Теплоснабжение пяти кварталов района города

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра ПТ

Расчетное задание по дисциплине

«Источники и системы теплоснабжения предприятия».

Выполнил: Галиев И.Э.

Группа: ЭКП-2-06

Вариант: 2

Преподаватель:

Горбунова Т.Г.

КАЗАНЬ 2010

Задание 1

Определить для условий г. Воронеж расчетные тепловые потоки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение пяти кварталов района города.

F₁ = 17 га;

F₂ = 22 га;

F₃ = 25 га;

F₄ = 28 га;

F₅ = 30 га.

Расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления t₀ = -26 ⁰C. Плотность населения Р = 370 чел/га. Общая площадь жилого здания на одного жителя f_общ=18 м²/чел. Средняя за отопительный период норма расхода горячей воды на одного жителя в сутки а=105 л/сутки.

Решение:

Расчет тепловых потоков сводим в таблицу 1. В графы 1, 2, 3 таблицы заносим соответственно номера кварталов. Их площади F_КВ в гектарах, плотность населения.

Число жителей в кварталах m, определяем по формуле:

.чел.

чел,

чел,

чел,

чел,

чел.

Общую площадь жилых зданий кварталов А, определяем по формуле:

, м²

, м²,

, м²,

, м²,

, м²,

, м².

Величину удельного показатель теплового потока на отопление жилых зданий q = 87 Вт/м² , при t₀ = -26 ⁰C, находим расчетные тепловые потоки на отопление жилых и общественных зданий кварталов по формуле:

, МВт

при К₁=0,25

, МВт

, МВт

, МВт

, МВт

, МВт.

Максимальные тепловые потоки на вентиляцию общественных зданий кварталов определяем по формуле:

МВт,

при К₁ = 0,25, К₂ = 0,6

, МВт

, МВт

, МВт

, МВт

, МВт.

Показатель теплового потока на горячее водоснабжение с учетом общественных зданий при норме одного жителя, а=105 л/сутки составит q_hm=376 Вт.

Среднечасовые тепловые потоки на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий кварталов определяем по формуле:

, МВт

, МВт

МВт

, МВт

, МВт

, МВт

Суммарный тепловой поток по кварталам Q_Σ, определяем суммированием расчетных тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение:

, МВт

, МВт

, МВт

, МВт

, МВт

, МВт

, МВт.

Таблица 1. Расчет тепловых потоков.

Задание 2

Для климатических условий г. Воронеж выполняем расчет и построение графиков часовых расходов теплоты на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение, а также годовых графиков теплопотребления по продолжительности тепловой нагрузки и по месяцам. Расчетные тепловые потоки района города ΣQ₀ = 88,3 МВт, на вентиляцию ΣQ_V = 10,6 МВт, на горячее водоснабжение ΣQ_HM=16,98 МВт. Расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления t₀ = -26 ⁰C.

Решение:

Определим часовые расходы на отопление:

_, МВт

t₀ (-26 ⁰ C): ,МВт

t₀ (-14 ⁰ C): ,МВт

t₀ (-3,4 ⁰C): ,МВт

t₀ (0 ⁰ C): ,МВт

t₀ (+8 ⁰C): ,МВт.

Определим часовые расходы на вентиляцию:

_, МВт

t₀ (-26 ⁰ C):,МВт

t₀ (-14 ⁰ C): ,МВт

t₀ (-3,4 ⁰C): ,МВт

t₀ (0 ⁰ C): ,МВт

t₀ (+8 ⁰C): ,МВт.

Для построения часового графика расхода теплоты на горячее водоснабжение, определим, используя формулу пересчета, среднечасовой расход теплоты на горячее водоснабжение для неотопительного периода (=0,8, t_Л=15 ⁰C, t_З=5⁰C):

, МВт.

Отложив на графике значения Q₀ и Q_V при t_н = + 8 ⁰C, а также значения ΣQ₀ и ΣQ_V при t_Н=t₀=-26 ⁰C и соединив их прямой, получим графики Q₀=f(t_H)и Q_V=f(t_H).

График среднечасового расхода теплоты на горячее водоснабжение не зависит от температуры наружного воздуха, и будет представлять собой прямую, параллельную оси абсцисс с ординатой 16,98 МВт для отопительного периода и с ординатой 10,87 МВт для неотопительного периода. Просуммировав ординаты часовых графиков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для диапазон температур t_Н=+8÷-26 ⁰C и соединив их с прямой получим суммарный часовой график Q_Σ=f(t_H). Для построения годового графика теплоты по продолжительности тепловой нагрузки и находим продолжительность отопительного периода для г. Воронеж. Данные сводим в таблицу 3.

Таблица 2.

Число часов за отопительные период со среднегодовой наружного воздуха, равной

График по продолжительности тепловой нагрузки строится на основании суммарного часового графика Q_Σ=f(t_H). Для этого из точек на оси температур (+8, 0, -5, -10, -15, -20, -25; -30; -35) восстанавливаем перпендикуляры до пересечения с линией суммарного часового графика и из точек пересечения проводим горизонтальные прямые до пересечения с перпендикулярами, восстановленных из точек на оси продолжительности. Соответствующих данных температурам. Соединив найденные точки плавной кривой, получим график по продолжительности тепловой нагрузки за отопительный период в течение 5210 часов. Затем построим график по продолжительности тепловой нагрузки за неотопительный период. Для чего проведем прямую параллельную оси абсцисс с ординатой равной =10,87 МВт до расчетной продолжительности работы системы теплоснабжения в году равной 8760 часов.

Для построения годового графика теплового потребления по месяцам находим среднемесячные температуры наружного воздуха. Затем используя формулы пересчета, определяем часовые расходы теплоты на отопление и вентиляцию для каждого месяца со среднемесячной температурой ниже +8⁰С. Определим суммарные расходы теплоты для месяцев отопительного периода как сумму часовых расходов на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Для месяцев неотопительного периода (с >+8) суммарный расход теплоты будет равен среднечасовому расходу теплоты на горячее водоснабжение =10,87 МВт.

Выполним расчеты по месецам:

,

МВт

МВт

МВт

МВт

МВт

МВт

МВт.

,

МВт

МВт

МВт

МВт

МВт

МВт

МВт.

, МВт.

Аналогично выполняем расчёты для всех месяцев отопительного периода. Расчеты вводим в таблицу 3. исходя из полученных данных, строим годовой график теплового потребления по месяцам.

Таблица 3. Среднемесячные расходы теплоты по месяцам года

Задание 3

Построить для закрытой системы теплоснабжения график центрального качественного регулирования отпуска теплоты по совмещённой нагрузке отопления и горячего водоснабжения (повышенный или скорректированный температурный график). Приняты расчётные температуры сетевой воды в подающей магистрали в τ₁=150 ⁰С, обратной магистрали τ₂=70 ⁰С, после элеватора τ₃=95 ⁰С. Расчётная температура наружного воздуха для проектирования отопления t₀=-26 ⁰C. Расчётная температура воздуха внутри помещения t_i=20 ⁰C. Расчётные тепловые потоки принимаем ΣQ₀ = 88,3 МВт, ΣQ_V = 10,6 МВт, ΣQ_HM=16,98 МВт. Температура горячей воды в системах горячего водоснабжения t_Н = 60 ⁰C, температура холодной воды t_С=5⁰C. Балансовый коэффициент для нагрузки горячего водоснабжения α_Б=1,2. Схема включения водоподогревателей систем горячего водоснабжения двухступенчатая последовательная.

Решение:

Предварительно выполним расчёт и построение отопительно-бытового графика температур с температурой сетевой воды в подающем трубопроводе для точки излома τ₂=70 ⁰С. Значение температур сетевой воды для систем отопления τ₁₀; τ₂₀; τ₃₀ определим, используя расчётные зависимости для температур наружного воздуха t_Н= +8; 0; -3,4; -14; -26 ⁰C.

Определяем, значение величин ∆t, ∆τ, θ:

t_H= +8 ⁰C:

⁰С

⁰С

⁰С

t_H= 0 ⁰C:

⁰С

⁰С

⁰С

t_H= -3,4 ⁰C:

⁰С

⁰С

⁰С

t_H= -14 ⁰C:

⁰С

⁰С

⁰С

t_H= -26 ⁰C:

⁰С

⁰С

⁰С

Используя расчётные данные и приняв минимальную температуру сетевой воды в подающем трубопроводе ⁰С, построим отопительно-бытовой график температур. Точке излома температурного графика будут соответствовать температуры сетевой воды⁰С, ⁰С, ⁰С температура наружного воздуха 0 ⁰С. Полученные значения температур сетевой воды для отопительно-бытового графика сведём в таблицу 4. Далее приступаем к расчёту повышенного температурного графика. Задавшись величиной недогрева ∆t_H=7 ⁰С определим температуру нагреваемой водопроводной воды после водоподогревателя первой ступени

⁰С

Балансовая нагрузка горячего водоснабжения :

МВт

Суммарный перепад температур сетевой воды δ в обеих ступенях водоподогревателей:

⁰С

Перепад температур сетевой воды в водоподогревателе первой ступени для диапазона температур наружного воздуха от t_H=+8 ⁰С до t_H=-3,4 ⁰С

⁰С.

Для указанного диапазона температур наружного воздуха перепад температур сетевой воды во второй ступени водоподогревателя .

⁰С

Величины δ₁ и δ₂ для диапазона температур наружного воздуха t_H от ⁰С и ⁰С.

t_H= +2,5 ⁰C:

⁰С

⁰С.

t_H= -3,4 ⁰C:

⁰С

⁰С.

t_H= -14 ⁰C:

⁰С

⁰С.

t_H= -26 ⁰C:

⁰С

⁰С.

Полученные значения величин δ₁ и δ₂ сведем в таблицу 4.

Температуры сетевой воды τ_1п и τ_2п в подающем и обратном трубопроводах для повышенного температурного графика:

t_H= +8÷+2,5⁰C:

⁰С

⁰С

t_H= -3,4 ⁰C:

⁰С

⁰С

t_H= -14 ⁰C:

⁰С

⁰С

t_H= -26 ⁰C:

⁰С

⁰С

Полученные значения величин τ_1п и τ_2п сведем в таблицу 4.

Для построения графика температуры сетевой воды в обратном трубопроводе после калориферов систем вентиляции в диапазоне температур наружного воздуха t_H= +8÷+2,5 ⁰C:

Определяем значение τ_2v для t_H= +8 ⁰C. Предварительно зададимся значением τ_2v= 17⁰С. Определяем температурные напоры в калорифере∆t_k и ∆t_k^/cоответственно для t_H= +8 ⁰C и t_H= +2,5 ⁰C:

⁰С

⁰С

Вычисляем левые и правые части уравнения:

Левая часть:

Правая часть: .

Поскольку численное значение правой и левой частей уравнения близки по значению, примем значение τ_2v= 17⁰С, как окончательное.

Для систем вентиляции с рециркуляцией воздуха, температуру сетевой воды после калориферов τ_2v для t_H= t₀ = -26 ⁰C .

Здесь значения ; ; соответствуют t_H=t_м=-14⁰C. Поскольку данное выражение решается методом подбора, предварительно зададимся значением τ_2v=51 ⁰С.

Определим значения и .

⁰С

⁰С

Далее вычислим левую часть:

Левая часть:

Поскольку левая часть выражения близка по значению правой, принятое предварительно значение τ_2v=51 ⁰С будем считать окончательным. Используя данные таблицы 4 построим отопительно-бытовой и повышенный температурные графики регулирования (рис. 3).

Таблица 4. Расчет температурных графиков регулирования для закрытой системы теплоснабжения