Теплоснабжение

Насос подбирается для заданных рабочих условий внешней системы сети, т. е. по требуемой, напору, температуре. Подача и напор должны соответствовать характеристике сопротивления внешней сети, состоящих из системы трубопроводов и арматуры. При этом насос должен обеспечивать максимально возможную подачу для данной системы. Учитывая возможные отклонения характеристик насоса при изготовлении напор его рекомендуется выбирать на 2 — 4% выше требуемого напора для преодоления сопротивления в сети. По параметрам производительности и напора в рабочей точке подбирают марку насоса. При выборе марки насоса необходимо принимать во внимание высоту всасывания насоса, величина которой берется из характеристики при максимальной подаче насоса. У центробежных насосов малых и средних скоростей при неизменной подаче высота всасывания не зависит от наружного диаметра рабочего колеса. Увеличение высоты всасывания насоса данной марки может достигаться путем снижения числа оборотов. В водяных тепловых сетях насосы используются для создания заданных давлений и подачи необходимого количества воды к потребителям тепла. Сетевые насосы создают циркуляцию воды в системе теплоснабжения, а подпиточные компенсируют утечки воды и поддерживают необходимый уровень пьезометрических линий как при статическом, так и при динамическом режимах. В закрытых системах теплоснабжения устанавливаются не менее 2 подпиточных насосов, а в открытых не менее 3, из которых один является резервным. Для подбора насоса необходимо знать его производительность и величину капора. Производительность подпиточных насосов для закрытых систем теплоснабжения принимают из расчета компенсации утечек в количестве 0,5% от объема воды. Напор сетевого насоса НН, м.вод.

ст. определяется по формуле:

Нс = ∆Ни + ∆Нп + ∆Но + ∆Наб,(3.29)где: ∆Ни — потери напора на источнике теплоснабжения, м. вод. ст.;∆Нп-суммарная потеря напора в подающем трубопроводе, м. вод. ст.;∆Но-суммарная потеря напора в обратном трубопроводе, м. вод. ст.;∆Наб-потеря напора в концевом абоненте, м. вод. ст. Нс = 21+28,6+28,6+21=99,2 м.вод.

ст.Q = 182,5 м3/чБерем два насоса рабочих и один насос резервный Тип насоса: СЭ 320 — 110[1,c.446]Подача: V =320м3/чНапор: Н = 110 мДопускаемый кавитационный запас: ККВ =5,5 мЧастота вращения: n = 3000 1/мин

Мощность: Q = 114 кВтКПД: η = 80%Подбор подогревателей ГВС осуществляется по нагрузке ГВС, приходящейся на ЦТП. Таблица 8 — Подогреватели ГВС на ЦТП№ ЦТПТепловая загрузка на ГВС, МВтТип подогреватлея

Кол-во11,7ВВП-18−377−4 000 220,6ВВП-15−325−2 000 230,8ВВП-17−377−2 000 240,4ВВП-13−273−20 002№ ЦТПТепловая загрузка на ГВС, МВтТип подогреватлея

Кол-во10,876ВВП-17−377−2 000 220,546ВВП-15−325−2 000 230,647ВВП-17−377−2 000 241,288ВВП-18−377−4 000 250,825ВВП-17−377−200 023.

6 Механический расчет и подбор строительных конструкций3.

6.1 Расчет и подбор труб

Трубы являются наиболее ответственными элементами тепловых сетей, поэтому современная техника транспорта теплоты представляет следующие основные требования:

Достаточная механическая прочность и герметичность при изменяющих место давления и температурах теплоносителя;

Эластичность и устойчивость против термических напряжений при переменном тепловом режиме;

Постоянство механических свойств;

Устойчивость против внешней и внутренней коррозии;

Малая шероховатость внутренних поверхностей труб. В тепловых сетях применяются в основном бесшовные горячекатонные и электросварные трубы, из стали по ГОСТу 8731−14.Напряжение в стенке трубы, вызванная внутренним давлением σ, МПа определяется по формуле:σ = (3.30)где: Р — внутреннее давление в трубе, Р = 1,2 МПаdВН — внутренний диаметр, мγ - коэффициент сварного шва,γ = 0,8δ - толщина стенки трубы, м30 МПа= 29 МПаПорядок расчета для всех участков одинаковый, результаты сведены в табл. 7. Схематическоеизображениенапряжений, действующихвтрубе.σ2σ1σ2σ1 -осевыенапряженияσ2 -меридиальныенапряженияσ3 -радиальныенапряженияσ1σ3Таблица 7 — Расчет и подбор труб№ п/пДлина уч-ка l, мДиаметр трубопровода на уч-ке d•δ, мм

Толщина стенки трубопровода на уч-ке d•δ, мм

Марка стали

Допустимое напряжение, МПаРасчетное напряжение, МПа12 002 076

Ст.21 153 024 001 845

Ст.21 153 234 001 845

Ст. 21 153 245 001 254,5Ст.211 524,15555001254,5Ст.211 524,15566001845

Ст.21 153 275 501 845

Ст. 21 153 281 001 254,5Ст.211 524,1551−160 503,5Ст.211 512,4221−260 503,5Ст.211 512,4221−350 803,5Ст.211 519,8761−450 803,5Ст.211 519,8762−160 693,5Ст.211 517,1432−260 693,5Ст.211 517,1432−350 693,5Ст.211 517,1432−450 693,5Ст.211 517,1433−160 803,5Ст.211 519,8763−260 693,5Ст.211 517,1433−350 503,5Ст.211 512,4223−440 503,5Ст.211 512,4224−130 693,5Ст.211 517,1434−250 803,5Ст.211 519,8764−370 803,5Ст.211 519,8764−460 693,5Ст.211 517,1434−5 100 693,5Ст.211 517,1434−6 110 693,5Ст.211 517,1435−165 803,5Ст.211 519,8765−240 803,5Ст.211 519,8765−330 803,5Ст.211 519,8763.

6.2 Расчет и подбор опор

При сооружении теплопроводов применяются опоры двух типов: Подвижные

НеподвижныеРис. 2.

9. Неподвижные опоры трубопроводов:

а — приварная; б, в — однохомутовая; г — двуххомутовая; д — бескорпусная

Неподвижные опоры предназначены для фиксации положения теплопровода в определенных точках, а также восприятия усилий, возникающих в местах фиксации под действием температурных деформаций и внутренних давлений. Неподвижное закрепление трубопроводов выполняют различным конструкциями в зависимости от способа прокладки сетей. Разделяют: лобовые, щитовые, хомутовые опоры. Подвижные опоры предназначены для восприятия веса участка теплопровода и обеспечивает свободное перемещение этих участков под действием температурных деформаций Схема нагрузок на опоры. FгFг21FvFv1 — труба; 2 — подвижнаяопоратрубы; Fv — вертикальная нагрузка, Н;Fг — горизонтальная нагрузка, Н. Напряжение, действующие на подвижные опоры Fv, H определяется: Fv = G· Lф (3.31)где:G — вес 1метра трубы (справочныеданные), Н/мLф — длина участкатрубопровода (таблица8), мFv = 1,217• 10 = 12,17 кНОпределяемгоризонтальнуюнагрузку: Fг = Fv• μ(3.32)где: μ - коэффициенттренияμ =0.3;Fг =12,170• 0.3 = 3,651кНВсе расчеты сведены в таблицу 8Таблица 8 — Расчет подвижный опор№ п/пФактическаядлина Lф, мДиаметр трубопровода на уч-ке d•δ, мм Вес трубопровода G, Н/мДлина между пролетами, мКоличество пролетов

Количество опор

Вертикальная нагрузкаFv, кНГоризонтальная нагрузка Fг= Fvx μ120 020 784 311,61819168,650,58 240 018 466 310,24041265,279,56 340 018 466 310,24041265,279,5 645 001 253 918,46061195,558,6 555 001 253 918,46061195,558,65 660 018 466 310,25960397,8119,34 755 018 466 310,25455364,65 109,481001253918,4 121 339,111,731−16 050 125,55,412 137,532,261−26 050 125,55,412 137,532,261−350 802 116,88910,553,171−450 802 116,88910,553,172−160 691 676,2101110,023,012−26 069 167,56,2 101 110,053,022−35 069 167,56,29 108,382,512−45 069 167,56,29 108,382,513−160 802 116,891012,663,83−26 069 167,56,2 101 110,053,023−35 050 125,55,410 116,281,883−44 050 125,55,4895,021,514−13 069 167,56,2565,031,514−250 802 116,88910,553,174−370 802 116,8111214,774,434−46 069 167,56,2 101 110,053,024−510 069 167,56,2 171 816,755,034−611 069 167,56,2 181 918,435,535−165 802 116,8101113,724,125−240 802 116,8678,442,535−330 802 116,8566,331,93.

6.3 Подбор компенсаторов

Компенсация температурных деформаций стальных трубопроводов имеет исключительно важное значение в технике транспорта теплоты. Отсутствие компенсации вызывает возникновение напряжения в стенках трубопровода, вследствие расширения металла при нагреве. Компенсаторы располагают между неподвижными опорами. Применяются

Побразные, сальниковые, линзовые компенсаторы. В качестве компенсаторов используют повороты трассы. Наибольшее распространение на практике вследствие простоты изготовления получили Побразные компенсаторы, их компенсирующая способность определяется суммой деформации по оси каждого из участков трубопроводов. Подбор компенсаторов осуществляется по величине расчетного теплового удлинения трубопроводов ΔL, которые определяются:ΔL =α x ΔtxL (3.33)где: α - коэффициенттемпературногорасширения = 0,012 мм/м 0 СΔt — перепад температуры между стенками труб и окружающимвоздухом, оСΔt = (τ1 — tор)(3.34)Δt = 125 — (- 24) = 149оСL — расстояние между неподвижными опорами Расчетное тепловое удлинение с учетом растяжки компенсатора ΔХ, ммΔХ=0.5· Δl (3.35)Все данные подобранных компенсаторов сводятся в таблицу 9. В данном курсовом проекте принята подземная прокладка трубопровода, а также П — образные компенсаторы, они применяются при любом методе прокладки трубопровода. Расчет компенсаторов вводится по таблицам и номограммам. Таблица 9 Расчет компенсаторов.№ п/пФактическаядлина Lф, мДиаметр трубопровода на уч-ке d•δ, мм Тепловое удлинениеΔl, мм

Расчетное тепловоеудлинение ΔX, мм

Размер компенсаторов

Сила упругойдеформации Рк т. сКоличествокомпенсаторов П, шт

В, мН, м12 002 073 581 791,052,10,12 512 400 184 715 356,51,753,50,62 523 400 184 715 360,51,753,50,625 245 001 258 944 512,753,50,625 355 001 258 944 512,753,50,625 366 001 841 073 536,51,753,50,62 557 550 184 983 488,51,753,50,6 254 810 012 517 989,51,052,10,12 513.

6.4 Расчеттепловыххарактеристиксети

Для теплоизоляционного слоя при любом способе прокладке следует применять материалы и изделия со средней плотность не более 400 кг/м теплопроводностью не более 0,07.Теплоизоляционные конструкции тепловой сети предусматривают из следующих элементов: теплоизоляционного материала, арматурных деталей, покровного слоя из алюминиевой фольги. Прокладка теплосетейбывает надземной и подземной. Надземная прокладка:

Высокая — применяется в тех местах, где она обеспечивает проходы и проезды. Низкая- там, где нет проходов и проездов. Подземные прокладки:

Канальные

В проходных каналах;

В полуторных каналах;

В непроходных каналах. Канальные прокладки предназначены для защиты трубопроводов от механического воздействия грунтов и коррозионного влияния почвы. Стены каналов облегчают работу трубопроводов, поэтому канальные прокладки допускаются для теплоносителей с Р< 2,2 МПа и t<350 0 С. Безканальные

ЗасыпныеСборные

Сборно-литые

ЛитыеМонолитные

В безканальных прокладках трубопровода работают в более тяжелых условиях, так как они воспринимают дополнительную нагрузку грунта и при неудовлетворительной защите от влаги подвержены наружной коррозии. В связи с этим безканальные прокладки рекомендуется применять при температуре теплоносителя t = 1800С. В данном курсовом проекте принято двухтрубная водяная тепловая сеть, уложенная подземно безканально на глубину h =1,2 м. Целью расчета является определение удельных тепловых потерь двухтрубного теплопровода и выявление соответствия выбранных условием для нормальной работы тепловой сети. Необходимо учитывать сопротивление грунта, сопротивление изолированного теплопровода, как подающего, так и обратного. Гидрозащитный слой накладывается двойным слоем с целью предотвращения проникновения грунтовых вод. Защитно-механический слой является внешней оболочкой изолированного теплопровода назначением, которого является защите теплопровода от блуждающих токов и от механических воздействий грунта. Материл теплоизоляционного слоя -маты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем марки МТ-35 и МТ-50.λиз=0,04 Вт/ м 0С[1c, 462]Потери тепла трубопроводачерез изоляцию Q, Вт определяется по формуле: Q =qxℓ(3.36)qудаленная потеря теплоты, Вт/мℓ - длина трубопровода, мпри безканальной земельной прокладке (3.37)t — средняя температура теплоносителя, 0Сt0 — температура окружающей среды, 0СRтермическое сопротивление подающего трубопровода, м 0С/ВтRuзтермическое сопротивление слоя изоляции, м 0С/Вт (3.38)dннаружный диаметр трубопровода, м λизкоэффициент теплопроводности слоя изоляции, Вт/ м 0Сdиз — диаметр трубопровода со слоем изоляции, м определяется по формулеdиз= dн+2S (3.39)гдеSтолщина стенки изоляции, мм[1c, 462]Термическое сопротивление определяется по формуле: (3.40)где λгркоэффициент теплопроводности грунта, Вт/ м 0Сλгр = 1,75 Вт/ мxKhглубина грунта, ммh = 1200 мм

Дополнительное термическое сопротивление: (3.41)bрасстояние между осями трубопроводов, мУдаленные тепловые потери тепла с одного метрав падающем теплопроводе q1, Вт /м определяется по формуле:(3.42)где t0- температура грунта, 0СR1- термическое сопротивление подающего трубопровода, м 0С/ВтR2- температурное сопротивление обратного трубопровода м 0С/ВтR1 = Rиз1 + Rгр1R2 = Rиз2 + Rгр2R1 = 2,998+0,291=3,289 м 0С/ВтR2 = 2,553+0,268=2,821 м 0С/ВтУдельные температурные потери тепла с одного метрав обратном трубопроводе q2, Вт /м определяется по формуле:(3.43)В результате вычислений получили удельные тепловые потери в подающем теплопроводе 102,3кВт, в обратном теплопроводе 45,85кВт.

4.1 Тепловой расчёт подогревателей ТЭЦТепловая схема ТЭЦ зависит от типа выбранной турбины и теплофикационного оборудования. Современные турбины имеют несколько нерегулируемых и регулируемых отборов пара. Нерегулируемые отборы пара давлением от 0,06 до 3, МПа используются для регенеративного подогрева питательной воды (РППВ). Регулируемые отборы пара бывают промышленными и теплофикационными. Регулируемые промышленные отборы турбин с давлением пара от 0,5 до 2,1 МПа предназначены для обеспечения технологических нужд промышленных предприятий.

В качестве резерва, на случай остановки турбины, предусмотрена подача пара на технологические нужды предприятий непосредственно из энергетического котла через редукционно-охладительную установку (РОУ). Турбины могут иметь один или два регулируемых теплофикационных отбора. Нижний теплофикационный отбор пара давлением до 0, 2 МПа обеспечивает подогрев сетевой воды в сетевом подогревателе первой ступени (СПН), верхний теплофикационный отбор пара давлением до 0,3 МПа обеспечивает дальнейший подогрев сетевой воды в сетевом подогревателе второй ступени (СПВ). Сетевые подогреватели ТЭЦ работают в базовом режиме, т.

е. при графике 150/70 ˚С подогрев воды в подогревателе осуществляется до температуры 120 ˚С, что соответствует температуре наружного воздуха минус 14 ˚С. При более низких температурах в работу вступают пиковые водогрейные котлы (ПВК), догревая сетевую воду до графика в подающей сети. При отсутствии пиковых водогрейных котельных подогрев сетевой воды осуществляется в основных подогревателях (ОП) (базовый режим), а функции пиковых котлов осуществляют пиковые подогреватели (ПП).Конденсат отработавшего в турбине пара из конденсатора подается конденсатным насосом через цепочку регенеративных подогревателей низкого давления (ПНД) в деаэратор, где конденсат подвергается процессу деаэрирования (очистки от растворенных коррозионно-активных газов). Далее конденсат (теперь уже называемый питательной водой) подается питательным насосом через систему регенеративных подогревателей высокого давления (ПВД) в паровой (энергетический) котел, где превращается в перегретый пар, подаваемый в турбину. Циркуляция воды в теплосети района и сетевых подогревателях осуществляется сетевыми насосами. Перед насосами размещают грязевик, очищающий сетевую воду от взвешенных частиц. Утечки сетевой воды восполняются за счет деаэрирования химически и механически очищенной водопроводной воды. Подпитка теплосети осуществляется подпиточным насосом, управляемым регулятором подпитки. Подпитка (восполнение) утечек пара и продувка котлов осуществляется химически очищенной водой, подаваемой в конденсатор. Принципиальная схема ТЭЦ:1 — котел; 2 — турбина с отборами пара для нужд производства и теплофикации; 3 — электрогенератор; 4 — конденсатор; 5 — конденсатный насос; 6 — установка очистки возвратного загрязненного производственного конденсата; 7 — деаэратор; 8 — питательный насос; 9 — подогреватель добавочной воды; 10 — ВПУ; 11 — насосы возвратного конденсата; 12 — баки возвратного конденсата; 13 — теплофикационный потребитель пара; 14 — производственный потребитель пара

Сетевая вода поступает на два подогревателя низкого давления, включенных параллельно. Тепловая нагрузка подогревателей низкого давления — 7,5 МВт; давление и температура греющего пара Pс. п. = 0,15 МПа; tс. п. = 130 0С; температура сетевой воды на входе tс1 = 70 0С. Принятым значениям параметров греющего пара соответствуют: hс. п. = 2732 кДж/кг и h`с. п. = 466,64 кДж/кг.Расход греющего пара, поступающего в подогреватель

Температура на выходе из подогревателей

Принимаем коэффициент теплопередачи равный 4 кВт/м2К.Площадь теплообмена равна:

Выбираем два подогревателя с поверхностью теплообмена 45 м2 — ПСВ-45−7-15.После подогревателей низкого давления вода поступает на блок подогервателей высокого давления, где нагревается до 150 0С. Тепловая нагрузка подогревателей высокого давления — 7,0 МВт; давление и температура греющего пара Pс. п. = 2,0 МПа; tс. п. = 250 0С; температура сетевой воды на входе tс1 = 93 0С. Принятым значениям параметров греющего пара соответствуют: hс. п. = 2799 кДж/кг и h`с. п. = 1087 кДж/кг.Расход греющего пара, поступающего в подогреватель:

Принимаем коэффициент теплопередачи равный 4 кВт/м2К.Площадь теплообмена равна:

Выбираем два подогревателя с поверхностью теплообмена 45 м2 — ПСВ-45−14−15.Список используемой литературы1.Е.Я.Соколов

Теплофикация и тепловые сети М. Издательство МЭИ, 20 012.В.Е.Козин

Т.А.Левин. Теплоснабжение М.: Высшая школа, 19 803.В.С.Шутов

Компенсаторы тепловых сетей М. Энергоатомиздат, 19 904.Ф.С.Центр

Проектирование тепловой изоляции электростанций