Тепловой расчет котельных агрегатов

4.3. Регулирование  отпуска теплоты на горячее  водоснабжение

 

Местное количественное регулирование нагрузки на горячее водоснабжение в диапазоне от t' до tо ведется авторегулятором путем изменения количества сетевой воды, поступающей в водоподогреватель, в зависимости от температуры обратной воды после водоподогревателя. Температура воды после водоподогревателя τ2,h для различных значений t в указанном диапазоне определяется методом подбора по уравнению:

=1,21 (14)

где Δt' — средняя разность температур греющей и нагреваемой среды,°С:

Если в проекте предусматривается одновременная подача тепла по двухтрубным водяным тепловым сетям на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, то должно применяться центральное качественное регулирование отпуска тепла по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснабжения. Если 75-80% жилых и общественных зданий имеют местные системы горячего водоснабжения, то рекомендуется применять центральное регулирование суммарной нагрузки (отопления и горячего водоснабжения) по повышенному графику. Это регулирование по отопительному графику с температурной надбавкой. Такое регулирование применяется при закрытой системе теплоснабжения, в основном при двухступенчатой последовательной схеме включения нагревателей горячего водоснабжения, когда имеет место типичное для района соотношение расчетных величин регулируемых нагрузок , где — средняя нагрузка горячего водоснабжения (сумма средних нагрузок горячего водоснабжения всех абонентов района за исключением коммунальных предприятий (бань и прачечных).

Расчет температурного графика ведется при балансовом расходе тепла на горячее водоснабжение . Балансовый расход несколько превышает среднюю нагрузку горячего водоснабжения из-за того, что расчет температурного графика по в отопительной системе не обеспечивает суточный баланс тепла: . Для жилых зданий Kб=1,2, если у абонентов нет аккумуляторов горячей воды.

В процессе расчета температурного графика сначала определяется перепад температур сетевой воды в нагревателе 1 ступени и нагревателе второе ступени δ2 при и различных температурах наружного воздуха. Затем, имея известные значения температур в сети при чисто отопительной нагрузке, находятся температуры воды в подающем и обратном трубопроводах при повышенном графике. Определяются перепады δ1 и δ2.

5. СХЕМА И ТРАССА  ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

 

При выборе схемы тепловых сетей следует стремиться к обеспечению максимальной надежности теплоснабжения при наименьших затратах. Кольцевая схема сетей является наиболее дорогой, но, как правило, более надежной в эксплуатации.

В расчетно-пояснительной записке курсового (дипломного) проекта должно быть дано четкое и обстоятельное обоснование принятой схемы тепловых сетей, ее преимуществ и недостатков.

Выбор трассы тепловых сетей производится из условия обеспечения их наименьшей протяженности. Однако при возможности перехода с подземной на надземную прокладку может быть допущено некоторое удлинение трассы, которое оправдается уменьшением стоимости строительства и снижением эксплуатационных расходов. В ряде таких случаев необходимо будет выполнить технико-экономическое сравнение вариантов трассировки отдельных участков тепловых сетей. Принятая трасса тепловых сетей наносится на генплан города. В расчетно-пояснительной записке должно быть приведено краткое описание и обоснование принятой трассы тепловых сетей.

6. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ  РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

 

 Прежде чем приступить  к гидравлическим расчетам тепловых  сетей, необходимо составить расчетные  схемы и определить расчетные  расходы сетевой воды на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение  и технологию.

Используя данные температурных графиков, можем определить расчетные часовые расходы теплоносителя по формулам:

1. расчетный часовой расход  сетевой воды на отопление, кг/ч, в диапазоне t/ - to будет:

=89,14, (16)

2. расчетный часовой расход  сетевой воды на вентиляцию, кг/ч, в диапазоне t/ - to:

=42,8, (17)

3. расчетный часовой расход  сетевой воды на горячее водоснабжение  при закрытых тепловых сетях, кг/ч:

=31,6, (18)

4. расчетный часовой расход  сетевой воды на горячее водоснабжение  при открытых тепловых сетях, кг/ч:

. (19)

Расход сетевой воды на горячее водоснабжение при открытых тепловых сетях из подающего трубопровода, кг/ч, будет:

. (20)

Суммарные расчетные расходы сетевой воды, кг/ч, в двухтрубных тепловых сетях в открытых и закрытых системах теплоснабжения при качественном регулировании отпуска теплоты следует определять по формуле:

=169,8. (21)

Коэффициент k3  , учитывающий долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления, следует принимать по табл. 9. При регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения коэффициент k3 принимается равным 0.

 

Таблица 9

Значение коэффициента k3

 

 

 

Системы теплоснабжения	Значение коэффициента
Открытая с тепловым потоком, МВт:
100 и более	0,6
менее 100	0,8
Закрытая с тепловым потоком, МВт:
1000 и более	1,0
менее 1000	1,2

 

 

Для потребителей при при отсутствии баков-аккумуляторов, а также с тепловым потоком 10 МВт и менее суммарный расчетный расход воды следует определять по формуле:

. (22)

 

Определение падения давления в тепловых сетях и расчет

диаметров труб

 

При гидравлическом расчете определяется падение давления в подающей и обратной трубах (линейное падение давления ΔРл и в местных сопротивлениях - местное падение давления ΔРм)

Линейное падение давления на участке, Па, определяется по уравнению:

, (23)

где R – удельное падение давления на 1 м длины трубы, Па/м;

l – длина расчетного участка, м.

Удельное падение давления, Па/м, определяется по справочным данным или по уравнению:

, (24)

где λ – коэффициент трения;

v – скорость теплоносителя, м/с;

ρ – плотность теплоносителя, кг/м;

Di – внутренний диаметр трубы.

При расчете коэффициент трения λ определяется по уравнению:

, (25)

где kl – абсолютная шероховатость внутренней поверхности трубы, м, принимается для паропроводов kl = 2×10-4; водяных сетеи kl = 5×10-4; конденсатопроводов kl = 1x10-4.

Величину λ для водяных сетей можно принять по табл.

 

Значение коэффициента теплопроводности

 

Di, мм	0,015	0,025	0,05	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
λ	0,04	0,035	0,03	0,025	0,021	0,019	0,018	0,017	0,016

 

 

Скорость теплоносителя, м/с, определяется по формуле:

. (26)

Падение давления в местных сопротивлениях, м,  определяется по формуле:

, Па, (27)

где lе – эквивалентная длина теплопровода, т.е. длина теплопровода, линейная потеря давления в котором равна потерям на местные сопротивления; принимается по приложению 3 или рассчитывается   по формуле:

                                                  .                                                      (28)

Общее падение давления на участке, Па, будет:

, (29)

l/ – приведенная длина трубопровода, м.

Разбив трассу тепловых сетей на расчетные участки и определив нагрузку участков, дальнейшие расчет сводят в таблицу.

При гидравлическом расчете необходимо выполнять следующие условия:

а) диаметр обратных трубопроводов открытых двухтрубных водяных тепловых сетей, как правило, принимается равным диаметру подающих трубопроводов;

б) удельное падение давления принимается для магистральных водяных тепловых сетей до 80 Па/м, а для подводок до –300 Па/м.

Расчетные таблицы, номограммы и рекомендации по гидравлическому расчету тепловых сетей можно найти в  [7, 8, 9] и приложениях 2, 3.

Гидравлический расчёт тепловых сетей (отопительно-вентиляционная нагрузка)

 

N	Участок		Gd, т/ч	Длина участка				Dу, мм	v, м/с	Потери давления
				по плану l, м		le,м	l,м			удельные R, П/м	на участке ΔP, Па	суммарные ∑ΔP, Па
Магистраль
1	Аб10-УТ5	28,3			24,5	14,7	39,2	133Х4	0,66	48,5	712,95	1901,2
2	УТ5-УТ4	42,45			48	23,24	71,24	159Х4,5	0,71	43,6	1013,26	3106,1
3	УТ4-УТ3	84,9			36	29,14	65,14	194Х6	0,95	65	1894,1	4234,1
4	УТ3-УТ2	127,2			31	47,76	78,76	219Х6	1,22	72,9	3481,7	5741,6
5	УТ2-УТ1	155,5			46	35,16	81,16	219Х6	0,34	2,8	98,5	227,25
6	УТ1-ТЕЦ	169,8			34,5	35,16	69,16	219Х6	0,37	3,3	116,1	228,2
												15438,4
Ответвления
7	АБ10-УТ5	14,15			8,8	1,28	10,08	89Х3,5	0,77	113	144,6		1139
8	АБ7-УТ4	42,45			41,6	14,7	56,3	133Х4	1,02	114	1675,8		6418,2
9	АБ4-УТ3	28,3			8	1,65	9,65	108Х4	1,03	158	260,7		1524,7
10	АБ6-УТ3	14,15			65	10,46	75,4	89Х3,5	0,77	113	1181,9		8527
11	АБ2-УТ2	28,3			11	1,65	12,65	108Х4	1,03	158	260,7		1998,7
12	АБ1-УТ1	14,15			13,5	1,28	14,78	89Х3,5	0,77	113	144,6		1670,2

 

 

Расчет местных сопротивлений (отопительно-вентиляционная нагрузка)

 

N	Dу, мм	l,м	Вид местного сопротивления	Количество	Длина	le,м
Магистраль
1	133Х4	24,5	1. задвижка 2. компенсаторп П-образный	1 1	2,2 12,5	14,7
2	159Х4,5	48	1. Задвижка 2. компенсатор П-образный 3. тройник при делении  на проход	1 1 1	2,24 15,4 5,6	23,24
3	194Х6	36	1. Задвижка 2.тройник при делении  на проход 3. компенсатор П-образный	1 1 1	2,9 7,24 19	29,14
	219Х6	31	1. тройник при делении  на проход 2. тройник при делении  на ответвление 3. компенсатор П-образный 4.Задвижка	1 1 1 1	8,4	47,76
					12,6
					23,4 3,36
5	219Х6	46	1. тройник при делении  на проход 2. компенсатор П-образный 3.задвижка	1 1 1	8,4 23,4 3,36	35,16
6	219Х6	34,5	1. задвижка 2. тройник при делении  на проход 3. компенсатор П-образный	1 1 1	3,36 8,4 23,4	35,16
			Ответвления
7	89х3,5	8,8	1. задвижка	1	1,28	1,28
8	133х4	41,6	1. задвижка	1	2,2	14,7
			2. компенсатор П-образный	1	12,5
9	108х4	8	1. задвижка	1	1,65	1,65
10	89х3,5	65	1. задвижка 2. компенсатор П-образный 3.отвод крутоизогнутый	1 1 1	1,28 7,9   1,28	10,46
11	108х4	11	1.задвижка	1	1,65	1,65
12	89х3,5	13,5	1.задвижка	1	1,28	1,28