Понижения температуры на поверхности теплопровода и воздуха в местах обслуживания

3. понижения температуры на поверхности теплопровода и воздуха в местах обслуживания.

Покровный слой предназначен для защиты тепловой изоляции от атмосферных осадков.

7.1. Расчёт тепловой изоляции.

В качестве основного теплоизоляционного материала принимаем минераловатную плиту.

При проектировании тепловых сетей толщину изоляции определяют исходя из:

–     норм потерь тепла,

–     заданного перепада температур на участке тепловой сети,

–     допустимой температуры на поверхности конструкции,

–     технико-экономического расчёта.

Толщина тепловой изоляции определяется по формуле:

; (7.1.1.)

λ_к – коэффициент теплопроводности основного слоя (для мин. ваты 0,07 Вт/м² °С),

d_e– наружный диаметр теплопровода <мм>,

R_из – термическое сопротивление основного слоя изоляции < м²°С/Вт>:

; (7.1.2)

τ_m – расчётная среднегодовая температура теплоносителя (средняя за отопительный период):

; (7.1.3.)

τ_m1 – средняя температура теплоносителя по месяцам определяемая по графику центрального качественного регулирования в зависимости от среднемесячных температур наружного воздуха,

n₁ – количество часов в году по месяцам,

t_e – расчётная температура окружающей среды (средняя за отопительный период).

q_e – норма потерь теплоты <Вт/м> (СНиП “Тепловая изоляция” приложение 4–8).

k₁ – коэффициент учитывающий изменение стоимости теплоты и теплоизоляционной конструкции в зависимости от районо строительства и способа прокладки (k₁ = 088).

Расчёт толщины минераловатной плиты сведён в таблицу № 4:

Курсовой проект “Теплоснабжение”.

17

Таблица № 4 “Расчёт тепловой изоляции”:

Трубопровод.	τm, °С	Ду	Rиз, м2°С/Вт.	δк, мм.
Подающий:	87,63	50	4,34	163,7
		65	3,76	160,6
		80	3,46	159,3
		100	3,12	159
		125	2,75	156,4
Обратный:	54,92	50	4,4	168
		65	3,93	176
		80	3,56	204
		100	3,12	159
		125	2,77	158,4

7.2 Определение потерь тепла в наружных тепловых сетях.

Q_пот = Σ (β·q_н·L)·a

β – коэффициент по потери тепла арматурой и компенсаторами (1,25 для наружной прокладки),

q_н – потери тепла теплопроводами (ккал/ч·м),

L – протяжённость теплопровода (м),

а – поправочный коэффициент, зависит от средней годовой температуры воздуха:

–20 °С: 1,11 для Т1. –10 °С: 1

1,07 для Т2. 1

–18 °С: 1,07 –8 °С: 0,99

1,04 0,99

–15 °С: 1,04 –5 °С: 0,98

1,02 0,98

–12 °С: 1,01

1,01

Расчёт потерь тепла сведён в таблицу № 5:

Трубопровод.	Дн	Qпот, ккал/ч.
Т1	57	9555
	76	5580
	89	656
	108	1755
	133	7149
Т2	57	7166
	76	5040
	89	488
	108	1260
	133	5320
ΣQпот·а = 45234 ккал/ч.

Курсовой проект “Теплоснабжение”.

18

Курсовой проект “Теплоснабжение”.

19

Наим. Изоляц. объекта.	Дн	τmax, °С	L, м	Окрашиваемая поверхность.		Основной изоляционный слой				Покровный слой
						Материал	Толщина	Объём, м3		Материал	Толщина, мм.	Поверхность
				Ед., м2	Общая, м2			Ед.	Общ.			Ед.	Общ., м2
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Т1	57	130	273	0,179	48,9	Маты минераловатные.	163,7	0,0293	8	Сталь листовая оцинкованная	0,7	1,2	329,7
	76		144	0,239	34,4		160,6	0,0383	5,5			1,25	179,7
	89		15	0,28	4,2		159,3	0,045	0,6			1,28	19,2
	108		36	0,34	12,24		159	0,054	1,94			1,34	48,2
	133		133	0,418	55,6		156,4	0,065	8,7			1,4	186,3
Т2	57	70	273	0,179	48,9		168	0,03	8,2			1,24	337,1
	76		144	0,239	34,4		176	0,042	6,1			1,35	193,6
	89		15	0,28	4,2		204	0,057	0,86			1,56	23,4
	108		36	0,34	12,24		159	0,053	1,9			1,34	48,2
	133		133	0,418	55,6		158,4	0,066	8,8			1,31	188

7.3 Ведомость изоляционной конструкции:

5)    π·Д_н

6)    (5)·L

9) π·Д_н·δ_из

10)    (9)·L

13) 2π·(Д_н/2 + δ_из)

14) (13)·L

8. Расчёт опор. 8.1. Расстояние между неподвижными опорами:

Ду	L, мм.
Ø 50	60
Ø 65	70
Ø 80	80
Ø 100	80
Ø 125	90
Ø 150 ÷ 175	100
Ø 200	120

  8.2. Расстояние между подвижными опорами:

Дн х S	L1, мм.
Ø 57 х 3,5	5,4
Ø 76 х 3,5	6,2
Ø 89 х 3,5	6,8
Ø 108 х 4	8,3
Ø 133 х 4	8,4
Ø 159 х 4,5	9,3
Ø 194 х 5	10,2
Ø 219 х 6	11,6

Количество подвижных опор рассчитывается по формуле:

n = L·2:L₁

L – расстояние между неподвижными опорами по монтажной схеме, или общая длина, данного диаметра, теплопровода,

L₁ – расстояние между подвижными опорами.

Таблица № 6 “Количество подв. опор”:
Ду	n
Ø 50	101
Ø 65	46
Ø 80	5
Ø 100	9
Ø 125	32
∑	193 подв. опор.

Расчёт количества подвижных опор сведён в таблицу № 6.

Курсовой проект “Теплоснабжение”.

20

9. Водоподогреватели горячего водоснабжения.

К расчёту принимаем водоводяные кожухотрубчатые подогреватели.

В кожухотрубчатых подогревателях основным элементом является цилиндрический корпус и пучок гладких трубок размещаемых внутри корпуса. Один из теплоносителей протекает внутри трубок, другой в межтрубном пространстве – такие теплообменники называются скоростными.

Скоростные водоводяные подогреватели, у которых греющая и нагреваемая вода движутся навстречу, называются противоточными. Противоток эффективнее прямотока, т.к. обеспечивает большую среднюю разность температур и позволяет нагревать воду до более высокой температуры.

В подогревателях предназначенных для горячего водоснабжения греющую воду направляют в межтрубное пространство, нагреваемую в трубки. В подогреватели для системы отопления греющая вода направляется в трубки, а нагреваемая в межтрубное пространство.

Основным элементом подогревателя является корпус из стальной бесшовной трубы. Внутри корпуса расположены трубки из латуни Д_в 16 х 1 мм., теплопроводность составляет 135 Вт/м °С, корпус теплообменника имеет длину 3 – 4 м, Ø57 – 530 мм., число трубок 4 – 450, Р_р = 1 Мпа.

Тепловой и гидравлический расчёт водоподогревательных установок.

Расчет сводится к определению: – расчётной поверхности нагрева,

–     выбора номера и количество секций.

–     гидравлического сопротивления водоподогревателя по греющей и нагреваемой воде.

Расчёт подогревателя системы горячего водоснабжения при любых схемах подключения к тепловым сетям производится для самого неблагоприятного режима, соответствующего точке излома температурного графика.

Для скоростных секционных водоподогревателей следует принимать противоточную схему потоков теплоносителя, при этом греющая вода должна поступать в межтрубное пространство.

– двухступенчатая смешанная схема,

При другом отношении – одноступенчатая параллельная схема.

9.1 Расчёт водоподогревателя при двухступенчатой смешанной схеме.

1. В зимний период расход сетевой воды вычисляется по формуле:

– на отопление <кг/ч>:

; (9.1.1.)

–   на горячие водоснабжение <кг/ч>:

; (9.1.2.)

Курсовой проект “Теплоснабжение”.

21

В этих формулах Q_omax и Q_hmax в кВт.

2. Расчётный расход на абонентский ввод <кг/ч>:

G_{аб. max} = G_{o max} + G_{h max} ; (9.1.3.)

3. Расход нагреваемой воды для горячего водоснабжения <кг/ч>:

; (9.1.4.)

 

4. Температура нагреваемой воды на выходе из подогревателя первой ступени <°С>: ; (9.1.5.)

5. Теплопроизводительность подогревателя Ⅰ и Ⅱ ступени <кВт>:

; (9.1.6.)

; (9.1.7.)

6. Температура сетевой воды на выходе из подогревателя Ⅰ ступени:

; (9.1.8.)

7. Средне логарифмические разности температур между греющим и нагреваемым теплоносителями в подогревателях Ⅰ и Ⅱ ступени:

; (9.1.9.)

; (9.1.10.)

8. Средние температуры сетевой и нагреваемой воды в подогревателях Ⅰ и Ⅱ ступени: ; (9.1.11.)

; (9.1.12.)

; (9.1.13.)

; (9.1.14.)

9. Задавшись скоростью нагреваемой воды U_тр=1 м/с, определяем требуемую площадь живого сечения трубного пространства подогревателей <м²>:

; (9.1.15.)

По вычисленной f_тр. подбираем вид подогревателя и выписываем его характеристики.

Курсовой проект “Теплоснабжение”.

22

10. Эквивалентный диаметр межтрубного пространства:

; (9.1.16.)

Д_i – внутренний диаметр теплообменного аппарата (корпуса).

d_e – наружный диаметр трубок.

11. Действительная скорость нагреваемой воды в трубках подогревателей <м/с>:

; (9.1.17.)

f_тр. – площадь межтрубного пространства выбранного подогревателя.

12. Скорость сетевой воды в межтрубном пространстве в подогревателях Ⅰ и Ⅱ ступени <м/с>:

; (9.1.18.)

; (9.1.19.)

13. Коэффициент теплоотдачи от сетевой воды к стенкам трубок в подогревателях Ⅰ и Ⅱ ступени <Вт/м²°С>:

; (9.1.20.)

; (9.1.21.)

14. Коэффициент теплопередачи от стенок трубок к нагреваемой воде в подогревателях Ⅰ и Ⅱ ступени:

; (9.1.22.)

; (9.1.23.)

15. Коэффициент теплоотдачи для подогревателей Ⅰ и Ⅱ ступени <Вт/м²°С>:

; (9.1.24.)

; (9.1.25.)

16. Требуемая площадь поверхности нагрева подогревателей Ⅰ и Ⅱ ступени <м²>:

; (9.1.26.)

; (9.1.27.)

Курсовой проект “Теплоснабжение”.

23

17. Количество секций подогревателя Ⅰ и Ⅱ ступени:

; (9.1.28.)

; (9.1.29.)

18. Потери давления в подогревателях Ⅰ и Ⅱ ступени <кПа>:

; (9.1.30.)

; (9.1.31.)

; (9.1.32.)

; (9.1.33.)

В летний период расчётные параметры сетевой воды составляют:

τ^|₁= 70 ºC,

τ^|₃= 30 ºC,

= 15 ºC.

19. Расход теплоты на горячие водоснабжение <кВт>:

; (9.1.34.)

20. Расход нагреваемой воды <кг/ч>:

; (9.1.35.)

; (9.1.36.)

21. Средне логарифмическая разность температур теплоносителей:

; (9.1.37.)

22. Средние температуры нагреваемой и сетевой воды в подогревателе:

; (9.1.38.)

; (9.1.39.)

23. Скорость сетевой воды и нагреваемой в водоподогревателях <м/с>:

; (9.1.40.)

; (9.1.41.)

24. Коэффициент теплоотдачи:

; (9.1.42.)

Курсовой проект “Теплоснабжение”.

24

; (9.1.43.)

25. Коэффициент теплопередачи:

; (9.1.44.)

26. Поверхность нагрева подогревателей в летний период <м²>:

; (9.1.45.)

27. Количество секций подогревателя:

; (9.1.46.)

28. Потери давления в летний период <кПа>:

; (9.1.47.)

; (9.1.48.)

9.2 Расчёт водоподогревателя при одноступенчатой параллельной схеме.

1. Расход греющей воды <т/ч>: ; (9.2.1)

2. Расход нагреваемой воды <т/ч>: ; (9.2.2.)

3. задавшись ориентировочно типом и номером подогревателя с диаметром корпуса D_в находим: – скорость воды в межтрубном пространстве <м/с>:

; (9.2.3.)

– скорость нагреваемой воды в трубах <м/с>:

; (9.2.4.)

4. Средняя температура греющей воды <°С >: Т = 0,5 · (Т₁ – Т₂) ; (9.2.5.)

5. Средняя температура нагреваемой воды <°С >: t = 0,5 · (t₁ – t₂) ; (9.2.6.)

6. Коэффициент теплоотдачи от греющей воды, проходящей в межтрубном пространстве, к стенкам трубок <ккал/м²ч°С >:

; (9.2.7.)

; (9.2.8.) – эквивалентный диаметр межтрубного пространства <м>:

7. Коэффициент теплопередачи от стенок трубок к нагреваемой воде, проходящей по трубкам <ккал/м²ч°С >:

; (9.2.9.)

Курсовой проект “Теплоснабжение”.

25

8. Коэффициент теплопередачи <ккал/м²ч°С >:

; (9.2.10.)

При латунных трубках диаметром 16/14 мм значение δ_ст/λ_ст = 0,000011

9. Средне логарифмическая разность температур в подогревателе <°С >:

; (9.2.11.)

10. Площадь поверхности нагрева подогревателя <м²>:

; (9.2.12.)

μ – коэффициент, учитывающий накипь и загрязнение трубок:

11. Активная длина секций подогревателя <м²>:

; (9.2.13.)

d_ср = 0,5·(d_н – d_в) ; (9.2.14.)

12. Число секций подогревателя при длине секций 4 м:

; (9.2.15.)

13. Потери давления на одну секцию 4 м определяется по формулам <кгс/см²>:

ΔP_тр = 530; (9.2.16.)

ΔP_тр = 1100; (9.2.17.)

В этих формулах: Q – расчётный расход тепла в ккал/ч,

Т₁ – температура греющей воды на входе в подогреватель в °С,

Т₂ – температура греющей воды на выходе из подогревателя в °С,

t₁ – температура нагреваемой (местной) воды на выходе из подогревателя в °С (65 °С),

t₂ – температура нагреваемой воды на входе в подогреватель в °С,

D_в – внутренний диаметр корпуса подогревателя в м,

d_н и d_в – наружный и внутренний диаметр трубок в м.

 

Расчет водоподогревателя:

 – принимаем двухступенчатую смешанную схему присоединения теплообменников горячего водоснабжения.

Исходные данные для расчёта: Q_{o max}= 1343,2 кВт, Q_{h max}= 305,763 кВт, , , τ₁ = 130 °С, τ₂ = 70 °С, t_h= 60 °С, t_c= 5 °С.

Курсовой проект “Теплоснабжение”.

26

Расчёт водоподогревателей сведён в таблицу № 7.

Таблица № 7 “Расчёт водоподогревателей ГВ”:
№	Обозначение	Ед. измер.	Получ. значен.	№	Обозначение	Ед. измер.	Получ. значен.
1	Go max	кг/ч	19234,4	20		Кг/ч	3821,3
	G3 h max	кг/ч	5557,3			кг/ч	4299
2	Gаб max	кг/ч	24791,7	21		°С	12,3
3		кг/ч	4776,5	22		°С	37,5
4	t|	°С	39			°С	50
5		кВт	116,75	23	Uтр.	м/с	0,574
		кВт	189,013		Uм. тр.	м/с	0,416
6		°С	37,5	24		Вт/м2°С	3554,6
7	Δtm,І	°С	14,7			Вт/м2°С	3030,5
	Δtm,ІІ	°С	7,2	25	Кл	Вт/м2°С	1602
8	τm,І	°С	40,75	26	Fs	м2	12,7
	tm,І	°С	22	27	n	шт.	6
	τm,ІІ	°С	57	28		кПа	10,48
	tm,ІІ	°С	49,5			кПа	11,42
9	fтр.	м2	0,00133
10	dee	м2	0,01333
11	Uтр	м/с	0,72
12		м/с	2,4
		м/с	0,54
13		Вт/м2°С	11550,5
		Вт/м2°С	3902,2
14		Вт/м2°С	3741,7
		Вт/м2°С	4638,9
15	КІ	Вт/м2°С	2726
	КІІ	Вт/м2°С	2062,6
16	FІ	м2	5,9
	FІІ	м2	9,9
17		шт.	3
		шт.	5
18		кПа	190,08
		кПа	8,2
		кПа	16,04
		кПа	13,74
19		кВт	200,14

Курсовой проект “Теплоснабжение”.

27

По результатам расчёта к установке принимаем скоростной водоподогреватель типа 06 по ОСТ 34 – 588 – 68 со следующими техническими характеристиками:

Д_н = 89 мм.

Д_вн = 82 мм.

L = 4410 мм.

l = 200 мм.

Z = 12

F = 2,24 м²

f_тр = 0,00185 м²

f_{м. тр.} = 0,00287 м²

В зимний период работают 2-ва подогревателя ГВ (Ⅰ и Ⅱ ступени) соединённые по двухступенчатой смешанной схеме. Подогреватель Ⅰ ступени имеет 3 секции. Подогреватель Ⅱ ступени имеет 5 секций.

В летний период включается только подогреватель Ⅱ ступени и к нему добавляется 1 секция.

Библиографический список. Теплоснабжение. Учеб. для вузов/ А.А. Ионин, Б.М. Хлыбов и др. Под ред. А.А. Ионина, -М.: Стройиздат, 1989.

2.    Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. Учуб. для вузов, -М.: Энергоиздат, 1999.

3.    Расчёт и проектирование тепловых сетей. / А.Ю. Строй, В.Л. Скальский . –Киев.: Будивельник, 1981.

4.    СНиП 23-01-99 «Строительная климатология»./ Госстрой России, 2000.

5.    Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей. Справочник./ В.И. Манюк, ЯЧ.И. Каплинских и др. М.: Стройиздат, 1988.

6.    СНиП 2.04.07-86 «Тепловые сети». / Гострой СССР. –М.: ЦИТ Госстроя СССР, 1987.

 

Курсовой проект “Теплоснабжение”.

28