Реферат: Розрахунок систем теплопостачання

/> 

КОНТРОЛЬНАРОБОТА

З дисципліни«Джерела теплопостачання промислових підприємств»

«РОЗВ’ЯЗАННЯЗАДАЧ зтеми: РОЗРАХУНОКСИСТЕМ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ»

ЗАДАЧА 1

 

Визначити для умов містарозрахункові теплові потоки на опалення, вентиляцію й гаряче водопостачанняп'яти кварталів району міста.

Розрахункова температура зовнішньогоповітря для проектування систем опалення t0 = –31 0С.Щільність населення Р = 400 чілга. Загальна площа житлового будинку наодного жителя fзаг = 18 м2чіл. Середня заопалювальний період норма витрати гарячої води на одного жителя за добу а =115 лдоба.

Розрахунок: Розрахунок тепловихпотоків зводимо в табл. 6.1. У графи 1, 2, 3 таблиці заносимо відповідно номерикварталів, їхня площа Fкв у гектарах, щільність населення Р.Кількість жителів у кварталах m, визначаємо по формулі

/>

Для кварталу №1 кількість жителівскладе:

/> чол.

Загальну площу житлових будинківкварталу А визначаємо по формулі

/>

Для кварталу №1:

/> м2

Прийнявши для будинків будівліпісля 1985м величину питомого показника теплового потоку на опалення житловихбудинків при t 0 = -31 0Сqо = 87 Вт/м2,знаходимо розрахункові теплові потоки на опалення житлових і суспільнихбудівель кварталів по формулі:

/>

Для кварталу №1 при K1= 0,25 одержимо розрахункову витрату тепла на опалення житлових ісуспільних будинків:

/>

Максимальні теплові потоки навентиляцію суспільних будинків кварталів визначаємо по формулі:

/>

Для кварталу №1 при ДО2= 0,6 одержимо:

/>

За додатком 3 навчальногопосібника збільшений показник теплового потоку на гаряче водопостачання qhз врахуванням суспільних будинків при нормі на одного жителя a = 115 лдобускладе 407 Вт.

Середньодобові теплові потоки нагаряче водопостачання житлових і суспільних будинків кварталів визначаємо поформулі

/>

Для кварталу №1 ця величинаскладе

/>

Сумарний тепловий потік покварталах, QS, визначаємопідсумовуванням розрахункових теплових потоків на опалення, вентиляцію й гарячеводопостачання

/>

Для кварталу №1 сумарний тепловийпотік складе

/>

Аналогічно виконуються розрахункитеплових потоків і для інших кварталів.

Таблиця 1 — Розрахунок тепловихпотоків

№ кварталу

Площа кварталу Fкв, га

Щільність населення P чіл/га

Кількість жителів m

Загальна площа, А, м2

Тепловий потік, МВт

Q 0 max

Q v max

Q hm

Q S

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1

2

3

4

5

10

15

20

10

15

400

400

400

400

400

4000

6000

8000

4000

6000

72000

108000

144000

72000

108000

7,83

11,745

15,66

7,83

11,745

0,94

1,41

1,88

0,94

1,41

1,628

2,442

3,256

1,628

2,442

10,398

15,597

20,796

10,398

15,597

å54,8 6,58 11,396 72,786

ЗАДАЧА 2

Для кліматичних умов міставиконати розрахунок і побудова графіків годинних витрат теплоти на опаленнявентиляцію й гаряче водопостачання, а також річних графіків теплоспоживання потривалості теплового навантаження й по місяцях. Розрахункові теплові потокирайону міста на опалення Q 0 max = 300 МВт, на вентиляцію Qv max = 35 МВт, на гаряче водопостачання Qhm = 60Мвт. Розрахункова температура зовнішнього повітря для проектуваннясистем опалення t0 = -31 0C.

Розрахунок: Визначимо,використовуючи формули перерахування і вартові витрати на опалення й вентиляціюпри температурі зовнішнього повітря tн= +100С.

/>/> МВт

/>/> МВт

Відклавши на графіку (див. рис.2а) значення /> й /> при tн =+10 0С, а також значення /> й /> при tн =t0 = -31 0C і з'єднавши їх прямою, одержимографіки />= f (tн)і />= f (tн).Для побудови годинного графіка витрати теплоти на гаряче водопостачання,визначимо, використовуючи формулу перерахування, середньогодинну витратутеплоти на гаряче водопостачання для неопалювального періоду />.

/>/> МВт

Графік середньогодинної витратитеплоти на гаряче водопостачання не залежить від температури зовнішньогоповітря, і буде являти собою пряму, паралельну осі абсцис з ординатою 60 МВтдля опалювального періоду і з ординатою 38,4 МВт для неопалювального періоду.Додавши ординати годинних графіків на опалення, вентиляцію й гарячеводопостачання для діапазону температур tн = +10 ¸ -31 0C і з'єднавши їхпрямою одержимо сумарний годинний графік />.Для побудови річного графіка теплоти по тривалості теплового навантаженнязнаходимо тривалості стояння температур зовнішнього повітря в годинниках з інтервалом50C і тривалість опалювального періоду для міста n0 =4920 ч. Дані зводимо в таблицю 2.

Таблиця 2 — Тривалість стояннятемператур зовнішнього повітря

Тривалість стояння, n, година

Температура зовнішнього повітря

-40

-35

-35

-30

-30

-25

-25

-20

-20

-15

-15

-10

-10

-5

-5

+5

+5

+10

n

2 47 275 630 800 666 596 561 583 760 Температури -35 і нижче -30 і нижче -25 і нижче -20 і нижче -15 і нижче -10 і нижче -5 і нижче 0 і нижче +5 і нижче +8 і нижче

ån

2 49 324 954 1754 2420 3016 3577 4160 4920

Графік по тривалості тепловогонавантаження (див. рис. 1б) будується на підставі сумарного годинного графіка />. Для цього із точок на осітемператур (+10, 0, -10, -20, -30) відновлюємо перпендикуляри до перетинання злінією сумарного годинного графіка й із точок перетинання проводимогоризонтальні прямі до перетинання з перпендикулярами, відновленими із точок наосі тривалості, що відповідають даним температурам. З'єднавши знайдені точокплавної кривої, одержимо графік по тривалості теплового навантаження заопалювальний період протягом 4920 годин. Потім побудуємо графік по тривалостітеплового навантаження за неопалювальний період, для чого проведемо пряму,паралельну осі абсцис із ординатою рівної />=38,4 МВт до розрахункової тривалості роботи системи теплопостачання в роцірівної 8400 годин.

/>

Рис. 1 — Графіки тепловогоспоживання: а — годинні графіки теплового споживання; б — річний графік потривалості теплового навантаження

Для побудови річного графікатеплового споживання по місяцях по знаходимо середньомісячні температуризовнішнього повітря. Потім, використовуючи формули перерахування і визначимогодинні витрати теплоти на опалення й вентиляцію для кожного місяця ізсередньомісячною температурою нижче +10 0C. Визначимо сумарнівитрати теплоти для місяців опалювального періоду як суму годинних витрат наопалення, вентиляцію й гаряче водопостачання. Для місяців неопалювальногоперіоду (з />>+10) сумарну витрату теплотибуде дорівнює середньогодинні витраті теплоти на гаряче водопостачання />= 38,4 Мвт. Виконаєморозрахунки для січня

/>/> МВт

/>/> МВт

/> МВт

Аналогічно виконуємо розрахунки йдля інших місяців опалювального періоду. Використовуючи отримані дані,побудуємо річний графік теплового споживання по місяцях (див. рис. 2)

Таблиця 3 — Середньогодиннівитрати теплоти по місяцях року

Середньогодинні витрати теплоти по місяцях Середньомісячні температури зовнішнього повітря Січ Лют Берез Квіт Трав Черв Лип Серп Вер Жов Лист Груд -22,3 -17,2 -8,5 3,1 11,1 17,4 21,1 20 13,9 4,7 -8,1 -18,5

/>

237,1 207,1 155,9 87,6 78,2 153,5 214,7

/>

27,7 24,2 18,2 10,2 9,1 17,9 25

/>/>

60 60 60 60 38,4 38,4 38,4 38,4 38,4 60 60 60

/>

324,8 291,3 234,1 157,8 38,4 38,4 38,4 38,4 38,4 147,3 231,4 299,7

/>

Рис. 2 — Річний графік тепловогоспоживання по місяцях

ЗАДАЧА 3

Побудувати для закритої системитеплопостачання графік центрального якісного регулювання відпуску теплоти поспільному навантаженню опалення й гарячого водопостачання (підвищений абоскоректований температурний графік). Прийняти розрахункові температури мережноїводи в магістралі, що подаєt1= 1300С узворотної магістраліt2= 700С, післяелеватораt3= 950С. Розрахунковатемпература зовнішнього повітря для проектування опалення t0 =-31 0С. Розрахункова температура повітря усередині приміщення ti= 20 0С. Розрахункові теплові потоки прийняти з задачі 2. Q0max=300 МВт; Qvmax = 35 МВт; Qhm = 60 Мвт.Температура гарячої води в системах гарячого водопостачання th =60 0С, температура холодної води tс = 50С.Балансовий коефіцієнт для навантаження гарячого водопостачання aб = 1,2. Схема включенняводопідігрівачів систем гарячого водопостачання двоступінчаста послідовна />.

Розрахунок: Попередньо виконаєморозрахунок і побудову опалювально-побутового графіка температур з температуроюмережної води в трубопроводі, що подає, для точки зламу /> = 700С.Значення температур мережної води для систем опалення t10; t20; t30 визначимо використовуючирозрахункові залежності для температур зовнішнього повітря tн=+10; 0; -10; -23; -31 0С

/>,

/>,

/>.

Визначимо, використовуючи формулизначення величин />

/>

/>

/>

Для tн = +100Сзначення t10, t20 ,t30 відповідно складуть:

/>

/>

/>

Аналогічно виконаємо розрахункитемператур мережної води й для інших значень tн.Використовуючи розрахункові дані й прийнявши мінімальну температуру мережноїводи в трубопроводі, що />подає, =70 0С, побудуємо опалювально-побутовий графік температур (див. рис.4).Точці зламу температурного графіка будуть відповідати температури мережної води/>= 70 0С, />= 45,4 0С, />= 55,7 0С, температуразовнішнього повітря />= — 0,85 0С.Отримані значення температур мережної води для опалювально-побутового графіказведемо в таблицю. Далі приступаємо до розрахунку підвищеного температурногографіка. Задавшись величиною недогріву Dtн= 7 0Свизначимо температуру водопровідної води, що /> нагріває,після водопідогрівача першого щабля

/>

Визначимо за формулою балансовенавантаження гарячого водопостачання />: /> МВт

За формулою визначимо сумарнийперепад температур мережної води dв обох щаблях водопідогрівачів

/>

Визначимо по формулі перепадтемператур мережної води у водопідогрівачі першого щабля /> для діапазону температурзовнішнього повітря від tн= +10 0С до t'н = — 0,85 0С

/>

Визначимо для зазначеногодіапазону температур зовнішнього повітря перепад температур мережної води вдругому щаблі водопідогрівача />

/>

Визначимо використовуючи формулизначення величин d2 і d1 для діапазону температурзовнішнього повітря tн від t'н= — 0,85 0С до t0= -310С. Так, для tн=-10 0С ці значення складуть:

/>

/>

Аналогічно виконаємо розрахункивеличин d2 і d1 для значень tн =-23 0С и tн= –31 0С. Температуримережної води /> й /> у падаючому й зворотномутрубопроводах для підвищеного температурного графіка визначимо по формулах.

Так, для tн=+10 0С и tн= — 0,85 0С ці значенняскладуть

/> 

/>

для tн = -10 0С

/> 

/>

Аналогічно виконаємо розрахункидля значень tн = -23 0С и -31 0С.Отримані значення величин d2,d1,/>,/> зведемо в таблицю.

Для побудови графіка температуримережної води у зворотному трубопроводі після калориферів систем вентиляції /> в діапазоні температурзовнішнього повітря tн = +10 ¸- 0,850С використаємо формулу

/>

Визначимо значення t2v для tн = +10 0С.Попередньо задамося значенням />0С.Визначимо температурні напори в калорифері /> й/> відповідно для tн= +10 0С і tн = — 0,85 0С

/>

/>

Обчислимо ліві й праві частинирівняння

Ліва частина />

Права частина />

Оскільки чисельні значення правоїй лівої частин рівняння близькі за значенням (у межах 3%), приймемо значення /> як остаточне.

Для систем вентиляції зрециркуляцією повітря визначимо, використовуючи формулу, температуру мережної водипісля калориферів t2v для

tн = t0 = -310C:/>

Тут значення Dt/> ; t/> ; t/> відповідають tн =tv= — 23 0С. Оскільки даний вираз розв’язується методом підбору,попередньо задамося значенням t2v = 540С.Визначимо значення Dtк і Dt/>

/>

/>

Далі обчислимо ліву частинувиразу

/>

Оскільки ліва частина виразублизька за значенням правої (1,003»1), прийняте попереднєзначення t2v = 54 0С будемовважати остаточним. Використовуючи дані таблиці побудуємо опалювально-побутовій підвищений температурні графіки регулювання (див. рис. 3).

Таблиця 4 — Розрахуноктемпературного графіка мережної води для закритої системи теплопостачання.

tН

t10

t20

t30

d1

d2

t1П

t2П

t2V

10 70,0 45,4 55,7 5,7 8,7 75,7 36,7 18,0 -0,85 70,0 45,4 55,7 5,7 8,7 75,7 36,7 45,2 -10 88,8 53,5 68,2 3,9 10,5 92,7 43,0 53,5 -23 114,6 64,0 85,1 1,9 12,5 116,5 51,5 64,0 -31 130,0 70,0 95,0 0,4 14,0 130,4 56,0 54,0

/>

/>/>Рис. 3 — Температурніграфіки регулювання мережної води для закритої системи теплопостачання ( — опалювально-побутовий; — підвищений)

ЗАДАЧА 4

Побудувати для відкритої системитеплопостачання скоректований (підвищений) графік центрального якісногорегулювання. Прийняти балансовий коефіцієнт aб= 1,1.Прийняти мінімальну температуру мережної води в трубопроводі, що подає, дляточки зламу температурногографіка /> 0С. Інші вихідні дані взяти із задачі3.

Розрахунок. Спочатку будуємографіки температур центрального якісного регулювання опалювального навантаження/>; />; /> використовуючи розрахункипо формулах. Далі побудуємо опалювально-побутовий графік, точці зламу якоговідповідають значення температур мережної води /> 0С;/> 0C; /> 0C, ітемпература зовнішнього повітря /> 0C.Далі приступаємо до розрахунку скоректованого графіка. Визначимо балансовенавантаження гарячого водопостачання />

/> MВт

Визначимо коефіцієнт відношеннябалансового навантаження на гаряче водопостачання до розрахунковогонавантаження на опалення />

/>/>

Для ряду температур зовнішньогоповітря tн= +10 0С; -10 0С; -25 0С;-31 0С, визначимо відносні витрати теплоти на опалення /> по формулі. Для tн=-10 /> складе:

/>/>

Потім прийнявши відомі ізприкладу 6.3 значення tc; th; q; Dt визначимо,використовуючи формулу, для кожного значення tн відноснівитрати мережної води на опалення />.

Для tн = -10 0С/> складе:

/>

Аналогічно виконаємо розрахунки /> й для інших значень tн.

Температури мережної води в щоподає t1п і зворотному t2п трубопроводах для скоректованогографіка визначимо по формулах.

Так, для tн =<sub/>-10 0С одержимо

/>= =/> 0С

/>=/> 0С

Виконаємо розрахунки t1п і t2п і для інших значень tн. Визначимо,використовуючи розрахункові залежності, температури мережної води t2v після калориферів системвентиляції для tн = +10 0С и tн =-31 0С (при наявності рециркуляції). При значенні tн =+10 0С задамося попередньо величиною

t2v = 250C.

Визначимо значення Dtк і Dtк/>

/>

/>

Далі обчислимо ліву й правучастини виразу

/>

/>; />

Оскільки чисельні значення лівоїй правої частин рівняння близькі, прийняте раніше значення t2v = 250C, будемо вважатиостаточним. Визначимо також значення t2v при tн =t0= -31 0C. Задамося попередньо значенням t2v = 470C

/>

Обчислимо значення Dtкі />

/>

/>

Далі обчислимо ліву частинувиразу

/>

Оскільки ліва частина виразублизька за значенням правої (1,003»1), прийняте ранішезначення t2v = 54 0С будемовважати остаточним

Отримані значення розрахунковихвеличин зведемо в таблицю 5.

Таблиця 5 — Розрахунокпідвищеного (скоректованого) графіка для відкритої системи теплопостачання.

tн

t10

t20

t30

`Q0

`G0

t1п

t2п

t2v

+10 60 41,2 49,2 0,2 0,65 64,2 40,2 25 +3,6 60 41,2 49,2 0,33 0,8 64,2 40,2 40,4 -10 88,8 56.5 68,2 0,59 0,95 90,1 53,2 53,5 -23 114,6 64 85,1 0,84 1,02 113,8 64,2 64 -31 130 70 95 1 1,04 130 70 54

Використовуючи дані таблиці,побудуємо опалювально-побутовий, а також підвищений графіки температур мережноїводи.