Методическое пособие для выполнения курсового проекта по дисциплине "Теплоснабжение"
учебно-методическое пособие на тему

ГАОУ СПО СО  «Краснотурьинский индустриальный колледж»

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

для выполнения курсового проекта по дисциплине

«ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ»

для студентов специальности 140102.51

«Теплоснабжение и теплотехническое оборудование»

                                           Автор: Петрова О. Г. преподаватель

                                                                              высшей категории теплотехнической                 специальности

Краснотурьинск

2014

Аннотация

   Программа учебной дисциплины «Теплоснабжение»  предназначена для реализации государственных требований ФГОС к  уровню подготовки  выпускников по специальности 140102.51 «Теплоснабжение и теплотехническое оборудование».

    Учебная дисциплина МДК 01.01.04 «Теплоснабжение» входит в состав профессионального модуля    ПМ 01 « Эксплуатация теплотехнического оборудования и систем тепло-и топливоснабжения».

   Данная дисциплина  предусматривает изучение основ теплофикации и централизованного теплоснабжения, методов расчета тепловых нагрузок необходимого оборудования.

   В результате изучения дисциплины студент должен:

  знать:

  - классификацию систем теплоснабжения, схемы присоединения потребителей  к тепловым сетям, устройство тепловых сетей;

уметь:

  - производить тепловой, гидравлический и механический расчеты тепловых сетей и подстанций;

    Для закрепления теоретических знаний и приобретения необходимых практических навыков и умений программой дисциплины предусматривается проведение практических занятий. Практические работы проводятся после изучения теоретического материала соответствующей формы. При выполнении практических работ в большом объеме используется справочная литература, СНиПы,   ГОСТы.

   По дисциплине предусмотрено выполнение курсового проекта, который позволяет закрепить, систематизировать и применить на практике полученные знания и умения в соответствии с «Рекомендациями по организации выполнения и защиты курсовой работы  (проекта) по дисциплине в образовательных учреждений среднего профессионального образования»  (письмо Минобразования от 05.04.99 №16-52-55 ин/ 15-13).

   В методическом пособии представлена состав и структура курсового проекта,

 приведено содержание расчетной части.  Для проверки знаний студентов предусмотрено выполнение и защита  курсового проекта.

 В качестве формы  контроля после изучения  всех дисциплин предусмотрен экзамен по профессиональному модулю.

Состав проекта

1. Расчетно – пояснительная записка

КП.14012.51.03.14.00.01.ПЗ

2. Графическая часть:

Лист 1 Схема теплосети

            Продольный профиль теплосети

            КП.14012.51.03.14.00.01.ТС

            Лист 2  Спецификация

Содержание

1. Описательная часть

1. Введение
2. Выбор системы теплоснабжения
3. Разработка теплотрассы. Выбор типа прокладки
4. Описание теплоизоляционной конструкции
5. Описание теплоподготовительной установки
6. Регулирование отпуска тепла
7. Проектирование теплоизоляции оборудования и трубопроводов (новые технологии)

1. Расчетная часть

1. Расчет тепловых нагрузок. Годовой график продолжительности тепловой нагрузки
2. Гидравлический расчет. Пьезометрический график
3. Выбор сетевого насоса. Построение характеристики насоса
4. Механический расчет теплосети
5. Тепловой расчет теплосети
6. Выбор оборудования теплосети

Спецификация

Литература

Расчетная часть проекта

2.1. Расчет тепловых нагрузок

2.1.1. Тепловая нагрузка на ЖКС

1.  Расход тепла на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий:

Q = (q+ q) [ГДж/час],

где  q- максимальный расход теплоты (максимальная тепловая мощность) на одного жителя при расчетной наружной температуре на отопление и вентиляцию жилых зданий;

      q- максимальный расход теплоты (максимальная тепловая мощность) на одного жителя при расчетной наружной температуре на отопление и вентиляцию общественных зданий;

       N- число жителей ЖКС.

2.  Расход тепла на горячее водоснабжение:

Qг.в. =qг.в.  [ГДж/час],

где qг.в. - максимальный расход теплоты (максимальная тепловая мощность) на одного жителя при расчетной наружной температуре на горячее водоснабжение (все дома с ваннами).

3.  Расход на банно-прачечное хозяйство:

Qб.п. = (qб. + qп.)  [ГДж/час],

где qб. - максимальный расход теплоты (максимальная тепловая мощность) на одного жителя при расчетной наружной температуре на бани;

      qп. - максимальный расход теплоты (максимальная тепловая мощность) на одного жителя при расчетной наружной температуре на прачечные.

4.  Расход тепла на общественное питание:

Qоп. =qоп.  [ГДж/час],

где qоп. - максимальный расход теплоты (максимальная тепловая мощность) на одного жителя при расчетной наружной температуре на предприятия общественного питания (полный пансион).

Примечание: максимальные расходы теплоты на 1 чел. принимается по приложению 1

Итого:  

2.1.2. Тепловая нагрузка на промышленное предприятие

1. Определение расхода тепла на отопление

Q = Qтепл.пот. - Q тепл.выд.

Qтепл.выд. = Qтепл.пот.

Q0 =0

C учетом инфильтрации:

Q0 = (1+)

где - коэффициент инфильтрации для промышленных предприятий достигает 0,25, для жилых 0,06.

Q0 =Qтепл.пот.

В случае отсутствия точных данных пользуются укрупненными показателями:

Q0 =q0 V (tв. - t)     []

где q0 – удельная характеристика для отопления [];

      V – строительный объем здания по наружному обмеру [м3];

      tв. – температура внутри помещения в зависимости от назначения здания, [0С];

     t - расчетная температура для отопления, [0С];

     t средняя температура наиболее холодных пятидневок взятых из 8 наиболее холодных зим за

50- летний период наблюдения, данные температуры приведены в СНиП « По строительной климатологии», [0С].

2. Определение расхода тепла на вентиляцию

Qв. = n (tв.п.. - t)    []

где  Qв. – расход теплоты на вентиляцию;

         n – кратность обмена воздуха  [];

        Vв. – вентилируемый объем здания, [м3];

        Св. – объемная теплоемкость воздуха 1,26 [];

        tв.н. - температура нагретого воздуха, подаваемого в помещение, [0С];

        t -   расчетная температура для вентиляции, [0С].

Примечание:

В некоторых случаях задано количество вентилируемого воздуха, и формула принимает вид:

Qв. =Св. (tв. - t)

При  отсутствии данных пользуются укрупненными показателями:

Qв. = qв.(tв.- t)

где qв. – удельная характеристика для вентиляции (принимается по таблице в зависимости от строительного объема, назначения зданий ) или по заданию для курсового проекта.

Максимальная часовая нагрузка

Для построения графиков Qсез. = f(tн) необходимо определить тепловую нагрузку при +10 [0С]

Пересчет сезонной тепловой нагрузки  на +10 [0С]

Число часов состояния среднесуточных температур

 Примечание. Число часов состояния среднесуточных температур принимается в зависимости от города по справочнику.

.В.И.Манюк и др .Наладка и эксплуатация водяных  тепловых сетей .Справочник.М.Стройиздат.стр.6-20.

            Число часов использования тепловой нагрузки: n=8760 [ч]

1. Число часов использования тепловой нагрузки на горячее водоснабжение:

[ч]

2. Число часов использования тепловой нагрузки на банно-прачечное хозяйство:

 [ч]

3. Число часов использования тепловой нагрузки на технологические нужды: [ч]

4. Число часов использования тепловой нагрузки на общественное питание:14 [ч]

  [см2] – площадь определяется по графику

 [] - определяется по графику в зависимости от масштаба графика

       Годовой расход тепла

  []

    Число часов использования максимальной часовой нагрузки:

    [час]

      Среднечасовая нагрузка за год

2.2. Гидравлический расчёт теплосети

Схема трассы:

Примечание: вычерчивается в зависимости от схемы расположения объектов

Расход теплоносителя определяется по формуле:

,

где  Q - тепловая нагрузка  [];

        с - теплоемкость воды  = 4,19 [];

  - температура в подающей линии, [0С];

           - температура в обратной линии, [0С].

Порядок расчёта основной магистрали

Участок 1

1. Задаёмся удельным падением давления

2. Определяем внутренний диаметр

3. Округляем диаметр трубопровода  до стандартного по приложению №

4. Определяем действительное падение давления

d [м]

5. Определяем количество компенсаторов: 

 по приложению 2

6. Определяем эквивалентную длину  

  определяют по приложению 11 * ,учитывая вид и количество местных сопротивлений.

*Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей. Под ред. Инж. А.А.Николаева М.1965.стр.126-131.

7. Определяем расчётную длину            

8. Определяем падение давления на участке

9. Определяем потери напора на участке      

Примечания:

1. Расчёт ведётся по участкам (участок – отрезок трубопровода с постоянным расходом).
2. Коэффициенты ,( см. приложение 4  )
3. Lэкв. –эквивалентная длина (см. приложение  11)
4. ρ –плотность (см. приложение 12)

      = 130 [0С]     ρ = 934,9, [кг/]

      = 140 [0С]     ρ = 926,4 [кг/]

       = 150 [0С]     ρ = 916,9 [кг/]

5.  d – диаметр (см. приложение 8 ) 

Порядок расчёта ответвлений

1. Предварительно рассчитывают удельное падение давления

2. Определяем коэффициент, учитывающий потери напора в местных сопротивлениях

где, z = 0.03÷0.05;

 G – массовый расход на ответвлении, [кг/с]

Дальнейший расчёт производится по той же методике.

Примечания.

1. При определении диаметра на ответвлении,  в формулу

 подставлять  Rл  не более  300    .

                                 2. В случае, когда потеря напора на ответвление  будет меньше расчётной необходимо установить диафрагму (дроссельную шайбу),  диаметр которой определяется по формуле:

где:   G – расход теплоносителя на ответвлении, [т/ч],

            – дросселируемый напор, [м]

  3. Данные расчета сводятся в таблицу.

Построение пьезометрического графика:

1. Выбор сетевого насоса. Построение характеристики насоса

1. Требуемый напор насоса

где   - потеря напора в станционных  трубопроводах;

        -потеря напора в  подающей магистрали;

        -потеря напора в обратной магистрали;

        -потеря напора у абонента.

1. Объем перекачиваемой жидкости

          - расход теплоносителя на первом  участке, [т/ч];

          - плотность теплоносителя, [кг/]

2. Выбираем насос по  справочнику.

.В.И.Манюк и др .Наладка и эксплуатация водяных  тепловых сетей .Справочник.М.Стройиздат.стр.57-67.

Механический расчет теплосети

        Механический расчет производится по участкам (аналогично гидравлическому расчету)

1. Длина и диаметр трубопровода принимается из гидравлического расчета.
2. Температура теплоносителя – τ1
3. Расчётная температура наружного воздуха – 

Расчет производится в следующей последовательности.

1) Определяем количество неподвижных опор:

где   - длина участка;

        (округляем до большего целого числа)

       - расстояние между неподвижными опорами, принимается по приложению 2

 2) Определяем действительное расстояние между неподвижными опорами:  

 3) Определяем количество свободных опор:

  где    - расстояние между свободными опорами, принимается по приложению 3   

            (округляем до большего целого числа)

4) Определяем действительное расстояние между опорами:

5) Определяем температурное удлинение участка трубопровода между двумя неподвижными опорами:  

где - коэффициент температурного расширения.

6) Производим выбор компенсатора, позволяющего принять на себя температурные удлинения  трубопровода в зависимости от   и    (с учётом предварительной растяжки ) по приложению 13**

 **Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей. Под ред. Инж. А.А.Николаева М.1965.стр.212- 228.

 7) Выполним построение:

В=      [м]

Н=      [м]

Тепловой расчет теплосети

          В задачу теплового расчета входит:

1. Определение тепловых потерь теплопровода;
2. Расчет температурного поля вокруг теплопровода, т.е. определение температуры изоляции, воздуха в канале, стен канала, грунта;
3. Расчет падения температуры теплоносителя вдоль теплопровода;
4. Выбор толщины тепловой изоляции теплопровода.

Участок 1.

L1= [м]

,

Примечание. Данные принимаются из гидравлического расчета.

Диаметры:  dв[мм]; dн[мм]; dy[мм];

1. Прокладка трубопровода – надземная.
2. Тип изоляции – маты минераловатные прошивные с покрывным материалом из стеклоткани (выбор типа изоляции производится по СНиП 2.04.14-88*)
3.  Коэффициент теплопроводности теплоизоляции (формула зависит от вида изоляции)

;

.

.

4. Диаметр изоляции.

;

.

5. Термическое сопротивление слоя изоляции.

;

.

6. Термическое сопротивление наружной поверхности.

;

.

7. Общее термическое сопротивление.

;

.

8. Удельные тепловые потери.

Примечание:  - определяется по СНиП 2.04.14-88*

9. Общие тепловые потери

Участок 3 (2)   (в зависимости от схемы)

L2= [м]

,

Диаметр: dв[мм]; dн[мм]; dy[мм];

1. Прокладка трубопровода – подземная.

Одноячейковый канал (рисунок), выписать значения а, b, c, d, h, H-[мм] по приложению 14***

***Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей. Под ред. Инж. А.А.Николаева М.1965.стр.244-245.

2.   Тип изоляции – маты минераловатные прошивные с покрывным материалом из стеклоткани.

2. Коэффициент теплопроводности теплоизоляции.

;

.

3. Диаметр изоляции.

;

.

4. Термическое сопротивление слоя изоляции.

;

.

5. Термическое сопротивление наружной поверхности.

;

.

7. Общее термическое сопротивление.

;

.

8.  Термическое сопротивление поверхности канала.

,

где αп.к. – коэффициент теплоотдачи поверхности канала;  

      αп.к. = 8 Вт/м2оС (СНиП “Тепловая изоляция” прил. 9).

,

где  Н – высота канала, [м];  

       а – ширина (ячёйки) канала, [м].

9. Термическое сопротивление поверхности нагрева.

где  – глубина заложения оси теплопровода (≈2 м).

10.  Температура воздуха в канале.

11.  Удельные тепловые потери.

12.  Общие тепловые потери.

Определение КПД

QПОТ – суммарные теплопотери теплосети;

Qт.с.- тепловая нагрузка теплосети.

Падение температуры теплоносителя

Участок 1

;

- расчетная температура наружного воздуха параметр Б.

Tпод - температура в подающей линии.

R- термическое сопротивление;

G- масса теплоносителя в теплопроводах ;

L- длинна этого участка, [м];

С- теплоемкость теплоносителя  = 4187 ;

- коэффициент, учитывающий тепловыделение изолированными опорами труб, фланцевыми соединениями и арматурой, равное 1,15;

e – основание логарифма, e=2,3

                                                                     Участок 2

t0- температура воздуха в канале.

Участок 3

Определение объема  изоляции

Участок 1

Участок 2

Участок 3

Объемный суммарный изоляционный слой (указать материал):

Покровный слой изоляции

Площадь покровного слоя изоляции, м2:

,

где dиз- диаметр изоляционного слоя, м;

       l- длинна трассы, м.

Участок 1

Участок 2

Участок 3

Суммарный покровный слой изоляции определяется по участкам в зависимости от типа прокладки и суммируется по участкам при одинаковой прокладке.

Выбор оборудования теплосети

Трубы

Арматура

Опоры

Литература

1. СНиП 2.04.07-86* Тепловые сети
2. СНиП 2.04.14-88* Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов
3. ГОСТ 21.605-82 Сети тепловые (тепломеханическая часть). Рабочие чертежи
4. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей под редакцией А.А. Николаева, М 1965
5. Варфоломеев Ю.М., Кокорин О.Я. Отопление и тепловые сети, М 2005
6.  Голубков Б.Н. Теплотехническое оборудование и теплоснабжение промышленных предприятий, М 1972
7. Ионин А.А. Теплоснабжение, М 1982
8. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети, М 2001