Проектирование закрытой системы теплоснабжения микрорайона города Томск

Федеральное агентство по образованию (Рособразование)

Архангельский государственный технический университет

Кафедра промышленной теплоэнергетики

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине Источники и системы теплоснабжения предприятий

На тему: Проектирование закрытой системы теплоснабжения микрорайона города Томск

Выполнил: Александров Сергей Александрович

Руководитель: доцент, к.т.н З.Г. Марьина

Архангельск

2010

ОГЛАВЛЕНИЕ

РЕФЕРАТ

ВВЕДЕНИЕ

1 ПЛАНИРОВКА МИКРОРАИОНА И ТРАССИРОВКА ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

2 ТЕПЛОВЫЕ НАГРУЗКИ МИКРОРАЙОНА

2.1 Расчет тепловых нагрузок при максимальном зимнем режиме

2.1.1 Нагрузки отопления

2.1.2 Нагрузки вентиляции

2.1.3 Нагрузки горячего водоснабжения

2.2 Пересчет тепловых нагрузок на другие режимы

2.2.1 Нагрузки отопления

2.2.2 Нагрузки вентиляции

2.2.3 Нагрузки горячего водоснабжения

3 РАСЧЁТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ КОТЕЛЬНОЙ. ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ КОТЕЛЬНОЙ

3.1 Расчётная тепловая схема котельной

3.2 Расчёт расширителя продувки

3.3 Расчёт подогревателя химически очищенной воды

3.4 Расчёт деаэратора

3.5 Выбор основного оборудования

4 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

5 ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ГРАФИК

6 ВЫБОР СХЕМЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

7 ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ГРАФИК

8 МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

РЕФЕРАТ

Александров С.А. Разработка системы теплоснабжения микрорайона города

Томска. Руководитель – доцент, к.т.н. З.Г. Марьина.

Курсовая работа. Пояснительная записка объемом страниц содержит 5 рисунков, 8 таблиц, 4 источника, графическая часть выполнена на 3 листах формата А3 и на двух А4.

В данной работе представлены основные инженерно-технические шаги по разработке теплоснабжения микрорайона. Расчет начинается с планировки района теплоснабжения, определения тепловых нагрузок. Отдельным пунктом рассмотрен расчет тепловой схемы котельной с выбором основного оборудования. Гидравлический расчет трубопроводов тепловой сети выполнен с помощью MsExcel; на основании гидравлического расчета построен пьезометрический график, а также выбрана схема присоединения типовых абонентов. Проведен расчет опор и компенсаторов с учетом возможности самокомпенсации на отдельных магистральных участках и ответвлениях.

Графическая часть представлена графиком центрального качественного регулирования (А4), пьезометрическим графиком (А3) и планировкой микрорайона теплоснабжения с трассировкой трубопровода тепловой сети и нанесением опор с компенсаторами (А3), тепловой схемой котельной (А3).

Данная работа позволила закрепить навыки инженера-проектировщика тепловых сетей, ознакомиться с основными методиками, связанными с решениями вопросов по теплофикации и энергообеспечению.

Дата: мая 2010г.

Подпись_______________

ВВЕДЕНИЕ

Развитие теплоснабжения осуществляется в основном за счет крупных тепловых электростанций. В то же время в районах страны или города, где концентрация потребителей теплоты не достигает уровня, оправдывающего экономическую целесообразность сооружения ТЭЦ, основным источником теплоснабжения остаются районные и квартальные котельные.

Система централизованного теплоснабжения состоит из источника теплоты, тепловых сетей и потребителей тепловой энергии (абонентов).

Целью курсовой работы является закрепление знаний важнейших разделов курса «Источники и системы теплоснабжения предприятий», а именно: выбор системы теплоснабжения и трассировка тепловой сети, определение расчетных тепловых нагрузок, расчет и построение температурного графика, гидравлический расчет тепловой сети и построение пьезометрического графика, выбор схемы присоединения типового потребителя. Индивидуальное задание включает в себя расчет тепловой схемы котельной.

Содержание задания предусматривает аргументацию принятых технических решений и расчетных методик, анализ графиков и ссылки на использованный справочный материал и литературу.

1 ПЛАНИРОВКА МИКРОРАЙОНА И ТРАССИРОВКА ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

Первичным структурным планировочным элементом селитебной части города является микрорайон. Под микрорайоном понимают жилой массив, ограниченный красными линиями магистральных и жилых улиц. Жители микрорайона обеспечиваются всеми видами учреждений повседневного обслуживания микрорайонного значения. Планировка микрорайона производится «по свободной схеме». Жилые дома проектируют внутри микрорайона жилыми группами со своими детскими садами, школами, предприятиями торговли, площадками отдыха, ориентируют их по сторонам горизонтов, рельефу местности, имеющимся зеленым насаждениям и водоемам. В практике расчетов часто возникает необходимость определить площадь микрорайона, приходящуюся на одного жителя. В крупных городах нормами рекомендуется смешанная застройка в 9 этажей и более с частичным применением зданий в 5 этажей.

Принимается, что в одной квартире в среднем проживают: в 5-ти этажном доме - 3 человека, в 9-ти этажном доме – 4 человека. В 5-ти этажном доме на площадке находится 3 квартиры, в 9-ти этажном доме – 4 квартиры. Тогда в одной секции пятиэтажного дома - 15 квартир, в одной секции девятиэтажного дома – 36 квартир, т.е. в пятиэтажном доме в среднем в одной секции проживает 45 человек, а девятиэтажном – 144 человека. Из этих условий определяется число секций соответствующих зданий и число жителей, проживающих в 5-ти и 9-ти этажных домах, а также число этих зданий.

Составим и решим уравнение, где Х – общее число домов.

Таким образом, в нашем микрорайоне будет 13 жилых домов.

Определим число пятиэтажных и девятиэтажных домов.

Примем в микрорайоне 3 пятиэтажных и 10 девятиэтажных домов.

Результаты занесём в таблицу 1.

Таблица 1 – План расселения жителей микрорайона

Затем определяется средняя этажность микрорайона, и вычисляются площадь территории, приходящейся на одного жителя, и площадь всего микрорайона. Рассчитываются габаритные размеры территории с округлением в большую сторону. При планировке зданий учитываются их размеры, приведенные в таблице 4, а также принятое число секций.

Площадь территории, приходящейся на одного жителя , м2 определяется по формуле:

,(1.1)

где - коэффициент, характеризующий отношение площади застройки к общей площади (таблица 2) =1,33 ;

- коэффициент, характеризующий отношение площади участков учреждений обслуживания, приходящихся на одного жителя, к норме обеспеченности жилой площадью, - для микрорайонов;

- коэффициент застройки (таблица 3), ;

- обеспеченность населения общей площадью; на одного человека на расчетный период;

- средняя этажность жилых зданий микрорайона;

,(1.2)

где - этажности зданий, ,;

- доля жителей, проживающих в соответствующих зданиях, , .

м2

Площадь микрорайона, м2

,(1.3)

где N - число жителей микрорайона;

м2

Для удобства примем площадь микрорайона 311100 м2. Это будет прямоугольник 510x610 м.

Таблица 2 – Значение коэффициента i0 (отношение площади застройки к общей площади)

Таблица 3 - Показатели коэффициента застройки [1].

Таблица 4 – Характеристики зданий микрорайона

Принимаем, учитывая данные из таблицы 4

Таблица 5 – Расчёт площадей всего микрорайона

Незастроенная площадь также зависит от габаритов здания и главным образом от их высоты. Требования по обеспечению инсоляции квартир не менее трёх часов в сутки являются основным фактором, от которого зависит величина разрывов между зданиями. В действующих нормах проектирования минимальные разрывы между длинными сторонами установлены: для 5-этажных зданий – 30 м, 9-этажных – 48 м. Разрывы между торцами стен с окнами из жилых помещений соответственно 15 и 24 м (У 5-этажных зданий 94 серии есть окна на торцевых стенах, у 9-этажных зданий торцевые стены без окон). Размеры земельных участков для общеобразовательных школ предусматриваются 2 га, для детских садов – 35 м2 на одно место. С учетом этих требований выполняем планировку микрорайона.

Планировка микрорайона представлена на рисунке 1.

План микрорайона выполнен на отдельном листе формата А3 (лист 1).

2 РАСЧЁТ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК

Расчетный (максимальный) расход на отопление здания , Вт, зависит от температуры наружного и внутреннего воздуха, объёма здания по наружному обмеру и определяется по формуле

,(2.1)

где qov – удельная тепловая характеристика зданий (отопительная характеристика), Вт/(м3∙0С) – показывает тепловые потери через наружные ограждения единицы объема здания при разности внутренней и наружной температур Δt=1єС;

V – объем здания по наружному обмеру, м3, (по таблице 4);

tвp – усредненная температура внутреннего воздуха в отапливаемом помещении;

Климатические характеристики района для города Томск:

Расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления tно, 0С

tно = – 40 0С;

Расчётная температура вентиляции tнв, 0С

tнв = – 25 0C;

Средняя температура наружного воздуха наиболее холодного месяца tнхм, 0С

tнхм = –19,2 0С;

Средняя температура наружного воздуха за отопительный период tоп, 0С

tоп= -8,80С

Расчетная температура внутреннего воздуха при tно = –400 С для жилых домов tв = 200 С, для детского сада tв = 220 С, для школы tв = 180 С.

β – поправочный коэффициент на температуру наружного воздуха отличную от -30єС (поправка вводится только для жилых зданий) при tвр=180С, в остальных случаях поправка берется по таблице

, (2.2)

Примем для всех жилых домов и общественных зданий как постоянную величину.

При расчете тепловых нагрузок жилых домов учитываются объемы и удельные отопительные характеристики торцевых и рядовых секций здания

(2.3)

где - удельные отопительные характеристики соответственно торцевой и рядовой секций здания;

Vт, Vр – объёмы соответственно торцевой и рядовой секций;

– количество рядовых секций;

После определения расчетной (максимальной) тепловой нагрузки составляется сводная таблица тепловых нагрузок для четырёх характерных режимов: максимально-зимнего, среднего для наиболее холодного месяца, средне-отопительного и летнего. Пересчет тепловых нагрузок на другие режимы производится по формуле

(2.4)

2.1 Расчет тепловых нагрузок при максимальном зимнем режиме

2.1.1 Нагрузки отопления

Расчетный (максимальный) расход на отопление здания , Вт,

Нагрузка на отопление 5-этажного пятисекционного дома , Вт

,(2.5)

где - удельная отопительная характеристика торцевой секции здания, Вт/(м3 0С);

- удельная отопительная характеристика рядовой секции здания, Вт/(м3 0С);

Vт – объём торцевой секции,

м3

Vр – объём рядовой секции,

м3

Вт

Нагрузка на отопление 9-этажного шестисекционного дома , Вт

,(2.6)

где - удельная отопительная характеристика торцевой секции здания, Вт/(м3 0С);

- удельная отопительная характеристика рядовой секции здания, Вт/(м3 0С);

Vт – объём торцевой секции,

м3

Vр – объём рядовой секции,

м3

Вт

Нагрузка на отопление школы , Вт

,(2.7)

где - удельная отопительная характеристика школы, Вт/(м3 0С);

Вт

Нагрузка на отопление детского сада , Вт

,(2.8)

где - удельная отопительная характеристика детского сада, Вт/(м3 0С);

Вт

Суммарная отопительная нагрузка для жилых и общественных зданий , кВт

,(2.9)

Вт =12376,835 кВт

2.1.2 Нагрузки вентиляции

Расчетный расход теплоты на вентиляцию для общественных зданий определяется по формуле , Вт

,(2.10)

где qв – удельный расход теплоты на вентиляцию (удельная вентиляционная характеристика зданий), Вт/(м3∙0С), то есть расход теплоты на 1 м3 вентилируемого объёма здания по наружному обмеру при разности температур воздуха внутри вентилируемого помещения и наружного воздуха в 1оС;

V – наружный объем вентилируемого здания, м3;

tвp – усредненная температура внутреннего воздуха;

tнв – расчетная температура наружного воздуха для систем вентиляции tнв = -25 єС

Определим расход теплоты на вентиляцию для школы , Вт

,(2.11)

где – удельный расход теплоты на вентиляцию в школе (удельная вентиляционная характеристика зданий), Вт/(м3∙0С)

V – наружный объем вентилируемого здания, м3;

Вт

Определим расход теплоты на вентиляцию для детского сада , Вт

,(2.12)

где – удельный расход теплоты на вентиляцию в школе (удельная вентиляционная характеристика зданий), Вт/(м3∙0С)

V – наружный объем вентилируемого здания, м3;

Вт

Суммарный расход теплоты на вентиляцию, Вт

,(2.13)

кВт

2.1.3 Нагрузки горячего водоснабжения

Cредненедельный тепловой поток, Вт, на горячее водоснабжение для жилых и общественных зданий рассчитывается по формуле, Вт

, (2.14)

где с – теплоемкость воды, с = 4,187