Определение тепловых нагрузок для каждого потребителя теплоты. Первый жилой микрорайон. Помещение квартирного типа с повышенными требованиями к благоустройству. 1.1 Определение средней тепловой нагрузки на горячее водоснабжение зданий первого жилого микрорайона: ср QГВ 1 1.2 * М * (а гв bгв ) * Св * (t гв t хв ) 1,2 *12900 *140 * 4,19 * (60 5) 5780 кВт 24 * 60 * 60 24 * 60 * 60 Определяем среднею тепловую нагрузку на горячее водоснабжение для летнего периода: Q ср , л ГВ1 Q ср ГВ1 t гв t хвл 60 15 * 5780 * 4729 кВт з 60 5 t гв t хв Общую норму расхода воды (одним потребителем) в средние сутки (смену) определяем по [1]: агвср1 = 115 л/сут · чел. Норма расхода горячей воды на одного человека, работающего в общественном, административно-бытовом или производственном здании: bгв = 25 л/сут · чел Коэффициент суточной неравномерности потребления воды: kсутmax = 1,2 Количество потребителей воды, проживающих и работающих в микрорайоне: M1 = 12900 чел. При выполнении расчета примем, что температура холодной воды у водоразборных приборов Зданий: tхв = 5 ºС Так как точные данные отсутствуют, то принимаем, что температура горячей воды у водоразборных приборов зданий: tгв = 60 ºС Теплоемкость воды: СВ = 4,19 кДж/(кг· ºС) Определение максимальной (расчетной) тепловой нагрузки на горячее водоснабжение зданий первого жилого микрорайона: Qгвр 1 k чmax Qгвср1 2,4 5780 13872 кВт Коэффициент часовой неравномерности потребления воды определяем по таблице 1.1 [16]: k чmax 2,4 Определение максимальной тепловой нагрузки на горячее водоснабжение зданий первого жилого микрорайона в летний период: Qгвр.1л k чmax Qгвср1. л 2,4 4729 11349,6 кВт Второй жилой микрорайон. Помещение квартирного типа, оборудованные умывальниками, мойками, сидячими ванными и душами. 1.2 Определение средней тепловой нагрузки на горячее водоснабжение зданий второго жилого микрорайона: ср QГВ 2 1,2 * М * (а гв bгв ) * Св * (t гв t хв ) 1,2 * 8000 *115 * 4,19 * (60 5) 2945 кВт 24 * 60 * 60 24 * 60 * 60 Определяем среднею тепловую нагрузку на горячее водоснабжение для летнего периода: Q ср , л ГВ 2 Q ср ГВ 2 t гв t хвл 60 15 * 2945 * 2409 кВт з 60 5 t гв t хв Общую норму расхода воды (одним потребителем) в средние сутки (смену) определяем по [1]: агвср = 90 л/сут · чел. Норма расхода горячей воды на одного человека, работающего в общественном, административно-бытовом или производственном здании: bгв = 25 л/сут · чел Коэффициент суточной неравномерности потребления воды: kсутmax = 1,2 Количество потребителей воды, проживающих и работающих в микрорайоне: M2 = 8000 чел. При выполнении расчета примем, что температура холодной воды у водоразборных приборов Зданий: tхв = 5 ºС Так как точные данные отсутствуют, то принимаем, что температура горячей воды у водоразборных приборов зданий: tгв = 60 ºС Теплоемкость воды: СВ = 4,19 кДж/(кг· ºС) Определение максимальной (расчетной) тепловой нагрузки на горячее водоснабжение зданий второго жилого микрорайона: Qгвр 2 k чmax Qгвср2 2,4 2945 7068 кВт Коэффициент часовой неравномерности потребления воды определяем по таблице 1.1 [16]: kчmax = 2,4 Определение максимальной тепловой нагрузки на горячее водоснабжение зданий первого жилого микрорайона в летний период: Qгвр.2л k чmax Qгвср2. л 2,4 2409 5781,6 кВт Третий жилой микрорайон. 1.3. Определение средней тепловой нагрузки на горячее водоснабжение зданий третьего жилого микрорайона: Общежития с общими душевыми. ср QГВ 3 1,2 * М * (а гв bгв ) * Св * (t гв t хв ) 1,2 * 5000 * 75 * 4,19 * (60 5) 1200 кВт 24 * 60 * 60 24 * 60 * 60 Определяем среднею тепловую нагрузку на горячее водоснабжение для летнего периода: ср , л ср QГВ 3 Q ГВ 3 * t гв t хвл 60 15 1200 * 982 кВт 60 5 t гв t хвз Общую норму расхода воды (одним потребителем) в средние сутки (смену) определяем по [1]: агвср1 = 50 л/сут · чел. Норма расхода горячей воды на одного человека, работающего в общественном, административно-бытовом или производственном здании: bгв = 25 л/сут · чел Коэффициент суточной неравномерности потребления воды: kсутmax = 1,2 Количество потребителей воды, проживающих и работающих в микрорайоне: M3 = 5000 чел. При выполнении расчета примем, что температура холодной воды у водоразборных приборов Зданий: tхв = 5 ºС Так как точные данные отсутствуют, то принимаем, что температура горячей воды у водоразборных приборов зданий: tгв = 60 ºС Теплоемкость воды: СВ = 4,19 кДж/(кг· ºС) Определение максимальной (расчетной) тепловой нагрузки на горячее водоснабжение зданий третьего жилого микрорайона: Qгвр 3 k чmax Qгвср3 2,4 1200 2880 кВт Коэффициент часовой неравномерности потребления воды определяем по таблице 1.1 [16]: kчmax = 2,4 Определение максимальной тепловой нагрузки на горячее водоснабжение зданий третьего жилого микрорайона в летний период: Qгвр.3л k чmax Qгвср3. л 2,4 982 2356,8 кВт 1.4 Суммарная тепловая нагрузка на горячее водоснабжение для трех жилых микрорайонов. Определение средней суммарной тепловой нагрузки на горячее водоснабжение для трех жилых микрорайонов: Qгвср Qгвср1 Qгвср2 Qгвср3 5780 2945 1200 9925 кВт Определение максимальной (расчетной) суммарной тепловой водоснабжение для трех жилых микрорайонов: Qгвр Qгвр1 Qгвр 2 Qгвр 3 13872 7068 2880 23820 кВт нагрузки на горячее Определение средней суммарной тепловой нагрузки на горячее водоснабжение для трех жилых микрорайонов в летний период: Qгвср.л Qгвср1.л Qгвср2.л Qгвср3.л 4729 2409 982 8120 кВт Определение максимальной суммарной тепловой нагрузки на горячее водоснабжение для трех жилых микрорайонов в летний период: Qгвр.л Qгвр.1л Qгвр.2л Qгвр.3л 11349,6 5781,6 2356,8 19488 кВт 1.5. Суммарная расчетная отопительная тепловая нагрузка для трех жилых микрорайонов. Q Q01р Q02р Q03р 12 8 10 30 МВт Расчетная (максимальная) отопительная тепловая нагрузка жилых и общественных зданий первого микрорайона: Qо1р = 12 МВт Расчетная (максимальная) отопительная тепловая нагрузка жилых и общественных зданий второго микрорайона: Qо2р = 8 МВт Расчетная (максимальная) отопительная тепловая нагрузка жилых и общественных зданий третьего микрорайона: Qо3р = 10 МВт р 0 Вычисление годового расхода теплоты для всех потребителей теплоты (графическим и расчетным способом). Определение погрешности расчетного способа вычисления годового расхода теплоты (по сравнению с графическим). II. Вычисление годового расхода теплоты для всех потребителей теплоты графическим способом. Расчетная температура воздуха в помещениях жилых ,общественных зданий микрорайона: 20 ˚С Расчетная (максимальная отопительная тепловая нагрузка жилых и общественных зданий 3-х микрорайонов: 30 МВт В соответствии со [2]: -температура воздуха наиболее холодной пятидневки г. Сургут -43˚С Относительная тепловая нагрузка +8 С : Q0 Q0р t вр t н 20 8 30 5.71 Мвт р 20 43 t в t нро Суммарная средняя тепловая нагрузка на ГВ: 9925 кВт Суммарная средняя тепловая нагрузка на ГВ для летнего периода: 8120 кВт Сумма тепловых нагрузок: Q Qгвср Q0р 9925 30000 39925 кВт +8˚С: Q Qгвср. л Q0 8120 5710 13830 кВт Таблица 2.1 - Повторяемость температур наружного воздуха в данных интервалах температур. Данные приведены в соответствии с [18]. Температура от 44,9 до 40 от 39,9 до 35 от 34,9 до 30 от 29,9 до 25 от 24,9 до 20 от 19,9 до 15 от 14,9 до 10 от 9,9 до -5 от 4,9 до 0 от +0,1 до +5 от +5,1 до +8 Часы 65 123 253 396 557 675 725 767 896 1095 613 Таблица 2.2 - Данные для построения графика зависимости расхода теплоты на отопление и горячее водоснабжение от наружной температуры. tн tн = tнро= - 43 ºС tн = tно = +8 ºС +8 ºС < tн < +20 ºС tн = tвр= +20 ºС Qо, МВт 30 5.71 0 0 Qгв, МВт 9.925 9.925 8.120 8.120 ∑Q, МВт 39.925 15.635 8.120 8.120 Суммарная тепловая нагрузка на отопление и горячее водоснабжение для трех жилых микрорайонов: ∑Q = Qо + Qгв Таблица 2.3 - Данные для построения графика продолжительности тепловой нагрузки на отопление и горячее водоснабжение (график Росандера): Данные приведены в соответствии со [18]. tн, ºС -43 -38 -33 -28 -23 -18 -13 -8 -3 2 8 8 < tн ≤ 20 n, час 65 123 253 396 557 675 725 767 896 1095 613 2235 ∑Q, МВт 39,925 37,544 35,163 32,782 30,401 28,020 25,639 23,258 20,877 18,496 15,63929 8,12 График зависимости расхода теплоты на отопление и горячее водоснабжения от наружной температуры и график продолжительности тепловой нагрузки на отопление и горячее водоснабжение ( график Росандера ) приведены соответственно на рисунках 2.1 и 2.2. Продолжительность отопительного периода: no = 257суток = 6165 часов Система теплоснабжения жилых микрорайонов 15 суток в году отключается на испытания и ремонты. Время работы системы теплоснабжения в течение года: nцт = 24* 365 – 15*24= 8400 (час) Годовой расход теплоты для всех потребителей теплоты вычисленный графическим способом: граф 65 39,925 123 37,544 253 35,163 396 32,782 557 30,401 675 28,020 Qгод 725 * 25,639 767 23,258 896 20,877 1095 18,496 613 15,63929 2235 8,12 168058,9628 2.2. Вычисление годового расхода теплоты для всех потребителей теплоты расчетным способом: Определение средней отопительной тепловой нагрузки за отопительный период: ср 0 Q t вр t нср 20 (9,7) Q р 30 14143 кВт 20 (43) t в t нро р 0 Средняя температура воздуха отопительного периода: tнср = -9,7 ºС Определение годового расхода теплоты на отопление: Q0год Q0ср n0 14143 6165 87191,59 МВт*час/год Определение годового расхода теплоты на горячее водоснабжение: Qгвгод Qгвср n0 Qгвср. л (nцт n0 ) 9925 6165 8120 (8400 6165) 79335,825 МВт*час/год Определение годового расхода теплоты для всех потребителей теплоты расчетным способом: год Q расч Q0год Qгвгод 87191,59 79335,825 166527,415 МВт*час/год 2.3. Определение погрешности расчетного способа вычисления годового расхода теплоты (по сравнению с графическим способом): отн граф год Qгод Q расч Q год граф 168058,9628 166527,415 168058,9628 0,91% граф Qгод - годовой расход теплоты определённый графическим методом граф Qгод = 168058,9628 МВт*час год - годовой расход теплоты определённый расчётным методом Q расч год =166527,415 МВт*час Q расч 45 40 35 25 20 Q (мВт) 30 15 10 5 0 25 20 15 10 5 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 -45 tн С Qо Qгв Qсум Рисунок 2.1. Зависимость расхода теплоты на отопление и горячее водоснабжение от наружной температуры. 45,000 40,000 35,000 Теплоприток, Q (мВт) 30,000 25,000 20,000 15,000 10,000 5,000 0,000 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 Продолжительность работы системы отопления n (часов) Рисунок 2.2. Продолжительность тепловой нагрузки на отопление и горячее водоснабжение (график Росандера). 3. Расчет и построение графиков температур и расходов сетевой воды для системы теплоснабжения микрорайонов. 3.1 Расчет регулирования отпуска теплоты для систем отопления жилых и общественных зданий. Определение основных показателей качества потребления тепловой энергии. Определение расходов сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети. Принципиальная схема системы теплоснабжения представлена на рисунке 3.1. Температурный график регулирования отопительной тепловой нагрузки в расчетном режиме 01р р : 130/70 C. 02 Рассчитать температурный перепад в системе отопления в расчетном режиме: 0р 01р 02р 130 70 60 С Температура сетевой воды на входе в отопительные приборы жилых и общественных зданий микрорайонов в расчетном режиме 03р 95 С. Найти разность температур сетевой воды в отопительных приборах в расчетном режиме: 0р 03р 02р 95 70 25 С Определить температурный напор отопительных приборов в расчетном режиме: р 02р 95 70 t 0р 03 t вр 20 62,5 С 2 2 Рассчитать температуру начала “излома” температурного графика: Температура сетевой воды в подающем трубопроводе тепловой сети в зоне излома: τо1 = 70 ºС Q0 t вр t ни 20 t ни Относительная отопительная тепловая нагрузка: Q0 р р Q0 t в t нро 20 (43) 0р ) Q0 2 20 5,77 0,8 25 20 5,77 20 62.5 ( ) (60 ) ( ) 70 С 63 2 63 Методом последовательных приближений найти значение: t ни 5,77 С 01 t вр t 0р Q0 0.8 ( 0р Определить температуру сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети и на входе в отопительные приборы в зависимости от температуры наружного воздуха: 0.8 р 01 t вр t 0р Q0 ( 0р 0 ) Q0 2 Q0 t вр t н1 Q0 р р Q0 t в t нро 02 01 0р Q0 03 02 0р Q0 Последовательно принимая значение tн = -43; -38; -33; -28; -23; -18; -13; -8; -5,77; ºС, найти значения Qо , τо1, τо2, τо3 и заносим их в сводную таблицу 3.1. Пример расчета температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети и на входе в отопительные приборы в зависимости от температуры наружного воздуха: Пусть температура наружного воздуха будет равна: -38 0С. 01 t вр t 0р Q0 Q0 0.8 Q0 t вр t н1 Q0р t вр t нро 0р ) Q0 20 62,5 0,92 0,8 (60 25 / 2) 0,92 122,23 0С 2 (20 (38)) 0,92 (20 (43)) ( 0р 02 01 0р Q0 122,23 60 0,92 66,99 0С 03 02 0р Q0 66,99 25 0,92 90 0С Таблица 3.1.1 - Значения температур сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха при центральном качественном регулировании тепловой нагрузки. Данные, полученные в результате расчета температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети занесены в таблицу 3.1.1 tн , ºС Qо -43 1 Qо, МВт τо1, ºС τо2, ºС τо3, ºС 30 130 70 95 -38 0,920 27,619 122,229 66,991 90 -33 0,841 25,238 114,389 63,912 84,944 -28 0,761 22,857 106,471 60,756 79,804 -23 0,682 20,476 98,465 57,513 74,576 -18 0,603 18,095 90,360 54,169 69,249 -13 0,523 15,714 82,138 50,710 63,805 -8 0,444 13,333 73,779 47,113 58,224 -5,77 0,409 12,271 70 45,457 55,683 График температур сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха представлен на рисунке 3.1. 3.1.2.Определяется относительная тепловая нагрузка для “зоны излома” температурного графика: Qо о1 tн t tнро р в tор 0,2 ( р о Qо ор 2 ) 1 Gо Gо 1 Gор Так как по условию данной работы регулирование в зоне "излома" не производится, то расход Так как G = const, G о сетевой воды на отопление останется тем же, каким и был, то есть равным расходу сетевой воды на отопление в расчётном режиме. В зоне "излома" температура воды в подающем трубопроводе сети о1 изменяться не будет и останется равной 70 'C. Поэтому выражение для определения относительной тепловой нагрузки будет выглядеть так: Q0 70 t н 70 t н 62,5 62,5 20 (43) (60 12,5) 1 110,5 0.2 Q0 Q00.2 Методом последовательных приближений находим значения относительной тепловой нагрузки для “зоны излома” температурного при tн с шагом в 2 ºС, и заносим их в сводную таблицу. Определение температур сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети и на входе в отопительные приборы в зависимости от температуры наружного воздуха: о1 t t Qо ( р в р о 0,8 р о ор 2 ) Qо о 2 о1 ор Q о о 3 о 2 ор Q о Пример расчета температур сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети и на входе в отопительные приборы в зависимости от температуры наружного воздуха: Пусть температура наружного воздуха будет равна: -5,77 0С 01 70 0C 02 01 0р Q0 70 60 0,409 45,46 0С 03 02 0р Q0 45,46 25 0,409 55,685 0С Таблица 3.1.2 - Сводных значений температур сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха в “зоне излома”. Данные, полученные в результате расчета температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети в зависимости от температуры наружного воздуха занесены в таблицу 3.1.2 tн , ºС -5,77 -4 -2 0 2 4 6 8 Qо 0.409 0.399 0.387 0.375 0.364 0.352 0.34 0.329 Qо, МВт τо1, ºС 70 70 70 70 70 70 70 70 12,27 11,97 11,61 11,25 10,92 10,56 10,2 9,87 τо2, ºС τо3, ºС 45,46 46,06 46,78 47,5 48,16 48,88 49,6 50,26 55,685 56,035 56,455 56,875 57,26 57,68 58,1 58,485 График температур сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха представлен на рисунке 3.1. 140 130 120 110 100 90 80 t,С 70 60 50 40 30 20 10 0 5 -5 -15 -25 -35 -45 tн, С tо1 tо2 tо3 Рисунок 3.1. График температур сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха. 3.1.2 Определение расходов сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети. Расход сетевой воды в подающем трубопроводе тепловой сети: Qо Gо св ( о1 о 2 ) Расход сетевой воды, подаваемой на отопительные приборы: Qо Gо 3 св ( о 3 о 2 ) Пример расчета: Q0 30 *10 3 G0 119,33кг / с cв ( 01 02 ) 4,19 (130 70) G03 Q0 30 *10 3 286,6кг / с cв ( 03 02 ) 4,19 (95 70) Данные, полученные в результате расчета сетевой воды в подающем трубопроводе тепловой сети, воды подаваемой на отопительные приборы занесены в таблицу 3.1.2 Таблица 3.1.2. - Расходы сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха. tн ,ºС -43 -38 -33 -28 -23 -18 -13 -8 -5,77 -4 -2 0 2 4 6 8 Gо, кг/с 119,33 119,33 119,33 119,33 119,33 119,33 119,33 119,33 119,33 119,33 119,33 119,33 119,33 119,33 119,33 119,33 Gо3, кг/с 286,6 286,6 286,6 286,6 286,6 286,6 286,6 286,6 286,6 286,6 286,6 286,6 286,6 286,6 286,6 286,6 350 300 Расход сетевой воды,кг/с 250 200 150 100 50 0 7 -3 -13 -23 -33 -43 температура наружного воздуха, С Go Go3 Рисунок 3.1.2 График изменения расхода сетевой воды, идущей на отопление (в зоне излома температурного графика не производится регулирование тепловой нагрузки) 3.2. Расчет местного подрегулирования отпуска теплоты для систем горячего водоснабжения жилых и общественных зданий. Вычисление средневзвешенной температуры сетевой воды в обратном трубопроводе тепловой сети. 3.2.1.) Определяем величину расчетного расхода нагреваемой водопроводной воды: Qгвр 23,820 *10 3 Gгр 94,75кг / с cв ((t гв t гв ) t хв ) 4,19 ((60 5) 5) Рассчитать средне логарифмический температурный напор подогревателя горячего водоснабжения: t t м 40,457 5 t гср. лог б 16,95 ºС t б 40,457 ln ln 5 t м Предварительно задатем значение температуры сетевой воды из подогревателей горячего водоснабжения : гни2 45,457 ºС Предварительно рассчитываем расход сетевой воды, поступивший в подогреватель горячего водоснабжения в расчетном режиме: Qгвр 23,820 *10 3 ни Gг 231,63кг / с ни cв ( 01 гни2 ) 4,19 (70 45,457) Определяем: G Б Gгни 231,63кг / с G М G гвр 94,75кг / с Вычисляем условный параметр подогревателей горячего водоснабжения: Qгвр 23,820 *10 3 ФГ 2,26 t гср. л ог. * С в * G гни C в G гвр 16,95 * 4,19 * 4,19 * 231,63 * 94,75) Во всех остальных режимах работы теплового пункта параметр Фг остается постоянным. Теперь находим коэффициент эффективности потребителей горячего водоснабжения. Для своего случая я принял противоточную схему включения: 1 1 Г 0,93 Gм 1 Gм 94,75 1 94,75 Аг Бг 0,35 0,65 GБ Фг GБ 231,63 2,26 231,63 Уточнить значение температуры сетевой воды на выходе из подогревателя горячего водоснабжения: * GМ * 01ни t хв 0,93 * 94,75 * (70 5) гни2 * 01ни Г 70 45,27 ºС ни 231,63 Gг Сравнить предварительно заданные гни2 и гни2 * ,ºС гни2 * гни2 ни * г2 * 100 45,27 45,457 45,27 * 100 0,41% < 1% Уточняем значение расхода сетевой воды, поступившей в подогреватель горячего водоснабжения: G ни* г Q гвр c в ( 01 гни2 * ) ни 23,820 *10 3 230кг / с 4,19 (70 45,27) Вычисляем суммарный расход сетевой воды, поступившей на тепловой пункт в расчетном режиме работы подогревателя горячего водоснабжения: Расход сетевой воды в подающем трубопроводе тепловой сети: G0ни Q0 ни cв ( 01 02 ) ни 12,27 * 10 3 119,33 кг/с 4,19 * (70 45,457) ни обр Gсум G подсум Gсум Gони Gгни* 119,33 230 349,33кг / с Вычисляем средневзвешенную температуру сетевой воды, поступившей из теплового пункта в обратный трубопровод тепловой сети. (Для расчетного режима работы подогревателя горячего водоснабжения): ни G0ни * 02 Gгни* * гни2 * 119,33 * 45,457 230 * 45,27 ни 45,33 2 119,33 230 G ни G ни * 0 г2 Для остальных режимов работы подогревателя горячего водоснабжения расчеты выполняются аналогично. Полученные значения температуры и расхода приведены в таблице 3.2.1 и 3.2.2 Таблица 3.2.1. – Значения температур сетевой воды при регулировании разнородных тепловых нагрузок. tн,ºС -43 -38 -33 -28 -23 -18 -13 -8 -5,77 τо1,ºС 130 122,229 114,389 106,471 98,465 90,360 82,138 73,779 70 -4 -2 0 2 4 6 8 70 70 70 70 70 70 70 τо2,ºС 70 66,991 63,912 60,756 57,513 54,169 50,710 47,113 45,457 46,06 46,78 47,5 48,16 48,88 49,6 50,26 τо3,ºС 95 90 84,944 79,804 74,576 69,249 63,805 58,224 55,683 56,035 56,455 56,875 57,26 57,68 58,1 58,485 τг2,ºС 43,3 44,962 46,235 47,132 47,611 47.6233 47.112 46 45,27 45,27 45,27 45,27 45,27 45,27 45,27 45,27 τ2,ºС 60,3 58,34 56,435 54,529 52,606 50,641 48,595 46,4 45,33 45,846 46,444 47,045 47,599 48,207 48,818 49,382 График изменения температур сетевой воды, идущей на горячее водоснабжение и отопление представлены на рисунке 3.1.1 Таблица 3.2.2. – Значения расходов сетевой воды при регулировании разнородных тепловых нагрузок. tн ,ºС -43 -38 -33 -28 -23 -18 -13 -8 -5,77 Gо, кг/с 119,33 119,33 119,33 119,33 119,33 119,33 119,33 119,33 119,33 119,33 119,33 119,33 119,33 119,33 119,33 119,33 -4 -2 0 2 4 6 8 Gг, кг/с 68,798 77,158 87,476 100,47 117,234 139,5 170,21 214,643 230 230 230 230 230 230 230 230 Gсум, кг/с 188,129 196,489 206,807 219,801 236,565 258,831 289,541 333,974 349,331 349,331 349,331 349,331 349,331 349,331 349,331 349,331 График изменения суммарного расхода сетевой воды, идущей на горячее водоснабжение и отопление представлена на рисунке 3.2.2. 140 120 80 60 40 20 0 7 -3 -13 -23 -33 температура наружного воздуха, С t01 t02 τг2 τ2 Рисунок 3.1.1 График изменения температур сетевой воды, идущей на горячее водоснабжение и отопление. -43 Температуры сетевой воды,C 100 400 350 250 200 150 100 50 7 -3 -23 -13 -33 0 -43 температура наружного воздуха, С Go Gг Gсум Рисунок 3.2.2 График изменения суммарного расхода сетевой воды, идущей на горячее водоснабжение и отопление. Расход ссетевой воды, кг/с 300 4. Гидравлический расчет водяной тепловой сети. 4.1 По принципиальной схеме водяной тепловой сети определяется наиболее удаленный потребитель от источника теплоснабжения: LI L1 L5 1200 900 2100 ( м) LII L1 L2 L4 1200 2000 900 4100 ( м) LIII L1 L2 L3 1200 2000 800 4000 ( м) Будем считать, что головная магистраль проходит от источника теплоснабжения до второго жилого микрорайона, тогда: 1, 2 и 4 участки – это участки головной магистрали; 3 и 5 участки – это участки ответвлений от головной магистрали. Определение расчетных расходов сетевой воды на всех участках тепловой сети: Так как система теплоснабжения водяная закрытая с тепловой нагрузкой менее 100 МВт, то k3 = 1,2 Пятый участок: Qор1 12 10 6 Gор1 47,73 (кг / с) св ( ор1 ор2 ) 4190 (130 70) G гср1 Qгвср1 5,780 10 6 22,99 (кг / с) св ((t гв t гв ) t хв ) 4190 ((60 5) 5) уч р ср Gсум 5 G о1 k 3 G г1 47,73 1,2 22,99 75,318 ( кг / с ) G гср1 . л Qгвср1. л 4,729 10 6 22,57 (кг / с) св ((t гв t гв ) t хв ) 4190 ((60 5) 15) уч . л max ср . л Gсум 2,4 22,57 54,17 (кг / с) 5 k ч1 G г1 Четвертый участок: Qор2 8 10 6 р Gо 2 31,82 (кг / с) св ( ор1 ор2 ) 4190 (130 70) G гср2 Qгвср2 2,945 10 6 11,71 (кг / с) св ((t гв t гв ) t хв ) 4190 ((60 5) 5) уч р ср Gсум 4 Gо 2 k 3 G г 2 31,82 1,2 11,71 45,87 ( кг / с ) G ср . л г2 Qгвср2. л 2,409 10 6 11,5 (кг / с) св ((t гв t гв ) t хв ) 4190 ((60 5) 15) уч . л max ср . л Gсум 2,4 11,5 27,6 (кг / с) 4 k ч 2 Gг 2 Третий участок: Qор3 10 10 6 Gор3 39,77 (кг / с) св ( ор1 ор2 ) 4190 (130 70) G ср г3 Qгвср3 1,200 10 6 4,77 (кг / с) св ((t гв t гв ) t хв ) 4190 ((60 5) 5) уч р ср Gсум 3 G о 3 k 3 G г 3 39,77 1,2 4,77 45,5 ( кг / с ) G гср3 . л Qгвср3. л 0,982 10 6 4,69 (кг / с) св ((t гв t гв ) t хв ) 4190 ((60 5) 15) уч . л max ср . л Gсум 2,4 4,69 11,25 (кг / с) 3 k ч3 Gг 3 Второй участок: уч уч уч Gсум 2 Gсум 3 Gсум 4 45,5 45,87 91,37 (кг / с) уч. л уч. л уч. л Gсум 2 Gсум 3 Gсум 4 11,25 27,6 38,85 (кг / с) Первый участок: уч уч уч Gсум 1 Gсум 2 Gсум 5 91,37 75,318 166,68 (кг / с) уч. л уч. л уч. л Gсум 1 Gсум 2 Gсум 5 38,85 54,17 93,02 (кг / с) 4.2 По справочным данным определяются физические свойства сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети. Для расчетного режима: впод (t 130 0 C ) 934,8 кг/ м 3 впод (t 130 0 C ) 0,233 10 6 м 2 /с вобр (t 70 0 C ) 977,8 кг/ м 3 вобр (t 70 0 C ) 0,415 10 6 м 2 /с Для летнего режима: впод. л (t 70) 978,8 кг/ м 3 впод. л (t 70) 0,415 10 6 м 2 /с вобр. л (45,46) 989.9 кг/ м 3 вобр (45,46) 0,603 10 6 м 2 /с 4.3 Вычисляется среднее значение для плотности и кинематической вязкости сетевой воды. Для расчетного режима: ср в впод вобр вср 2 впод вобр 2 934,8 977,8 956,3 кг/ м 3 2 0,233 0,415 10 6 2 0,324 10 6 м 2 /с Для летнего режима: вср. л ср . л в впод. л вобр. л 2 впод. л вобр. л 2 978,8 989,9 984,35 кг/ м 3 2 0,415 0,603 10 6 2 0,509 10 6 м 2 /с 4.4 Выполняется гидравлический расчет трубопровода каждого участка головной магистрали. Головная магистраль: котельная - 3-й участок. 4.4.1 Задаются скоростью движения сетевой воды в трубопроводе: Vв 2 м/с 4.4.2 Вычисляется внутренний диаметр трубопровода на участке тепловой сети. d в3 dв4 d в5 dв2 d в1 уч 4 Gсум 3 Vв ср в уч 4 Gсум 4 Vв ср в уч 4 Gсум 5 Vв ср в уч 4 Gсум 2 Vв ср в уч 4 Gсум 1 Vв ср в 4 45,5 0,174 м 3,14 956,3 2 4 45,87 0,175 м 3,14 956,3 2 4 75,318 0,224 м 3,14 956,3 2 4 91,37 0,247 м 3,14 956,3 2 4 166,68 0,333 м 3,14 956,3 2 4.4.3 По справочным данным принимается ближайшее значение внутреннего диаметра которое соответствует ГоСТу. d в 3гост 0,184 м d в 4 гост 0,184 м d в 5 гост 0.259 м d в 2 гост 0,259 м d в1гост 0,359 м 4.4.4 По принятому значению d вгост уточняется скорость движения сетевой воды. Для расчетного режима: уч 4 Gсум 4 45,5 3 ф Vв 3 1,79 м/c 2 ср 3,14 0,184 2 956,3 d в 3гост в ф в4 V ф в5 V Vвф2 ф в1 V уч 4 Gсум 4 d в 4 гост 2 4 45,87 1,805 м/c 3,14 0,184 2 956,3 4 75,318 1,496 м/c 3,14 0,259 2 956,3 4 91,37 1,814 м/c 3,14 0,259 2 956,3 4 166,68 1,723 м/c 3,14 0,359 2 956,3 ср в уч 4 Gсум 5 d в 5 гост 2 ср в уч 4 Gсум 2 d в 2 гост 2 ср в уч 4 Gсум 1 d в1гост ср в 2 Для летнего режима: ф в3 V Vвф4 Vвф5 ф в2 V ф в1 V уч . л 4 Gсум 3 d в 3гост 2 ср . л в уч . л 4 Gсум 4 d в 4 гост 2 ср . л в уч . л 4 Gсум 5 d в 5 гост вср. л 2 уч . л 4 Gсум 2 d в 2 гост 2 ср . л в уч . л 4 Gсум 1 d в1гост 2 ср . л в 4 11,25 0,5 м/c 3,14 0,184 2 984,35 4 27,6 1,055 м/c 3,14 0,184 2 984,35 4 54,17 1,045 м/c 3,14 0,259 2 984,35 4 38,85 0,75 м/c 3,14 0,259 2 984,35 4 93,02 0,934 м/c 3,14 0,359 2 984,35 4.4.5 Определяется режим и зона течения сетевой воды в трубопроводе, для этого вычисляется безразмерный параметр называемый критерием Re. Для расчетного режима: V ф d гост 1,79 0,184 Re 3 в 3 срв 3 1016543 в 0,324 10 6 Re 4 Re 5 Re 2 Vвф4 d вгост 4 ср в V d вгост 5 ф в5 ср в V d вгост 2 ф в2 ср в 1,805 0.184 1025000 0,324 10 6 1.496 0.259 1196000 0,324 10 6 1.814 0.259 1450000 0,324 10 6 Re 1 Vвф1 d вгост 1 ср в 1.723 0.359 1909000 0,324 10 6 Для летнего режима: Vвф3 d вгост 0,5 0,184 3 Re 3 180746 ср в 0,509 10 6 Re 4 Re 5 Re 2 Re 1 Vвф4 d вгост 4 ср в V d вгост 5 ф в5 ср в V d вгост 2 ф в2 ср в V d вгост 1 ф в1 ср в 1,055 0.184 381400 0,509 10 6 1,045 0.259 531700 0,509 10 6 0,75 0.259 381600 0,509 10 6 0,934 0.359 658800 0,509 10 6 4.4.6 Рассчитываются предельные значения критерия Re. d вгост 0,184 I 3 Re пр 10 10 2044 3 kэ 0,0009 II Re пр 3 568 I Re пр 4 10 d вгост 0.184 4 10 2044 kэ 0,0009 II Re пр 4 568 I Re пр 5 10 d вгост 0,259 5 568 163457 kэ 0,0009 d вгост 0,259 2 10 2877 kэ 0,0009 II Re пр 2 568 I Re пр 1 10 d вгост 0,184 4 568 116124 kэ 0,0009 d вгост 0,259 5 10 2877 kэ 0,0009 II Re пр 5 568 I Re пр 2 10 d вгост 0,184 3 568 116124 kэ 0,0009 d вгост 0,259 2 568 163457 kэ 0,0009 d вгост 0,359 1 10 3988 kэ 0,0009 II Re пр 1 568 d вгост 0,359 1 568 226568 kэ 0,0009 4.4.7 Вычисляется коэффициент гидравлического трения на участках тепловой сети. Для расчетного режима и летнего режима: II Re 3 Re пр3 тр3 kэ 0,11 гост d в3 0, 25 0,0009 0,11 0,184 0, 25 0,0009 0,11 0,184 0, 25 0,0009 0,11 0,259 0, 25 0,0009 0,11 0,259 0, 25 0,029 II Re 4 Re пр4 тр 4 kэ 0,11 гост dв4 0, 25 0,029 II Re 5 Re пр5 тр5 kэ 0,11 гост d в5 0, 25 0,026 II Re 2 Re пр2 тр 2 kэ 0,11 гост dв2 0, 25 0,026 II Re 1 Re пр1 тр1 kэ 0,11 гост d в1 0, 25 0,0009 0,11 0,359 0, 25 0.024 4.4.8 По формуле Дарси- Вейсбаха определяются потери напора на трение по длине трубопровода на всех участках тепловой сети. Для расчетного режима: 2 hтр3 Vвф3 1,79 2 тр3 L3 0 , 029 800 19,29 м 2 9,81 0,184 2 g d вгост 3 hтр 4 Vвф4 1,805 2 тр 4 L4 0 , 029 900 23,55 м 2 9,81 0,184 2 g d вгост 4 hтр5 Vвф5 1.496 2 тр5 L5 0,026 900 10,3 м 2 9,81 0,259 2 g d вгост 5 hтр 2 Vвф2 1,814 2 тр 2 L2 0 , 026 2000 33,67 м 2 9 , 81 0 , 259 2 g d вгост 2 hтр1 Vвф1 1,723 2 тр1 L1 0 , 024 1200 12,14 м 2 9,81 0,359 2 g d вгост 1 2 2 2 2 Для летнего режима: 2 hтр3 Vвф3 0,5 2 тр3 L3 0 , 029 800 1,14 м 2 9,81 0,184 2 g d вгост 3 hтр 4 Vвф4 1,055 2 тр 4 L4 0,029 900 8,04 м 2 9,81 0,184 2 g d вгост 4 2 2 hтр5 тр5 L5 Vвф5 1,045 2 0 , 026 900 5,02 м 2 9 , 81 0 , 259 2 g d вгост 5 2 hтр 2 Vвф2 0,75 2 тр 2 L2 0 , 026 2000 5,75 м 2 9,81 0,259 2 g d вгост 2 hтр1 Vвф1 0,934 2 тр1 L1 0 , 024 1200 3,56 м 2 9,81 0,359 2 g d вгост 1 2 4.4.9 Вычисляются потери напора в местных сопротивлениях на участках тепловой сети. Для расчетного режима: 1-й участок: задвижка. 1 0.5 + тройник 2 1 Vвф1 2 1,7232 (0.5 1) 0.22 м 2g 2 9,81 2-й участок: задвижка. 0.5 + тройник 2 1 hмс1 1 2 Vвф2 2 1,814 2 (0.5 1) 0.25 м 2g 2 9,81 4-й участок: задвижка + 1 поворот (гнутый гладкий на 90 ): hмс2 1 2 1 0.5 2 0.8 Vвф4 2 1,805 2 (0.5 0.8) 0.216 м 2g 2 9,81 3-й участок: задвижка + 2 поворота (гнутые гладкие на 90 ): 1 0.5 2 0.8 Эквивалентная длина местных сопротивлений на участке тепловой сети: 2 2 d вгост 0,5 2 0,8 0,184 Lэ 1 13,3 м тр 0,029 Удельное линейное падение давления в трубопроводе: h мс4 1 2 Rл уч АR Gсум 2 0,0145 45,5 2 227,25 956,3 0,184 5, 25 вср d вгост Безразмерный комплекс - АR 0.0145 Коэффициент потерь в местных сопротивлениях трубопровода на участке тепловой сети: L 13,3 мс э 0,0166 L 800 Полные потери напора на участке ответвления от головной магистрали: 5, 25 Rл L 227,2 800 1 мс 1 0,0166 20,59 м ср 956,3 9,81 в g Потери напора на местных сопротивлениях: hм с h hтр 20,59 19,29 1,3 м h 5-й участок: задвижка + поворот (гнутый гладкий на 90 ): 1 0.5 2 0.8 Эквивалентная длина местных сопротивлений на участке тепловой сети: 2 d вгост 0,5 0,8 0,259 Lэ 1 13,468 м тр 0,025 Удельное линейное падение давления в трубопроводе: Rл уч АR Gсум 2 0,0145 75,318 2 103,454 956,3 0,259 5, 25 вср d вгост Безразмерный комплекс - АR 0.0145 Коэффициент потерь в местных сопротивлениях трубопровода на участке тепловой сети: L 13,468 мс э 0,01496 L 900 Полные потери напора на участке ответвления от головной магистрали: R L 103,454 900 h срл 1 мс 1 0,01496 10,073 м 956,3 9,81 в g Потери напора на местных сопротивлениях: hм с h hтр 10,073 9,91 0,16 м 5, 25 Для летнего режима: 1-й участок: задвижка. 1 0.5 + тройник 2 1 Vвф1 2 0.934 2 hмс1 1 2 (0.5 1) 0.067 м 2g 2 9.81 2-й участок: задвижка. 0.5 + тройник 2 1 Vвф2 2 0.75 2 hмс2 1 2 (0.5 1) 0.043 м 2g 2 9.81 4-й участок: задвижка + 1 поворот (гнутый гладкий на 90 ): 1 0.5 2 0.8 Vвф4 2 1,055 2 hмс4 1 2 (0.5 0.8) 0.073 м 2g 2 9.81 3-й участок: задвижка + 2 поворот (гнутые гладкие на 90 ): 1 0.5 2 0.8 Эквивалентная длина местных сопротивлений на участке тепловой сети: 1 2 2 d вгост 0,5 2 0,8 0,184 Lэ 13,32 м тр 0,029 Удельное линейное падение давления в трубопроводе: Rл уч . л АR Gсум вср. л d вгост 2 5, 25 0,0145 11,25 2 13,49 984,35 0,184 5, 25 Безразмерный комплекс - АR 0.0145 Коэффициент потерь в местных сопротивлениях трубопровода на участке тепловой сети: L 13,32 мс э 0,0167 L 800 Полные потери напора на участке ответвления от головной магистрали: R L 13,49 800 h срл. л 1 мс 1 0,0167 1,6 м 984,35 9,81 в g Потери напора на местных сопротивлениях: hм с h hтр 1,6 1,16 0,44 м 5-й участок: задвижка + поворот (гнутый гладкий на 90 ): 1 0.5 2 0.8 Эквивалентная длина местных сопротивлений на участке тепловой сети: 1 2 d вгост 0,5 0,8 0,259 Lэ 13,468 м тр 0,025 Удельное линейное падение давления в трубопроводе: Rл уч АR Gсум 2 0,0145 54,17 2 51,989 984,35 0,259 5, 25 вср d вгост Безразмерный комплекс - АR 0.0145 Коэффициент потерь в местных сопротивлениях трубопровода на участке тепловой сети: L 13,468 мс э 0,0149 L 900 Полные потери напора на участке ответвления от головной магистрали: R L 51,989 900 h срл 1 мс 1 0,0149 4,918 м 984,35 9,81 в g Потери напора на местных сопротивлениях: hм с h hтр 4,918 4,8 0,12 м 5, 25 4.4.10 Определяются полные потери напора на 1, 2, 4 участках тепловой сети. Для расчетного режима: h1 hтр1 hм с1 12,14 0,22 12,36 м h2 hтр 2 hм с2 33,67 0,25 33,92 м h4 hтр 4 hм с4 23,55 0,216 22,216 0,216 22,43 м Для летнего режима: h1 hтр1 hм с1 3,56 0,067 3,627 м h2 hтр 2 hм с2 5,75 0,043 5,793 м h4 hтр 4 hм с4 8,04 0,073 8,114 м Результаты расчетов приведены в таблице 4.1. Таблица 4.1 – Сводных значений для гидравлического расчета тепловой сети. Номер режим участка L, м уч , кг/c Gсум d вгост , м Vвф , м/c 166,68 0,359 1,723 летний 93,02 0,359 0,934 расчетный 91,37 0,259 1,814 расчетный 1 h , м 0,22 12,36 3,56 0,067 3,627 33,67 0,25 33,92 0,043 5,793 1,3 20,59 0,44 1,58 0,216 23,77 0,073 8,114 0,16 10,46 0,12 5,14 12,14 1200 2 расчетный 3 1,5 38,85 0,259 0,75 5,75 45,5 0,184 1,79 19,29 800 летний расчетный 4 1,3 11,25 0,184 0,5 1,14 45,87 0,184 1,805 23,55 900 летний расчетный 5 1,3 27,6 0,184 1,055 8,04 75,318 0,259 1,496 10,3 900 летний мс 1,5 2000 летний hмс , м hтр , м 1,3 54,17 0,259 1,045 5,02 5. Выбор сетевых и подпиточных насосов. Определение суммарных и удельных затрат электроэнергии на передачу (транспортировку) тепловой энергии. Выбор сетевых насосов: Определение объемной производительности сетевых насосов: уч Gсум 253,3 164, 7 90, 4 74,3 88, 6 Vсет 0, 7 ( м3 / с) ср в 947, 4 Определение рабочего напора сетевых насосов: под обр Hсет Hит hгм hгм Hпотр 20 2 (11,13 23,96 13,53) 8 125, 2( м вод.ст.) По найденным значениям объемной производительности и рабочего напора выбираем сетевые насосы СЭ – 2000 – 140 в количестве трех штук, один из которых резервный. Мощность электродвигателя: эд N сет k зап N сет 1,1 810 891(кВт) Годовое потребление электроэнергии сетевыми насосами: год эд эд Эсет 3 Nсет nо 3 Nсет (nцт nо ) 3 891 5616 3 891 (8400 5616) Выбор подпиточных насосов: Определение объемной производительности подпиточных насосов: (dвiгост )2 Gгср р уд Vподп 0, 0025 2 Li Qо Vсов 1, 2 ср 4 в 3,14 0, 4082 3,14 0,3092 3,14 0, 2592 3,14 0, 207 2 1000 1200 900 900 4 4 4 4 3,14 0, 2592 44, 2 1300) 73 7,9] 1, 2 3,33( м3 / с) 4 947, 4 0, 0025 [2 ( Рабочий напор подпиточных насосов: H подп H ст 70 м вод. ст. По найденным значениям объемной производительности и рабочего напора выбираем подпиточные насосы СЭ – 1250 – 70 – 16 в количестве девяти штук.