Расчет и построение температурного графика регулирования тепловой нагрузки на отопление.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ.

Целью методических указаний является изложение требований к работе и рекомендации по её выполнению с использованием технической литературы. Выполнение курсовой работы позволит закрепить теоретический материал, получаемый на лекциях и в результате самостоятельной проработки части курса, применить его к решению практической задачи.

Определение тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение (Часть 1).

Определить для условий г. Таллина расчетные тепловые потоки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение пяти кварталов района города (см. рис. 1).

Рис.1 - Район города.

Расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления t₀ = –21 ⁰С. Плотность населения Р = 25 челга. Общая площадь жилого здания на одного жителя f_общ = 18 м²чел. Средняя за отопительный период норма расхода горячей воды на одного жителя в сутки а =115 лсутки.

Решение. Расчет тепловых потоков сводим в табл..1. В графы 1, 2, 3 таблицы заносим соответственно номера кварталов, их площадь F_кв в гектарах, плотность населения Р. Количество жителей в кварталах m, определяем по формуле

Для квартала №1 количество жителей составит:

чел

Общую площадь жилых зданий кварталов А определяем по формуле

Для квартала №1

м²

Приняв (см. приложение №4) для зданий постройки после 1985г величину удельного показателя теплового потока на отопление жилых зданий qо = 87 Вт/м² при t ₀= -21 ⁰С, находим расчетные тепловые потоки на отопление жилых и общественных зданий кварталов по формуле (1) учебного пособия

Для квартала №1 при K₁= 0,25 получим

Максимальные тепловые потоки на вентиляцию общественных зданий кварталов определяем по формуле (2) учебного пособия

Для квартала №1 при К₂= 0,6 получим

По приложению №5 учебного пособия укрупненный показатель теплового потока на горячее водоснабжение q_h c учетом общественных зданий при норме на одного жителя a = 115 лсутки составит 407 Вт.

Среднечасовые тепловые потоки на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий кварталов определяем по формуле (4) учебного пособия

Для квартала №1 эта величина составит

Суммарный тепловой поток по кварталам Q_S, определяем суммированием расчётных тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение

Для квартала №1 суммарный тепловой поток составит

Аналогично выполняем расчёты тепловых потоков и для других кварталов.

Таблица 1 - Расчёт тепловых потоков

Для климатических условий г. Таллина выполнить расчет и построение графиков часовых расходов теплоты на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение, а также годовых графиков теплопотребления по продолжительности тепловой нагрузки и по месяцам. Расчётные тепловые потоки района города на отопление Q _{0 max} = 300 МВт, на вентиляцию Q _{v max} = 35 МВт, на горячее водоснабжение Q_hm = 60 МВт_. Расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления t₀ = -21 ⁰C.

Решение. Определим, используя формулы пересчета (10) и (11) часовые расходы на отопление и вентиляцию при температуре наружного воздуха t_н= +8⁰С.

Отложив на графике (см. рис. 2.а) значения и при t_н= +8 ⁰С, а также значения и при t_н= t₀ = -21 ⁰C и соединив их прямой, получим графики = f (t_н) и = f (t_н). Для построения часового графика расхода теплоты на горячее водоснабжение, определим, используя формулу пересчёта (12), среднечасовой расход теплоты на горячее водоснабжение для неотопительного периода .

График среднечасового расхода теплоты на горячее водоснабжение не зависит от температуры наружного воздуха, и будет представлять собой прямую, параллельную оси абсцисс с ординатой 60 МВт для отопительного периода и с ординатой 38,4 МВт для неотопительного периода. Просуммировав ординаты часовых графиков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для диапазона температур t_н = +8 ¸ -21 ⁰C и соединив их прямой получим суммарный часовой график . Для построения годового графика теплоты по продолжительности тепловой нагрузки находим продолжительности стояния температур наружного воздуха в часах с интервалом 5⁰C и продолжительность отопительного периода для г. Таллина n₀ = 5300 ч. Данные сводим в таблицу №2.

Таблица 2 - Продолжительность стояния температур наружного воздуха

График по продолжительности тепловой нагрузки (см. рис. 2 б) строится на основании суммарного часового графика . Для этого из точек на оси температур (+8, 0, -10, -20, -30) восстанавливаем перпендикуляры до пересечения с линией суммарного часового графика и из точек пересечения проводим горизонтальные прямые до пересечения с перпендикулярами, восстановленными из точек на оси продолжительности, соответствующих данным температурам. Соединив найденные точки плавной кривой, получим график по продолжительности тепловой нагрузки за отопительный период в течение 4920 часов. Затем построим график по продолжительности тепловой нагрузки за неотопительный период, для чего проведем прямую параллельную оси абсцисс с ординатой равной = 38,4 МВт до расчетной продолжительности работы системы теплоснабжения в году равной 8400 часов.

Рис.2 а - часовые графики теплового потребления

б - годовой график по продолжительности тепловой нагрузки

Для построения годового графика теплового потребления по месяцам находим среднемесячные температуры наружного воздуха. Затем, используя формулы пересчета (10) и (11) определим часовые расходы теплоты на отопление и вентиляцию для каждого месяца со среднемесячной температурой ниже +8 ⁰C. Определим суммарные расходы теплоты для месяцев отопительного периода как сумму часовых расходов на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Для месяцев неотопительного периода (с >+8) суммарный расход теплоты будет равен среднечасовому расходу теплоты на горячее водоснабжение = 38,4 МВт. Выполним расчеты для января

МВт

_{; ; ;}

_{; ; ;}

_{; ; ;}

_{; ; ;}

_{; ; ;}

_{; ; ;}

Расчёты сведём в табл. 3. Используя полученные данные, построим годовой график теплового потребления по месяцам (см. рис 3)

Таблица 3 - Среднечасовые расходы теплоты по месяцам года

Среднечасовые расходы теплоты по месяцам	Среднемесячные температуры наружного воздуха
Ян	Фев	Март	Апр	Май	Июнь	Июль	Авг	Сен	Окт	Нояб	Дек
-4,5	-5	-1,6	3,5	9,9	14,2	16,5	15,5	10,6	6,1	1,4	-2,3
	173	176,9	150,7	111,5						91,5	127,6	156,1
	19,95	20,3	17,5	12,95						10,5	14,7	18,2
	60	60	60	60	38,4	38,4	38,4	38,4	38,4	60	60	60
	252,95	257,2	228,2	184,45	38,4	38,4	38,4	38,4	38,4	162	202,3	234,3

Рис. 3. Годовой график теплового потребления по месяцам

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 = -21 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 t_с= 5⁰С. Балансовый коэффициент для нагрузки горячего водоснабжения a_б= 1,2. Схема включения водоподогревателей систем горячего водоснабжения двухступенчатая последовательная.

Решение. 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 (13), (14), (15) для температур наружного воздуха t_н= +8; 0; -10; -21⁰С

Определим, используя формулы (16),(17),(18), значения величин

Для tн = +8 0С значения t01, t02 ,t03 соответственно составят:

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

Для tн = -10С значения t01, t02 ,t03 соответственно составят:

Для tн = -21С значения t01, t02 ,t03 соответственно составят:

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 ⁰С, = 44,9 ⁰С, = 55,3 ⁰С, температура наружного воздуха = -2,5 ⁰С. Полученные значения температур сетевой воды для отопительно-бытового графика сведем в таблицу 4. Далее приступаем к расчету повышенного температурного графика. Задавшись величиной недогрева Dt_н= 7 ⁰С определим температуру нагреваемой водопроводной воды после водоподогревателя первой ступени

Определим по формуле (19) балансовую нагрузку горячего водоснабжения

МВт

По формуле (20) определим суммарный перепад температур сетевой воды d в обеих ступенях водоподогревателей

Определим по формуле (21) перепад температур сетевой воды в водоподогревателе первой ступени для диапазона температур наружного воздуха от t_н= +8 ⁰С до t'_н = -2,5 ⁰С

Определим для указанного диапазона температур наружного воздуха перепад температур сетевой воды во второй ступени водоподогревателя

Определим используя формулы (22) и (25) значения величин d₂ и d₁ для диапазона температур наружного воздуха t_н от t'_н = -2,5 ⁰С до t₀= -21⁰С. Так, для t_н= -10 ⁰С эти значения составят:

для t_н= -21 ⁰С эти значения составят:

. Температуры сетевой воды и в подающем и обратном трубопроводах для повышенного температурного графика определим по формулам (24) и (26).

Так, для t_н= +8 ⁰С и t_н= -2,5 ⁰С эти значения составят

для t_н = -10 ⁰С

для t_н = -21 ⁰С

Полученные значения величин d_2, d_1, , сведем в таблицу 4.

Для построения графика температуры сетевой воды в обратном трубопроводе после калориферов систем вентиляции в диапазоне температур наружного воздуха t_н = +8 ¸ -2,5 ⁰С используем формулу (32)

Определим значение t_2v для t_н= +8 ⁰С. Предварительно зададимся значением ⁰С. Определим температурные напоры в калорифере и соответственно для t_н= +8 ⁰С и t_н= -2,5 ⁰С

Вычислим левые и правые части уравнения

Левая часть

Правая часть

Поскольку численные значения правой и левой частей уравнения близки по значению (в пределах 3%), примем значение как окончательное.

Для систем вентиляции с рециркуляцией воздуха определим, используя формулу (34), температуру сетевой воды после калориферов t_2v для t_н= t_нро = -21⁰C.

Здесь значения Dt ; t ; t соответствуют t_н = t_v= -21 ⁰С. Поскольку данное выражение решается методом подбора, предварительно зададимся значением t_2v = 51⁰С. Определим значения Dt_к и Dt

Далее вычислим левую часть выражения

Поскольку левая часть выражения близка по значению правой (0,99»1), принятое предварительно значение t_2v = 51 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.

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

Построить для открытой системы теплоснабжения скорректированного (повышенного) графика центрального качественного регулирования. Принять балансовый коэффициент a_б = 1,1. Принять минимальную температуру сетевой воды в подающем трубопроводе для точки излома температурного графика ⁰С. Остальные исходные данные взять из предыдущей части.

Решение. Вначале строим графики температур , , , используя расчеты по формулам (13); (14); (15). Далее построим отопительно-бытовой график, точке излома которого соответствуют значения температур сетевой воды ⁰С; ⁰C; ⁰C, и температура наружного воздуха ⁰C. Далее приступаем к расчету скорректированного графика. Определим балансовую нагрузку горячего водоснабжения

MВт

Определим коэффициент отношения балансовой нагрузки на горячее водоснабжение к расчетной нагрузке на отопление

Для ряда температур наружного воздуха t_н= +8 ⁰С; -10 ⁰С; -21 ⁰С, определим относительный расход теплоты на отопление по формуле (29)`; для t_н= -10 составит:

для t_н= +8 составит:

для t_н= -21 составит:

для t_н= 1,9 составит:

Затем, приняв известные из предыдущей части значения t_c; t_h; q; Dt определим, используя формулу (30), для каждого значения t_н относительные расходы сетевой воды на отопление .

для t_н= -10 ⁰С составит:

для t_н= +8 ⁰С составит:

для t_н= -21⁰С составит:

для t_н= 1,9⁰С составит:

Температуры сетевой воды в подающем t_1п и обратном t_2п трубопроводах для скорректированного графика определим по формулам (27) и (28).

Так, для t_{н =} +8 ⁰С получим

Так, для t_{н =} -10 ⁰С получим

Так, для t_{н =} -21 ⁰С получим

Так, для t_{н =} 1,9 ⁰С получим

Выполним расчеты t_1п и t_2п и для других значений t_н. Определим используя расчетные зависимости (32) и (34) температуры сетевой воды t_2v после калориферов систем вентиляции для t_н= +8 ⁰С и t_н= -21 ⁰С (при наличии рециркуляции). При значении t_н= +8 ⁰С зададимся предварительно величиной t_2v= 23⁰C.

Определим значения Dt_к и Dt_к

Далее вычислим левую и правую части выражения

;

Поскольку численные значения левой и правой частей уравнения близки, принятое предварительно значение t_2v= 23⁰C ,будем считать окончательным. Определим также значения t_2v при t_н = t₀= -31 ⁰C. Зададимся предварительно значением t_2v= 47⁰C

Вычислим значения Dt_к и

Полученные значения расчетных величин сведем в таблицу 5

Таблица 5 - Расчет повышенного (скорректированного) графика для открытой системы теплоснабжения.

Используя данные таблицы 5, построим отопительно-бытовой, а также повышенный графики температур сетевой воды.

Рис.5 Отопительно - бытовой ( ) и повышенный (----) графики температур сетевой воды для открытой системы теплоснабжения

Гидравлический расчет магистральных теплопроводов двухтрубной водяной тепловой сети закрытой системы теплоснабжения.

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.

Рис.6. Расчетная схема магистральной тепловой сети.

Решение. 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 d_нxS, 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 D_у= 600 мм это расстояние составляет 160 метров. Следовательно, на участке 1 длиной 400 м следует предусмотреть три сальниковых компенсатора. Сумма коэффициентов местных сопротивлений Sx на данном участке составит

Sx = 0,5+1,0 + 3 × 0,3 = 2,4

По приложению №14 учебного пособия (при К_э= 0,0005м) эквивалентная длина l_э для x = 1,0 равна 32,9 м. Эквивалентная длина участка L_э составит

L_э= l_э× Sx = 32,9 ×2,4 = 79 м

Далее определим приведенную длину участка L_п

L_п=L + L_э= 400 + 79 = 479 м

Затем определим потери давления DP на участке 1

DP = R × L_п = 42 × 479 = 20118 Па

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

Далее приступаем к расчету ответвлений. По принципу увязки потери давления DP от точки деления потоков до концевых точек (КВ) для различных ветвей системы должны быть равны между собой. Поэтому при гидравлическом расчете ответвлений необходимо стремиться к выполнению следующих условий:

DP₄₊₅ = DP₂₊₃ ; DP₆ = DP₅ ; DP₇ = DP₃

Исходя из этих условий, найдем ориентировочные удельные потери давления для ответвлений. Так, для ответвления с участками 4 и 5 получим

Коэффициент a, учитывающий долю потерь давления на местные сопротивления, определим по формуле

тогда Па/м

Ориентируясь на R = 69 Па/м определим по таблицам гидравлического расчета диаметры трубопроводов, удельные потери давления R, скорости V, потери давления DР на участках 4 и 5. Аналогично выполним расчет ответвлений 6 и 7, определив предварительно для них ориентировочные значения R.

Па/м

Па/м

Таблица 6 - Расчет эквивалентных длин местных сопротивлений

Таблица 7 - Гидравлический расчет магистральных трубопроводов

Определим невязку потерь давления на ответвлениях. Невязка на ответвлении с участками 4 и 5 составит:

Невязка на ответвлении 6 составит:

Невязка на ответвлении 7 составит:

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: