Дубинин А.М. Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий

Подождите немного. Документ загружается.

1 – смесительные насосы; 2 – счетчик воды гвс; 3 – грязевики; 4 –

обратный клапан; 5 – регулятор расхода; 6 – регулятор температуры воды на

гвс; 7 – термометры; 8 – манометры; 9 – теплосчетчик.

Схема индивидуального теплового пункта (ИТП) отличается от схемы

ЦТП только заменой смесительного насоса – 3 на элеватор. Элеватор – это

струйный смесительный насос, имеющий постоянный коэффициент

смешения при переменных гидравлических режимах (рис. 9.3). Элеваторы

выбираются

по номограмме с использованием двух параметров –

сопротивления отопительной системы и коэффициента инжекции.

Упомянутые два параметра определяют номер элеватора и диаметр

сопла [13]. ЦТП для цехов промпредприятий сооружаются отдельно, т. к. в

них отопительный сезон начинается позже из-за внутренних тепловыделений.

9.2. Открытые системы теплоснабжения

В открытых системах теплоснабжения вода на горячее водоснабжение

отбирается непосредственно из трубопровода обратной воды, прямой или

смешанной. Схема ЦТП представлена на рис. 9.2. Предусмотрена установка

смесительного насоса – 1, благодаря ему происходит подмес обратной воды

из отопительных систем абонентов с температурой τ

к прямой воде с

температурой τ

. Смешанная вода с температурой τ

поступает в

отопительные установки абонентов. Имеется регулятор расхода воды в

отопительные приборы – 5. Регулятор – 6 поддерживает температуру

горячей воды – 55°С.

Для регистрации тепловой энергии имеются теплосчетчик – 9 и

расходомер воды на горячее водоснабжение – 2. Установлены грязевики – 3,

манометры – 8 и термометры – 7 для задерживания посторонних предметов,

замера давления и температуры. Регулятор – 5 поддерживает постоянный

расход воды на

отопление.

Рис. 9.3. Элеваторное устрoйство.

1 – сопло; 2 – камера смешения; 3 – диффузор; τ

, τ

– температуры

прямой, обратной и смешанной воды.

Между ЦТП (ИТП) и абонентами находятся внутриквартальные

(распределительные) водяные тепловые сети. В закрытых системах

теплоснабжения их, как правило, четыре – прямая и обратная для отопления,

прямая горячего водоснабжения и линия рециркуляции горячей воды.

Обычно внутриквартальные тепловые сети прокладывают под землей

канально или бесканально.

10. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ

ВНУТРИКВАРТАЛЬНЫМИ ТЕПЛОВЫМИ СЕТЯМИ

Однотрубный теплопровод подземной бесканальной прокладки.

На трубу наносят антикоррозионное покрытие, затем пенополиуритан

и полиэтиленовую оболочку.

Заданными величинами являются: h – глубина заложения трубы над

уровнем земли; диаметр трубы – d

тр

и изоляции – d

, м. Температура

теплоносителя τ. Коэффициенты теплопроводности изоляции – λ

из

, грунта –

гр

и температура грунта – t

гр

Требуется определить мощность тепловой потери с 1 метра длины

трубопровода.

Алгоритм расчета:

определяем термическое сопротивление изоляции:

гр

из

πλ2

l⋅= ;

определим термическое сопротивление грунта:

игр

гр

πλ2

l⋅=

;

найдем суммарное термическое сопротивление изоляции и грунта:

гри

RRR += ;

удельная тепловая потеря, Вт / м:

гр

−

Двухтрубный теплопровод подземной бесканальной прокладки.

Заданными являются диаметры труб d

т1

и d

т2

, диаметры изоляции d

и1

и2

, глубина заложения теплопровода над уровнем земли – h, расстояние

между осями труб –

в, м. Температуры теплоносителей в трубах τ

и τ

грунта

гр

. Теплопроводность материала изоляции λ

из

и грунта λ

гр

. Требуется

рассчитать удельную мощность тепловой потери

общ

, Вт / м.

Алгоритм расчета:

термическое сопротивление изоляции первой трубы:

т1

и1

из

и1

πλ2

l⋅= ;

термическое сопротивление изоляции второй трубы:

т2

и2

из

и2

πλ2

l⋅= ;

термическое сопротивление грунта относительно первой трубы:

и1гр

гр1

πλ2

l⋅=

;

термическое сопротивление грунта относительно второй трубы:

и2гр

гр2

πλ2

l⋅= ;

5. суммарное термическое сопротивление изоляции первой трубы и

грунта относительно первой трубы:

гр1и11

RRR

;

суммарное термическое сопротивление изоляции второй трубы и

грунта относительно второй трубы:

гр2и22

RRR

;

условное дополнительное термическое сопротивление, учитывающее

совместную прокладку двух труб с разными температурами

теплоносителей:

гр

πλ2

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

+⋅=

nR l ;

удельная мощность тепловой потери первой трубой, Вт / м:

(

)

(

)

021

0гр22гр1

ττ

RtRt

−

= ;

удельная мощность тепловой потери второй трубой, Вт / м:

(

)

(

)

021

0гр11гр2

ττ

RtRt

−

= ;

10.

удельная мощность тепловой потери двух труб вместе, Вт / м:

21общ

qqq

Однотрубный теплопровод канальной прокладки.

Исходные данные для расчета: размеры канала по внутреннему

обмеру а х в; толщина стенки канала – Δ; диаметр трубы – d

; диаметр

изоляции – d

; глубина заложения трубы от поверхности земли – h, м;

температура теплоносителя в трубе – τ; температура грунта – t

гр

, °С;

коэффициенты теплоотдачи снаружи изоляции – α

ни

и к внутренней

поверхности канала – α

впк

, Вт / (м

⋅К); коэффициенты теплопроводности

материала изоляции – λ

из

и канала – λ

, Вт / (м⋅К).

Требуется определить удельную мощность тепловой потери – q, Вт / м.

Алгоритм расчета:

1. диаметр канала по внутреннему обмеру:

(

)

π/2

к1

ваd

;

диаметр канала по внешнему обмеру:

(

)

(

)

[]

π/222

к2

= ваd ;

термическое сопротивление канала, м⋅К / Вт:

к1

к2

πλ2

nR l⋅= ;

термическое сопротивление теплоотдачи к внутренней поверхности

канала:

впкк1

впк

απ

⋅

R ;

эквивалентный диаметр канала, м, по обмеру:

d = ;

термическое сопротивление грунта:

эгр

гр

πλ2

l⋅= ;

термическое сопротивление теплоотдачи снаружи изоляции:

нии

ни

απ

⋅

R ;

термическое сопротивление изоляции:

из

πλ2

l⋅= ;

температура внутри канала, °С:

грквпкнии

грквпк

гр

нии

RRRRR

RRR

= ;

10.

удельная мощность тепловой потери, Вт / м:

нии

−

;

Двухтрубный теплопровод канальной прокладки

Исходные данные для расчета мощности тепловой потери: размеры

канала по внутреннему обмеру – а, в; толщина стенки канала – Δ; глубина

заложения труб от поверхности земли – h, м; коэффициенты

теплопроводности материала изоляции – λ

из

и грунта – λ

гр

, Вт / (м⋅К);

температура теплоносителя в трубах – τ

и τ

; температура грунта – t

гр

, °С;

диаметры труб – d

т1

и d

т2

; диаметры изоляции труб – d

и1

и d

и2

; коэффициенты

теплоотдачи от наружной поверхности изоляции – α

ни

и к внутренней

поверхности канала – α

впк

, Вт / (м

⋅К).

Требуется определить удельную мощность тепловой потери –

общ

, Вт / м.

Алгоритм расчета:

зададим в первом приближении температуру внутри канала –

∗

(≅ 25°С);

из [14] для заданной температуры в канале находим удельную

мощность тепловой потери для одной трубы –

∗

q и для другой трубы –

∗

q , Вт / м;

найдем термическое сопротивление изоляции первой трубы, м⋅К / Вт:

∗

−

к1

и1

R ;

4. термическое сопротивление изоляции второй трубы:

∗

−

к2

и2

диаметр канала по внутреннему обмеру:

(

)

π/2

к1

ваd

;

диаметр канала по внешнему обмеру:

(

)

(

)

[]

π/222

к2

= ваd ;

термическое сопротивление канала:

к1

к2

πλ2

l⋅= ;

термическое сопротивление теплоотдачи к внутренней поверхности

канала:

впкк1

впк

απ

⋅

R ;

эквивалентный диаметр канала по наружному обмеру:

d = ;

здесь F

и Р

– площадь сечения канала и его периметр по наружному

обмеру, м

и м;

10.

термическое сопротивление грунта:

эгр

гр

πλ2

l⋅= ;

11.

термическое сопротивление теплоотдачи снаружи изоляции первой

трубы:

нии1

ни1

απ

⋅

R ;

12.

термическое сопротивление теплоотдачи снаружи изоляции второй

трубы:

нии2

ни2

απ

⋅

R ;

13. суммарное термическое сопротивление изоляции и теплоотдачи

снаружи изоляции первой трубы:

ни12и11

RRR

;

14.

суммарное термическое сопротивление изоляции и теплоотдачи

снаружи изоляции второй трубы:

ни2и22

RRR

;

15.

определим фактическую температуру в канале, °С:

грквпк21

грквпк

гр

111

ττ

RRRRR

RRR

= ;

16.

если фактическая температура в канале отличается от заданной в

первом приближении (см. пп. 1), то вводим поправку на удельную

мощность тепловой потери для первой трубы:

∗

−

к1

для второй трубы:

∗

−

к2

;

17.

суммарная удельная мощность тепловой потери от двух труб, Вт / м:

21общ ll

qqq

Для нахождения мощности теплопотери со всей длины теплопровода –

тп

надо умножить q

общ

на его длину. Полученную величину Q

тп

прибавляют

к полезной мощности теплопотребителя на отопление, вентиляцию и горячее

водоснабжение. Таким образом, рассчитывают мощность, отпускаемую в

тепловые сети от источника теплоснабжения.

11. СНАБЖЕНИЕ ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ

ВОДОЙ БЫТОВЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Расчетный среднесуточный расход воды на хозяйственно-питьевые

нужды районом, м

/ сут [36]:

()

срср

сут

−

∑

NiqV .

Здесь: N

– число жителей в районе, чел.;

ср

q − среднесуточная норма расхода

холодной воды на одного жителя района, л / (сут.

⋅чел.) (см. табл. 11.1); m –

число групп однотипных потребителей холодной воды.

Таблица 11.1

Потребление холодной воды бытовыми потребителями, л / (сут.

⋅чел.)

№

п / п

Характер оборудования зданий санитарно-

техническими устройствами

ср

q , [л / (сут.⋅чел)]

1 Водоразборные колонки на улицах 30 – 50

2 Только водопровод холодной воды и канализация 125 – 160

3 Водопровод холодной воды, канализация, ванны с

местными водонагревательными колонками

160 – 230

4 Водопровод холодной воды, канализация, ванны с

централизованным горячим водоснабжением

230 – 350

Потребление воды на хозяйственно-бытовые нужды в течение суток

очень неравномерно (см. рис. 11.1). минимальный расход воды приходится

от 2 до 5 часов, максимальный от 9 до 12 и с 19 до 21 час.

Рис. 11.1. График суточного потребления холодной воды

бытовыми потребителями:

max

сут

ср

сут

min

сут

, , VVV − минимальный, средний и максимальный водоразбор

Вводятся понятия:

коэффициенты суточной неравномерности водоразбора:

3,11,1/

ср

сут

max

сут

max

сут

−

VVК ,

9,07,0/

ср

сут

min

сут

min

сут

−

= VVК ;

Суточный расход максимальный и минимальный холодной воды, м

/ сут:

max

сут

ср

сут

max

сут

КVV

⋅

min

сут

ср

сут

min

сут

КVV

⋅

;

коэффициенты часовой неравномерности потребления холодной воды

на хозяйственно-бытовые нужды района:

maxmaxmax

час

βα

К ,

minminmin

час

βα

К .

Здесь:

max

=1,2 – 1,4; α

min

= 0,4 – 0,6 – коэффициенты, учитывающие

степень благоустройства зданий и климатические условия;

max

и β

min

–

коэффициенты, зависящие от числа жителей в данном районе. Так при числе

жителей в районе 1; 100; 1000 тыс. человек,

max

= 2; 1,1; 1, а β

min

= 0,1; 0,7; 1.

Тогда часовой расход холодной воды, м

/ ч, максимальный и

минимальный:

24/

max

час

ср

сут

max

час

КVV

⋅

24/

min

час

ср

сут

min

час

КVV

⋅

На эти расходы рассчитываются и выбираются водопроводы, насосы,

водонапорные башни.

Кроме расхода воды на хозяйственно-бытовые нужды необходимо

учитывать расход воды на тушение пожаров в данном районе. Так для

района с числом жителей 100 тыс. человек планируется

ср

= 30 л / (сут.⋅чел.),

а с числом жителей 0,8 – 1,0 млн.человек

ср

= 9 л / (сут.⋅чел.).

Схема водоснабжения района представлена на рис. 11.2. Схемой

предусматривается очистка речной воды и доведение ее качества до

питьевой. Водонапорные башни для стабилизации напора воды у

потребителей. Канализационные сети для водоотведения сточных вод. И,

наконец, станция очистки сточных вод перед сбрасыванием в реку.

Промышленные потребители холодной воды на хозяйственно-

бытовые и технические цели.