Расчет тепловых сетей жилого района

ВВЕДЕНИЕ

 

Источник тепла – это комплекс оборудования и устройств, с помощью которых осуществляется преобразование природных и искусственных видов энергии в тепловую энергию с требуемыми параметрами.

Устройство для получения пара и горячей воды за счет сжигаемого топлива называют котельными агрегатами. Котлы бывают паровые, водогрейные, утилизаторы.

Комплекс устройств в составе котельного агрегата и вспомогательного оборудования называется котельной установкой.

В современных условиях теплоснабжения применяют в качестве теплоносителей пар и воду. В данной работе теплоносителем является вода.

Схемы прокладки тепловых сетей могут быть радиальными и кольцевыми. Кольцевые дороже, но надежнее радиальных; у них низкие эксплуатационные затраты. По способу прокладки тепловые сети делятся на подземные (в проходных, в полупроходных, в непроходных каналах и безканальная прокладка) и наземные (на эстакаде, мачте, низких опорах, на стенах здания). Отметим, что в населенных пунктах производится, как правило, подземная прокладка теплотрасс. Теплотрассы под проездами, площадями с усовершенствованным покрытием прокладываются в туннелях или футлярах.

Трассировка теплотрассы производится с учетом рельефа местности с обязательным избыточным давлением в трубопроводе.

При проектировании тепловых сетей требуется соблюдать строительные нормы и правила (СНиПы), утвержденные Госстроем.

Выбор трассировки тепловых сетей и способ их прокладки предусматривается СНиП II-89–80.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ

1. Определить тепловую потребность жилого квартала;

2. Определить расход теплоносителя жилого квартала;

3. Определить диаметра трубопровода по известной скорости движения теплоносителя в трубопроводе;

4. Определить скорость движения теплоносителя в трубопроводе по известному диаметру;

5. Разработать схему тепловой сети с неподвижными опорами и компенсаторами для жилого квартала и жилого района;

6. Графически оформить схему теплоснабжения района и квартала.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Исходные данные включают в себя генплан жилого района (рис. П.1), генплан жилого квартала (рис. П.2) с прилагающимся к нему списком зданий.

1. 9-этажный жилой дом на 54 квартиры;
2. 5-этажный жилой дом на 96 квартир, 1-й этаж – продовольственный магазин на 10 рабочих мест и кафе «Солнышко» на 80 мест;
3. 5-этажный жилой дом на 100 квартир, 1-й этаж – промтоварный магазин на семь рабочих мест;
4. 5-этажный жилой дом на 70 квартир, 1-й этаж – отделение связи на семь рабочих мест;
5. 5-этажный жилой дом на 70 квартир;
6. 5-этажный жилой дом на 100 квартир;
7. 9-этажные сблокированные жилые дома на 338 квартир;
8. 3-этажная школа на 960 мест;
9. 2-этажные детские ясли-сад на 140 мест;
10. 9-этажные сблокированные дома на 344 квартиры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА  РАЙОНА И КВАРТАЛА

1.1. Расчет теплового потока квартала

 

Произведем расчет теплового потока для квартала с девятиэтажной застройкой, а тепловой поток кварталов с 5-этажной, 2- и 3-этажной застройкой примем без расчета исходя из полученных данных для 9-этажной застройки.

Qобщ = Q1 + Q2 + Q3 + …+ Qn,                                   (1.1)

где Qобщ – тепловой поток жилого квартала с 9-этажной застройкой, Вт;

Qn – тепловой поток отдельного здания, Вт:

Qn = q0WздDt

где q0 – удельная теплоемкость, Вт/(м3 °С); Wзд – объем здания, м3; Wзд = abh; a – длина здания (длина одного проема 15 м); b – ширина здания (12 м); h – высота здания (высота одного этажа 3 м); Dt = tп – tн – разность между температурой помещения tп и наружной температурой tн, °С.

Принимаем температуру помещения tп = 18, а температуру наружную tн = –41 °С, тогда Dt = tп – tн = 18 – (–41) = 59 °С.

1. 9-этажный жилой дом на 54 квартиры

a1 = 15 м; b1 = 12 м; h = 27 м;

W1 =15·27·12 = 4860 м3; qуд =0,44 Вт/(м3·°С);

Q1 = 0,44·4860·59 = 126166 Вт.

 

1.1.2. 5-этажный жилой дом на 96 квартир, 1-й этаж -продовольственный магазин на 10 рабочих мест и кафе «Солнышко» на 80 мест

a2 = 75 м; b2 = 12 м; h2 = 15 м.

W2 = 75·12·15 = 13500 м3; qуд = 0,35 Вт/(м3·°С).

Q2 = 0,35·13500·59 = 278775 Вт.

 

1.1.3. 5-этажный жилой дом на 100 квартир, 1-й этаж

– промтоварный магазин на семь рабочих мест

a3 = 15·5 = 75 м; b3 = 12 м; h3 = 15 м.

W3 =75·12·15 = 13500 м3; qуд =0,35 Вт/(м3·°С).

Q3 = 0,35·13500·59 = 278775 Вт.

1.1.4. 5-этажный жилой дом на 70 квартир, 1-й этаж – отделение связи на семь рабочих мест

a4 = 15·4 = 60 м; b4 = 12 м; h4 = 5·3 = 15 м.

W4 = 60·12·15 = 10800 м3; qуд =0,44 Вт/(м3·°С).

Q4 = 10800·0,44·59 = 280368 Вт.

1.1.5. 5-этажный жилой дом на 70 квартир

a5 = 15·4 = 60 м; b5 = 12 м; h5 = 5·3 = 15 м.

W5 = 60·12·15 = 10800 м3; qуд =0,38 Вт/(м3·°С).

Q5 = 10800·0,38·59 = 242136 Вт.

1.1.6. 5-этажный жилой дом на 100 квартир

a6 = 15·4 = 60 м; b6 = 12 м; h6 = 15 м.

W6 = 60·12·15 = 10800 м3 , qуд =0,38 Вт/(м3 °С).

Q6 = 10800·0,38·59 = 242136 Вт.

1.1.7. 9-этажные сблокированные жилые дома на 338 квартир

a7 = 15·9 = 135 м; b4 = 12 м; h4 = 27 м.

W7 = 135·12·27 = 43740 м3; qуд = 0,30 Вт/(м3·°С).

Q7 = 43740·0,30·59 = 774198 Вт.

 

1.1.8. 3-этажная школа на 960 мест

a8 = 15·7 = 105 м; b8 = 12 м; h8 = 9 м.

W8 = 105·12·9 = 11340 м3; qуд = 0,38 Вт/(м3 °С).

Q8 = 11340·0,38·59 = 254243 Вт.

1.1.9. 2-этажные детские ясли-сад на 140 мест

a9 = 30 м; b4 = 12 м; h4 = 6 м.

W9 = 30·12·6 = 2160 м3; qуд = 0,44 Вт/(м3·°С).

Q9 = 2160·0,44·59 = 56074 Вт.

1.1.10. 9-этажные сблокированные дома на 344 квартиры

 

a9 = 15 10 = 150 м; b4 = 12 м; h4 = 9 3 = 27 м.

W9 = 150·12·27 = 48600 м3; qуд = 0,30 Вт/(м3·°С).

Q9 = 48600·0,30·59 = 860220 Вт.

 

Qобщ = 126166 + 278775 + 278775 + 280368 + 242136 + 242136 + 774198 +254243 + 56074 +860220 = 3393091 (Вт).

 

Тепловой поток для квартала с 5-этажной застройкой

·3393091 = 1696546 (Вт).

 

Тепловой поток для квартала с 2- и 3-этажной застройкой:

×3393091 = 848273 (Вт).

 

 

1.2. Расчет теплового потока жилого района

Тепловой поток жилого района, состоящего из потоков, подаваемых в 1 квартал с 9-этажными застройками, в 11 кварталов с 5-этажными застройками и в 2 квартала с 2- и 3-этажными застройками, будет равен:

Qрайона = 1Qобщ + 11Qобщ + 2Qобщ ;

Qрайона = 1·3393091 + 11·1696546 + 2·848273 = 23751643 (Вт).

 

 

2. РАСЧЕТ РАСХОДА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

ДЛЯ КВАРТАЛА И РАЙОНА

2.1. Расхода теплоносителя для жилого квартала

Расход теплоносителя для жилого квартала можно определить по следующей формуле:

                                                Qобщ

                                G = , (2.1)                                                               

                                         с × D t

 

где G – расход теплоносителя, м3/с; Qобщ – тепловой поток квартала, Вт; c – удельная теплоемкость теплоносителя – воды, c = 4190 Дж/(кг·°С); Dt= 150 °С – 70 °С = 80 °С.

 

2.1.1. Расход теплоносителя для жилого квартала

с 9-этажной застройкой

G9 = = 10,123 кг/с = 10,123 ×10-3 м3 с.

 

 

2.1.2. Расход теплоносителя для жилого квартала

с 5-этажной застройкой

G5 = = 5,061кг/с = 5,061×10-3 м3 с.

 

 

 

2.1.3. Расход теплоносителя для жилого квартала

с 2-х и 3-этажной застройкой

G2,3 = = 2,531кг/c = 2,531×10-3 м–3/с.

 

 

2.2. Расход теплоносителя для жилого района

Расход теплоносителя можно определить по следующей формуле:

                                                Qрайона

Gр = ,

                                                   с × D t

 

где Qрайона – тепловой поток района, Вт;

Gр = = 70,858 кг/с = 70,858 ×10-3 м3 с.

 

3. РАСЧЕТ ДИАМЕТРА ТРУБОПРОВОДА

ДЛЯ КВАРТАЛА И РАЙОНА

Расчет диаметра трубопровода ведем по известной скорости движения воды в трубопроводе (как для жилого района, так и для жилого квартала).

3.1. Расчет диаметра трубопровода для жилого квартала

Диаметр трубопровода D для любого квартала можно определить по формулам

,      .

 

где F – площадь поперечного сечения трубы, м2; Gкв – расход теплоносителя для квартала, м3/с; v – скорость течения воды (теплоносителя) в трубопроводе, примем v = 2,0 м/с.

3.1.1. Диаметр трубопровода для квартала

с 9-этажной застройкой

F9 = = 5,062м2 ,

                                                      = 0,080 м = 80 мм.

3.1.2. Диаметр трубопровода для квартала

с 5-этажной застройкой

F9 = = 2,531м2,

                                                    = 0,057м = 60мм.

 

 

3.1.3. Диаметр трубопровода для квартала

с 2- и 3-этажной застройкой

F2,3 = = 1,266 ×10-3 м2 ,

                                                       = 0,040 м = 40мм.

 

 

3.2. Расчет диаметра трубопровода для жилого района

Диаметр трубопровода для жилого района определяем по формуле (3.1), при этом площадь поперечного сечения трубопровода вычисляем по формуле

                                            Gр

Fр = ,

                                                    v

 

где Gр – расход теплоносителя для жилого района, м3/с; v – скорость течения воды в трубопроводе, v = 2 м/с.

Далее:

Fр = = 35,43×10-3 м2 ,

                                                       = 0,212м = 200мм.

 

 

Для трубопровода квартала применяем П-образные компенсаторы, так как D < 200 мм.

Для трубопровода района – тоже П-образные компенсаторы, так как расчетный диаметр меньше 200 мм.

4. РАСЧЕТ СКОРОСТИ ТЕЧЕНИЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ТРУБОПРОВОДЕ ДЛЯ КВАРТАЛА И РАЙОНА

 

Расчет ведем по принятым диаметрам трубопроводовдля квартала и для района.

4.1. Расчет скорости течения теплоносителя для квартала

Скорость теплоносителя определяем по следующей формуле:

v = ,                                                  (4.1)

 

где Gкв – расход теплоносителя квартала, м3/с; Dкв – принятый диаметр трубопровода в соответствии со стандартом, м.

4.1.1. Скорость течения воды в трубопроводе

для квартала с 9-этажной застройкой

v9 = = 2,015 м/с.

 

 

4.1.2. Скорость течения воды в трубопроводе

для квартала с 5-этажной застройкой

v5 = = 1,8 м/с.

 

 

4.1.3. Скорость течения воды в трубопроводе

для квартала с 2-х и 3-этажной застройкой

v9 = = 2,0 м/с.

 

 

 

4.2. Расчет скорости течения теплоносителя для района

Скорость течения теплоносителя в трубопроводе:

4Gр

vр = ,

p Dр

 

где Gр – расход теплоносителя жилого района, м3/с; Dр – принятый диаметр трубопровода для района, приведенный к стандарту, м. Имеем:

______________  = 2,26 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Расчет и выбор устройства тепловых сетей жилого района является основой при проектировании теплоснабжения жилой и промышленной зоны любого населенного пункта (города, рабочего поселка, станции, селения).

 В данной работе мы провели гидравлический расчет, включающий в себя:

- определение теплового потока районаQр = 23,7 МВт и кварталовQобщ

3,39 МВт,Qобщ = 1,69 Вт, Qобщ = 0,848 МВт;

- определение расхода теплоносителя для района Gр = 70,86·10–3 м3/с и кварталов G9 = 10,12·10–3 м3/с; G5 = 5,06·10–3 м3/с; G2,3 = 2,53·10–3 м3/с;

- определение диаметра трубопровода главной магистрали Dр = 200 мм;

-определение скорости течения теплоносителя: vр = 2,3 м/с, v9 = 2,0 м/с, v5 = 2,3 м/с, v2,3 = 3,7 м/с;

- построение схемы тепловой сети для жилого района и жилого квартала. Рекомендованы и для районов и для кварталов П-образные компенсаторы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1. Копьев С.П. Теплоснабжение. М. : 1953

2. Методическое пособие по графическому оформлению и применению ЭВМ при курсовом проектировании. Свердловск : Изд-во УПИ, 1987.

3. СНиП II-3–79**. Строительная теплотехника / Госстрой СССР. – М. : ЦИТП, 1986. – 32 с.

4. СНиП 2.04.07–86. Тепловые сети. М. : Госстрой СССР, 1987. – 48 с.

5. ГЭСН 81-02-24–2001. Теплоснабжение и газопроводы. М. : Госстрой России, 2002. – 65 с. ISBN 5-88737-111-7.