Определение тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение

 

 

Рисунок 3 Годовой график теплового потребления по месяцам

 

 

2 РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ГРАФИКА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ НА ОТОПЛЕНИЕ.

 

 

Построить для закрытой системы теплоснабжения график центрального качественного регулирования отпуска теплоты по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения (повышенный или скорректированный температурный график).

Принять расчетные температуры сетевой воды в подающей магистрали t1= 130 0С в обратной магистрали t2= 70 0С, после элеватора t3= 95 0С. Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления tнро = -29 0С. Расчетная температура воздуха внутри помещения  tв= 18 0С. Расчетные тепловые потоки принять те же. Температура горячей воды в системах горячего водоснабжения tгв = 60 0С, температура холодной воды tс= 50С. Балансовый коэффициент для нагрузки горячего водоснабжения aб= 1,2. Схема включения водоподогревателей систем горячего водоснабжения двухступенчатая последовательная.

Предварительно выполним расчет и построение отопительно-бытового графика температур с температурой сетевой воды в подающем трубопроводе для точки излома =70 0С. Значения температур сетевой воды для систем отопления t01; t02; t03 определим используя расчетные зависимости для температур наружного воздуха tн= +7,7; 0; -10; -23; -29 0С

Определим, используя формулы (2.1) и (2.2), значения величин

   (2.1)

    (2.2)

Для tн = +7,7 0С значения t01, t02 ,t03 соответственно составят:

.

 

Аналогично выполняются расчеты температур сетевой воды и для других значений tн. Используя расчетные данные и приняв минимальную температуру сетевой воды в подающем трубопроводе = 70 0С, построим отопительно-бытовой график температур (см. рис. 4). Точке излома температурного графика будут соответствовать температуры сетевой воды = 70,77 0С,

= 45,24 0С,  = 55,88 0С, температура наружного воздуха = -2 0С. Полученные значения температур сетевой воды для отопительно-бытового графика сведем в таблицу 4. Далее приступаем к расчету повышенного температурного графика. Задавшись величиной недогрева Dtн= 7 0С определим температуру нагреваемой водопроводной воды после водоподогревателя первой ступени по формуле (2.3)   

    (2.3)

                                

Определим по формуле (2.4) балансовую нагрузку горячего водоснабжения    

 

 

По формуле (2.5) определим суммарный перепад температур сетевой воды d  в обеих ступенях водоподогревателей

                 (2.5)

Определим по формуле (2.6) перепад температур сетевой воды в водоподогревателе первой ступени для диапазона температур наружного воздуха от tн= +7,7 0С до t'н = -2 0С

                          (2.6)

Определим по формуле (2.7) для указанного диапазона температур наружного воздуха перепад температур сетевой воды во второй ступени водоподогревателя

                            0С    (2.7)

Определим используя формулы (2.8) значения величин d2 и d1 для диапазона температур наружного воздуха tн от t'н = -2 0С до t0= -290С. Так, для tн= -10 0С эти значения составят:

        (2.8)         

Аналогично выполним расчеты величин d2 и d1 для значений                  tн= -23 0С и tн= –29 0С. Температуры сетевой воды и в подающем и обратном трубопроводах для повышенного температурного графика определим по формулам (2.9) и (2.10).

Так, для tн= +8 0С и tн= -2 0С эти значения составят

 

τ1п=τ10+δ1=70,77+5,92=76,70С   (2.9)

 

τ2п=τ20+δ2=45,24-9,05=36,190С   (2.10)

для tн = -10 0С

τ1п=88,92+4,14=93,060С

 

τ2п=53,17-10,83=42,340С

 

Аналогично выполним расчеты для значений tн = -23 0С и  -29 0С. Полученные значения величин d2, d1, , сведем в таблицу 4.

Для построения графика температуры сетевой воды в обратном трубопроводе после калориферов систем вентиляции в диапазоне температур наружного воздуха tн = +8 ¸ -2,1 0С используем формулу (2.11).

   (2.11)

Определим значение t2v для tн= +8 0С. Предварительно зададимся значением t’=18 0С.  Определим температурные напоры в калорифере и соответственно для tн= +7.7 0С и tн= -2 0С

(2.12)

(2.13)

Вычислим левые и правые части уравнения

Левая часть           

Правая часть            

Поскольку численные значения правой и левой частей уравнения близки по значению (в пределах 2%), примем значение τ2v=180C как окончательное.

Для систем вентиляции с рециркуляцией воздуха определим, используя формулу (2.14), температуру сетевой  воды   после   калориферов     t2v            для    tн= tнро = -290C.

                          (2.14)                 

Здесь значения Dt ; t ; t соответствуют tн = tv= -19 0С. Поскольку данное выражение решается методом подбора, предварительно зададимся значением t2v = 550С. Определим по формулам (2.15) и (2.16) значения Dtк и Dt

 

 (2.15)

(2.16)

Далее вычислим левую часть выражения

                              

Поскольку левая часть выражения близка по значению правой (0,99»1), принятое предварительно значение t2v = 55 0С будем считать окончательным. Используя данные таблицы 4 построим отопительно-бытовой и повышенный температурные графики регулирования (см. рис. 4).

Таблица 4.  Расчет температурных графиков регулирования для закрытой системы теплоснабжения.

tН	t10	t20	t30	d1	d2	t1П	t2П	t2V
+7.7	70.77	45,24	55,88	5.92	9.05	76.7	36.19	18
-2	70.77	45,24	55,88	5.92	9.05	76.7	36.19	45,24
-10	88,92	53,17	68.07	4.14	10.83	93.06	42.34	53,17
-23	117,26	64,92	86,76	1.5	13.47	118,76	51.45	64,92
-29	130	70	95	0,36	14.61	130,36	55.39	55

 

Рисунок 4. Температурные графики регулирования для закрытой системы теплоснабжения (¾ отопительно-бытовой; --- повышенный)

 

 

 

3 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТЕПЛОПРОВОДОВ ДВУХТРУБНОЙ ВОДЯНОЙ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ ЗАКРЫТОЙ СИСТЕМЫ.

Рисунок 6.  Расчетная схема магистральной тепловой сети.

Расчетная схема теплосети от источника теплоты (ИТ) до кварталов города (КВ) приведена на рис.6. Для компенсации температурных деформаций предусмотреть сальниковые компенсаторы. Удельные потери давления по главной магистрали принять в размере 30-80 Па/м.

Расчет выполним для подающего трубопровода. Примем за главную магистраль наиболее протяженную и загруженную ветвь теплосети от ИТ до КВ 4 (участки 1,2,3) и приступим к ее расчету. По таблицам гидравлического расчета, приведенным в литературе [6,7], а также в приложении №12 учебного пособия, на основании известных расходов теплоносителя, ориентируясь на удельные потери давления R в пределах от 30 до 80 Па/м, определим для участков 1, 2, 3 диаметры трубопроводов dнxS, мм, фактические удельные потери давления R, Па/м, скорости воды V, м/с.

По известным диаметрам на участках главной магистрали определим сумму коэффициентов местных сопротивлений Sx и их эквивалентные длины Lэ. Так, на участке 1 имеется головная задвижка (x = 0,5), тройник на проход при разделении потока (x = 1,0), Количество сальниковых компенсаторов         (x = 0,3) на участке определим в зависимости от длины участка L и максимального допустимого расстояния между неподвижными опорами l. Согласно приложению №17 учебного пособия для Dу= 500 мм это расстояние составляет 80 метров. Следовательно, на участке 1 длиной 500 м следует предусмотреть четыре сальниковых компенсатора. Сумма коэффициентов местных сопротивлений Sx на данном участке составит

Sx = 0,5× 1+1,0× 2 + 4 × 0,3= 3,7

По приложению №14 учебного пособия (при Кэ= 0,0005м) эквивалентная длина lэ для x = 1,0 равна 8,5 м. Эквивалентная длина участка Lэ составит       Lэ= lэ × Sx = 26,5×3,7 = 98,05 м  (3.1)

Далее определим по формуле (3.2) приведенную длину участка Lп

                                      Lп=L + Lэ= 500 + 98,05 = 598 м   (3.2)

Затем определим по формуле (3.3) потери давления DP на участке 1

                                      DP = R × Lп = 24,39 × 598 = 30126,24 Па (3.3)

Аналогично выполним гидравлический расчет участков 2 и 3 главной магистрали (см. табл. 6 и табл.7).

Таблица 6.  Расчет эквивалентных длин местных сопротивлений

№ участка	dн х S, мм	L, м	Вид местного сопротивления	x	Кол-во	åx	lэ ,м	Lэ,м
1	530x9	500	1. задвижка 2. сальниковый компенсатор 3. тройник на проход при разделении  потока	0.5 0.3   1.0	1 4   2	3,7	26,5	98,05
2	530x9	700	1. тройник на проход при разделении потока 2. сальниковый компенсатор 3. задвижка	1.0   0.3   0.5	1   5   1	3	26,5	79,5
3	426x9	300	1. тройник на проход при разделении потока 2. сальниковый компенсатор 3. задвижка	1       0.3      0.5	1          2   1	2,1	19,8	41,58
4	426х9	300	1.задвижка 2. сальниковый компенсатор 3.тройник на проходпри разделении потока	0.5 0.3   1.5	2         2   1	2,6	19,8	51,48
5	377х9	300	1.задвижка 2. сальниковый компенсатор 3.тройник на проходпри разделении потока	0.5 0.3   1.5	2 2   1	2,6	16,9	43,94
6	426х9	300	1.задвижка 2. сальниковый компенсатор 3.тройник на проходпри разделении потока	0.5 0.3   1.5	2 2   1	2,6	19,8	51,48
7	377х9	300	1.задвижка 2. сальниковый компенсатор 3.тройник на проходпри разделении потока	0.5 0.3   1.5	2 2   1	2,6	16,8	43,94
8	377х9	300	1.задвижка 2. сальниковый компенсатор 3.тройник на проходпри разделении потока	0.5 0.3   1.5	2 2   1	2,6	16,8	43,94

 

Таблица 7.  Гидравлический расчет магистральных трубопроводов

№ участка	G, т/ч	Длина, м			dнхs, мм	V, м/с	R, Па/м	DP, Па
		L	Lэ	Lп
1 2 3 4 5 6 7 8	740 420 220 220 120 200 110 110	500 700 300 300 300 300 300 300	98,05 79,5 41,58 51,48 43,94 51,48 43,94 43,94	598 779,5 341,58 351,48 343,94 351,48 343,94 343,94	530х9 530х9 426х9 426х9 377х9 426х9 377х9 377х9	1 0,57 0,47 0,47 0,33 0,43 0,3 0,3	24,39 13,84 14,33 14,33 11,47 13,03 10,52 10,52	14584 15684 4894 5035 3945 4578 3616 3616

 

 

4 ПОСТРОЕНИЕ ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИХ ГРАФИКОВ ДЛЯ ОТОПИТЕЛЬНОГО И НЕПОТГОПИТЕЛЬНОГО ПЕРИОДОВ .

 

Максимальный расход сетевой воды на горячее водоснабжение в неотопительный  период принять равным 1215 т/ч. Расчетные температуры сетевой воды 150-70. Этажность зданий принять 9 этажей. Все необходимые данные принимаются из предыдущей части.

Для построения пьезометрического графика примем масштабы: вертикальный Мв 1:1000 и горизонтальный Мг 1: 10000. Построим  , используя горизонтали и длины участков, продольные профили главной магистрали ( участки 1,2,3 ) и ответвлений (участки 4,5 и участок 7 ). На профилях в соответствующем масштабе построим высоты присоединяемых зданий. Под профилем располагается спрямленная однолинейная схема теплосети, номера и длины участков, расходы теплоносителя и диаметры, располагаемые напоры.

Приняв предварительно напор на всасывающей стороне сетевых насосов Нвс = 30 метров, строим линию потерь напора обратной магистрали теплосети АВ. Превышение точки В по отношению к точке А будет равно потерям напора в обратной магистрали которые в закрытых системах принимаются равными потерям напора в подающей магистрали и составляют в данном примере 9,5 метров. Далее строим линию ВС - линию располагаемого напора для системы теплоснабжения квартала № 4. Располагаемый напор в данном примере принят равным 40 метров. Затем строим линию потерь напора подающей магистрали теплосети СД. Превышение точки Д по отношению к точке С равно потерям напора в подающей магистрали и составляет 9,5 метра.

Далее строим линию ДЕ – линию потерь напора в теплофикационном оборудовании источника теплоты, которые в данном примере приняты равными 25 метров. Положение линии статического напора S-S выбрано из условия недопущения  «оголения»,  « раздавливания»  и вскипания теплоносителя. Далее приступаем к построению пьезометрического графика для неотопительного периода. Определим для данного периода потери напора в главной магистрали используя формулу пересчета (4.1)

= 9,5 * (4.1)

Аналогичные потери напора  (25,6 м) примем и для обратной магистрали. Потери напора в оборудовании источника тепла, а также располагаемый напор для квартальной теплосети примем аналогичными что и для отопительного периода. Используя примененную ранее методику, построим  пьезометрический график для  неотопительного периода (А В С Д Е). После построения пьезометрических графиков  следует убедиться, что расположение их линий соответствует требованиям для разработки гидравлических режимов (см. раздел 6  учебного пособия).  При необходимости напор на всасывающей стороне сетевых насосов Нвс и, соответственно, положение пьезометрических графиков могут быть изменены (за счет изменения напора подпиточного насоса).

Рисунок 6.  Пьезометрический график  для отопительного и неотопительного периодов.

 

 

 

4.2 ПОДБОР СЕТЕВЫХ И ПОДПИТОЧНЫХ НАСОСОВ.

 

 Для закрытой системы  теплоснабжения работающей при  повышенном графике регулирования  с суммарным тепловым потоком Q = 134 МВт и с расчетным расходом теплоносителя G = 1380 т/ч подобрать сетевые и подпиточные насосы. Потери напора в теплофикационном оборудовании источника теплоты DHист= 30 м. Суммарные потери напора в подающей и обратной магистралях тепловой сети DHпод+DHобр= 50 м. Потери напора в системах теплопотребителей DHаб = 40 м. Статический напор на источнике теплоты Hст= 40 м. Потери напора в подпиточной линии Hпл= 15 м. Превышение отметки баков с подпиточной водой по отношению к оси подпиточных насосов z  = 5 м.