Ляликов Б.А. Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть 1

Подождите немного. Документ загружается.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

F – общая площадь жилых зданий, м

;

– коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление об-

щественных зданий, при отсутствии данных принимается равным 0,25;

– поправочный коэффициент, учитывающий климатические ус-

ловия района;

– наружный объем здания, м

;

– расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемых

зданий,

°С [12];

– расчетная температура наружного воздуха для отопления,

°С [12];

Средний тепловой поток на отопление для средней за отопитель-

ный сезон температуры наружного воздуха [26]

)(

ср

−

= , МВт (Гкал/ч),

(1.8)

где

ср

t – средняя температура наружного воздуха за отопительный пе-

риод, °С [12].

Формулой (1.8) можно воспользоваться для определения сезонной

тепловой нагрузки при температуре наружного воздуха

≤ t

нв

≤ 8 °C.

1.2.2. Расчет тепловых потерь через наружные ограждения

Определение потерь тепла отапливаемых помещений через наруж-

ные ограждения сводится к расчету суммы основных потерь теплоты

через наружные ограждения и добавочных затрат теплоты на нагрев

инфильтрационного воздуха.

Теплопотери помещений через ограждающие конструкции

QQQQ

твдотп

−

∑

, МВт (Гкал/ч),

(1.9)

где

тп

– полные тепловые потери помещения;

ΣQ

– сумма основных тепловых потерь через ограждающие кон-

струкции;

– добавочные потери тепла для нагрева инфильтрующегося че-

рез ограждения конструкции наружного воздуха;

тв

– тепловыделения в помещении.

Основные тепловые потери в помещениях определяются по форму-

ле [22]

,/)

()(

⋅+⋅−⋅=

∑

МВт (Гкал/ч),

(1.10)

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

где

А – расчетная площадь ограждающей конструкции, м

;

R – сопротивление теплопередаче конструкции ограждения,

·°С / Вт (м

·°С·ч/ккал) [23];

– расчетная температура внутреннего воздуха помещения, °С;

– расчетная температура наружного воздуха для проектирования

отопления или температура воздуха более холодного помещения (при

расчете потерь теплоты через внутренние ограждения), °С;

β – добавочные потери теплоты в долях от основных для различ-

ных типов помещений и ограждений [16, 23];

n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения на-

ружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к на-

ружному воздуху [16, 23].

Добавочные потери теплоты на нагрев инфильтрирующегося на-

ружного воздуха через ограждающие конструкции помещений опреде-

ляются [22] как

,)(28,0

⋅−

∑

⋅=

МВт (Гкал/ч),

(1.11)

где

– расход инфильтрующегося воздуха через ограждающие кон-

струкции помещения, определяется по формуле (1.12)

кг/ч,,5,03456

216,0

5,0

67,0

0,67

∑

⋅+Δ

∑

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

∑

⋅=

(1.12)

где

, А

– площади наружных ограждающих конструкций, световых

проемов (окон, балконных дверей фонарей) и других ограждений, м

;

– площадь щелей, неплотностей и проемов в наружных ограж-

дающих конструкциях, м

;

, Δp

– расчетная разность между давлениями на наружной

и внутренней поверхностях ограждающих конструкций соответственно

на расчетном этаже и на уровне пола первого этажа, Па;

– сопротивление воздухопроницанию проемов [23], м

· ч Па/кг;

– нормативная воздухопроницаемость наружных ограждающих

конструкций [23], кг/м

· ч.

l – длина стыков стеновых панелей, м.

Расчетная разность давлений определяется по формуле

()

(

)

ccwh

пснс

вн

5,0 −−+

−

−=Δ

, Па, (1.13)

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

где

Н – высота здания от уровня средней планировочной отметки зем-

ли до верха карниза, центра вытяжных отверстий фонаря или устья

шахты, м;

– расчетная высота от уровня земли до верха окон, балконных

дверей, ворот, проемов или до оси горизонтальных и середины верти-

кальных стыков стеновых панелей, м;

, γ

– удельный вес, соответственно наружного воздуха и воздуха

в помещении, определяемый по формуле

=γ

273

4364

, кг/(м

· с

(1.14)

где ρ

– плотность наружного воздуха, кг/м

;

w – скорость ветра [6, 24], м/с;

нс

, с

пс

– аэродинамические коэффициенты соответственно для на-

ветренной и подветренной поверхностей ограждений здания, прини-

маемые по [24];

– коэффициент учета изменения скоростного давления ветра

в зависимости от высоты здания [24];

– условно постоянное давление воздуха в здании, Па.

Для определения отношения теплопотерь инфильтрацией к тепло-

потерям теплопередачей через наружные ограждения можно использо-

вать приближенную формулу [5]

(

)

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−==

(1.15)

где

L – расчетная высота для среднего этажа здания

25,0

, м,

(1.16)

где

Н – высота здания, м;

, T

– температура внутреннего и наружного воздуха, К;

– аэродинамический коэффициент определяется по [24];

w – расчетная скорость ветра для холодного периода для соответст-

вующей местности [24], м/с;

β – поправочный коэффициент, учитывающий несовпадение во

времени принятых в расчете скорости ветра и температуры наружного

воздуха (β = 0,6 – для Европейской части севернее 52° северной широ-

ты; для центральных районов Западной (до 68° с. ш.) и Восточной

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

(до 70° с. ш.) Сибири, Хабаровского и Приморского краев, за исключе-

нием прибрежных районов до высоты 500 м, а также для районов Сред-

ней Азии и Закавказья; β = 1,2 – для прибрежных районов Приморского

края до высоты 500 м над уровнем моря; β = 1,0 – для остальных терри-

торий);

b – постоянная величина (b = 0,035÷0,040 – для отдельно стоящих про-

мышленных зданий с большими световыми проемами;

b = 0,008÷0,010 –

для жилых и общественных зданий с двойным остеклением при сплошной

застройке кварталов).

1.2.3. Тепловая нагрузка на вентиляцию

Расход тепла на вентиляцию жилых зданий, не имеющих, как пра-

вило, специальной приточной системы, невелик. Он обычно не превы-

шает 5÷10 % расхода тепла на отопление и учитывается величиной

удельной тепловой потери

Расход тепла на вентиляцию производственных и коммунальных

предприятий, а также общественных и культурных учреждений состав-

ляет значительную долю от суммарного теплопотребления объекта. В

производственных предприятиях расход тепла на вентиляцию часто

превышает расход на отопление.

Ориентировочно максимальный тепловой поток на вентиляцию

общественных зданий определяется по укрупненным показателям: об-

щей площади

F [26] или наружному объему здания V

[5, 6] соответст-

венно по формулам (1.17) и (1.18):

−

⋅⋅

⋅

⋅= F

, МВт (Гкал/ч),

(1.17)

6р

нв

10)(

−

⋅−⋅⋅

⋅

= tt

, МВт (Гкал/ч),

(1.18)

где

– коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию

общественных зданий, принимается для построек до 1985 г. – 0,4, после

1985 г. – 0,6 [26];

– удельная вентиляционная характеристика Вт/(м

· К)

(ккал/(м

·ч·

°С)) [6];

нв

– расчетная температура наружного воздуха для проектирова-

ния вентиляции, °С [12].

Средний тепловой поток на вентиляцию для средней температуры

воздуха за отопительный сезон [26]

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

)(

нср

вв

−

, МВт (Гкал/ч).

(1.19)

1.3. Круглогодичные тепловые нагрузки

1.3.1. Технологическая нагрузка

В промышленности технологические аппараты нередко потребля-

ют тепло в больших количествах и весьма разнообразно во времени.

Это, например, различные сушильные и выпарные установки, пропа-

рочные камеры, варочные котлы, гальванические ванны, ректификаци-

онные аппараты и др.

Удельные нормы технологического потребления тепла относят

к единице продукции. Поэтому расходы тепла на производственные

нужды следует определять по мат

ериалам технологических проектов

или по ведомственным нормам проектирования.

Усовершенствование и рационализация технологического процесса

могут существенно повлиять на размеры и характер тепловой нагрузки.

1.3.2. Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение

Тепловое потребление для целей горячего водоснабжения в тече-

ние отопительного периода изменяется сравнительно мало, но отлича-

ется большой неравномерностью по часам суток. Летом расход тепла

в системах горячего водоснабжения жилых зданий по сравнению с зи-

мой уменьшается на 30÷35 %. Это объясняется тем, что в летнее время

температура воды в холодном водопроводе на 10÷12 °С выше, чем

в зимний период. Кроме того, значит

ельная часть городского населения

летом, в субботние и воскресные дни, выезжает в загородные зоны, т. е.

в те дни, когда в жилом секторе зимой наблюдаются максимальные раз-

боры горячей воды.

По своему значению во многих жилых районах крупных городов

нагрузка на ГВС становится сопостав

имой с отопительной нагрузкой.

В ряде районов годовой отпуск тепла на горячее водоснабжение дости-

гает 40 % суммарного отпуска тепла по жилому району.

Средний тепловой поток на горячее водоснабжение (ГВС) жилых

и общественных зданий [26]

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

6,324

)55)((

2,1

ср

гвс

−

⋅

−

ctbam

, МВт (Гкал/ч),

(1.20)

или

гвс

ср

гвс

= , МВт (Гкал/ч),

(1.21)

где

m – расчетное число потребителей горячей воды;

а – норма расхода воды на ГВС при температуре 55 °С на одного

человека в сутки, проживающего в здании с горячим водоснабжением,

принимаемая в зависимости от степени комфортности [6, 12], л/сут;

b – норма расхода воды на ГВС в общественных зданиях при тем-

пературе 55 °С, принимаемая в размере 25 л/cут на 1 человека;

с – удельная теплоемкость воды равная 4,187 кДж/(кг·°С)

(1 ккал/(кг · °С));

– температура холодной (водопроводной) воды в отопительный

период (при отсутствии других данных принимается равной 5 °С), °С;

гвс

– укрупненный показатель среднего теплового потока на горя-

чее водоснабжение на одного человека [17], Вт.

Максимальный тепловой поток на ГВС жилых и общественных

зданий [26]

ср

гвс

мах

гвc

−

, МВт (Гкал/ч),

(1.22)

Средний тепловой поток на ГВС в неотопительный (летний) период

−

)55(

ср

гвс

ср

лгвс

, МВт (Гкал/ч).

(1.23)

где t

, t

– соответственно температура холодной (водопроводной) во-

ды в отопительный период (при отсутствии данных принимается равной

5 °С) и неотопительный (летний) период (принимается равной 15 °С) [26];

β – коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды

на горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению

к отопительному периоду, принимаемый при отсутствии данных для

жилищно-коммунального сектора – 0,8 (для курортных и южных горо-

дов β = 1,5), для предприятий – 1,0 [26].

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

1.4. Расчетная часовая тепловая нагрузка

района теплоснабжения

Расчетная тепловая нагрузка микрорайона определяется как сумма

отдельных видов нагрузок для всех теплопотребителей района:

∑∑

∑

lmk

QQQQ

max

гвс

мкр

, МВт (Гкал/ч),

(1.24)

где

k, l, m – соответственно количество потребителей имеющих отопи-

тельную, вентиляционную и нагрузку горячего водоснабжения.

Расчетная нагрузка района теплоснабжения получается суммиро-

ванием нагрузок отдельных микрорайонов:

∑

мкр

, МВт (Гкал/ч),

(1.25)

где

n – количество микрорайонов, образующих район теплоснабжения.

Расчетная тепловая мощность на коллекторах источника (ТЭЦ или

котельной) определяется с учетом расчетной нагрузки района тепло-

снабжения и потерь тепла в тепловых сетях:

QQQ

пот

тс

рр

ТЭЦ

+= , МВт (Гкал/ч),

(1.26)

где

пот

тс

– потери тепла в тепловых сетях.

Для определения расхода топлива, разработки режимов использо-

вания оборудования и графиков его ремонта, загрузки и графика отпус-

ков обслуживающего персонала необходимо знать годовой расход тепла

на теплоснабжение, а также теплопотребление за отдельные характер-

ные периоды времени (суточный, месячный, отопительный, годовой пе-

риоды).

1.5. Годовой расход теплоты

Годовой расход теплоты потребителями района теплоснабжения

QQQQQ

год

гвс

год

+++=

, Гдж (Гкал),

(1.27)

где

QQQQ

год

гвс

год

,,, – годовые расходы тепла на отопление, вен-

тиляцию, горячее водоснабжение, технологические нужды.

Годовой расход тепла на отопление [6]

()

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

−

+−=

nnn

сро

оср

нвд

ддo

ср

год

, Гдж (Гкал).

(1.28)

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

Здесь

ср

– средний тепловая нагрузка за отопительный период, МВт

или Гкал/ч;

– продолжительность работы системы отопления (для жилых

и общественных зданий – продолжительность отопительного периода),

с/год или ч/год;

– длительность работы дежурного отопления, с/год или ч/год;

вд

– температура внутреннего воздуха при работе дежурного ото-

пления,

°С.

Средний расход тепла за отопительный период

оср

ос

год

−

, Гдж (Гкал).

(1.29)

Здесь

ср

– суммарные теплопотери (через наружные ограждения

и инфильтрацию воздуха) объекта теплоснабжения, Гдж (Гкал);

Для промышленных зданий из величины

ср

вычитается значение

внутренних тепловыделений

тв

Гдж (Гкал);

Средняя температура наружного воздуха за любой интервал отопи-

тельного периода определяется как частное от деления на длительность

этого интервала алгебраической суммы произведений средних температур

отдельных периодов этого интервала на длительность этих периодов:

nnn

tntntn

+++

...

ср

н2

ср

н1

сро

, °С.

(1.30)

Для жилых зданий n

= 0 и уравнение принимает вид

ср

год

= , Гдж (Гкал).

(1.31)

Годовой расход тепла на вентиляцию

()

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

−

во

нв

срв

год

, Гдж (Гкал),

(1.32)

где

Q – расчетный расход тепла на вентиляцию;

– продолжительность отопительного периода с температурой

наружного воздуха t

нв

t (при t

нв

t , n

= 0), ч;

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

– длительность отопительного периода, когда вентиляция не

работает, час;

срв

– средняя температура наружного воздуха в интервале от на-

чала отопительного периода t

= t

нк

до t

нв

, °С.

Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение

,).(.

ог

хг

гвс

ср

гвс

год

гвс

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

−

ϕ+=

Гдж (Гкал),

(1.33)

где

cр

гвc

Q – средненедельный расход тепла на горячее водоснабжение;

– длительность работы системы горячего водоснабжения, при от-

сутствии данных можно принять n

= 8400 ч/год;

гвс

– коэффициент снижения часового расхода воды на горячее

водоснабжение в летний период,

гвс

= 0,8;

ttt

][

зхлх

– температура соответственно горячей воды и холод-

ной водопроводной воды летом и зимой, °С.

1.6. Определение расходов сетевой воды у потребителей

Расчетный часовой расход сетевой воды (максимальный при рас-

четной температуре наружного воздуха на отопление

) для определе-

ния диаметров труб в водяных тепловых сетях при качественном регу-

лировании отпуска теплоты определяется отдельно для отопления, вен-

тиляции и горячего водоснабжения [26].

Расчетный расход воды на отопление

()

′

−

′

, кг/ч,

(1.34)

где

,tt

′′

– соответственно температура воды в подающем и обратном

трубопроводе тепловой сети при расчетной температуре наружного воз-

духа на отопление

Расчетный расход воды на вентиляцию

()

ttс

′

−

′

, кг/ч.

(1.35)

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

1.6.1. Расход воды на горячее водоснабжение

в открытых системах теплоснабжения

В открытых системах теплоснабжения разбор воды на горячее во-

доснабжение осуществляется в зависимости от температуры воды в се-

ти. При температуре воды в подающем трубопроводе, равной 60 °С, во-

доразбор ведется только из подающей линии. С повышением темпера-

туры сетевой воды (t

> 60 °С) водоразбор осуществляется одновремен-

но из обоих трубопроводов в таком соотношении, чтобы температура

воды, поступающей на горячее водоснабжение, была равна 60 °С. В хо-

лодный период отопительного сезона при t

≥ 60 °С разбор воды проис-

ходит только из обратной магистрали. Температура горячей воды в сис-

темах горячего водоснабжения у потребителей для открытых систем

должна быть не менее 60 °С, для закрытых – не менее 70 °С [26].

Средний расход воды на горячее водоснабжение

()

ttс

хзг

ср

гвс

cр

гвс

−

= , кг/ч.

(1.36)

Максимальный расход воды на горячее водоснабжение

()

ttс

хзг

max

гвс

max

гвс

−

= , кг/ч.

(1.37)

1.6.2. Расход воды на горячее водоснабжение

в закрытых системах теплоснабжения

Максимальный расход воды на горячее водоснабжение в закрытых

тепловых сетях определяется в зависимости от схемы включения подог-

ревателей горячего водоснабжения [26].

Средний расход воды при параллельной схеме включения подогре-

вателей

()

ttс

3и1и

ср

гвс

ср

гвс

−

= , кг/ч,

(1.38)

где t

1и

, t

3и

– соответственно температуры воды в подающем трубопро-

воде тепловой сети в точке излома графика температур воды и после

параллельно включенного подогревателя горячего водоснабжения

в точке излома графика температур (при отсутствии данных t

3и

прини-

мается равной 30 °С), °С.