- •Федеральное агентство по рыболовству
- •«Мурманский государственный технический университет»
- •Расчетно-графическое задание
- •Содержание.
- •Задание.
- •Исходные данные.
- •Расчет потери тепла с поверхности изоляции
- •1.1.1.Расчет поправочных коэффициентов к нормам плотности
- •1.1.2.Расчет тепловых потерь по видам прокладки тепловых сетей
- •Потери тепла с утечками воды из сети
- •Удельный объем воды в трубопроводе
- •1.3. Суммарные нормативные тепловые потери с учетом присоединенных к ней местных систем потребления
- •Потенциал энергосбережения с учетом применения ппу изоляции
- •Выполнить расчет простого срока окупаемости применения ппу изоляции
- •Список использованных источников
Федеральное агентство по рыболовству
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Мурманский государственный технический университет»
Кафедра «ЭиТ»
Расчетно-графическое задание
по дисциплине Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологии
студента 5 курса ВЗФ факультета
специальности «ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ»
учебной группы № ВЭП-5
Жолудь П.Л.
Вариант № 3
Мурманск
2010
Содержание.
Задание 2
Исходные данные 2
Тепловые сети 3
1. Нормативные тепловые потери в тепловой сети 5
1.1. Расчет потери тепла с поверхности изоляции 7
1.1.1.Расчет поправочных коэффициентов к нормам плотности 7
1.1.2.Расчет тепловых потерь по видам прокладки тепловых сетей 8
1.2. Потери тепла с утечками воды из сети 8
1.3. Суммарные нормативные тепловые потери с учетом присоединенных к ней местных систем потребления 10
2. Потенциал энергосбережения с учетом применения ППУ изоляции 10
3. Расчет простого срока окупаемости применения ППУ изоляции 11
Список использованных источников 13
Задание.
Рассчитать годовые нормативные тепловые потери в тепловой сети с учетом присоединенных к ней местных систем теплопотребления.
Определить потенциал энергосбережения с учетом применения ППУ изоляции.
Выполнить расчет простого срока окупаемости применения ППУ изоляции.
Исходные данные.
Тепловая сеть общей протяженностью 12 км, в том числе: прокладка в подземных непроходных каналах трубопроводов диаметром 425 мм – 3 км; 219 мм – 1 км; 108 мм – 1 км; надземная прокладка трубопровода диаметром 630 мм – 3,5 км; 530 мм – 2 км; 377 мм – 1,5 км.
Годовая выработка теплоты котельной 120 000 Гкал, максимальная расчетная производительность котельной 32 Гкал\ч. Здания оборудованы чугунными радиаторами высотой 1000 мм, температурный график отопления 95 – 70 оС.
Система теплоснабжения – открытая.
Средняя температура грунта 6 оС, среднегодовая температура наружного воздуха 2 оС. Среднегодовая температура теплоносителя в подающем трубопроводе 85 оС, в обратном 45 оС . Продолжительность ремонтных работ в теплосети 14 сут. Среднегодовая температура холодной воды 10 оС.
Термоизоляция трубопроводов тепловых сетей – маты из минеральной ваты с покровными слоями из рубероида и стеклоткани внутри, и с покрытием оцинкованной жестью снаружи.
Тепловые сети
Тепловая сеть - это система прочно и плотно соединенных между собой участников теплопроводов, по которым теплота с помощью теплоносителей (пара или горячей воды) транспортируется от источников к тепловым потребителям. Основными элементами тепловых сетей являются трубопровод, состоящий из стальных труб, соединенных между собой с помощью сварки, изоляционная конструкция, предназначенная для защиты трубопровода от наружной коррозии и тепловых потерь, и несущая конструкция, воспринимающая вес трубопровода и усилия, возникающие при его эксплуатации. Наиболее ответственными элементами являются трубы, которые должны быть достаточно прочными и герметичными при максимальных давлениях и температурах теплоносителя, обладать низким коэффициентом температурных деформаций, малой шероховатостью внутренней поверхности, высоким термическим сопротивлением стенок, способствующим сохранению теплоты, неизменностью свойств материала при длительном воздействии высоких температур и давлений.
Снабжение теплотой потребителей (систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологических процессов) состоит из трех взаимосвязанных процессов: сообщения теплоты теплоносителю, транспорта теплоносителя и использования теплового потенциала теплоносителя. Системы теплоснабжения классифицируются по следующим основным признакам: мощности, виду источника теплоты и виду теплоносителя.
По мощности системы теплоснабжения характеризуются дальностью передачи теплоты и числом потребителей. Они могут быть местными и централизованными. Местные системы теплоснабжения - это системы, в которых три основных звена объединены и находятся в одном или смежных помещениях. При этом получение теплоты и передача ее воздуху помещений объединены в одном устройстве и расположены в отапливаемых помещениях (печи). Централизованные системы, в которых от одного источника теплоты подается теплота для многих помещений.
По виду источника теплоты системы централизованного теплоснабжения разделяют на районное теплоснабжение и теплофикацию. При системе районного теплоснабжения источником теплоты служит районная котельная, теплофикации-ТЭЦ.
По виду теплоносителя системы теплоснабжения делятся на две группы: водяные и паровые.
Теплоноситель - среда, которая передает теплоту от источника теплоты к нагревательным приборам систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.
Теплоноситель получает теплоту в районной котельной (или ТЭЦ) и по наружным трубопроводам, которые носят название тепловых сетей, поступает в системы отопления, вентиляции промышленных, общественных и жилых зданий. В нагревательных приборах, расположенных внутри зданий, теплоноситель отдает часть аккумулированной в нем теплоты и отводится по специальным трубопроводам обратно к источнику теплоты.
В водяных системах теплоснабжения теплоносителем служит вода, а в паровых - пар. В Беларуси для городов и жилых районов используются водяные системы теплоснабжения. Пар применяется на промышленных площадках для технологических целей.
Системы водяных теплопроводов могут быть однотрубными и двухтрубными(в отдельных случаях многотрубными). Наиболее распространенной является двухтрубная система теплоснабжения (по одной трубе подается горячая вода потребителю, по другой, обратной, охлажденная вода возвращается на ТЭЦ или в котельную). Различают открытую и закрытую системы теплоснабжения. В открытой системе осуществляется "непосредственный водоразбор", т.е. горячая вода из подающей сети разбирается потребителями для хозяйственных, санитарно - гигиенических нужд. При полном использовании горячей воды может быть применена однотрубная система. Для закрытой системы характерно почти полное возвращение сетевой воды на ТЭЦ (или районную котельную). К теплоносителям систем централизованного теплоснабжения предъявляют следующие требования: санитарно- гигиенические (теплоноситель не должен ухудшать санитарные условия в закрытых помещениях - средняя температура поверхности нагревательных приборов не может превышать 70-80), технико-экономические (чтобы стоимость транспортных трубопроводов была наименьшей, масса нагревательных приборов - малой и обеспечивался минимальный расход топлива для нагрева помещений) и эксплуатационные (возможность центральной регулировки теплоотдачи систем потребления в связи с переменными температурами наружного воздуха).
Направление теплопроводов выбирается по тепловой карте района с учетом материалов геодезической съемки, плана существующих и намечаемых надземных и подземных сооружений, данных о характеристике грунтов и т. д. Вопрос о выборе типа теплопровода (надземный или подземный) решается с учетом местных условий и технико-экономических обоснований.
При высоком уровне грунтовых и внешних вод, густоте существующих подземных сооружений на трассе проектируемого теплопровода, сильно пересеченной оврагами и железнодорожными путями в большинстве случаев предпочтение отдается надземным теплопроводам. Они также чаще всего применяются на территории промышленных предприятий при совместной прокладке энергетических и технологических трубопроводов на общих эстакадах или высоких опорах.
В жилых районах из архитектурных соображений обычно применяется подземная кладка тепловых сетей. Стоит сказать, что надземные теплопроводные сети долговечны и ремонтопригодны, по сравнению с подземными. Поэтому желательно изыскание хотя бы частичного использования подземных теплопроводов.
При выборе трассы теплопровода следует руководствоваться в первую очередь условиями надежности теплоснабжения, безопасности работы обслуживающего персонала и населения, возможностью быстрой ликвидации неполадок и аварий.
В целях безопасности и надежности теплоснабжения, прокладка сетей не ведется в общих каналах с кислородопроводами, газопроводами, трубопроводами сжатого воздуха с давлением выше 1,6 МПа. При проектировании подземных теплопроводов по условиям снижения начальных затрат следует выбирать минимальное количество камер, сооружая их только в пунктах установки арматуры и приборов, нуждающихся в обслуживании. Количество требующих камер сокращается при применении сильфонных или линзовых компенсаторов, а также осевых компенсаторов с большим ходом (сдвоенных компенсаторов), естественной компенсации температурных деформаций.
На не проезжей части допускаются выступающие на поверхность земли перекрытия камер и вентиляционных шахт на высоту 0,4 м. Для облегчения опорожнения (дренажа) теплопроводов, их прокладывают с уклоном к горизонту. Для защиты паропровода от попадания конденсата из конденсатопровода в период остановки паропровода или падения давления пара после конденсатоотводчиков должны устанавливаться обратные клапаны или затворы.
По трассе тепловых сетей строится продольный профиль, на который наносят планировочные и существующие отметки земли, уровень стояния грунтовых вод, существующие и проектируемые подземные коммуникации, и другие сооружения пересекаемые теплопроводом, с указанием вертикальных отметок этих сооружений.
Нормативные тепловые потери в тепловой сети
Количество тепла, теряемого при транспортировке теплоносителя Гкал/период, определяют по формуле:
где , - потери тепла через изолированную поверхность соответственно подающей и обратной линий, Гкал/период;
- потери тепла с утечками воды из сети, Гкал/период.
Потери тепла с поверхности изоляции, Гкал/период, определяют по формуле:
где , - нормы плотности теплового потока через изолированную поверхность подающего и обратного трубопроводов, ккал/м-ч, принимаются по табл. 1.1 и 1.2 в зависимости от вида прокладки теплопроводов;
lПi, lOi - протяженность i-x участков трубопроводов соответственно подающей и обратной линии, м;
Z - длительность работы тепловых сетей, сут., в течение рассматриваемого периода (месяц, квартал, год идр.),
24 - число часов в сутках;
- коэффициент, учитывающий потери тепла опорами, арматурой, компенсаторами, принимают при бесканальной прокладке = 1,15; при надземной прокладке, а также подземной в тоннелях и каналах = 1,2 для трубопроводов условным проходом до 150 мм и = 1,15 для трубопроводов условным проходом более 150 мм.;
n - количество участков тепловой сети.
При значениях средних температур грунта и теплоносителя за планируемый период, отличных от среднегодовых, принятых при расчете норм плотности теплового потока, производят пересчет по формулам:
для участков двухтрубной прокладки подземных трубопроводов
где - суммарная норма плотности теплового потока через изолированную поверхность подающего и обратного трубопроводов, ккал/(мч), для усредненных конкретных значений температур грунта и теплоносителя за планируемый период (месяц, квартал, год и др.);
- суммарная норма плотности теплового потока через изолированную поверхность подающего и обратного трубопроводов, ккал/(мч), для среднегодовых значений температур грунта и теплоносителя, принятых при расчете норм, принимается по табл. 1.1,
; - усредненная за планируемый (отопительный) период и средне годовая температуры теплоносителя в подающем трубопроводе, °С,
; - усредненная за планируемый (отопительный) период и средне годовая температуры теплоносителя в обратном трубопроводе, °С,
- средне годовая температура грунта, °С,
- температура холодной воды за отопительный период, °С,
2 - коэффициент, учитывающий двухтрубную прокладку;
для участков подающей линии надземной прокладки
для участков обратной линии надземной прокладки
где qПiв, q0iв - соответственно нормы плотности теплового потока, ккал/м·ч, принимаемые по табл. 1.2 для подающего и обратного трубопроводов при среднегодовых значениях температур теплоносителя и наружного воздуха, принятых при расчете норм;
qni, qoi - соответственно нормы плотности теплового потока, ккал/м·ч, для конкретных значений усредненных за планируемый период температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах и температуры наружного воздуха;
; - усредненная за планируемый период и среднегодовая температуры теплоносителя в подающем трубопроводе, °С;
; - усредненная за планируемый период и среднегодовая температуры теплоносителя в обратном трубопроводе, °С;
- средняя за отопительный период температура наружного воздуха, °С.
Таблица 1.1
Условный проход трубопро-вода, мм |
Нормы плотности теплового потока для двухтрубных водяных тепловых сетей при прокладке в непроходных каналах, Вт/м (ккал /м.ч) |
||||||
для обратной линии с.г. t =50°C |
для подающей линии с.г. t =65 °С |
суммарная для двухтрубной прокладки |
для подающей линии с.г. t =90°C |
суммарная для двухтрубной прокладки |
для подающей линии с.г. t = 110 °С |
суммарная для двухтрубной прокладки |
|
32 |
23,2(20) |
29,1(25) |
52,3(45) |
37,2(32) |
60,4(52) |
44,2(38) |
67,4(58) |
57 |
29,1(25) |
36,1(31) |
65,2(56) |
46,5(40) |
75,6(65) |
54,7(47) |
83,8(72) |
76 |
33,7(29) |
40,7(35) |
74,4(64) |
52,3(45)- |
86,0(74) |
61,6(53) |
95,3(82) |
89 |
36,1(31) |
44.2(38) |
80,3(69) |
57,0(49) |
93,1(80) |
66,3(57) |
102,4(88) |
108 |
39,5(34) |
48,8(42) |
88,3(76) |
62,8(54) |
102,3(88) |
72,1(62) |
111,6(96) |
159 |
48,8(42) |
60,5(52) |
109,3(94) |
75,6(65) |
124,4(107) |
87,2(75) |
136,0(117) |
219 |
59,3(51) |
72,1(62) |
131,4(113) |
91,9(79) |
151,2(130) |
105,8(91) |
165,1(142) |
273 |
69,8(60) |
83,7(72) |
153,5(132) |
104,7(90) |
174,5(150) |
119,8(103) |
189,6(163) |
377 |
88,4(76) |
- |
- |
124,4(107) |
212,8(183) |
146,5(126) |
234,9(202) |
426 |
95,4(82) |
- |
- |
140,7(121) |
236,1(203) |
159,3(137) |
254,7(219) |
478 |
105,8(91) |
- |
|
153,5(132) |
259,3(223) |
174,5(150) |
280,3(241) |
529 |
117,5(101) |
- |
- |
165,1(142) |
282,6(243) |
186,1(160) |
303,6(261) |
630 |
132,6(114) |
- |
- |
189,6(163) |
322,2(277) |
214,0(184) |
346,6(298) |
Примечания: 1.Расчетные среднегодовые температуры воды в водяных тепловых сетях 65, 90, 110°С соответствуют температурным графикам 95-70, 150-70, 180-70 °С.
2. Промежуточные значения норм плотности теплового потока следует определять интерполяцией.
Таблица 1.2
Условный проход трубопровода, мм |
Нормы плотности теплового потока для теплопроводов, расположенных на открытом воздухе, Вт/м (ккал/м-ч), при средней температуре теплоносителя, °С |
|||||
50 |
65 |
75 |
100 |
125 |
150 |
|
48 |
19,8(17) |
23,3(20) |
26,7(23) |
32,6(28) |
41,9(36) |
51,2(44) |
57 |
22,1(19) |
27,9(24) |
30,2(26) |
38,4(33) |
47,7(41) |
57,0(49) |
76 |
24,4(21) |
30,2(26) |
33,7(29) |
43,0(37) |
54,7(47) |
65,1(56) |
89 |
27,9(24) |
33,7(29) |
38,4(33) |
47,7(41) |
59,3(51) |
70,9(61) |
108 |
30,2(26) |
37,2(32) |
41,9(36) |
53,5(46) |
66,3(57) |
77,9(67) |
133 |
34,9(30) |
41,9(36) |
47,7(41) |
59,3(51) |
73,3(63) |
86,1(74) |
159 |
38,4(33) |
46,5(40) |
52,3(45) |
66,3(57) |
81,4(70) |
95,4(82) |
219 |
46,5(40) |
57,0(49) |
64,0(55) |
81,4(70) |
98,9(85) |
115,1(99) |
273 |
53,5(46) |
65,1(56) |
73,3(63) |
91,9(79) |
110,5(95) |
127,9(110) |
325 |
61,6(53) |
74,4(64) |
82,6(71) |
102,3(88) |
122,1(105) |
141,9(122) |
377 |
68,6(59) |
82,6(71) |
91,9(79) |
114,0(98) |
136,1(117) |
157,0(135) |
426 |
75,6(65) |
89,6(77) |
100,0(86) |
123,3(106) |
147,7(127) |
171,0(147) |
476 |
81,4(70) |
97,7(84) |
108,2(93) |
133,7(115) |
158,2(136) |
181,4(156) |
529 |
88,4(76) |
104,7(90) |
116,0(100) |
144,2(124) |
171,0(147) |
197,7(170) |
630 |
102,3(88) |
121,0(104) |
133,7(115) |
164,0(141) |
194,2(167) |
223,3(192) |
720 |
114,0(98) |
133,7(115) |
147,7(127) |
181,4(156) |
214,0(184) |
245,4(211) |
Примечания: 1.Нормы плотности теплового потока определены при средней расчетной температуре окружающей среды за период работы 5 °С.