Теплоснабжение пяти кварталов района города

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра ПТ

Расчетное задание по дисциплине

«Источники и системы теплоснабжения предприятия».

Выполнил: Галиев И.Э.

Группа: ЭКП-2-06

Вариант: 2

Преподаватель:

Горбунова Т.Г.

КАЗАНЬ 2010

Задание 1

Определить для условий г. Воронеж расчетные тепловые потоки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение пяти кварталов района города.

F₁ = 17 га;

F₂ = 22 га;

F₃ = 25 га;

F₄ = 28 га;

F₅ = 30 га.

Расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления t₀ = -26 ⁰C. Плотность населения Р = 370 чел/га. Общая площадь жилого здания на одного жителя f_общ=18 м²/чел. Средняя за отопительный период норма расхода горячей воды на одного жителя в сутки а=105 л/сутки.

Решение:

Расчет тепловых потоков сводим в таблицу 1. В графы 1, 2, 3 таблицы заносим соответственно номера кварталов. Их площади F_КВ в гектарах, плотность населения.

Число жителей в кварталах m, определяем по формуле:

.чел.

 чел,

 чел,

 чел,

 чел,

 чел.

Общую площадь жилых зданий кварталов А, определяем по формуле:

, м²

, м²,

, м²,

, м²,

, м²,

, м².

Величину удельного показатель теплового потока на отопление жилых зданий q = 87 Вт/м² , при t₀ = -26 ⁰C, находим расчетные тепловые потоки на отопление жилых и общественных зданий кварталов по формуле:

, МВт

при К₁=0,25

, МВт

, МВт

, МВт

, МВт

, МВт.

Максимальные тепловые потоки на вентиляцию общественных зданий кварталов определяем по формуле:

 МВт,

при К₁ = 0,25, К₂ = 0,6

 , МВт

 , МВт

 , МВт

 , МВт

 , МВт.

Показатель теплового потока на горячее водоснабжение с учетом общественных зданий при норме одного жителя, а=105 л/сутки составит q_hm=376 Вт.

Среднечасовые тепловые потоки на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий кварталов определяем по формуле:

, МВт

, МВт

 МВт

, МВт

, МВт

, МВт

Суммарный тепловой поток по кварталам Q_Σ, определяем суммированием расчетных тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение:

, МВт

, МВт

, МВт

, МВт

, МВт

, МВт

, МВт.

Таблица 1. Расчет тепловых потоков.

№ квар тала	Площадь квартала, FКВ, га	Плотность населения, Р, чел/га	Кол-во жителей, m, чел	Общая площадь, А, м2	Тепловой поток, МВт
					Q0	Qv	QHM	QΣ
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	17	370	6290	113220	12,3	1,5	2,37	16,17
2	22	370	8140	146520	15,9	1,9	3,06	20,86
3	25	370	9250	166500	18,1	2,2	3,48	23,78
4	28	370	10360	186480	20,3	2,4	3,9	26,6
5	30	370	11100	199800	21,7	2,6	4,17	28,47
Σ					88,3	10,6	16,98	115,88

Задание 2

 

Для климатических условий г. Воронеж выполняем 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. Расчетные тепловые потоки района города ΣQ₀ = 88,3 МВт, на вентиляцию ΣQ_V = 10,6 МВт, на горячее водоснабжение ΣQ_HM=16,98 МВт. Расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления t₀ = -26 ⁰C.

Решение:

Определим часовые расходы на отопление:

_, МВт

t₀ (-26 ⁰ C): ,МВт

t₀ (-14 ⁰ C): ,МВт

t₀ (-3,4 ⁰C): ,МВт

t₀ (0 ⁰ C): ,МВт

t₀ (+8 ⁰C): ,МВт.

Определим часовые расходы на вентиляцию:

_, МВт

t₀ (-26 ⁰ C):,МВт

t₀ (-14 ⁰ C): ,МВт

t₀ (-3,4 ⁰C): ,МВт

t₀ (0 ⁰ C): ,МВт

t₀ (+8 ⁰C): ,МВт.

Для построения часового графика расхода теплоты на горячее водоснабжение, определим, используя формулу пересчета, среднечасовой расход теплоты на горячее водоснабжение для неотопительного периода (=0,8, t_Л=15 ⁰C, t_З=5⁰C):

, МВт.

Отложив на графике значения Q₀ и Q_V при t_н = + 8 ⁰C, а также значения ΣQ₀ и ΣQ_V при t_Н=t₀=-26 ⁰C и соединив их прямой, получим графики Q₀=f(t_H)и Q_V=f(t_H).

График среднечасового расхода теплоты на горячее водоснабжение не зависит от температуры наружного воздуха, и будет представлять собой прямую, параллельную оси абсцисс с ординатой 16,98 МВт для отопительного периода и с ординатой 10,87 МВт для неотопительного периода. Просуммировав ординаты часовых графиков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для диапазон температур t_Н=+8÷-26 ⁰C и соединив их с прямой получим суммарный часовой график Q_Σ=f(t_H). Для построения годового графика теплоты по продолжительности тепловой нагрузки и находим продолжительность отопительного периода для г. Воронеж. Данные сводим в таблицу 3.

Таблица 2.

Число часов за отопительные период со среднегодовой наружного воздуха, равной

Продолжительность стояния	Температура наружного воздуха
	-35	-30	-25	-20	-15	-10	-5	0	+8
n	-	7	34	144	470	1020	1850	3380	4780

График по продолжительности тепловой нагрузки строится на основании суммарного часового графика Q_Σ=f(t_H). Для этого из точек на оси температур (+8, 0, -5, -10, -15, -20, -25; -30; -35) восстанавливаем перпендикуляры до пересечения с линией суммарного часового графика и из точек пересечения проводим горизонтальные прямые до пересечения с перпендикулярами, восстановленных из точек на оси продолжительности. Соответствующих данных температурам. Соединив найденные точки плавной кривой, получим график по продолжительности тепловой нагрузки за отопительный период в течение 5210 часов. Затем построим график по продолжительности тепловой нагрузки за неотопительный период. Для чего проведем прямую параллельную оси абсцисс с ординатой равной =10,87 МВт до расчетной продолжительности работы системы теплоснабжения в году равной 8760 часов.

Для построения годового графика теплового потребления по месяцам находим среднемесячные температуры наружного воздуха. Затем используя формулы пересчета, определяем часовые расходы теплоты на отопление и вентиляцию для каждого месяца со среднемесячной температурой ниже +8⁰С. 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 =10,87 МВт.

Выполним расчеты по месецам:

,

МВт

МВт

МВт

МВт

МВт

МВт

МВт.

,

МВт

МВт

МВт

МВт

МВт

МВт

МВт.

, МВт.

Аналогично выполняем расчёты для всех месяцев отопительного периода. Расчеты вводим в таблицу 3. исходя из полученных данных, строим годовой график теплового потребления по месяцам.

Таблица 3. Среднемесячные расходы теплоты по месяцам года

Средне-часовые расходы теплоты по месяцам	Среднемесячная температура наружного воздуха
	Январь	Февраль	Март	Апрель	Май	Июнь	Июль	Август	Сентябрь	Октябрь	Ноябрь	Декабрь
	-9,3	-9,2	-4,1	+5,9	+14	+18	-	-	+12,8	+5,6	-1,1	-6,7
Q0, МВт	56,24	56,05	46,26	27,07	-	-	-	-	-	27,64	40,50	51,25
QV, МВт	6,39	6,36	5,07	2,55	-	-	-	-	-	2,63	4,32	5,73
QHM, МВт	16,98	16,98	16,98	16,98	10,87	10,87	10,87	10,87	10,87	16,98	16,98	16,98
QΣ, МВт	79,61	79,39	68,31	46,6	10,87	10,87	10,87	10,87	10,87	47,25	61,8	73,96

Задание 3

 

Построить для закрытой системы теплоснабжения график центрального качественного регулирования отпуска теплоты по совмещённой нагрузке отопления и горячего водоснабжения (повышенный или скорректированный температурный график). Приняты расчётные температуры сетевой воды в подающей магистрали в τ₁=150 ⁰С, обратной магистрали τ₂=70 ⁰С, после элеватора τ₃=95 ⁰С. Расчётная температура наружного воздуха для проектирования отопления t₀=-26 ⁰C. Расчётная температура воздуха внутри помещения t_i=20 ⁰C. Расчётные тепловые потоки принимаем ΣQ₀ = 88,3 МВт, ΣQ_V = 10,6 МВт, ΣQ_HM=16,98 МВт. Температура горячей воды в системах горячего водоснабжения t_Н = 60 ⁰C, температура холодной воды t_С=5⁰C. Балансовый коэффициент для нагрузки горячего водоснабжения α_Б=1,2. Схема включения водоподогревателей систем горячего водоснабжения двухступенчатая последовательная.

Решение:

Предварительно выполним расчёт и построение отопительно-бытового графика температур с температурой сетевой воды в подающем трубопроводе для точки излома τ₂=70 ⁰С. Значение температур сетевой воды для систем отопления τ₁₀; τ₂₀; τ₃₀ определим, используя расчётные зависимости для температур наружного воздуха t_Н= +8; 0; -3,4; -14; -26 ⁰C.

Определяем, значение величин ∆t, ∆τ, θ:

t_H= +8 ⁰C:

⁰С

⁰С

⁰С

t_H= 0 ⁰C:

⁰С

⁰С

⁰С

t_H= -3,4 ⁰C:

⁰С

⁰С

⁰С

t_H= -14 ⁰C:

⁰С

⁰С

⁰С

t_H= -26 ⁰C:

⁰С

⁰С

⁰С

Используя расчётные данные и приняв минимальную температуру сетевой воды в подающем трубопроводе ⁰С, построим отопительно-бытовой график температур. Точке излома температурного графика будут соответствовать температуры сетевой воды⁰С, ⁰С, ⁰С температура наружного воздуха 0 ⁰С. Полученные значения температур сетевой воды для отопительно-бытового графика сведём в таблицу 4. Далее приступаем к расчёту повышенного температурного графика. Задавшись величиной недогрева ∆t_H=7 ⁰С определим температуру нагреваемой водопроводной воды  после водоподогревателя первой ступени

⁰С

Балансовая нагрузка горячего водоснабжения :

МВт

Суммарный перепад температур сетевой воды δ в обеих ступенях водоподогревателей:

⁰С

Перепад температур сетевой воды в водоподогревателе первой ступени  для диапазона температур наружного воздуха от t_H=+8 ⁰С до t_H=-3,4 ⁰С

⁰С.

Для указанного диапазона температур наружного воздуха перепад температур сетевой воды во второй ступени водоподогревателя .

⁰С

Величины δ₁ и δ₂ для диапазона температур наружного воздуха t_H от ⁰С и ⁰С.

t_H= +2,5 ⁰C:

⁰С

⁰С.

t_H= -3,4 ⁰C:

⁰С

⁰С.

t_H= -14 ⁰C:

⁰С

⁰С.

t_H= -26 ⁰C:

⁰С

⁰С.

Полученные значения величин δ₁ и δ₂ сведем в таблицу 4.

Температуры сетевой воды τ_1п и τ_2п в подающем и обратном трубопроводах для повышенного температурного графика:

t_H= +8÷+2,5⁰C:

⁰С

⁰С

t_H= -3,4 ⁰C:

⁰С

⁰С

t_H= -14 ⁰C:

⁰С

⁰С

t_H= -26 ⁰C:

⁰С

⁰С

Полученные значения величин τ_1п и τ_2п сведем в таблицу 4.

Для построения графика температуры сетевой воды в обратном трубопроводе после калориферов систем вентиляции  в диапазоне температур наружного воздуха t_H= +8÷+2,5 ⁰C:

Определяем значение τ_2v для t_H= +8 ⁰C. Предварительно зададимся значением τ_2v= 17⁰С. Определяем температурные напоры в калорифере ∆t_k и ∆t_k^/ cоответственно для t_H= +8 ⁰C и t_H= +2,5 ⁰C:

⁰С

⁰С

Вычисляем левые и правые части уравнения:

Левая часть:

Правая часть: .

Поскольку численное значение правой и левой частей уравнения близки по значению, примем значение τ_2v= 17⁰С, как окончательное.

Для систем вентиляции с рециркуляцией воздуха, температуру сетевой воды после калориферов τ_2v для t_H= t₀ = -26 ⁰C .

Здесь значения ; ;  соответствуют t_H=t_м=-14⁰C. Поскольку данное выражение решается методом подбора, предварительно зададимся значением τ_2v=51 ⁰С.

Определим значения  и .

⁰С

⁰С

Далее вычислим левую часть:

Левая часть:

Поскольку левая часть выражения близка по значению правой, принятое предварительно значение τ_2v=51 ⁰С будем считать окончательным. Используя данные таблицы 4 построим отопительно-бытовой и повышенный температурные графики регулирования (рис. 3).

Таблица 4. Расчет температурных графиков регулирования для закрытой системы теплоснабжения

tH	τ10	τ20	τ30	δ1	δ2	τ1п	τ2п	τ2v
+8	70,0	37,84	46,8	7,4	9,8	79,1	26,55	17
+2,5	70,0	37,84	46,8	7,4	9,8	79,1	26,55	37,84
-3,4	84,73	44,9	57,34	5,3	11,9	90,03	45,4	44,9
-14	115,51	56,74	75,1	1,8	15,4	116,9	41,34	56,74
-26	130,0	70,0	95,0	2,12	19,32	132,12	50,68	51