Теплоснабжение жилого района города (продолжительность отопительного периода - 165 дней, город проектирования - Одесса)

коэффициент, учитывающий снижение среднечасового расхода воды на   горячее водоснабжение в летний период по отношению к отоплению, β=0,8;

6.  Годовые расходы тепла жилыми и общественными зданиями:

1) на отопление: Q^год_о.=24* Q_о.ср*n_о;

2) на вентиляцию: Q^год_в.=Z* Q_в.ср* n_о;

3) на горячее водоснабжение: Q^год_г.в.=24*Q_{г.в. ср}*n_о+24*Q^л_г.в.ср*(350- n_о);

n_о – продолжительность отопительного периода;

Z= 16 ч. – усредненное за отопительный период число часов работы системы вентиляции;

350 – число суток в году работы горячего водоснабжения;

Расчет температурных графиков.

Для расчета принимаем следующие данные:

t_р.о.=-18^оС;

t_р.п.=-19,8С;

t_в..= 18^оС;

τ^/ _1;0=145 ^оС;

τ^/ _2;0=70 ^оС;

τ^/ ₃=95 ^оС;                        

Δt^/₀=64,5 ^оС;

δ τ^/ ₀=75 ^оС;

θ=25 ^оС;

1.  Относительный расход тепла на отопление при текущей температуре: наружного воздуха:

2.  Относительный расход сетевой воды:

3.  Значение температуры напора нагревательных приборов отопительной системы:

4.  Перепад температур воды в отопительной системе:

5.  Перепад температур сетевой воды:

6.  Температура в подающем трубопроводе:

7.  Температура воды в обратной магистрали:

Гидравлический расчет тепловой сети.

Расчетные часовые расходы определяем по формулам:

1.  на отопление:

 (т/ч);

2.  на вентиляцию:

(т/ч);

3.  на горячее водоснабжение при открытых системах теплоснабжения:

·  среднечасовой:

(т/ч);

·  максимально часовой:

(т/ч);

c = 4,19 кДж/кг К – теплоемкость воды;

τ_1;0 = 145^оС – температура воды в подающем трубопроводе;

τ_2;0 = 70^оС – температура воды в обратном трубопроводе;

t_г  = 60 ^оС – температура горячей воды в тепловой сети;

t_г  = 5 ^оС – температура холодной воды в тепловой сети;

Q_{г.в. max} - максимальный расход тепла на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий;

Q_{г.в. ср} - среднечасовой расход тепла за отопительный период на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий;

Суммарные расчетные часовые расходы воды при открытой системе теплоснабжения определяем:

;

	Предварительный расчет						Окончательный расчет
№ участка	G, т/ч	I, м	d*S, мм	Rл, Па/м	W, м/с	Iэ, м		I+Iэ, м	Δp, Па	ΔH, Па
1 2	661,4159	200	377х9	100	1,9	105,27		305,27	10527	1,074184
2 3	414,855	500	325х8	100	1,65	201,35		701,35	20135	2,054592
3 4	243,2367	640	273х7	80	1,38	222,4		862,4	17792	1,81551
4 5	216,2933	220	273х7	80	1,35	128,4		348,4	10272	1,048163
5 6	194,9267	220	273х7	80	1,32	101,1		321,1	8088	0,825306
6 7	173,5601	220	219х6	80	1,26	101,1		321,1	8088	0,825306
7 8	147,4035	220	219х6	80	1,22	101,1		321,1	8088	0,825306
8 9	130,2282	220	219х6	80	1,02	86,17		306,17	6893,6	0,703429
9 10	101,9539	220	194х5	80	1,1	86,17		306,17	6893,6	0,703429
10 11	73,67968	220	159х4,5	80	1,02	70,43		290,43	5634,4	0,574939
11 12	43,33193	220	133х4,5	80	0,9	58,56		278,56	4684,8	0,478041
12 13	17,17539	220	108х4	80	0,7	54,04		274,04	4323,2	0,441143
										11,36935
3 15	171,6182	140	273х7	80	1,28	69,5		209,5	5560	0,567347
15 16	156,2574	220	273х7	80	1,25	109,5		329,5	8760	0,893878
16 17	140,8965	220	219х6	80	1,2	93,07		313,07	7445,6	0,759755
17 18	118,9811	220	194х5	80	1,15	93,07		313,07	7445,6	0,759755
18 19	97,91806	220	194х5	80	1,1	76,03		296,03	6082,4	0,620653
19 20	76,85502	220	194х5	80	1,03	76,03		296,03	6082,4	0,620653
20 21	62,34653	220	159х4,5	80	0,98	62,76		282,76	5020,8	0,512327
21 22	50,76711	220	159х4,5	80	0,93	62,76		282,76	5020,8	0,512327
22 23	33,84474	220	108х4	80	0,78	51,8		271,8	4144	0,422857
23 24	16,92237	220	108х4	80	0,72	56,84		276,84	4547,2	0,464
Избыточный напор: 11,37-6,13=5,24										6,133551
2 25	246,5609	140	273х7	80	1,4	128,4		268,4	10272	1,048163
25-26	230,9469	220	273х7	80	1,35	128,4		348,4	10272	1,048163
26-27	204,5698	220	273х7	80	1,32	109,5		329,5	8760	0,893878
27-28	181,6465	220	219х6	80	1,29	109,5		329,5	8760	0,893878
28-29	156,5261	220	219х6	80	1,22	93,07		313,07	7445,6	0,759755
29-30	123,5799	220	219х6	80	1,18	93,07		313,07	7445,6	0,759755
30-31	90,63376	220	194х5	80	1,08	76,03		296,03	6082,4	0,620653
31-32	67,15583	220	159х4,5	80	1,02	62,77		282,77	5021,6	0,512408
32-33	45,04865	220	133х4,5	80	0,9	62,76		282,76	5020,8	0,512327
33-34	22,52432	220	108х4	80	0,77	51,8		271,8	4144	0,422857
Избыточный напор: 11,37-7,47=3,9										7,471837

Определение объемов утечки в

системах теплоснабжения.

Норма 3-5% от подачи по каждому участку.

G, т/ч	Gх0,03
661,4159	26,45664	634,9593
414,855	16,5942	398,2608
243,2367	9,729468	233,5072
216,2933	8,651732	207,6416
194,9267	7,797068	187,1296
173,5601	6,942404	166,6177
147,4035	5,89614	141,5074
130,2282	5,209128	125,0191
101,9539	4,078156	97,87574
73,67968	2,947187	70,73249
43,33193	1,733277	41,59865
17,17539	0,687016	16,48837
171,6182	6,864728	164,7535
156,2574	6,250296	150,0071
140,8965	5,63586	135,2606
118,9811	4,759244	114,2219

97,91806	3,916722	94,00134
76,85502	3,074201	73,78082
62,34653	2,493861	59,85267
50,76711	2,030684	48,73643
33,84474	1,35379	32,49095
16,92237	0,676895	16,24548
246,5609	9,862436	236,6985
230,9469	9,237876	221,709
204,5698	8,182792	196,387
181,6465	7,26586	174,3806
156,5261	6,261044	150,2651
123,5799	4,943196	118,6367
90,63376	3,62535	87,00841
67,15583	2,686233	64,4696
45,30487	1,812195	43,49267
22,52432	0,900973	21,62335

Расчет компенсаторов.

Необходимо определить размеры П-образного компенсатора, установленного на участке трубопровода 7-8с наружным диаметром 273 мм. Расстояние между неподвижными опорами 220м. Температура теплоносителя – 145^оС. Температура окружающей среды: - 18 ^оС. Коэффициент линейного удлинения трубы при температуре 145^оС равен 0,0125 мм/м* ^оС.

Определяем тепловое удлинение трубопровода по формуле:

1.  Расчетное тепловое удлинение с учетом предварительной растяжки компенсатора на половину теплового удлинения равно:

ε=0,5, при τ₁≤250^оС – коэффициент, учитывающий релаксацию напряжений и предварительную растяжку компенсатора.

Примем радиус гнутья гладких отводов – 1000мм., и толщину стенки -  6 мм. Далее примем компенсатор с длиной стенки – В=6-10м.

Фактическая длина прямых участков труб с каждой стороны компенсатора:

;

Расчет толщины изоляции.

Определить толщину изоляции теплопровода с d_нар=108 мм, уложенного на одниветвиевой опоре:

t_н.в.=-18^оС;

t_т.н..=140,5^оС;

Тепловая изоляция:

·  минеральная вата;

·  асбестоцементная скорлупа;

Принимаем теплопроводность минеральной ваты 0,064 Вт/м^{2 о}С,  что соответствует нормальным потерям тепла 162 Вт/м².

Принимаем теплопроводность асбестоцементная скорлупа 0,064 Вт/м^{2 о}С,  что соответствует нормальным потерям тепла 788 Вт/м².

1.  Полное термическое сопротивление:

2.  Предельная и допустимая толщина изоляции 0,18 м., поэтому с учетом наименьшего диаметра, d_и:

;

3.  Коэффициент теплопередачи:

ω - скорость ветра;

4.  Термическое сопротивление на поверхности трубы:

;

5.  Толщина изоляции:

6.  Термическое сопротивление на поверхности трубы (уточненное):

;

7.  Толщина изоляции (уточненное):

Принимаем меньшее: d^//_п=0,405 м.

8.  Температура на поверхности изоляции:

d	d//н
0,325	0,483
0,273	0,405
0,219	0,324
0,194	0,287
0,159	0,234
0,133	0,195
0,108	0,157

Суммарный график годовой тепловой нагрузки.

При построении годового графика расхода тепла по продолжительности сезонных нагрузок, следует определить их изменение в зависимости от различных температур по формуле:

t_в = 18 ^оС;

t_н.р. = -18 ^оС;

tг.в.	К	Qот.		tг.в.	К	Qг.в..
-18	1	40217764		-18	0,952381	18497204
-17	0,925926	37238670		-17	0,925926	17983393
-16	0,899471	36174708		-16	0,899471	17469581
-15	0,873016	35110746		-15	0,873016	16955770
-14	0,846561	34046784		-14	0,846561	16441959
-13	0,820106	32982822		-13	0,820106	15928148
-12	0,793651	31918860		-12	0,793651	15414337
-11	0,767196	30854898		-11	0,767196	14900525
-10	0,740741	29790936		-10	0,740741	14386714
-9	0,714286	28726974		-9	0,714286	13872903
-8	0,687831	27663012		-8	0,687831	13359092
-7	0,661376	26599050		-7	0,661376	12845280
-6	0,634921	25535088		-6	0,634921	12331469
-5	0,608466	24471126		-5	0,608466	11817658
-4	0,582011	23407164		-4	0,582011	11303847
-3	0,555556	22343202		-3	0,555556	10790036
-2	0,529101	21279240		-2	0,529101	10276224
-1	0,502646	20215278		-1	0,502646	9762413
0	0,47619	19151316		0	0,47619	9248602
1	0,449735	18087354		1	0,449735	8734791
2	0,42328	17023392		2	0,42328	8220979
3	0,396825	15959430		3	0,396825	7707168
4	0,37037	14895468		4	0,37037	7193357
5	0,343915	13831506		5	0,343915	6679546
6	0,31746	12767544		6	0,31746	6165735
7	0,291005	11703582		7	0,291005	5651923
8	0,26455	10639620		8	0,26455	5138112

Среднечасовой расход тепла на горячее водоснабжение:

q_г.в. - укрупненный показатель среднечасового расхода тепла на горячее водоснабжение, Вт/чел, q_г.в. = 348 Вт/чел.;

m - количество жителей, чел;

Надежность систем теплоснабжения.

1.  Интенсивность отказов:

3840 – минимальная интенсивность отказов;

·  надежность для ответвлений – 0,124;

·  надежность для магистралей – 0,185;

2.  Экономическая эффективность от повышения надежности:

3.   Нормальный срок окупаемости систем ТГВ:

;  

    - срок окупаемости;

Так как полученный срок окупаемости больше нормативного срока (25,7>6,7), то при повышении надежности систем теплоснабжения экономическая эффективность отсутствует.

К_стр. – сумма на строительство (2,24 тыс. грн.);

К_экс. – сумма на эксплуатацию (302,15 тыс. грн.);

К_{проект.} – сумма на проектирование (202,31 тыс. грн.);

С_чел.ч. – стоимость одного человека часа обслуживающего персонала (0,37 грн. час.);

Т_в – период устранения аварии (20 ч.);

λ₀ – максимальная интенсивность отказов (0,017 1/час.);

λ_i – то же – 10% (0,0007 1/час.);

С_о – стоимость системы до повышения надежности (202,42 тыс. грн.);

С_i – стоимость системы после повышения надежности (392,42 тыс. грн.);

А – амортизационные отчисления (10%);

Расчет нагрузки на опору.

Усилие компенсатора в рабочем состоянии: Р_к1 = 5000 Н;

Усилие компенсатора в рабочем состоянии: Р_к2 = 4000 Н;

1.  Значение силы трения между неподвижными опорами 1 и 2:

2.  Значение силы трения между неподвижными опорами 3 и 4:

3.  1 режим (трубопровод в холодном состоянии):

4.  2 режим (рабочее состояние трубопровода):

5.  3 режим (начало охлаждение трубопровода):

6.  4 режим (начало предварительного растяжения):

7.  Определяем расчетное значение нагрузки на 1 м. трубопровода и на всю его протяженность:

Расчет тепловых потерь при подземной канальной прокладке.

Определить тепловые потери 2-х трубного теплопровода, проложенного в канале:

·  d_н = 325 мм;

·  t_н.п. = 70 мм;

·  t_пов. = 40 мм;

·  Материал: минеральная вата + асбестоцементная скорлупа;

·  λ_u = 0.064 Вт/м К;

·  h = 1200 мм;

·  λ_г = 1,7 Вт/м К;

·  τ_п = 145 ^оС;

·  τ_об = 70 ^оС;

1.  Тепловое сопротивление слоя изоляции:

λ_u – удельная теплопроводность изоляции;

d₂ – наружный диаметр трубопровода с учетом слоя изоляции;

d₁ – внутренний диаметр теплопровода;

2.  Тепловое сопротивление поверхности теплопровода:

;

α – коэффициент теплопередачи на поверхности теплопровода (11,6 Вт/м²);

d – наружный диаметр теплопровода;

3.  Тепловое сопротивление грунта:

h – глубина заложения теплопровода до оси;

d – эквивалентный диаметр канала;

4.  Температура воздуха в канале:

τ₁ – температура теплоносителя в подающем теплопроводе;

τ₂ – температура теплоносителя в обратной теплопроводе;

τ₃ – естественная температура по поверхности (0 ^оС);

ΣR – сумма тепловых сопротивлений изоляции и поверхности теплопровода;

5.  Удельные тепловые потери в подающем и обратном теплопроводах:

Расчет тепловых потерь при безканальной прокладке.

Определить тепловые потери 2-х трубного теплопровода, проложенного