Курсовая работа: Проектирование закрытой системы теплоснабжения микрорайона города Томск

5 ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ГРАФИК

Пьезометрический график позволяет установить взаимное влияние профиля местности, высоты абонентских систем и падения давления в сети. По графику можно определить напор в подающей и обратной линии и располагаемый напор в любой точке сети и в абонентских системах, напоры сетевого и подпиточного насосов, а также выбрать схемы присоединения систем абонентов.

Пьезометрический график строится для главной магистрали и всех ответвлений от неё. Перед построением на планировку микрорайона наносится заданный рельеф местности. Изолинии рельефа проводим параллельно заданным сторонам прямоугольного микрорайона. Понижение местности в соответствии с заданием равномерными изолиниями наносятся в пределах границ района.

На графике в масштабе наносятся пьезометрические высоты положения участков магистрального трубопровода по всей его длине. Строятся ответвления от магистрали ко всем домам. Наносятся высоты зданий в соответствии с их местоположением.

Давление в обратном коллекторе тепловой сети в источнике (положение точки О1) выбирается так, чтобы предотвратить явления кавитации в сетевом насосе (больше 10 – 15 м) и обеспечить залив систем отопления близко расположенных к источнику зданий, обычно 25 – 35 м. Далее от этой точки откладываются потери напора по участкам в соответствии с гидравлическим расчетом в направлении от источника к дальнему потребителю. Располагаемый напор у последнего потребителя принимается в зависимости от типа теплового пункта. Необходимо обеспечить располагаемый перепад давлений в ИТП не менее требуемого для работы элеваторного узла (8 – 15 м), при этом расчетная потеря давления в отопительной системе не должна превышать 15 кПа (1,5 м вод. ст.). При безэлеваторном подключении систем отопления располагаемый напор на вводе должен быть не менее удвоенных расчетных потерь напора в местной системе, но не менее 10 м вод. ст. Для ЦТП принимается располагаемый напор 25 м, при непосредственном присоединении систем отопления ≥ 5 м. Строится линия потерь давления в подающей магистрали. В закрытых системах теплоснабжения она является зеркальным отображением пьезометрической линии обратной магистрали. В открытых системах потери давления в подающей линии больше потерь давления в обратной линии из-за наличия горячего водоразбора у абонентов.

Потери давления в источнике для котельных с узлом сетевых подогревателей принимаются 10 – 15 м. Далее строятся линии потерь давления на ответвлениях к потребителям и определяются раполагаемые напоры у каждого абонента.

При остановке сетевого насоса в тепловой сети устанавливается статическое давление, развиваемое подпиточным насосом. При выборе значения необходимо учесть требования к линии статического давления, указанные в курсе лекций.

Пьезометрический график представлен на отдельном листе формата А3 (Лист 3) и на рисунке 6.

График приведен для наиболее протяженной и нагруженной магистрали 11-10-9-8-7-6 и ее ответвлений (рисунок 1).Потери давления в ответвлениях строим на основании данных гидравлического расчета для H (от соответствующих ответвлению точек на графике подающей и обратной магистрали откладываем по вертикали потери давления на участке). Из графика видно что располагаемый напор любого абонента на ответвлении не меньше располагаемого напора у последнего абонента(6).Давление в обратной магистрали перекрывает верхние точки отопительных систем не менее чем на 5 метров.

6 ВЫБОР СХЕМЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Все абоненты могут быть присоединены по типовой схеме зависимого подключения с элеватором, т.к. удовлетворяются все требования, предъявляемые к зависимым схемам с элеватором:

1)  напор в обратной магистрали должен быть достаточен для залива местных систем отопления, т.е. на 5 м выше здания, но давление в этой линии должно быть меньше допустимого для нагревательных приборов (<60 м);

2)  располагаемый напор в тепловом пункте должен быть достаточен для преодоления гидравлического сопротивления разводящих сетей и местных систем отопления (10м);

3)  напор в тепловой сети при статическом режиме обеспечивает залив местных систем отопления, но меньше допустимого для нагревательных приборов.

Схема применяется, когда требуется снизить температуру теплоносителя для систем отопления по санитарно-гигиеническим показателям (например, со 150ºС до 95ºС). Для этого применяют водоструйные насосы (элеваторы). Кроме того, элеватор является побудителем циркуляции. Преимуществом этой схемы является ее низкая стоимость и, что особенно важно, высокая степень надежности элеватора.

Так же одновременно присоединяем систему горячего водоснабжения. Выбираем двухступенчатую последовательную схему исходя из повышенного температурного графика 150 – 70 и соотношения:

< 0,6

Преимущество схемы заключается в выравнивании суточного графика тепловой нагрузки, лучшем использовании теплоносителя, что приводит к уменьшению расхода воды в сети. Возврат сетевой воды с низкой температурой улучшает эффект теплофикации, т.к. для подогрева воды можно использовать отборы пара пониженного давления.

Схема подсоединения тепловых потребителей представлена на рисунке 7 и на листе формата А4 (Лист 4).

Рисунок 5 – Схема подсоединения тепловых потребителей

7 ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ГРАФИК

При автоматизации абонентских вводов основное применение в городах имеет в настоящее время центральное качественное регулирование, дополняемое на тепловых пунктах количественным регулированием. Центральное качественное регулирование производится путем изменения температуры теплоносителя, отпускаемого с источника, в зависимости от температуры наружного воздуха при сохранении постоянным расхода теплоносителя. Расход воды остается постоянным в течение всего отопительного сезона. Основным достоинством центрального качественного регулирования является стабильность гидравлического режима тепловой сети, что облегчает эксплуатацию и наладку сети. Однако расходы на перекачку теплоносителя больше, чем при количественном регулировании.

Центральное регулирование выполняется обычно по преобладающей тепловой нагрузке, характерной для большинства абонентов тепловой сети. В большинстве районов такой преобладающей нагрузкой является отопление.

Если средненедельная нагрузка ГВС не превышает 15% расчетного расхода теплоты на отопление, то центральное регулирование производится по отопительной нагрузке (отопительный температурный график). При этом температура сетевой воды в подающем трубопроводе закрытых систем не должна быть ниже 70оС, так как при более низких температурах нагрев водопроводной воды в теплообменнике до 60оС будет невозможен. Требуемый расход сетевой воды на горячее водоснабжение и вентиляцию устанавливается соответствующими местными регуляторами. В этих условиях присоединение подогревателей горячего водоснабжения выполняется по параллельной или двухступенчатой смешанной схеме.

Наличие нагрузки горячего водоснабжения увеличивает расход сетевой воды, что приводит к увеличению диаметров труб, а следовательно, и стоимости тепловой сети. Значительное сокращение расчетных расходов сетевой воды на абонентский ввод достигается при регулировании по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения. При этом используется повышенный температурный график для закрытых тепловых сетей или скорректированный график для открытых тепловых сетей. Условия применения повышенного температурного графика в закрытых тепловых сетях: 1) если средненедельная нагрузка ГВС составляет более 15% расчетного расхода теплоты на отопление; 2) присоединение подогревателей горячего водоснабжения должно быть выполнено по двухступенчатой последовательной схеме не менее чем у 75% абонентов. В этом случае на абонентских вводах реализуются схемы связанного регулирования, которые позволяют обеспечивать нагрузку горячего водоснабжения почти без увеличения расчетного расхода сетевой воды по сравнению с расходом на отопление. Неравномерности суточного графика суммарной нагрузки отопления и ГВС выравниваются за счет теплоаккумулирующей способности зданий.

Вид температурного графика выбирают ориентируясь на преобладающую нагрузку района и наиболее распространенную схему присоединения абонентских установок. Для отопительной нагрузки температуры сетевой воды определяются по зависимостям, которые выводятся из уравнения тепловых балансов отопительной установки при расчетном и текущем режимах.

По таблицам 4.5 [3] и 4.3 [3] выберем температуры сетевой воды в обратном трубопроводе и воды, подаваемой в отопительную систему по температурному графику 150 – 70 ºС соответственно при tно = -40 ºС, и занесём их в таблицу 5.

Так как температурный график 150-70 ºС, и >75% потребителей подключены по двухступенчатой последовательной схеме, то применяем повышенный температурный график.

Определим относительную балансовую нагрузку ГВС:

Рассчитаем снижение температуры сетевой воды в двух ступенях подогревателей ГВС:

.

Таблица 7 – Значения температур воды в подающей и обратной линиях

По рисунку 4.14 (а, б) [3] находим температуру наружного воздуха τпи в точке излома графика.

τпи = 77,90С

0С

По рисунку 4.14 (в) [3] находим надбавки к температуре воды δt1 в подающем трубопроводе по отопительному графику при повышенном графике. Значения заносим в таблицу 5.

По рисунку 4.15 (б) [3] находим значения температур обратной воды, поступающей из теплового пункта при последовательной схеме включения подогревателей, при среднечасовой нагрузке горячего водоснабжения и повышенном графике.

t2П = 310С при 0С ;

t2П = 380С при t1 = 1100С;

t2П = 46,50С при tно = -400С.

Температурный график представлен на отдельном листе формата А4 (Лист 5)

8. МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ

Определим размеры П-образных компенсаторов.

Произведём расчёт на участке 2.

Участок 2.

Ду = 80 мм;

lн = 97,75 м;

t1 = 150 ºС;

tно = -40 ºС.

Определим тепловое удлинение, , мм

, (8.1)

где a - коэффициент линейного расширения стали, мм/мºС;

 мм.

Расчетное тепловое удлинение с учетом предварительной растяжки в размере 50% составит

 мм

По рисунку 2 (а) лист VI.13 [4] определим следующие величины:

Н = 2,65 м,

Рк = 1,1 кН;

В = 0,5Н, (8.2)

В = 0,5× 2,65 = 1,33 м.

Аналогично выполняем оставшиеся участки.

Результаты занесём в таблицу 8.

Таблица 8 – Размеры П-образных компенсаторов

Проверим возможность использования для самокомпенсации Г-образного участка трубопровода.

Проводим расчёт самокомпенсации для двух участков:11-го и 5.2(рисунок 1).

Участок 11.

Дн = 27,3 см;

S = 7 мм;

угол поворота j = 90º;

длина большего плеча lб = 90 м, меньшего – lм = 22,5 м;

t1 = 150 ºС;

tно = -40 ºС.

Определим соотношение плеч

; (8.3)

.

Найдём расчётную разность температур,  , ºС

; (8.4)

 ºС.

По номограмме (лист VI.23 [4]) определим вспомогательные коэффициенты:

A = 20;

B = 2;

C = 7.

Определим продольное изгибающее компенсационное напряжение в заделке меньшего плеча, , кгс/мм2

, (8.5)

где  - определяется по таблице лист VI.28 [4],  = 0,29 кгс м/мм2 оС.

 кгс/мм2 =1714 кгс/см2 =171,4МПа,

что больше 80 МПа. Размеры плеч не дают возможность использования для самокомпенсации теплового расширения Г-образного участка трубопровода. На данном участке необходимо ставить П-образный компенсатор(рассчитан выше).

Участок 5.2.

Дн = 13,3 см;

S = 4 мм;

угол поворота j = 90º;

длина большего плеча lб = 67,2 м, меньшего – lм = 22,6 м;

t1 = 150 ºС;

tно = -40 ºС.

Определим соотношение плеч

,

.

Найдём расчётную разность температур, , ºС:

,

 ºС.

По номограмме (лист VI.23 [4]) определим вспомогательные коэффициенты:

A = 17;

B = 2,2;

C = 5,6.

Определим продольное изгибающее компенсационное напряжение, , кгс/мм2

,

где  - определяется по таблице лист VI.28 [4],  = 0,08 кгс м/мм2 оС.

 кгс/мм2 = 376 кгс/см2 =37,6 МПа,

что меньше 80 МПа, и это дает возможность использовать для самокомпенсации теплового расширения Г-образный участка трубопровода.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.  Системы теплоснабжения жилых микрорайонов и промышленных предприятий: методические указания к курсовой работе по курсу «Источники и системы теплоснабжения предприятий» /сост. З.Г. Марьина. – Архангельск: Издательство АГТУ, 2006. – 22 с.

2.  Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. – М.: Энергоиздат, 1988. – 376 с.

3.  Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник / В.М. Манюк, Я.И. Каплинский и др. М.: Стройиздат, 1988. – 432 с.

4.  Справочник по теплоснабжению и вентиляции, книга 1./Р.В. Щекин С.М. Кореневский и др. – Киев: Будивельник, 1976. – 416 с.