Проектування теплової мережі ТЕС

 

Міністерство освіти і науки України

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

 

 

 

 

 

Кафедра ТЕУ Т та АЕС

 

 

 

 

 

 

 

Курсова робота

 

По курсу: «Теплофікація та теплові мережі»

 

На тему: «Проектування теплової мережі ТЕС»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Виконав студент

Групи ТС-81c

ТЕФ, V курс

Шелковніков А.В.

 

 

Перевірив:

Побіровський Ю.М.

 

 

 

Київ 2012

 

1. ВИХІДНІ ДАНІ

Станція теплопостачання збудована в місті Києві, тому всі температурні умови для даного регіону відомі і беруться з спеціальної літератури [1].

Теплопостачання  відбувається за рахунок опалювальних відборів турбін  ПТ-50-90/13.

Загальна схема до гідравлічного розрахунку зображена на рис.1.

Рисунок 1.1 - Схема розташування споживачів

 

Довжини ділянок:   L1 = 1500 м,   L2 = 1500 м,   L3 = 3500 м,   L4 = 2500 м.

Висоти будівель:  hБ = 15 м,  hГ = 30 м,  hВ = 15 м,  hД = 10 м.

Витрати теплоносія на ділянках:

WАБ = 100%;          WБГ = 0.3∙WАБ;

WБВ = 0.7∙WАБ;    WГД = 0.85∙WБГ.

Максимальне навантаження в гарячій воді:  Qмах = 1250 МВт.

Частка вентиляційного навантаження: γвен = 15%.

Частка навантаження гарячого водопостачання: γгвп = 20%.

Додаткові вихідні дані:

• температурний графік ( 150 – 70 ) °С;
• мінімальний діючий напір НДміn = 15 – 25 м вод. ст.;
• наближені втрати тиску для побудови наближеного п’єзометра h = 3 ÷ 9 мм вод. ст./м;
• температура в помешканні tп = 18 °С;
• початок опалювального сезону при tн = 8 °С.

 

 

2. ПОБУДОВА РІЧНОГО ГРАФІКА ВІДПУСКУ ТЕПЛОТИ

Річний графік відпуску теплоти будується в двох квадрантах діаграми. В лівому квадранті будується теплове навантаження Q залежно від температури зовнішнього повітря tн, а у правому – залежно від тривалості цих температур.

Для побудови річного графіка відпуску теплоти необхідні кліматологічні дані району, які наведені в Додатку 3 [1].

Таблиця 2.1 – Кліматологічні дані для м. Київ

Температура зовнішнього повітря, °С			Число годин опалювального періоду з температурою зовнішнього повітря (°С), яка дорівнює або нижча за
Розрахункова для опалення tРО	Розрахункова для вентиляції tРВ	Середня за опалювальний період  tСЗ	-25	-20	-15	-10	-5	0	+8
-22	-10	-0,6	5	36	166	502	1128	2472	4224

 

Розрахункове навантаження вентиляції обчислюється за рівнянням:

Qрв = γвен∙Qмах                                          

Qрв=0,15·1250=187,5  МВт.

Середньотижневе навантаження під час опалювального періоду становить:

Qзгвп = γгвп∙Qмах                                          

Qзгвп=0,2·1250=250  МВт.

Середньотижневе навантаження під час неопалювального (літнього) періоду становить:

Qлгвп = 0,7∙ Qзгвп                                 

Qлгвп = 0,7∙250 =175 МВт.

  Розрахункове  навантаження опалення:

  

Отже всі необхідні дані для побудови графіка відпуску теплоти є, графік зображено на листі 1

 

3. ПОБУДОВА ТЕМПЕРАТУРНИХ ГРАФІКІВ ТЕПЛОМЕРЕЖІ

 Температурні  графіки тепломережі будуються  у вигляді залежностей температур прямої мережної води (τ1) і зворотної (τ2), після приладів опалення, підігрівачів гарячого водопостачання і вентиляції, від температури зовнішнього повітря tн. При побудові температурних графіків необхідно враховувати схему вмикання споживачів теплоти до теплових мереж. В даному проекті схема приєднання одноконтурна, незалежна з приєднанням по закритій схемі.

       ,                                                 

,             

де τ1р – розрахункова температура прямої мережної води, τ1р = 150 °С;

     τ02р – розрахункова температура зворотної мережної води, τ02р = 70 °С;

      tн – температура зовнішнього повітря;

      tро – розрахункова температура для опалення, tро = -22 (табл. 1).

3.1. Побудова опалювального графіка.

Побудову опалювального графіка почнемо з побудови графіка теплового навантаження по опаленню за формулою, МВт:

,

де QPO=812,5 МВт – максимальне теплове навантаження опалення на ТЕЦ при розрахунковій температурі опалення tРО= -22 °С

Розрахуємо теплове навантаження опалення при різних температурах зовнішнього повітря для певних характерних значень. Результати розрахунків занесені в таблицю 3.1.1 .

Рис 3.1.1 – Графік зміни теплового навантаження  опалення від температури зовнішнього повітря

Таблиця 3.1.1 – Теплове навантаження опалення.

tЗов , °С	8	6	4	0	-5	-10	-14	-18	-22
Q`	0.25	0.30	0.35	0.45	0.58	0.70	0.80	0.90	1.00

  

Розрахуємо температуру мережної води при різних температурах зовнішнього повітря через 4°С та для певних характерних значень. Результати розрахунків занесені в таблицю 3.1.2.

Температура прямої мережної води змінюється згідно температури навколишнього середовища за формулою,°С:

,

де tВН = +18 оC – температура в середині жилого приміщення, приймається за нормативними документами [4];

°С

°С

°С

t`З=95 °С – температура мережної води за змішувачем (елеватором);

t`2=70 °С – температура зворотньої мережної води

t`1=150 °С – температура прямої мережної води

    - відносна витрата тепла на опалення в долях від розрахункового, для любого значення температури зовнішнього повітря.

     Температура  зворотної мережної води обчислюється  за формулою,°С:

Рис 3.1.2 – Температурний графік для опалювального навантаження

Таблиця 3.1.2 – До розрахунку температурного графіка опалення.

tЗов °С	Q`	tВН, °С	Температура мережної води, °С
-22	1	+18	150.00	70.00
-18	0,9		138.04	66.04
-14	0,8		125.96	61.96
-10	0,7		113.74	57.74
-5	0,58		98.24	52.24
0	0,45		82.43	46.43
4	0,35		69.47	41.47
6	0,3		62.87	38.87
8	0,25		56.15	36.15

 

В зв’язку з тим, що доля гарячого водопостачання становить 20 % (за умовою), температурний графік повинен бути побудований за законом спільного навантаження по опаленню та гарячому водопостачанню. Тобто, будується за даними таблиці 3.1.2. температурний графік опалення для прямої та зворотної мережної води,  але при цьому якісне регулювання обмежується найменшою температурою в напірному(прямому) трубопроводі  мережної води для закритих систем теплопостачання не менше 70 °С. Тому на графіку є така точка, в якій відбувається злом графіка опалення, тому частина графіка (до точки злому)  матиме вигляд прямої лінії паралельної до вісі Х з значенням температури мережної води 70 °С, а інша частина (після точки злому) – матиме вигляд температурного графіка побудованого за законом зміни опалювального навантаження при якісному регулюванні (див. значення в таб. 3.1.2 при . ). Точка злому становитиме - (див рис. 3.1.2). Потім з точки злому опускаємо перпендикуляр до перетину з графіком опалення зворотної мережної води й отримаємо точку злому на графіку опалення зворотної мережної води.(див рис. 3.1.2., при , то t02=41,5 °С) 

     Скоректовану  температуру мережної води при  різних температурах зовнішнього повітря через 5°С та для певних характерних значень занесемо в таблицю 3.1.3. Скоректований температурний графік для опалювального навантаження зображено на рис 3.1.3.

Рис 3.1.3 – Скоректований температурний графік для опалювального навантаження

Таблиця 3.1.3 – Скоректовані значення температурного графіка опалення.

tЗов °С	Q`	tВН, °С	Температура мережної води, °С
-22	1	+18	150.00	70.00
-18	0,9		138.04	66.04
-14	0,8		125.96	61.96
-10	0,7		113.74	57.74
-5	0,58		98.24	52.24
0	0,45		82.43	46.43
4	0,35		70	41
6	0,3		70	41
8	0,25		70	41

Знаючи  теплове навантаження та температури прямої та зворотної води можна знайти витрату мережної води, що йде на опалення, за наступною формулою, кг/с:

, 

де - ізобарна теплоємкість води при нормальних умовах.

Якщо чисто опалювальне навантаженні при якісному регулюванні, то доля витрат мережної води на опалення постійна. При спільному регулюванні опалювального навантаженні та гвп витрата мережної води буде постійна в інтервалі температур зовнішнього повітря від до й становитиме (якісне регулювання), а при відбувається кількісне регулювання за законом описаним трохи вище.

Розрахуємо теплове навантаження опалення при різних температурах зовнішнього повітря для певних характерних значень. Результати розрахунків занесені в таблицю 3.1.4 

Таблиця 3.1.4 – Розрахунок витрат мережної води на опалення..

tЗов , °С	8	6	4	0	-5	-10	-14	-18	-22
	203	244	284	366	467	569	650	731	813
,°С	70	70	70	82.4	98.2	113.7	126.0	138.0	150.0
,°С	41.0	41.0	41.0	46.4	52.2	57.7	62.0	66.0	70.0
Go, кг/с	1672	2006	2340	2424	2424	2424	2424	2424	2424

 

Графік зміни витрат мережної води від температури зовнішнього повітря показано на рис 3.1.4.

 

Рис. 3.1.4 – Графік зміни витрат мережної води від температури зовнішнього повітря

 

3.2. Побудова вентиляційного графіка

Побудову вентиляційного графіка почнемо з побудови графіка теплового навантаження по вентиляції за формулою, МВт:

     Ця формулою  справедлива лише для ділянки  з температурами від +8 °С до tРВ= -10 °С , а при tРВ < -10 °С і до tРО= -22 °С кількість тепла що йде на покриття вентиляційного навантаження постійне і складає QРВ=187,5 МВт

Розрахуємо теплове навантаження вентиляції при різних температурах зовнішнього повітря через 4°С та для певних характерних значень. Результати розрахунків занесені в таблицю 3.2.1.