Тепловые сети

           6,28×0,15       0,309         

 

Подставляем значения в формулу 9, получаем R_н:

R_н = 1 / 13,81 ×3,14×0,509= 0,116  м°К / Вт

α_н = 11,6 + 7√0,1 = 13,81 м/с

 

Подставляем значения в формулу 10, получаем R_в.к:

R_в.к = 1/ 13,81 ×3,14× 1,028  =0,233 м°К / Вт

α_н = 11,6 + 7√0,1 = 13,81 м/с

d_э = 4×1,08/4,2=1,028 м

Подставляем значения в формулу 10, получаем R_к:

R_к = 1/ 11,6×3,14× 1,028  =0,27 м°К / Вт

α_н = 11,6 + 7√0 = 11,6 м/с

d_э = 4×1,08/4,2=1,028 м

 

Подставляем значения в формулу 11, получаем R_гр :

R_гр =        1                ×   ln  4×1,6    = 0,165 м°К / Вт

             2×3,14×1,75           1,028  

d_э = 4×1,08/4,2=1,028 м

4.1 Определив  термические сопротивления R_гр , R_к , R_в.к , R_н, R_из находим значение температуры воздуха в канале t_к , °С по формуле:

t_к =    τ₁β/ R₁ + τ₂β/ R₂ + t_н / R₃                                           (12)

             β/ R₁ + β/ R₂ + β/ R₃

 где R₁ = R_из + R_н1 ;  R₂ = R_из + R_н2 ; R₃ = R_гр  + R_в.к + R_н .

примем равной

Находим R₁, R₂, R₃ :  

 R₃ = 0,233 + 0,116  + 0,247 = 0,596 м°К / Вт

 R₂ = 0,0119  + 0,116 = 0,128 м°К / Вт

 R₁ = 0,0119  + 0,116 = 0,128 м°К / Вт

Подставляем значения в формулу 12, получаем t_к :

t_к = 85×1,2 / 0,128 + 65×1,2 / 0,128 + 5.5 / 0,596   = 68,17 °С

          1,2 / 0,128 +1,2 / 0,128 +1,2 / 0,596

4.2. Теплопотери  в окружающую среду изолированным  трубопроводом , отнесённые к  1м трубопровода (Вт/м), рассчитываем  как теплопередачу через многослойную  цилиндрическую стенку, окруженную воздушной средой или грунтом :

q= τ - t₀ / R,                           (13)

где τ – расчётная  температура теплоносителя, °С

 t₀ - расчётная температура окружающей среды, °С

R – полное термическое сопротивление теплопровода , м°К/ Вт.

R = R₁+ R₂+ R₃,                       (14)

 

Подставляем значения в формулу 14, получаем R :

R =0,596 + 0,128 + 0,128 = 0,852 м°К/ Вт.

Подставляем значения в формулу 13, получаем q :

q= 85 – 5,5 / 0,852 = 78,54 Вт/м

 

4.3. Находим суммарные  потери тепла на длине трубопровода и падение температуры теплоносителя в конечной точке трубопровода.

Потери тепла  на длине трубопровода находим по формуле :

                           Q_п = Q_п1 + Q_п2 + Q_п3 + Q_п4    ,                          (15)

где Q_п = q ×L_р   ,Вт                                                         (16)

где  L_р = l + 2H ×n_к – полная длинна трубопровода ,м

где n_к - количество компенсаторов на длине трубопроводов, шт;

      H – высота компенсатора, м.

Подставляем значения в формулу 16, получаем :

для участка  №1 :  Q_п1 = 78,54 + (50 + (2×3,6×2)) = 142,94 Вт.

для участка  №2 :  Q_п2 = 78,54 + (300 + (2×3,6×3)) = 400,14 Вт.

для участка  №3 :  Q_п3 = 78,54 + (50 + (2×1,5×2)) = 134,54 Вт.

для участка  №4 :  Q_п4 = 78,54 + (100 + (2×1,5×2)) = 184,54 Вт.

Подставляем значения в формулу 15, получаем потери тепла  на длине трубопровода:

Q_п = 142,94 + 400,14 +134,54 +184,54 = 862,16 Вт.

 

4.4. Падение температуры  теплоносителя на длине трубопровода  ∆t,

подсчитываем  по формуле :

∆t= q×L_p×β / 10³   ,°С                      (17)

Подставляем значения в формулу 17, падение температуры  теплоносителя на длине трубопровода:

                                   ∆t = 862,16 × 1,2 /10³ = 1,013°С

 

 

4.5. Эффективность  изоляции оцениваем коэффициентом  изоляции η_и :

η_и = q_г – q_из / q_г ,

где q_г и q_из - удельные потери голой и изолированной трубами, Вт/м.

5. Расчёт водяного подогревателя  горячего водоснабжения.

 

5.1.  Рассчитываем  расход греющего (первичного) теплоносителя  ,кг/с :

G₁ = Q_г.в. / с× (τ₁ – τ₂),            (18)

где Q_г.в. – тепловая мощность горячего водоснабжения, кВт;

       с – удельная теплоёмкость  воды первичного теплоносителя  , кДж/ кг °К;

       τ₁ и τ₂ – температура прямой и обратной воды, °С;

  Подставляем  значения в формулу 18, получаем расход греющего (первичного) теплоносителя :   

G₁ = 114,1 кВт / 4,19 кДж/ кг×°К ×(85°С – 65°С) = 1,4 кг/ с

5.2. Расход нагреваемой  воды определяем, используя нормы  потребления горячей воды ( СНиП 2.04.05 – 94), кг/с:

G_г.в. = m×n /86400 ,               (19)

m – суточный расход горячей воды в сутки на 1 человека, (на 1 объект потребления) , кг/с; Примем равным 100 кг.

n – количество людей (других объектов потребления );

86400 – число секунд в сутках;

Подставляем значения в формулу 19, получаем расход нагреваемой воды:

G_г.в. = 100 × 300 /86400 = 0,35  кг/с.

5.3. Подчитываем  площадь сечения трубок, м²:

f_тр = G_г.в. / ρ×v ,                  (20)

где ρ – плотность  подогреваемой воды, (968,58  кг/м³ из табл.6, лит.1)

      v – скорость воды в трубах, принимают в пределах 0,5…2,5 м/с;

Подставляем значения в формулу 20, получаем площадь сечения трубок:

f_тр = 0,35 / 983,24×1,5 = 0,00053 м²

 

5.4. По требуемой  площади живого сечения выбираем  номер секции водо - водяного   подогревателя (табл.12, лит.1).

Выбираем  номер 1 :

- площадь поверхности нагрева – 0,37 м²;

- число трубок  – 4

-  площади  живого сечения трубок - 0,00062 м²;

- межтрубное  пространство : площадь сечения - 0,00116 м²;

                                                  эквивалентный диаметр – 0,013 м²;

- длина секции  – 2000 мм;

5.5. Уточнённая  действительная скорость воды  в трубках подогревателя, м/с:

v_тр = G_г.в. / ρ× f_тр ,             (21)

Подставляем значения в формулу 21, получаем действительная скорость воды в трубках подогревателя :

v_тр = 0,35_. /(983,24× 0,00062) = 0,57 м/с

5.6. Определяем  скорость движения греющего теплоносителя  в межтрубном пространстве, м/с  :

v_м = G₁ / ρ_в1× f_м ,             (22)

где ρ – плотность  греющего теплоносителя, кг/м³;

Подставляем значения в формулу 22, получаем скорость движения греющего теплоносителя в межтрубном пространстве:

v_м = 0,35_. / (968,58 × 0,00062) = 0,58 м/с

5.7. Рассчитываем  коэффициенты теплоотдачи , Вт/м²°К :

- между водой  и поверхностью трубок:

                   α₁ = (1630 + 21τ_ср – 0,041 τ_ср² ) × v_м^0,8/ d_э^0,2 ,           (23)

где τ_ср – средняя температура греющей воды, °С.

                   α₂ = (1630 + 21t_ср – 0,041 t_ср² ) × v_тр^0,8/ d_вн^0,2 ,           (24)

где t_ср – средняя температура нагреваемой воды, °С;

d_вн = внутренний диаметр трубок, м.

 

Подставляем значения в формулу 23, 24  получаем:

α₁ = (1630 + 21×75 – 0,041×75² ) × 1,35^0,8/ 0,013^0,2 = (1630 + 1575 – 1,3 ) × 1,27/ 0,42 =9687,37 Вт/м²°К

α₂ = (1630 + 21×25 – 0,041×25² ) × 1,33^0,8/ 0,008^0,2 = (1630 + 525 – 25,625) ×

×1,25/ 0,38 = 7004,5 Вт/м²°К

5.8. Определяем  коэффициент теплоотдачи, Вт/ м²°К:

                    К = (α₁× α₂×μ) / (α₁+ α₂) ,                    (25)

где μ – 0,75…0,9 – коэффициент загрязнённости трубок.

Подставляем значения в формулу 25, получаем:

К = (9687,37 × 7004,5 ×0,8) / (9687,37 + 7004,5) = 3252,13 Вт/ м²°К;

5.9. Рассчитываем  средний температурный напор  в водо – водяном подогревателе,  °С:

                              ∆t_ср = τ_ср - t_ср                            (26)

Подставляем значения в формулу 26, получаем:

                             ∆t_ср = 75 – 25 = 50 °С                         

5.10. Определяем  требуемую площадь поверхности  нагрева, м² :

                            F_п = 10³ Q_г.в. / К×∆t_ср                 (27)  

Подставляем значения в формулу 27, получаем:

F_п = 10³ × 144,1_. / 3252,13 ×50 = 0,9 м²

 

5.11. Рассчитываем  число секций водо – водяного  подогревателя принятого номера:

                                 n_c =  F_п / F_c ,                            (28)

 где F_c – площадь поверхности нагрева секции.

Подставляем значения в формулу 28, получаем:

n_c =  0,9 / 0,37 = 2,43

Принимаем 3 секций.

6. Расчёт и выбор элеватора  подмешивания воды.

 

Чтобы снизить  температуру теплоносителя, подаваемого  в отопительные приборы, устанавливают  элеватор в тепловых пунктах. Требуемая  температура воды (τ₃), устанавливаемая по температурному графику, достигается путём подмешивания в элеваторе обратной воды к прямой.

6.1. Определяем  расход теплоносителя (воды) отопление  теплопотребителя, кг/с :

                        G_o = Q_o / c_в ×( τ₁ – τ₂) ,                        (29)

где Q_о – тепловая мощность, расходуемая на отопление теплопотребителя,  кг/с.

Подставляем значения в формулу 29, получаем:

G_o = 2866,13 / 4,19 ×( 85 – 65) = 34,2 кг/с

6.2. Рассчитываем  коэффициент смешения потоков  в элеваторе (u_p) , который показывает какое количество обратной воды (кг) системы отопления подмешивается в элеваторе на один килограмм сетевой воды :

u_p = 1,15(τ₁ – τ₃) / (τ₃ – τ₂) ,            (30)

где τ₃ – расчётная температура воды в подающем трубопроводе за

элеватором, °С; Примем равным 70°С.

1,15 – коэффициент  запаса.

Подставляем значения в формулу 30, получаем:

u_p = 1,15(85 – 70) / (70 – 65) = 3,45

6.3. Определяем диаметр  горловины элеватора ,мм :

                d_г = 15,1× ⁴√ G_o² ×(1 + u_p)² / ∆Р_о    ,                     (31)

 где ∆Р_о  – потеря давления в системе отопления при расчётном расходе воды , кПа. Величина ∆Р_о    задаётся в пределах 10…20 кПа.

 Принимаем  ∆Р_о =15кПа= 1500мм.вод.ст. 

Подставляем значения в формулу 31, получаем:

d_г = 15,1× ⁴√ 34,2 ² ×(1 + 3,45)² / 1500  = 30 мм

Принимаем элеватор №5 с диаметром горловины 35мм (табл.13. лит1.)

 

6.4. Определяем  диаметр сменного сопла элеватора,  мм:

d_с = d_г / (1 + u_p)                           (32)

Подставляем значения в формулу 32, получаем:

d_с = 35 / (1 + 3,45) = 7,86 мм

6.5. Определяем  перепад напора между прямым  и обратным трубопроводами до  элеватора, необходимый для устойчивого  подмешивания обратной воды ,кПа  :

∆Р = 1,5 ×(1 + u_p)²× ∆Р_о ,             (33)  

Устойчивая  работа элеватора обеспечивается при ∆Р >100…150 кПа.

Подставляем значения в формулу 33, получаем:

∆Р = 1,5 ×(1 + 3,45)²×15 = 445,55 кПа.

Условие соблюдается.

 

 
Список использованных источников

 

1. СНиП 41-02-2003. Тепловые сети – М.: Госстрой РФ ФГУПЦПП, 2004.
2. СНиП 23.01.01.99 Строительная климатология. – М.: ГУПЦППП, 2004.
3. Ионин.А.А. Теплоснабжение. – М.:Стройиздат, 1982
4. Беляйкина И.В -М.:  Водяные тепловые сети[Текст]: учебник / ., Витальев В.П., Громов Н.К. -

Энергоатомиздат   ,1988. -376с.