дается для t г = 60 0 C. При других значениях t х

В местах водоразбора должна поддерживаться температура горячей воды для открытых систем – не ниже 60 0 C и не выше 70 0 C; для закрытых систем – не ниже 55 0 C и не выше 75 0 C. Для жилых зданий, больниц, детских садов, санаториев, домов отдыха и т.п. n c =86400 сек./сут., или 24 час./сут. При отсутствии данных о количестве и типе жилых и общественных зданий в новых районах средненедельный расход тепла на ГВС можно определять по формуле

а =80…120 л/сут на одного человека для жилых зданий, в =18…22 л/сут на одного человека для общественных зданий. Летом

Средний за сутки наибольшего водопотребления расход тепла на ГВС равен

, где - коэффициент недельной неравномерности, равный для жилых и общественных зданий 1.2. Для производственных зданий =1. Расчетный (максимально-часовой) расход тепла на ГВС равен

. Здесь - коэффициент суточной неравномерности. Для городов =1.7…2.2, для производственных зданий =1.

Рис.1.4. График отпуска тепла на ГВС
По способу подачи тепла на ГВС различают открытые и закрытые системы теплоснабжения.

В открытых системах на ГВС подается вода из тепловой сети.

Схема абонентского ввода:

ОК - обратный клапан; Э - водоструйный эжектор или элеватор; РТ - регулятор температуры; В - воздушник; ОП - отопительный прибор; С - смеситель.

Рис.1.5. Открытая схема присоединения абонентской установки
В закрытых системах сетевая вода используется для подогрева вторичной воды, поступающей в систему ГВС, т.е. на абонентском вводе закрытых систем устанавливаются водоводяные подогреватели 1 или 2 . Подключение их может быть одноступенчатое или двухступенчатое, выполненное по параллельной, двухступенчатой последовательной или двухступенчатой смешанной схемам.

Рис.1.6. Двухступенчатая последовательная схема присоединения системы ГВС
1.2. Расчет годового отпуска тепла. График продолжительности тепловой нагрузки.
Для построения графика нужны данные о стоянии температур. Приводятся в справочниках :

40...-35 0 С - n 1 часов;

35...-30 0 С - n 2 часов;

30...-25 0 С - n 3 часов;

......................……………

0...+5 0 С - n i-1 часов;

5...+10 0 С - n i часов.

Рис.1.7. График продолжительности суммарной тепловой нагрузки
На оси абсцисс откладывают количество часов, в течение которых наблюдается температура равная или меньшая данной. По оси ординат откладывают часовой расход тепла. Построим на графике два прямоугольника, площадь которых равна площади графика. Тогда для прямоугольника 0BCD0 высота CD равна среднему расходу тепла за отопительный период. Для прямоугольника 0KLN0 отрезок 0N представляет длительность использования расчетной тепловой нагрузки за сезон.

Если тепловая нагрузка обеспечивается из различных источников, то удобно пользоваться интегральным графиком. График продолжительности суммарной тепловой нагрузки делят на равные интервалы по оси ординат. a – относительная тепловая нагрузка. a с =

- отношение тепловой нагрузки i-го источника к расчетной нагрузке района.

- отношение количества тепла источника за сезон к суммарному расходу тепла за сезон. Тогда площадь 0abc0 равна расходу тепла от источника, мощность которого равна 20 % расчетной, т.е.

.

Интегральные графики, построенные для какого-либо одного географического пункта можно с достаточной точностью использовать для всего климатического пояса.

Рис.1.8. Интегральный график тепловой нагрузки
F 0 abc 0 / F =0.4 – точка A. При

получим

- т.В, и т.д.

Например, есть два источника тепла. У одного мощность равна 60 % максимального потребления,

. Другой способен покрыть остальные 40 %. В этом случае первый источник может обеспечить 92 % максимальной потребности в тепле, второй – 8 %.
1.3. Водяные системы теплоснабжения
Водяные системы теплоснабжения подразделяются на открытые и закрытые. В открытых системах на нужды ГВС забирается вода из тепловой сети. В закрытых системах вода на нужды ГВС подогревается сетевой водой в теплообменниках. Схемы присоединения установок ГВС показаны на рис.1.5, 1.6. По числу трубопроводов системы ТС делятся на одно-, двух-, трех- и многотрубные. Открытая система ТС должна иметь как минимум одну трубу. В закрытой системе необходимы как минимум два трубопровода. В городах в большинстве случаев применяются двухтрубные системы. Они применяются в том случае, если всем потребителям нужно тепло примерно одного потенциала. Там, где требуется еще и нагрузка повышенного потенциала, применяется трехтрубная система. В этом случае две магистрали – подающие, и одна – обратная. В зависимости от характера абонентских установок, выбирается та или иная схема присоединения их к тепловой сети.

Отопительные установки могут присоединяться по зависимой и независимой схемам. При зависимом присоединении вода, циркулирующая в системе отопления, нагревается в теплообменнике водой из тепловой сети. В зависимой схеме в отопительные приборы поступает вода из тепловой сети. При этом существует жесткая гидравлическая связь между системой отопления и тепловой сетью. Максимальное давление в отопительной установке ограничено прочностью отопительных приборов. Надежность зависимых систем невелика.
2. РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ
Тепловая нагрузка в течение отопительного сезона меняется. Поэтому для поддержания требуемого теплового режима тепловую нагрузку необходимо регулировать.

Различают центральное, групповое, местное и индивидуальное регулирование. Центральное регулирование осуществляется на ТЭЦ и котельных. Групповое – на групповых тепловых подстанциях. Местное – на местных тепловых подстанциях. Индивидуальное – непосредственно у абонентов.

Если тепловая нагрузка у всех потребителей примерно одинакова, то можно ограничиться центральным регулированием. В большинстве же случаев тепловая нагрузка неоднородна. В этом случае центральное регулирование ведется по характерной тепловой нагрузке для большинства потребителей. В первую очередь это отопительная нагрузка и совместная нагрузка отопления и ГВС. Во втором случае расход воды в ТС увеличивается незначительно по сравнению с регулированием по отопительной нагрузке или не меняется.

Основное количества тепла в абонентских системах расходуется на нагрев. Поэтому тепловая нагрузка в первую очередь зависит от режима теплопередачи. Теплопередача описывается уравнением теплопередачи

(2.1)

где n - длительность работы системы; F – площадь поверхности теплообмена; k – коэффициент теплопередачи; D имеют ограничения. Температура сетевой воды не может быть ниже 60 0 С, необходимой для обеспечения температуры воды ГВС и не может быть выше температуры насыщения для данного давления. Расход воды определяется располагаемым перепадом давления на ГТП и МТП. Если один из теплоносителей – пар, то его температуру можно изменять меняя давление (дросселированием).

В водяных системах реально можно менять тепловую нагрузку тремя способами:

изменением температуры сетевой воды – качественное регулирование;
изменением расхода сетевой воды – количественное регулирование;
изменением расхода и температуры воды – качественно-количественное регулирование.

Регулирование путем изменения длительности работы n называется регулированием пропусками. Применяется как местное в дополнение к центральному.

Выбор метода регулирования зависит от гидравлической устойчивости системы. Гидравлическая устойчивость - это способность системы поддерживать заданный гидравлический режим и характеризуется коэффициентом гидравлической устойчивости

Здесь

- располагаемый перепад давления у наиболее удаленного потребителя;
.

(2.4)

В уравнении (2.3)

(2.5)

Если

, то можно пользоваться среднеарифметической разностью температур.

. (2.6)
Для целей расчета регулирования тепловой нагрузки уравнение (2.3) неудобно, т.к. заранее величина D

Министерство образования и науки

ГОУ ВПО «Братский государственный университет»

Факультет энергетики и автоматики

Кафедра промышленной теплоэнергетики

Реферат по дисциплине

«Теплогазоснабжение и вентиляция»

Современные системы теплоснабжения

Перспективы развития

Выполнила:

Ст группы ТГВ-08

Н.А. Снегирева

Руководитель:

Профессор, к.т.н., кафедры ПТЭ

С.А. Семенов

Братск 2010

Введение

1. Виды систем центрального отопления и принципы их действия

4.2 Газовое отопление

4.3 Воздушное отопление

4.4 Электрическое отопление

4.5 Трубопроводы

4.6 Котельное оборудование

5. Перспективы развития теплоснабжения в России

Заключение

Список использованной литературы

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. Виды систем центрального отопления и принципы их действия

Централизованное теплоснабжение состоит из трех взаимосвязанных и последовательно протекающих стадий: подготовки, транспортировки и использования теплоносителя. В соответствии с этими стадиями каждая система состоит из трех основных звеньев: источника теплоты(например, теплоэлектроцентрали или котельной), тепловых сетей(теплопроводов) и потребителей теплоты.

В децентрализованных системах теплоснабжения каждый потребитель имеет собственный источник теплоты.

Теплоносителями в системах центрального отопления могут быть вода, пар и воздух; соответствующие системы называют системами водяного, парового или воздушного отопления. Каждая из них имеет свои достоинства и недостатки. теплоснабжение центральный отопление

Достоинствами системы парового отопления являются значительно меньшие ее стоимость и расход металла по сравнению с другими системами: при конденсации 1 кг пара освобождается примерно 535 ккал, что в 15-20 раз больше количества тепла, выделяющегося при остывании 1 кг воды в нагревательных приборах, и поэтому паропроводы имеют значительно меньший диаметр, чем трубопроводы системы водяного отопления. В системах парового отопления меньше и поверхность нагревательных приборов. В помещениях, где люди пребывают периодически (производственные и общественные здания), система парового отопления даст возможность производить отопление с перерывами и при этом не возникает опасность замерзания теплоносителя с последующим разрывом трубопроводов.

Недостатками системы парового отопления являются ее низкие гигиенические качества: находящаяся в воздухе пыль пригорает на нагревательных приборах, нагретых до 100°С и более; регулировать теплоотдачу этих приборов невозможно и большую часть отопительного периода система должна работать с перерывами; наличие последних приводит к значительным колебаниям температуры воздуха в отапливаемых помещениях. Поэтому системы парового отопления устраивают только в тех зданиях, где люди пребывают периодически - в банях, прачечных, душевых павильонах, вокзалах и в клубах.

На системы воздушного отопления расходуется мало металла, и они могут одновременно с обогревом помещения выполнять его вентиляцию. Однако стоимость системы воздушного отопления жилых зданий выше, чем других систем.

Системы водяного отопления имеют большие стоимость и металлоемкость по сравнению с паровым отоплением, но они обладают высокими санитарно-гигиеническими качествами, обеспечивающими им широкое распространение. Их устраивают во всех жилых зданиях высотой более двух этажей, в общественных и большинстве производственных зданий. Централизованное регулирование теплоотдачи приборов в этой системе достигается путем изменения температуры поступающей в них воды.

Системы водяного отопления различают по способу перемещения воды и конструктивным решениям.

По способу перемещения воды различают системы с естественным и механическим (насосным) побуждением. Системы водяного отопления с естественным побуждением. Принципиальная схема такой системы состоит из котла (генератора тепла), подающего трубопровода, нагревательных приборов, обратного трубопровода и расширительного сосуда, Нагретая в котле вода поступает в нагревательные приборы, отдает в них часть своего тепла на компенсацию потерь тепла через наружные ограждения отапливаемого здания, затем возвращается в котел и далее циркуляция воды повторяется. Ее движение происходит под действием естественного побуждения, возникающего в системе при нагреве воды в котле.

Циркуляционное давление, создавшееся при работе системы, расходуется на преодоление сопротивления движению воды по трубам (от трения воды о стенки труб) и на местные сопротивления (в отводах, кранах, вентилях, нагревательных приборах, котлах, тройниках, крестовинах и т. д.).

Величина этих сопротивлений тем больше, чем выше скорость движения воды в трубах (если скорость увеличится в два раза, то сопротивление - в четыре раза, т. е. в квадратичной зависимости). В системах с естественным побуждением в зданиях небольшой этажности величина действующего давления невелика, и поэтому в них нельзя допускать больших скоростей движения воды в трубах; следовательно, диаметры труб должны быть большими. Система может оказаться экономически невыгодной. Поэтому применение систем с естественной циркуляцией допускается лишь для небольших зданий. Радиус действия таких систем не должен превышать 30 м, а величина к должна быть не менее 3 м.

При нагревании воды в системе объем ее увеличивается. Для вмещения этого дополнительного объема воды в системах отопления предусматривается расширительный сосуд 3; в системах с верхней разводкой и естественным побуждением он одновременно служит для удаления из них воздуха, выделяющегося из воды при ее нагреве в котлах.

Системы водяного отопления с насосным побуждением. Система отопления всегда заполнена водой и задачей насосов является создание давления, необходимого только для преодоления сопротивления движению воды. В таких системах одновременно действуют естественное и насосное побуждения; суммарное давление для двухтрубных систем с верхней разводкой, кгс/м2 (Па)

По экономическим соображениям обычно принимают в размере 5-10 кгс/м2 на 1 м (49-98 Па/м).

Достоинствами систем с насосным побуждением является снижение затрат на трубопроводы (их диаметр меньше, чем в системах с естественным побуждением) и возможность от одной котельной снабжать теплом ряд зданий.

Приборы описанной системы, расположенные на разных этажах здания, работают в разных условиях. Давление р2, обеспечивающее циркуляцию воды через прибор второго этажа, примерно в два раза больше, чем давление р1 для прибора нижнего этажа. В то же время суммарное сопротивление кольца трубопровода, проходящего через котел и прибор второго этажа, примерно равно сопротивлению кольца, проходящего через котел и прибор первого этажа. Поэтому первое кольцо будет работать с избыточным давлением, в прибор на втором этаже поступит больше воды, чем нужно по расчету, и соответственно уменьшится количество воды, проходящее через прибор на первом этаже.

В результате в отапливаемом данным прибором помещении второго этажа наступит перегрев, а в помещении первого этажа - недогрев. Для устранения этого явления применяют специальные методы расчета систем отопления, а также пользуются устанавливаемыми на горячей подводке к приборам кранами двойной регулировки. Если прикрыть эти краны у приборов на втором этаже, можно полностью погасить избыточное давление и тем самым отрегулировать расход воды по всем приборам, находящимся на одном стояке. Однако неравномерность распределения воды в системе, возможна и по отдельным стоякам. Объясняется это тем, что длина колец и, следовательно, суммарные их сопротивления в такой системе для всех стояков неодинаковы: наименьшее сопротивление имеет кольцо, проходящее через стояк (ближайший к главному стояку); наибольшее сопротивление имеет самое длинное кольцо, проходящее через стояк.

Распределить воду по отдельным стоякам, можно путем соответствующей регулировки установленных на каждом стояке пробочных (проходных) кранов. Для циркуляции воды устанавливают два насоса - один рабочий, второй - запасной. Вблизи насосов делают обычно закрытую, обводную линию с задвижкой. В случае прекращения подачи электроэнергии и остановки насоса задвижка открывается, и система отопления работает с естественной циркуляцией.

В системе с насосным побуждением расширительный бак присоединяется к системе перед насосами, и поэтому накапливающийся воздух через него не может удаляться. Для удаления воздуха в смонтированных ранее системах концы подающих стояков были продолжены воздушными трубами, на которых установлены вентили (для отключения стояка на ремонт). Воздушная магистраль в месте присоединения к воздухосборнику выполнена в виде петли, препятствующей циркуляции воды через воздушную магистраль. В настоящее время вместо такого решения применяют воздушные краны, ввинченные в верхние пробки радиаторов, установленных на верхнем этаже здания.

Системы отопления с нижней разводкой в эксплуатации более удобны, чем системы с верхней разводкой. Через подающую магистраль не теряется столько тепла и можно своевременно обнаружить и устранить утечку воды из нее. Чем выше помещен нагревательный прибор в системах с нижней разводкой, тем, следовательно, больше давление, имеющееся в кольце. Чем больше длина кольца, тем больше его суммарное сопротивление; поэтому в системе с нижней разводкой избыточные давления у приборов верхних этажей значительно меньше, чем в системах с верхней разводкой и, следовательно, регулировка их проще. В системах с нижней разводкой величина естественного побуждения снижается из-за ого, что вследствие охлаждения в подающих стояках оды возникает тормозящее ее движение сверху вниз, поэтому суммарное давление, действующее в таких системах,

В настоящее время большое распространение получили однотрубные системы, в которых радиаторы обеими подводками присоединяются к одному стояку; такие системы проще монтируются и обеспечивают более равномерный прогрев всех нагревательных приборов. Наиболее распространена однотрубная система с нижней разводкой и вертикальными стояками.

Стояк такой системы состоит из подъемной и опускной частей. Трехходовые краны могут пропускать расчетное количество или часть воды в приборы в последнем случае остальное ее количество проходит, минуя прибор, через замыкающие участки. Соединение подъемной и опускной частей стояка производится прокладываемой под окнами верхнего этажа соединительной трубой. В верхних пробках приборов, находящихся на верхнем этаже, устанавливают воздушные краны, через которые слесарь удаляет из системы воздух во время пуска системы или обильной подпитки ее водой. В однотрубных системах вода последовательно проходит через все приборы, и поэтому они должны быть тщательно отрегулированы. В случае необходимости регулировку теплоотдачи отдельных приборов осуществляют с помощью трехходовых кранов, а расход воды по отдельным стоякам - проходными (пробочными) кранами или установкой в них дросселирующих шайб. Если стояк будет поступать чрезмерно большое количество воды, то первые по ходу движения воды нагревательные приборы стояка отдадут тепла больше, чем это необходимо по расчету.

Как известно, циркуляция воды в системе, помимо давления, создаваемого насосом и естественным побуждением, получается и от дополнительного давления Ар, возникающего в результате охлаждения воды при движении по трубопроводам системы. Наличие этого давления позволило создать системы квартирного водяного отопления, котел которого не заглублен, а его устанавливают обычно на полу кухни. В таких случаях расстояние, следовательно, система работает только за счет дополнительного давления, возникающего в результате охлаждения воды в трубопроводах. Расчет таких систем отличается от расчетов систем отопления здании.

Системы квартирного водяного отопления в настоящее время широко применяют взамен печного отопления в одно- и двухэтажных зданиях в газифицируемых городах: в таких случаях вместо котлов устанавливают автоматические газовые водонагреватели (ЛГВ), обеспечивающие не только отопление, но и горячее водоснабжение.

2. Сравнение современных систем теплоснабжения теплового гидродинамического насоса типа ТС1 и классического теплового насоса

После монтажа гидродинамических тепловых насосов котельная станет больше похожа на насосную станцию, чем на котельную. Отпадет потребность в дымоотводной трубе. Не станет копоти и грязи, значительно уменьшится потребность в обслуживающем персонале, система автоматики и контроля полностью возьмет на себя процессы управлением производством тепла. Ваша котельная станет более экономичной и высокотехнологичной.

Принципиальные схемы:

В отличие от теплового насоса, который может максимально дать теплоноситель с температурой до +65 °С, гидродинамический тепловой насос может нагреть теплоноситель до +95 °С, а значит, достаточно легко может быть встроен в уже существующую систему теплоснабжения здания.

По капитальным затратам на систему теплоснабжения гидродинамический тепловой насос в разы дешевле теплового насоса, т.к. не требует наличия контура низкопотенциального тепла. Тепловые насосы и тепловые гидродинамические насосы, схожие по названию, но различны по принципу превращение электрической энергии в тепловую.

Как и классический тепловой насос, гидродинамический тепловой насос обладает целым рядом преимуществ:

· Экономичность (гидродинамический тепловой насос экономичнее электрокотлов в 1,5-2 раза, экономичнее дизельных котлов в 5-10 раз).

· Абсолютная экологичность (возможность использования гидродинамического теплового насоса в местах с ограниченными нормами ПДВ).

· Полная пожаро- и взрывобезопасность.

· Не требует водоподготовки. При работе в результате процессов, проходящих в теплогенераторе гидродинамического теплового насоса, происходит дегазация теплоносителя, что благотворно влияет на оборудование и приборы системы теплоснабжения.

· Быстрота установки. При наличии подведенной электрической мощности, монтаж индивидуального теплового пункта с использованием гидродинамического теплового насоса может быть произведен за 36-48 часов.

· Срок окупаемости от 6 до 18 месяцев, в связи с возможностью инсталляции в уже существующую систему теплоснабжения.

· Время до капитального ремонта 10-12 лет. Высокая надежность гидродинамического теплового насоса заложена конструктивно и подтверждена многолетней безаварийной работой гидродинамических тепловых насосов в России и за ее пределами.

3. Автономные системы теплоснабжения

Автономные системы теплоснабжения предназначены для отопления и горячего водоснабжения одноквартирных и блокированных жилых домов. К автономной системе отопления и горячего водоснабжения относятся: источник теплоснабжения (котел) и сеть трубопроводов с нагревательными приборами и водоразборной арматурой.

Преимущества автономных систем теплоснабжения заключаются в следующем:

· отсутствие дорогостоящих наружных тепловых сетей;

· возможность быстрой реализации монтажа и запуска в работу систем отопления и горячего водоснабжения;

· низкие первоначальные затраты;

· упрощение решения всех вопросов, связанных со строительством, так как они сосредоточены в руках владельца;

· сокращение расхода топлива за счет местного регулирования отпуска тепла и отсутствие потерь в тепловых сетях.

Такие системы отопления, по принципу принятых схем, подразделяются на схемы с естественной циркуляцией теплоносителя и схемы с искусственной циркуляцией теплоносителя. В свою очередь, схемы с естественной и искусственной циркуляцией теплоносителя могут подразделяться на одно- и двухтрубные. По принципу движения теплоносителя схемы могут быть тупиковые, попутные и смешанные.

Для систем с естественным побуждением теплоносителя рекомендуются схемы с верхней разводкой, с одним или двумя (в зависимости от нагрузки и конструктивных особенностей дома) главными стояками, с расширительным баком, установленном на главном стояке.

Котел для однотрубных систем с естественной циркуляцией может находиться на одном уровне с нижними нагревательными приборами, но лучше, если он будет заглублен, хотя бы до уровня бетонной плиты, в приямок или установлен в подвале.

Котел для двухтрубных систем отопления с естественной циркуляцией обязательно заглублять по отношению к нижнему нагревательному прибору. Высота заглубления уточняется расчетом, но не менее 1,5-2 м. Системы с искусственным (насосным) побуждением теплоносителя имеют более широкий диапазон применения. Можно конструировать схемы с верхней, нижней и горизонтальной разводками теплоносителя.

Системы отопления бывают:

· водяные;

· воздушные;

· электрические, в том числе с греющим электрокабелем, заложенным в пол отапливаемых помещений, и аккумуляторные тепловые печи (проектируются при наличии разрешения энергоснабжающей организации).

Водяные системы отопления проектируются вертикальными с нагревательными приборами, установленными под оконными проемами, и с греющими трубопроводами, заложенными в конструкции пола. При наличии отапливаемых поверхностей, до 30% отопительной нагрузки следует обеспечивать нагревательными приборами, установленными под оконными проемами.

Квартирные системы воздушного отопления, совмещенные с вентиляцией, должны позволять работать в режиме полной циркуляции (люди отсутствуют) только на наружной вентиляции (интенсивные бытовые процессы) или на смеси наружной и внутренней вентиляции в любых желаемых соотношениях.

Приточный воздух проходит следующую обработку:

· забирается снаружи (в объеме санитарной нормы на человека 30 м3/ч) смешивается с рециркуляционным воздухом;

· очищается в фильтрах;

· подогревается в калориферах;

· подается в обслуживаемые помещения по сети воздуховодов, выполненных из металла или заложенных в строительные конструкции.

В зависимости от наружных условий, система должна обеспечивать работу установки в 3 режимах:

· на наружном воздухе;

· на полной рециркуляции;

· на смеси наружной рециркуляции воздуха.

4. Современные системы отопления и горячего водоснабжения в России

Отопительные приборы являются элементом системы отопления, предназначенным для передачи теплоты от теплоносителя воздуху ограждающим конструкциям обслуживаемого помещения.

К отопительным приборам обычно выдвигается ряд требований, на основании которых можно судить о степени их совершенства и производить сравнения.

· Санитарно-гигиенические. Отопительные приборы по возможности должны обладать более низкой температурой корпуса, иметь наименьшую площадь горизонтальной поверхности для уменьшения отложений пыли, позволять беспрепятственно удалять пыль с корпуса и ограждающих поверхностей помещения вокруг них.

· Экономические. Отопительные приборы должны иметь наименьшие приведённые затраты на их изготовление, монтаж, эксплуатацию, а также обладать наименьшим расходом металла.

· Архитектурно-строительные. Внешний вид отопительного прибора должен соответствовать интерьеру помещения, а занимаемый ими объём должен быть наименьшим, т.е. их объём, приходящийся на единицу теплового потока, должен быть наименьшим.

· Производственно-монтажные. Должна обеспечиваться максимальная механизация работ при производстве и монтаже отопительных приборов. Отопительных приборов. Отопительные приборы должны обладать достаточной механической прочностью.

· Эксплуатационные. Отопительные приборы должны обеспечить управляемость их теплоотдачей и обеспечивать теплоустойчивость и водонепроницаемость при предельно допустимом в рабочих условиях гидростатическом давлении внутри прибора.

· Теплотехнические. Отопительные приборы должны обеспечивать наибольшую плотность удельного теплового потока, приходящегося на единицу площади (Вт/м).

4.1 Системы водяного отопления

Самое распространенное в России отопление – водяное . В этом случае тепло передается в помещения горячей водой, содержащейся в приборах отопления. Наиболее привычный способ - водяное отопление с естественной циркуляцией воды. Принцип прост: вода перемещается из-за разницы температур и плотности. Более легкая горячая вода поднимается от отопительного котла вверх. Постепенно остывая в трубопроводе и отопительных приборах, тяжелеет и стремится вниз, обратно к котлу. Основное преимущество такой системы – независимость от электроснабжения и достаточно простой монтаж. Многие российские умельцы справляются с ее установкой самостоятельно. Кроме того, небольшое циркуляционное давление делает ее безопасной. Но для работы системы требуются трубы увеличенного диаметра. При этом пониженная теплоотдача, ограниченный радиус действия и большое количество времени, требуемое на запуск, делает ее несовершенной и подходящей только для небольших домов.

Более современны и надежны схемы отопления с принудительной циркуляцией. Здесь вода приводится в движение за счет работы циркуляционного насоса. Он устанавливается на трубопроводе, подводящем воду к теплогенератору, и задает скорость потоку.

Быстрый запуск системы и, как следствие, быстрый прогрев помещений - достоинство насосной системы. К недостаткам относится то, что при отключении электропитания она не работает. А это может привести к замораживанию и разгерметизации системы. Сердце системы водяного отопления - источник теплоснабжения, теплогенератор. Именно он создает энергию, обеспечивающую тепло. Такое сердце - котлы на разных видах топлива. Наиболее популярны газовые котлы. Другой вариант - котел на дизельном топливе. Электрические котлы выгодно отличаются отсутствием открытого пламени и продуктов горения. Твердотопливные котлы не удобны в эксплуатации из-за необходимости частой топки. Для этого надо иметь десятки кубометров топлива, площади для его хранения. А добавьте сюда трудозатраты на загрузку и заготовку! Кроме того, режим теплоотдачи твердотопливного котла цикличен, и температура воздуха в отапливаемых помещениях заметно колеблется в течение суток. Место для хранения запасов топлива также необходимо и для котлов на жидком топливе.

Алюминиевые, биметаллические и стальные радиаторы

Прежде чем выбрать какой-либо отопительный прибор, необходимо обратить внимание на те показатели, которым данным прибор должен соответствовать: высокая теплоотдача, небольшой вес, современный дизайн, малая емкость, небольшой вес. Самая главная характеристика отопительного прибора - теплоотдача, то есть то количество тепла, которое должно быть в 1 час на 1 кв.метр поверхности нагрева. Лучшим считается прибор, у которого выше данный показатель. Теплоотдача зависит от многих факторов: теплопередающей среды, конструкции прибора отопления, способа установки, цвета окраски, скорости движения воды, скорости омывания прибора воздухом. Все приборы системы водяного отопления по конструкции подразделяются на панельные, секционные, конвекторы и колончатые алюминиевые радиаторы или стальные.

Панельные приборы отопления

Производятся из холоднокатаной высокачественной стали. Они состоят из одной, двух или трех плоских панелей, внутри которых находится теплоноситель, также у них есть ребристые поверхности, которые нагреваются от панелей. Нагрев помещения происходит быстрее, чем при использовании секционных радиаторов. Вышеуказанные панельные радиаторы водяного отопления бывают с боковым или нижним подключением. Боковое подключение применяется в случаи замены старого радиатора с боковым подключением или в случае, если немного неэстетичный вид радиатора не мешает интерьеру помещения.

Секционные приборы водяного отопления

Изготавливаются из стали, чугуна или алюминия. Они используют конвективный метод обогрева помещения, то есть они отдают тепло за счет циркуляции воздуха через них. Воздух проходит сквозь конвектор сверху вниз и нагревается от большого количества теплых поверхностей.

Конвекторы

Обеспечивают циркуляционное движение воздуха в помещении, когда теплый воздух поднимается вверх, а холодный воздух наоборот опускается вниз и, проходя сквозь конвектор, обратно нагревается.

Стальной радиатор водяного отопления может быть и секционного, и панельного типа. Сталь чаще всего подвергается коррозии и поэтому данные радиаторы наиболее подходят для закрытых помещений. Производят два типа радиаторов: с горизонтальными каналами и с вертикальными каналами.

Алюминиевые радиаторы

Алюминиевые радиаторы водяного отопления отличаются небольшим весом и обладают хорошей теплоотдачей, эстетичны, но дорого стоят. Часто не выдерживают высокого давления в системе. Их достоинство – они нагревают помещение намного быстрее, чем это делают чугунные радиаторы.

Биметаллические радиаторы

Биметаллические радиаторы водяного отопления состоят из алюминиевого корпуса и стальных труб, по которым движется теплоноситель. Их главное преимущество перед другими радиаторами - прочность. Их рабочее давление достигает до 40 атм., в то время как алюминиевые радиаторы водяного отопления работают при давлении в 16 атм. К сожалению, на данный момент на европейском рынке очень редко можно встретить в продаже данные биметаллические радиаторы водяного отопления.

Чугунные радиаторы колончатого типа – это практически самый распространенный вид радиаторов. Они долговечны и практичны в использовании. Чугунные радиаторы выпускают двухколонными секциями. Данные отопительные приборы могут эксплуатироваться при самом большом рабочем давлении. Их недостаток – это большой вес и несоответствие дизайну помещения. Вышеуказанные радиаторы применяются в системах с плохой подготовкой теплоносителя. Они достаточно недороги по цене.

4.2 Газовое отопление

Следующий по частоте применения в России вид отопления загородного дома - газовый. Приспособленные для сжигания газа отопительные приборы в этом случае устанавливаются непосредственно в обогреваемых помещениях.

Газовые печи экономичны и имеют высокие теплотехнические показатели. Отличительная особенность таких печей - равномерность нагрева внешней поверхности. Как дополнительные источники тепла используют газовые камины, которые также придают особый комфорт интерьеру.

Достоинство газового отопления заключается, прежде всего, в относительно низкой стоимости природного газа. Его использование позволяет автоматизировать процесс горения топлива, значительно повышает эффективность отопительного оборудования, снижает затраты на эксплуатацию. Но оно взрывоопасно и недопустимо для самостоятельного изготовления и монтажа.

4.3 Воздушное отопление

Системы воздушного отопления различают в зависимости от способа создания циркуляции воздуха: гравитационные и вентиляторные. Гравитационная воздушная система отопления основана на разности плотности воздуха при различных температурах. В процессе прогрева возникает естественная циркуляция воздуха в системе. В вентиляторной системе используется электрический вентилятор, который повышает давление воздуха и распределяет его по воздуховодам и помещениям (принудительная механическая циркуляция).

Воздух нагревается в калориферах, подогревающихся изнутри водой, паром, электричеством или горячими газами. Калорифер размещается либо в отдельной вентиляторной камере (центральная система отопления), либо непосредственно в помещении, которое отапливается (местная система).

Отсутствие замерзающего теплоносителя делает удачным этот вид отопления для домов с непостоянным использованием. Воздушное отопление быстро прогреет дом, а автоматические регуляторы будут поддерживать заданную вами температуру. К недостаткам такого отопления можно отнести разве что опасность распространения движущимся воздухом вредных веществ.

4.4 Электрическое отопление

Системы прямого стационарного электроотопления весьма надежны, экологически чисты и безопасны. Электричеством обогревается до 70% малоэтажных домов в странах Скандинавии и Финляндии.Оборудование для электроотопления можно разделить на 4 группы:- настенные электроконвекторы;- потолочные обогреватели;- кабельные и пленочные системы для подогрева пола и потолка;- регулирующие термостаты и программируемые устройства.

Благодаря такому разнообразию легко выбрать подходящий вариант для каждого конкретного помещения. Затраты на оборудование и эксплуатацию электросистем очень низкие. Системы могут автоматически включаться и выключаться для поддержания температуры на заданном уровне. Скажем, понижать ее до минимума на время вашего отсутствия. Эта функция существенно экономит затраты на электроэнергию. Рост цен на различные виды топлива делают электроотопление весьма привлекательным для владельцев частных домов. Минусом систем электроотопления является то, что придется устанавливать дополнительное оборудование для обеспечения дома горячей водой. Кроме того, у нас все еще случаются длительные отключения электроэнергии, и владельцам такой системы следует продумать дополнительный источник отопления - на всякий случай.

4.5 Трубопроводы

Трубопроводы для подводки теплоносителя к отопительным приборам могут быть изготовлены из стальных водогазопроводных труб, из медных труб и из полимерных материалов (металлопластиковые трубы, полипропиленовые трубы и трубы из поперечно шитого полипропилена). Магистрали из стальных труб не подходят для скрытой подводки к радиаторам. Все остальные трубы можно «прятать» под отделочными материалами с соблюдением определенных технологий монтажа системы. Еще необходимо отметить, что не допускается монтаж системы отопления из медных труб, если в качестве отопительных приборов выбраны алюминиевые секционные радиаторы.

4.6 Котельное оборудование

Как правило, отопление городского жилья обеспечивается от централизованных котельных и городских теплосетей, в то время как отопление загородных домов в основном осуществляется от собственных (автономных) источников тепла и лишь изредка от котельной, работающей на группу зданий.

Рынок котельного оборудования в России достаточно насыщен. Практически все ведущие западные фирмы, производящие котельное оборудование, имеют у нас свои представительства. Российские котлы хотя и широко представлены на рынке, но конкуренции с импортными образцами по потребительским качествам пока не выдерживают. В тоже время практически все западные производители разрабатывают и поставляют на российский рынок котлы, адаптированные к нашим условиям:

· многотопливные котлы;

· газовые котлы, работающие без электричества.

Многотопливные котлы

Практически все фирмы выпускают котлы, работающие на жидком топливе и газе, а некоторые фирмы добавляют опцию твердого топлива. Необходимо заметить, что многотопливные котлы, в силу конструкции горелки достаточно шумные.

Газовые котлы, работающие без электричества

Сейчас основная масса котлов предназначена для работы в системах отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя, и, в типичном для России случае отключения электроэнергии котел просто останавливается и не работает пока нет электричества.

Системы управления котельной

Система управления котельным оборудованием в зависимости от предназначения котельной (только отопление одного здания, отопление и горячее водоснабжение, наличие контуров теплых полов, отопление и ГВС нескольких зданий), может варьироваться от простейшей, выполненной на термостатических регуляторах, до сложной с микропроцессорным регулированием.

5. Перспективы развития теплоснабжения в России

К числу основных факторов, определяющих перспективы развития теплоснабжения в России, следует отнести:

1. Курс на реструктуризацию единой энергетической системы с формированием 3-уровневой системы предприятий: производители тепла, тепловые сети и продавцы энергии. Реструктуризация будет сопровождаться переделом собственности в энергетическом комплексе в пользу частного предпринимательства. Ожидается привлечение крупных инвестиций, в том числе из-за рубежа. В данном случае реструктуризация затронет «большую» энергетику.

2. Жилищно-коммунальная реформа, связанная с сокращением и снятием дотаций населению в оплате коммунальных услуг, в том числе тепловой энергии.

3. Стабильный рост экономики в строительном комплексе.

4. Интеграция в экономику страны передовых теплоэнергетических технологий западных стран.

5. Пересмотр нормативно-правовой базы теплоэнергетики с учетом интересов крупных инвесторов.

6. Приближение внутренних цен на топливно-энергетические ресурсы к мировым. Формирование на внутреннем рынке «дефицита» топливных ресурсов экспортного потенциала, в первую очередь – природного газа и нефти. Увеличение доли угля и торфа в топливном балансе страны.

7. Формирование баланса муниципальных и рыночных механизмов организации и управления теплоснабжением регионов.

8. Становление современных учетно-биллинговых систем на рынке производства, поставки и потребления тепловой энергии.

Заключение

Россия относится к странам с высоким уровнем централизации теплоснабжения. Энергетическое, экологическое и техническое преимущество централизованного теплоснабжения над автономным в условиях монополии государственной собственности считалось априорным. Автономное и индивидуальное теплоснабжение отдельных домов было выведено за рамки энергетики и развивалось по остаточному принципу.

В системе централизованного теплоснабжения большое распространение получили ТЭЦ – предприятия по комбинированной выработке электроэнергии и теплоты. Технологически ТЭЦ ориентированы на приоритет электроснабжения, попутно производимое тепло востребовано в большей степени в холодный период года, сбрасываемое в окружающую среду – в теплый период. Гармонизировать режимы производства тепловой и электрической энергии с режимами их потребления удается далеко не всегда. Тем не менее, высокий уровень большой энергетики предопределил «технологическую независимость» и даже определенный экспортный потенциал страны, чего нельзя сказать о малой теплоэнергетике. Низкие цены на топливные ресурсы, экономически не обоснованная цена тепловой энергии не способствовали развитию технологий «малого» котлостроения.

Теплоснабжение является важной отраслью в нашей жизни. Оно приносит тепло в наш дом, обеспечивает уют и комфорт, а также горячее водоснабжение необходимое каждый день в современном мире.

Современные системы теплоснабжения значительно экономят ресурсы, более удобны в эксплуатации, соответствуют санитарно-гигиеническим требованиям, менее габаритные и выглядят более эстетично.

Список используемой литературы

1. http://www.rosteplo.ru

2. http://dom.ustanovi.ru

3. http://www.boatanchors.ru

4. http://whttp://www.ecoteplo.ru

Федеральное агентство по образованию Восточно-Сибирский государственный технологический университет СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ Методические указания к теплотехнической части выпускной квалификационной работы для студентов технологических специальностей Института пищевой инженерии и биотехнологии ВСГТУ. Составители: Батуев Б.Б. Матханова В.Э. Рецензент Ц.Ц.Дамбиев, доктор технических наук, Подписано в печать 21.06.2005 г. Формат 60х84 1/16. профессор Усл.п.л. 1,16, уч.-изд.л. 0,8. Тираж 100 экз. Заказ № Издательство ВСГТУ. г.Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40, в. Улан-Удэ © ВСГТУ, 2005 г. Издательство ВСГТУ 2005 г Методические указания «Система теплоснабжения предприятия» для теплотехнической части выпускной квалификационной работы предназначаются для студентов- дипломников технологических специальностей Института пищевой инженерии и биотехнологии. В них излагаются требования к системам теплоснабжения предприятий, приводятся основные схемы теплоснабжения и рассматривается экономическая целесообразность каждой из них. В методических указаниях приводится порядок теплотехнического расчета в случаях проектирования нового предприятия и реконструкции существующего предприятия. Даются рекомендации по выбору схемы теплоснабжения предприятия, подбору вида топлива и основного оборудования котельной, а также по рациональному использованию вторичных энергетических ресурсов. Ключевые слова:Теплоснабжение предприятия, теплотехнический расчет, теплоемкость, энтальпия, тепловая нагрузка, производительность аппарата, отопление, вентиляция, горячее водоснабжение, технологические нужды, источники теплоты, графики потребления теплоты, расход пара, расход горячей воды, паропровод, котельный агрегат, вторичные энергетические ресурсы. ВВЕДЕНИЕ Непременные условия рационального теплоснабжения Теплотехнический раздел выпускной предприятий – возможность использования местных видов квалификационной работы (ВКР) студентов топлива, обоснованный выбор резервного топлива и технологических специальностей Института пищевой эффективное использование вторичных энергетических инженерии и биотехнологии разрабатывается с целью ресурсов. расчета системы теплоснабжения проектируемого Теплоснабжение предприятий пищевой предприятия. промышленности должно предусматривать наличие резерва Тематика выпускных квалификационных работ теплоты, что объясняется неравномерным поступлением предусматривает два типа дипломных проектов: сырья в связи с сезонностью производства. При выборе 1. Проектирование нового предприятия; схемы теплоснабжения следует предусматривать 2. Реконструкция существующего предприятия. возможность перспективного развития теплового хозяйства При проектировании нового предприятия в путем реконструкции предприятия и увеличения его теплотехнической части ВКР студент-дипломник производственной мощности. самостоятельно решает вопрос о выборе схемы При этом следует использовать возможности теплоснабжения предприятия на основе рассчитанных комбинированного теплоснабжения, предусматривая отпуск суммарных тепловых нагрузок. теплоносителей другим предприятиям, а также получение При реконструкции существующего предприятия со стороны более дешевой теплоты низкого потенциала. В теплотехническая часть ВКР разрабатывается с целью целях экономии топлива должны быть обеспечены быстрый проверки пропускной способности системы ввод в работу или остановка отдельных теплоснабжения в связи с изменением тепловых нагрузок. теплогенерирующих устройств в случае резких колебаний графика поступления сырья. При этом для покрытия 1. ТРЕБОВАНИЯ К ТЕПЛОСНАБЖЕНИЮ тепловых нагрузок в тепловой схеме целесообразно ПРЕДПРИЯТИЯ предусматривать аккумулирование теплоты. Организация Рациональная организация теплоснабжения - теплоснабжения должна обеспечивать возможность важнейшее условие экономичной работы предприятий, рациональной эксплуатации всех элементов схемы гарантирующей производство продуктов высокого качества. теплоснабжения, гарантирующей получение Одно из основных требований, предъявляемых к теплоносителей требуемых параметров и высокого теплоснабжению предприятий, - правильный выбор схемы качества. теплоснабжения, укомплектованной оборудованием, Для этого должны быть предусмотрены устройства, серийно выпускаемым промышленностью. В схеме позволяющие осуществить автоматическое регулирование теплоснабжения должно быть предусмотрено надежное и параметров теплоносителей и их распределение по бесперебойное снабжение производства паром и горячей потребителям. Применение автоматического регулирования водой требуемых параметров. обеспечивает, кроме того, безопасные условия эксплуатации оборудования и создает благоприятные котельных, оснащенных котлами средней и малой условия труда для обслуживающего персонала. производительности. Рациональное теплоснабжение предприятий должно Это обусловлено как отсутствием централизованных создавать условия для широкого использования вторичных источников теплоснабжения в географических зонах энергоресурсов. При этом особое внимание должно быть размещения предприятий отрасли, так и повышенными уделено увеличению возврата конденсата и организации требованиями к качеству потребляемых теплоносителей. оборотного водоснабжения. Специфический характер предприятий пищевой отрасли Надежность теплоснабжения предприятия должна предъявляет к ним особые санитарные требования, в связи быть обеспечена как простотой обслуживания всех с чем такие предприятия, как правило, размещаются за элементов теплового хозяйства, так и возможностью их пределами городской черты. быстрого ремонта с минимальными трудовыми затратами. Экономически целесообразный радиус подачи Схема теплоснабжения предприятия должна быть теплоносителей от ТЭЦ (пара – до 3 км, горячей воды – до компактной, обеспечивая минимальные потери теплоты и 10 км) ограничивает возможности централизованного утечки теплоносителей в процессе их производства и теплоснабжения предприятий. В связи с тем что на ТЭЦ от транспортировки. других непищевых предприятий (химических и других Одно из основных требований, предъявляемых к заводов) может возвращаться конденсат, содержащий теплоснабжению, - его экономичность, а также снижение токсичные вещества, исключается возможность уровня загрязнения окружающей среды. использования на предприятиях отрасли острого пара. Экономичность теплоснабжения определяется При централизованном теплоснабжении не всегда минимально возможными капитальными и имеется возможность обеспечить предприятия паром эксплуатационными затратами и удельными расходами требуемых параметров и в достаточном количестве. К тому теплоты и топлива на производство продукции. же ТЭЦ предъявляет повышенные требования к качеству и количеству возвращаемого конденсата, которые 2. СХЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ предприятие отрасли не всегда может выполнить. ПРЕДПРИЯТИЙ. Схема теплоснабжения предприятия от собственной 2.1. Теплоснабжение предприятий от собственных котельной представлена в /4/ на рис. 1 , стр.11. котельных. Несмотря на то что основным направлением 2.2. Централизованное теплоснабжение эффективного использования топлива является предприятий. централизованное теплоснабжение на базе ТЭЦ, В настоящее время с помощью централизованного подавляющее число предприятий пищевой теплоснабжения удовлетворяется потребность в теплоте промышленности снабжается теплотой от собственных незначительного числа предприятий отрасли. Причины, по которым подавляющее большинство предприятий пищевой промышленности располагает собственными источниками строительство предприятия и ускоряет сроки ввода его в теплоснабжения, названы ранее. эксплуатацию. При этом сокращается численность Отметим, однако, что при использовании обслуживающего персонала. Отсутствие собственной централизованного теплоснабжения значительно котельной уменьшает также размер территории, повышается эффективность производства теплоты, а также занимаемой предприятием, и сокращает потребление снижается удельный расход топлива на ее выработку. электроэнергии. Кроме того, увеличивается маневренность в использовании Схема централизованного теплоснабжения различных видов топлива, снижается содержание вредных предприятия от ТЭЦ представлена в /4/ на рис.2, стр. 15. выбросов в окружающую среду и улучшается санитарное состояние воздушного бассейна. К централизованным источникам теплоснабжения 2.3. Комбинированное теплоснабжение относятся теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), а также предприятий промышленные котельные, обеспечивающие теплотой Отличительной особенностью комбинированного группы пищевых предприятий и находящиеся либо на теплоснабжения является то, что предприятие снабжается самостоятельном балансе, либо входящие в состав одного паром для технологических нужд от собственной из предприятий. котельной, а для нужд горячего водоснабжения и отопления С увеличением степени централизации используется теплофикационная вода, получаемая от ТЭЦ. теплоснабжения, как правило, повышается экономичность Такая организация теплоснабжения предприятий выработки теплоты и снижаются расходы, связанные с обусловлена в первую очередь жесткими требованиями к эксплуатацией источников теплоснабжения. Вместе с тем чистоте острого пара, используемого в смесительных увеличиваются начальные затраты на содержание теплообменных аппаратах для непосредственного теплопроводов и эксплуатационные расходы на воздействия на обрабатываемый продукт. транспортировку теплоты к потребителям. Это, кроме того, объясняется также значительно Следует иметь в виду, что если централизация меньшим экономически целесообразным радиусом теплоснабжения на базе групповых котельных всегда транспортировки пара по сравнению с теплофикационной экономически целесообразна для нескольких предприятий, водой. Эффективность комбинированного теплоснабжения то целесообразность теплофикации достигается только определяется более низкой стоимостью теплоты горячей высокой степенью концентрации и большими значениями воды, получаемой от ТЭЦ. тепловых нагрузок, позволяющими сооружать ТЭЦ Схема комбинированного теплоснабжения повышенной мощности. предприятия представлена в /4/ на рис.3 , стр.17. Достоинство централизованного теплоснабжения заключается в том, что отсутствие котельной и топливного хозяйства значительно снижает капитальные затраты на 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ НОВОГО параметры (давление, температуру) теплоносителя ПРЕДПРИЯТИЯ (пара или горячей воды) из технического паспорта оборудования и определить максимальное Теплотехнический расчет необходимо начинать с давление Рmax. выбора схемы теплоснабжения: от собственной котельной, 3. Определить тепловые нагрузки. централизованное теплоснабжение от ТЭЦ или Суммарная тепловая нагрузка предприятия комбинированное теплоснабжение. В зависимости от определяется по формуле: выбранной схемы теплоснабжения предприятия формулируются цели теплотехнического расчета. Q = Q0 + Qв + Qг.в.+ Qт, (1) Для случая теплоснабжения предприятия от собственной котельной дипломнику необходимо рассчитать где Q0 , Qв, Qг.в., Qт, - тепловые нагрузки на суммарные тепловые нагрузки предприятия и на их основе отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение, подобрать основное (тип и производительность котлов) и технологические нужды, соответственно. вспомогательное оборудование, далее установить наиболее Тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию и целесообразный с учетом местных ресурсов тип топлива, горячее водоснабжение рассчитываются по укрупненным дать его характеристику, рассчитать потребное количество показателям /1, глава II, стр. 34 – 51/. его и на основе гидравлического расчета определить диаметры трубопроводов для пара и горячей воды. Тепловая нагрузка на отопление. Для случая централизованного теплоснабжения от ТЭЦ также рассчитываются суммарные тепловые нагрузки предприятия, затем определяются расходы пара или Q0 = q0 V (tв - tн), (2) горячей воды для каждого вида теплопотребления (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение, где q0 – удельные теплопотери здания, представляющие технологические нужды) и гидравлическим расчетом собой потери теплоты теплопередачей через определяют диаметры трубопроводов для пара и горячей наружные ограждения при разности внутренней и воды. наружной температур 1 градус, отнесенные к 1 м3 Теплотехнический расчет производится в следующей наружного объема здания, [ Вт/м3 К]; последовательности: V – объем здания по наружному обмеру, [м3]; 1. Выбрать схему теплоснабжения предприятия и tв – внутренняя температура в помещении, ; дать ее краткое описание. tн– наружная температура воздуха, определяемая по 2. Дать характеристику технологического климатологическим данным, оборудования, потребляющего тепловую энергию. Расчетная температура наружного воздуха для При этом указать для каждого аппарата начальные проектирования отопления принята равной средней наиболее холодных пятидневок из восьми наиболее tх –температура холодной воды. Ее принимают в холодных зим за 50 лет. отопительный период tx = 50C, в летний период tx = 150C; Тепловая нагрузка на вентиляцию nс– расчетная длительность подачи тепла на горячее водоснабжение, [с/сутки]. Qв = qв V (tв - tн) , (3) где qв – удельный расход тепла на вентиляцию, то есть Тепловая нагрузка на технологические нужды расход тепла на 1 м3 вентилируемого здания по наружному обмеру и на 1 градус разности Тепловая нагрузка на технологическое оборудование между температурой воздуха внутри определяется как сумма тепловых нагрузок на каждый вентилируемых помещений (tв) и теплопотребляющий аппарат предприятия с учетом температурой наружного воздуха (tн), [Вт/м3]; эксплуатации оборудования в сутки согласно графика его V – объем зданий по наружному обмеру, [м3]. работы: Расчетная температура наружного воздуха для n проектирования вентиляции определяется как средняя QТ = ∑Q , i =1 i (5) температура наиболее холодного периода, составляющего где Qi – тепловая нагрузка на каждый 15 % продолжительности всего отопительного сезона. теплопотребляющий аппарат предприятия. Значения расчетных температур наружного воздуха для проектирования отопления и вентиляции приводятся в Qi = GT Cpm (tкон – tнач) , (6) /1/, приложение 1. где GT – производительность аппарата (по паспортным данным); [кг/с]; Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение Cpm – теплоемкость сырья, [кДж/кг К]; tкон – конечная температура сырья; αmC pm (t г − t х) tнач – начальная температура сырья. Qг.в. = , (4) nc где α - норма расхода горячей воды с температурой 3.4. Определение расходов пара tг = 650С, /1/, приложение IV; Общий расход пара на предприятии определяют по m - количество единиц измерения; уравнению: Cpm- теплоемкость воды; tг – температура горячей воды, подаваемой в систему Д = Д0 + Дв + Дг.в + Дт, (7) горячего водоснабжения; tг = 650С; где Д0 , Дв, Дг.в, Дт – расходы пара на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение, технологические Таблица 2 нужды, соответственно. № Вид нагрузки Тепловая Расход пара, Расход пара на отдельный вид теплового потребления нагрузка, кВт кг/с рассчитывается по формуле: 1. 2. Q 3. Д= , (8) η (h′′ − h′) 4. где Q – тепловая нагрузка на отопление, вентиляцию, 5. горячее водоснабжение или технологические нужды; Итого: η - коэффициент использования теплоты К найденному общему расходу пара предприятия (принимается из табл.1); необходимо прибавить еще 10 % на непредвиденные h", h" – энтальпии сухого насыщенного пара и расходы и потери. кипящей жидкости при максимальном давлении Рmax (определяют по таблицам /3/). 3.5. Подбор оборудования для котельной Данные расчетов заносят в таблицу 2. По общему расходу пара предприятия подбирают необходимое для котельной оборудование /2, глава IV, стр. Значения коэффициентов использования теплоты на 76-95/. отдельный вид потребления Количество котлов подбирают из расчета обеспечения Таблица 1 изменений мощности (максимум 50%) в случае аварийного Вид нагрузки η Температура воды, 0С состояния. t начальная t конечная В характеристике котла должны быть указаны тип Отопление 0,95 150 70 котла, производительность, производственное давление и температура пара, габариты котла и обмуровки, а также Вентиляция 0,9 120 60 к.п.д. котла и топки. Горячее 0,92 70 5 водоснабжен 3.6. Выбор типа топлива и определение его ие часового расхода Технологиче 0,95÷0,98 С учетом типа котла и местных ресурсов выбрать тип ское топлива ближайшего месторождения и дать его полную оборудовани характеристику /2, глава IV, стр. 76-95/. е Часовой расход топлива определяют по уравнению: Тепловые нагрузки и расходы пара Д (hп − hп.в) + Д пр (hк.в − hп.в) Rл– удельное линейное падение давления на единицу В= , (9) длины трубопровода, [Па/м]; η Qнр ρср– средняя плотность теплоносителя на участке, [кг/м3]. где Д – паропроизводительность котла; hп, hк.в – энтальпия пара и котловой воды при давлении в Удельное линейное падение давления на единицу котле /3/; длины трубопровода находят по формуле: hп.в. – энтальпия питательной воды (hп.в = Ср ⋅tп.в; Ср = 4,19 кДж/кг К; tп.в. – указывается в ∆P характеристике котла); Rл = , [Па/м] (11) λ(1 + α) Дп.р - количество пара, теряемого при продувке котла (принять 3% от паропроизводительности котла); где ∆Р – падение давления в трубопроводе, [Па]; ηк.а. – к.п.д. котельного агрегата; ℓ - расстояние от котельной до цеха, [м]; р α - доля местных потерь, определяемая по формуле Q н - низшая теплота сгорания топлива. Шифринсона: α=Z D, (12) 3.7. Определение пропускной способности системы где D – общий расход водяного пара на предприятии, [кг/с]; и выбор диаметра паропровода Z– постоянный коэффициент, зависящий от вида Гидравлический расчет, основной задачей которого теплоносителя. является определение диаметров трубопроводов, их Для воды Z = 0,03 ÷ 0,05. пропускной способности и регулирование системы – один из важнейших разделов проектирования и эксплуатации Для водяного пара Z = 0,2 ÷ 0,4. тепловой сети. Средняя плотность теплоносителя на участке Методика расчета диаметров трубопроводов и их находится по формуле: пропускной способности изложена в /1, глава V , стр.136- ρ + ρ кон ρ ср = нач, (13) 167/. 2 Диаметр трубопровода для водяного пара определяют Индексы “нач” и “кон” относятся к началу и концу по формуле: участка трубопровода. Плотности ρнач и ρкон определяют по таблицам /3/. D 0.38 Если теплоноситель – жидкость, то принимают: d = Ad , [м] (10) (R ρ) л ср 0.19 ρср = ρнач = ρкон По рассчитанному диаметру трубопровода подбирают (14) где D – общий расход водяного пара на предприятии, [кг/с] стандартный диаметр труб, применяемых при транспорте Ad – коэффициент, равный 0,435 м0,0475; водяного пара и воды /1, приложение 11, стр.334/. 3.8. Предложения по использованию вторичных Пропускная способность системы теплоснабжения энергетических ресурсов определяется в следующей последовательности. Энергия отработавших теплоносителей (газов, паров и 1. Характеристика существующей системы жидкостей), а также отходов и готовых продуктов теплоснабжения завода производства представляет собой вторичные А) составить схему котельной или теплового пункта энергетические ресурсы (ВЭР). (указать типы котлов, их производительность, давление и На предприятиях пищевой промышленности температуру пара и т.д.); наибольшим запасом вторичных энергетических ресурсов Б) составить схему теплоснабжения завода или обладают уходящие дымовые газы котельных установок реконструируемого цеха и дать характеристику (18,6%), вентиляционные выбросы (18%), сбросные теплые потребителей тепловой энергии с указанием (15,8%) и горячие воды (13,8%), вторичные пары выпарных теплоносителей (пар или горячая вода); и сушильных установок (9,8 %) , готовая продукция (8,4%). В) описать систему использования вторичных Меньшими запасами ВЭРов обладают отработавшие газы энергетических ресурсов на предприятии. технологического оборудования (7,3%), пароконденсатная 2. Определение тепловых нагрузок смесь (5,7%), а также уходящие дымовые газы Тепловые нагрузки до и после реконструкции технологических печей (2,5%). определяются также, как и при проектировании нового На основе энергетического анализа работы предприятия (см. раздел 3, пункт 3). технологического оборудования дипломнику необходимо 3. Определение пропускной способности системы и разработать предложения по рациональному использованию выбор диаметров трубопроводов. ВЭРов /2, глава VIII, стр. 145-163/. Гидравлический расчет производится также, как и при проектировании нового предприятия (см. раздел3, пункт 4. РЕКОНСТРУКЦИЯ СУЩЕСТВУЮЩЕГО 3.7). ПРЕДПРИЯТИЯ 4. Предложения по использованию вторичных При реконструкции предприятия теплотехническая энергетических ресурсов (см. раздел 3, пункт 3.8). часть дипломного проекта разрабатывается с целью проверки пропускной способности системы РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА теплоснабжения в связи с изменением тепловых нагрузок. 1. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. -М.: Если тепловые нагрузки после реконструкции Энергоиздат, 1982. возросли и пропускная способность системы не 2. Лепилкин А.Н., Ноздрин С.И., Тертычный А.М. удовлетворяет им, то дипломнику необходимо произвести Теплоснабжение предприятий мясной и молочной замену трубопроводов для пара и горячей воды на основе промышленности. -М.: Пищевая промышленность, 1976. гидравлического расчета.