Курсовая работа: Теплопостачання району міста

2 Визначення річної витрати теплоти споживачами

Річні витрати теплоти споживачами району або населеного пункту використовуються в техніко-економічних розрахунках при порівнянні варіантів систем теплопостачання, при визначенні витрат палива, при розробці режимів використання обладнання, графіків його ремонту і завантаження, а також при складанні графіка відпусток обслуговуючого персоналу.

З таблиці 1.2 вибираємо кліматологічні дані: тривалість опалювального періоду n0, тривалість дії різних температур навколишнього повітря за опалювальний період n1,n2,...nm , середньодобові температури, які відповідають цим періодам, tn1.сер...tn2.сер, а також розрахункові температури навколишнього повітря для проектування систем опалення tН.О. і вентиляції tН.В., температура навколишнього  повітря середня за опалювальний період tН.О.СЕР.

Початком і кінцем опалювального періоду рахується температура tН.К.=+8ОС. Оскільки підвід теплоти в приміщення через систему опалення призначений головним чином для компенсації тепловтрат теплопередач через зовнішні огородження. Теоретично, з врахуванням цієї обставини, початок і кінець опалювального періоду повинні здійснюватись при температурі навколишнього повітря, яка рівна допустимій або оптимальній температурі всередині приміщення. Однак з врахуванням тепловиділень всередині приміщень розрахункову температуру повітря всередині приміщення tрВ приміщень, що опалюються, для житлових будівель приймають рівною 18оС, а початок і кінець опалювального періоду здійснюється при більш низькій температурі навколишнього повітря [2].

Річні витрати теплоти споживачами:

Qріч=QрічО+QрічВ+QрічГВ +QрічТ ,  МДж/рік                              (2.1)

Річні витрати теплоти на опалення:

   , МДж/рік                     (2.2)

де tВР - розрахункова середня внутрішня температура повітря опалювальних приміщень, ОС (tВР=18оС [2]) ;

     tН.Осер- температура навколишнього повітря середня за опалювальний період, ОС;

     nО- тривалість опалювального періоду, діб/рік.

За формулою (2.2)

,  Дж/рік.

Річні витрати теплоти на вентиляцію:

, МДж/рік              (2.3)

де nВ - тривалість опалювального періоду з температурою навколишнього повітря tН<tН.В ,  год/рік;

     tН.Всер - середня температура навколишнього повітря в інтервалі від початку опалювального періоду tН=tН.К до tН=tН.В , ОС.

Згідно таблиці 1.2

nB = n1 + n2 + n3 + n4 = 10 + 46 + 189 + 411= 656  год.

 ОС.

За формулою (2.3)

, Дж/рік

Річні витрати теплоти на гаряче водопостачання:

            , МДж/рік   (2.4)

де yГВЛ-коефіцієнт зменшення витрат води на гаряче водопостачання в літній період;

     nГВ-тривалість роботи гарячого водопостачання, год/рік.

Для розрахунку, з [3] приймаємо, що nГВ=8400 год/рік, yГВЛ=0.8.

За формулою (2.4)

, Дж/рік

Річні витрати на технологічні потреби:

Річні витрати теплоти на технологічні потреби визначаються на основі даних про режим роботи технологічного обладнання, вказаного в завданні.

,  МДж/рік                                (2.5)

де nТ-тривалість використання теплоти для технологічних потреб, год/рік .

nТ = 24×255 = 6120  год/рік (де 24-робочі години, 255-кількість робочих днів на рік).

За формулою (2.5)

  Дж/рік.

Отже,  за формулою (2.1), сума витрат:

 Дж/рік.

3 Вибір джерела теплопостачання, теплоносія і типу системи теплопостачання.

  Вибір джерела теплопостачання, теплоносія і типу системи теплопостачання залежить, головним чином, від сумарного теплового навантаження і технологічних споживачів і визначається, виходячи з технічних і економічних міркувань.

  Обгрунтування вибору джерела проводиться на основі техніко-економічного розрахунку, головним критерієм якого являється величина і цільність теплового навантаження.

  По сумарних витратах теплоти споживачами району вибирається тип джерела теплопостачання. Частіше всього джерелом теплопостачання використовують котельню або ТЕЦ. З економічної точки зору ТЕЦ доцільно вибирати, коли теплове навантаження району рівне або перевищує 600 МВт[1].

  Оскільки  теплове навантаження району в курсовому проекті становить 583.669 МВт, то як джерело теплопостачання використаємо котельню.

  Вибір теплоносія (води або пари) проводиться в залежності від виду теплового навантаження.

Якщо теплове навантаження району (населеного пункту) включає тільки опалення, вентиляцію і гаряче водопостачання, то, як правило, використовується двохтрубна водяна система.

В даній роботі ми використаємо як теплоносій воду і двотрубну водяну систему.

Перевага двохтрубних систем теплопостачання полягає в мінімальній вартості теплових мереж в порівнянні з багатотрубними мережами. Необхідно відмітити, що теплова мережа є дуже дорогим спорудженням. Навіть при двохтрубних мережах капітальні затрати в теплові мережі співрозмірні з затратами, які вкладаються в джерело теплоти. До недоліків необхідно віднести необхідність місцевого регулювання відпуску теплоти в теплових пунктах, і відповідно, будова автоматичних систем. Одночасно ускладнюється режим роботи і схеми приєднання споживачів [7].

Вода як теплоносій, з енергетичної точки зору, вигідніше пари. Часто вода і пара рахуються рівноцінними теплоносіями по умовах забезпечення теплового режиму споживачів. Останній визначається середньою температурою теплоносія в абонентних теплообмінниках .

  Велике значення при виборі теплоносія має розрахунок його параметрів. Підвищення параметрів теплоносія приводить  до зменшення діаметрів теплопроводів, зниженню витрат енергії по транспортуванні теплоносія. Однак підвищення параметрів теплоносія доцільно тоді, коли джерелом теплопостачання являється котельня. Якщо джерелом теплопостачання являється ТЕЦ, то підвищення параметрів теплоносія може привести до зниження питомого вироблення електроенергії [1].

Основні переваги води як теплоносія в системах теплопостачання полягають в наступному:

–  більш високий ККД, оскільки: відпрацьована пара має менший тиск, що напряму веде до недовиробки електроенергії на тепловому споживанні; водяні тепломережі дозволяють використовувати ступінчатий підігрів мережевої води і цим ще збільшити виробку електроенергії теплофікаційним способом, яка перекриває витрату електроенергії на перекачку води;

–  підвищена акумуляційна здатність водяної системи теплопостачання, менші затрати на неї і більш дальнє теплопостачання;

–  можливість центрального регулювання теплових навантажень;

–  відсутність втрат якісного конденсату у споживачів. Вода водяних тепломереж менш якісна, тому її втрати обходяться дешевше.

Основні недоліки води як теплоносія:

–  велика чутливість до аварій, оскільки втрати води при аваріях в 20–40 разів більші, ніж пари. Це призводить до необхідності аварійного відключення мережі, тоді як парова мережа при аналогічному пошкодженні могла б деякий час залишатись в роботі;

–  надзвичайно жорсткий гідравлічний зв’язок між усіма точками системи, що призводить до гідравлічних розрегулювань мережі.

  Вибір типу системи теплопостачання (відкритої або закритої) залежить, в основному, від якості вхідної води і умов водопостачання. По енергетичних показниках сучасні двохтрубні закриті і відкриті системи теплопостачання являються рівноцінними. Однак кожна із систем має свої переваги і недоліки.

  Основними показниками тої чи іншої системи опалення є:  

–  менша витрата металу;

–  менша витрата палива;

–  можливість регулювання тепловіддачі;

–  відповідність санітарно-гігієнічним нормам;

–  менша площа, що необхідна для розміщення опалювального обладнання;

–  менші експлуатаційні витрати.

  В закритій системі теплопостачання система гарячого водопостачання приєднана до теплових мереж через водопідігрівач, в якому підігрівається водопровідна вода, яка поступає на водозабір. Теплоносій віддає теплову енергію водопровідній і повністю повертається до джерела теплоти.

У відкритій системі теплопостачання вода, що призначена для гарячого водопостачання забирається безпосередньо з теплової мережі. Таким чином, в цій системі використовується не тільки теплова енергія теплоносія, але й сам теплоносій [4].

В сучасному будівництві обидві системи отримали широке розповсюдження, однак вони мають різні показники і тому в однаковій степені не можуть задовольняти потреби різних споживачів.

В курсовому завданні передбачена закрита система, тому розглянемо її докладніше.

  В закритих системах вторинний теплоносій ― водопровідна вода, що поступає в систему гарячого водопостачання, як правило, не піддається хімічній обробці. Обладнання що застосовується для цих цілей складне і кошторисне, вимагає висококваліфікованого обслуговування і займає багато місця, тому трубопроводи системи  гарячого водопостачання в результаті корозії внутрішньої поверхні через наявність у водопровідній воді вуглекислоти досить часто виходять з ладу. Крім того, у водопідігрівачах на трубах, по яких проходить водопровідна вода,  відкладається накип, що різко знижує ефективність їх роботи, а в ряді випадків приводить до швидко виходу їх з ладу. При водопостачанні об’єкту з артезіанських свердловин така вода, має підвищений склад солей жорсткості в порівнянні з водою з відкритих водоймищ, необхідна очистка  водонагрівачів від накипу.

  При закритій системі теплопостачання споживачі гарячої води приєднуються до теплових мереж через водяні підігрівачі. Приєднання може виконуватися за трьома схемами: 1) двохступеневого послідовного і змішаного; 2) двохступеневого змішаного; 3) паралельного. Вибір цих схем визначається відношенням максимальним витрат на гаряче водопостачання Qгвмах  до максимальних витрат тепла на опалення Qомах. Якщо   , то використовується перша схема приєднання, якщо  ― друга схема приєднання, якщо  ― третя схема приєднання [6].

.

Отже, вибираємо першу схему приєднання.

4  Регулювання відпуску теплоти споживачам

4.1   Регулювання відпуску теплоти споживачам

Системи теплопостачання являють собою взаємозв’язаний комплекс споживачів тепла, які відрізняються як характером, так і величиною теплоспоживання. Режими витрати тепла різними абонентами неоднакові. Теплове навантаження опалювальних установок змінюється в залежності від температури зовнішнього повітря, залишаючись практично стабільною на протязі доби. Витрата тепла на гаряче водопостачання і для певних технологічних процесів не залежить від температури зовнішнього повітря, але змінюється як по годинах доби, так і по днях тижня.

В цих умовах необхідна штучна зміна параметрів і витрат теплоносія у відповідності з фактичною потребою абонентів. Регулювання підвищує якість теплопостачання, скорочує перерозхід теплової енергії і палива. Якість централізованого теплопостачання і економічність виробленої теплоти джерелом теплопостачання, а також її транспортування залежить від вибраного методу регулювання.

Так як основним навантаженням міста є опалення, то доцільно здійснювати центральне регулювання відпуску теплоти по опалювальному навантаженні, поєднуючи його з місцевим, груповим чи індивідуальним регулюванням. Центральне якісне регулювання доповнюється на місцевих теплових пунктах (МТП) чи групових (ГТП) кількісними.

Центральне регулювання проводиться в центральних теплових пунктах для групи однорідних споживачів в ЦТП підтримується потрібна витрата і температура теплоносія, який поступає в розподільчу мережу.

Місцеве регулювання передбачене на абонентському вводі для додаткового коректування параметрів теплоносія з врахуванням місцевих факторів.

Індивідуальне регулювання здійснюється безпосередньо біля теплоспоживаючих приладів, наприклад біля нагріваючих приладів систем опалення, і доповнює інші види регулювання.

Якісне регулювання здійснюється зміною температури при постійній витраті теплоносія. Якісний метод є найбільш розповсюдженим видом центрального регулювання водяних теплових мереж.

Кількісне регулювання відпуску тепла проводиться зміною витрати теплоносія при постійній його температурі в подаючому трубопроводі.

Розрахунок якісного регулювання полягає у визначенні температур води в тепловій мережі в залежності від теплового навантаження при постійному еквіваленті витрати теплоносія W[7].

4.2  Побудова температурних графіків

Температурні графіки виражають залежність необхідних температур води в тепловій мережі від температури навколишнього повітря, тобто t=f(tн).

Будуємо залежності t1= f(tн), t2= f(tн),

де t1 іt2 – температури води відповідно в прямому і зворотньому теплопроводі;

      tн – плинне значення температури навколишнього повітря, оС.

Будуємо попередні температурні графіки з допомогою рівнянь:

, оС                                                                   (4.1)        , оС                                                                       (4.2)

   , оС                                                                           (4.3)

де  - відносне теплове навантаження опалення.

Знаходимо попереднє значення температури точку злому tпз на перетині ліній t1= f(tн) і лінії t1=70оС. Температура точки злому графіка означає перехід від кількісного регулювання до якісного.

Визначаємо еквіваленти витрат теплоносіїв (водяних еквівалентів) для системи вентиляції.

Еквівалент витрат первинного (який нагріває) теплоносія

,  МВт/К                                                                                (4.4)

де Wпр – еквівалент витрат первинного теплоносія;

      t1вр – розрахункова температура теплоносія в прямому трубопроводі для систем вентиляції, оС (з графіка t1вр = 112 оС);

      t2вр – розрахункова температура теплоносія в зворотньому трубопроводі після системи вентиляції, оС (з графіка t1вр = 55 оС).

За формулою (4.4)

  , МВт/К.

Еквівалент витрат вторинного (який нагрівається) теплоносія

  , МВт/К                                                                                 (4.5)

де Wвр – еквівалент витрат вторинного теплоносія.

За формулою (4.5)

 , МВт/К.

Розрахунковий середній температурний напір

  , оС                                                                        (4.6)

За формулою (4.6)

  , оС.

Режимний коефіцієнт калорифера для розрахункового режиму

                                                                                               (4.7)

де WМр – еквівалент теплоносія менший (первинний або вторинний), WМр = Wпр , МВт/К.

За формулою (4.7)

.

Витрати теплоти на вентиляцію для плинної температури навколишнього середовища tн

  , МВт                                                                                (4.8)

За формулою (4.8)

 , МВт.

Допоміжний коефіцієнт

                                                            (4.9)

де Wв – еквівалент витрат теплоносія для нерозрахункового режиму, МВт/К (Wв=Wвр).

За формулою (4.9)

.

Середній температурний напір прожиточного водоводяного підігрівача

  , оС                                                             (4.10)

де tр1ГВ – розрахункова температура гарячої води на вході в підігрівач, оС;

    tр2ГВ – розрахункова температура води після підігрівача, оС.

За формулою (4.10)

  , оС.

Еквівалент витрат первинного теплоносія системи гарячого водопостачання

  , МВт/К                                                                       (4.11)

За формулою (4.11)

 , МВт/К.

Еквівалентні витрати вторинного теплоносія системи гарячого водопостачання

  , МВт/К                                                                              (4.12)

де  tГ – температура гарячої води на виході  із підігрівача, оС.

За формулою (4.12)

  , МВт/К.

Параметр водоводяного підігрівача системи гарячого водопостачання

  , МВт/К                                                               (4.13)

За формулою (4.13)

  , МВт/К.

Отримані дані вводимо в ЕОМ (програма teplo1.bas) і на основі роздрукованих вихідних даних будуємо температурні графіки.

По даних таблиці “Температурний графік опалення” будуємо графіки TAU1=f(tH), TAU2=f(tH) і TAU3=f(tH).

По даних таблиці “Температурний графік вентиляції” будуємо графік TAU4=f(tH1) для першого діапазону регулювання.

По даних таблиці “Температурний графік третього діапазону” будуємо графік TAU5=f(tH3).

Температурний графік вентиляції у другому діапазоні регулювання співпадає з графіком опалення tо2=f(tН)=tв2.

По даних таблиці “Температурний графік гарячого водопостачання” будуємо графік TAU6=f(tH4).

Страницы: 1, 2, 3, 4