Система теплоснабжения для генерального плана предприятия
Курсовая работа
по дисциплине источники и системы теплоснабжения
Задание на выполнение курсовой работы:
Расчитать систему теплоснабжения для выбранного генерального плана предприятия:
- Осуществить раcчет теплопотерь через ограждающие конструкции
- Определить удельный расход теплоты на отопление здания
- Выбрать тип котла и место расположения котельной.
- Выбрать тип отопительных приборов
- Определить требуемую площадь поверхности отопительных приборов
- Нанести на плане магистральные трубопроводы системы отопления
- Составить аксонометрическую схему отопления с нанесением отопительных приборов, запорно-регулировочной арматуры, расширительного бака
- Провести гидравлический расчет системы отопления
- Произвести расчет гидроэлеватора и тепловые потери для случая подключения помещения к существующей тепловой сети.
Тепловая мощность системы отопления определяется из уравнения теплового баланса
Фсо = ΣФпот -ΣФпост
1.1. Определение величины теплопотерь через ограждающие конструкции.
Исходными данными для расчета теплопотерь отдельными помещениями и зданием в целом являются
- планы этажей и характерные разрезы по зданию со всеми строительными размерами.
- Назначение помещений
- Ориентация здания по сторонам света
- Место постройки здания
Отметим, что поток теплоты (Вт) теряемой помещением, складывается из основных потерь теплоты через все его наружные ограждения Ф0 и добавочных теплопотерь Фдоб
Ф=ΣФ0+ΣФдоб
При этом потери теплоты определяем суммируя потери теплоты через отдельные ограждающие конструкции с округлением до 100 Вт.
Ф =F/R0(tв — tн)(1+Σβ)n=kF (tв — tн)(1-Σβ)n
Где F- расчетная площадь ограждения, k — коэффициент теплопередачи данной ограждающей конструкции; R0 — сопротивление теплопередачи данной ограждающей конструкции; tв — tн — температуры внутреннего и наружнего воздуха. (1-Σβ) — добавочные теплопотери; n- коэффициент учитывающий положение ограждающего покрытия по отношению к наружнему воздуху;
Определим основные теплопотери проектируемого здания по соотношению
Ф =F/R0(tв — tн)n (1)
НАРУЖНИЕ СТЕНЫ
Наружные стены выполнены толщиной в два кирпича, оштукатуренные изнутри с использованием цементно-песчаной штукатурки (в случае известково-песчаной штукатурки параметры должны быть изменены).
Исходные данные для кирпичных стен λк = 0,81 Вт/(м*0 С); δк= 0,51 м
Исходные данные для цементно-песчаной штукатурки стен λшт = 0,93 Вт/(м*0 С); δшт= 0,015 м.(для известково-песчаной штукатурки возможно применение λшт = 0,81 Вт/(м*0 С)
Геометрические размеры помещения:
первый этаж а =22,4 м; b= 12,46 м; h= 4,4 м
Помещение имеет 11 оконных блоков с двойным остеклением имеющие общую площадь остекления Fcт= 11*1,2*1,8=23,76кв.м
Площадь поверхности наружных стен
26,3*3,6
F= 2ab-Fс =2*22,4*12,46−23,76=558,208−23,76=534,4кв.м
Сопротивление теплопередаче наружных стен получим по формуле 1 учитывая что Rв=0,115 (м2 0С/Вт) и Rн=0,043 (м2 0С/Вт) площадь пола S=279,104кв.м
Rо= Rв+Rн+Σ Ri где Ri = δк /λк+ δшт /λшт =0,51/0,81+0,015/0,81
Rо= 0,115+0,043 +0,015/0,81+0,51/0,81=0,806 м2 0С/Вт
Сопротивление теплопередаче двойных окон Rо=0,345 м2 0С/Вт
Следовательно теплопотери через наружные стены определяются
Ф=F/R0(tв-tн)n=(1/0,345)*534,4(16+18)+(1/0,345)23,76(16+18)=
52 666+2341,5=55 007,5Вт
Одна стена обращена на север, вторая на восток, третья стена на запад и последняя на юг поэтому дополнительные потери теплоты через эти стены Фдоб ст составляют: для первой 10%, второй 10%, третьей 5% и четвертая 0% от основных теплопотерь, которые необходимо добавить к последним.
Фдоб ст =25 467*0,25=6367Вт. Таким образом, с учетом дополнительных теплопотерь через наружние стены получим
Фдоб =25 467+6367=31 833Вт
ПЕРЕКРЫТИЯ
Перекрытие имеет площадь S=273.5 кв.м. и состоит из железобетонных плит толщинойδпл=0,035 м, для которых по таблице λк = 2,04 Вт/(м*0 С); Железобетонные плиты покрыты теплоизоляцией выполненной из минеральной ваты толщиной δваты=0,14 м, слоя гравия керамзитового δкер=0,1 м, и двух слоев рубероида толщиной δруб=0,003 м, для которых выбираем по таблице значения теплопроводности и значения сопротивления тепловосприятию для внутренней и внешней поверхностей:
λваты = 0,06 Вт/(м*0 С), λруб = 0,17 Вт/(м*0 С), λкер= 0,23 Вт/(м*0 С)
Rв= 0,132 (м2 0С)/Вт, Rн= 0,043 (м2 0С)/Вт,
Исходя из этих данных получим для сопротивления теплопередаче перекрытия
Rо пер= 0,132+0,043+0,035/2,04 + 0,14/0,06 + 0,1/0,23 + 0,003/0,17=
0,132+0,043+0,017+2,33+0,435+0,018=2,975 (м2 0С)/Вт,
Теплопотери через перекрытия находим по соотношению
Ф =F/R0(tв — tн)n
Принимаем поправочный коэффициент n =0,9 как для чердачных перекрытий с кровлей из рулонных материалов
Фпер=(½, 975)*273,5*(16+18)*0,9=282.9 вт
ПОЛЫ
Полы выполнены из керамзитобетона (ρ=1800кг/м3) толщиной δкер=0,1 м, теплопроводность которого находим по справочным данным таблицы 7 [1] λкер= 0,92 Вт/(м*0 С). Ширина пола равна b= 10.4м до осевой линии соответственно 5,2 м. Потери теплоты через неутепленные полы определяем по зонам, паралельным наружним стенам. Сопротивление теплопередаче для первой зоны составляет Rн. пол -2,15, для второй -4,3 и для третьей 8,6. Для остальной части пола -14,2 (м2 0С)/Вт. Площадь участков пола, примыкающего к углам в первой двухметровой зоне вводится в расчет дважды,
Rу. пол (м2 0С)/Вт,
Сопротивление теплопередаче Rо пол (м2 0С)/Вт, для каждой из зон определяем по формуле Rу. пол= Rн. пол +δ /λ
Зона 1 Rу. пол= 2,15+0,1/0,92=2,15+0,11=2,26
Зона 2 Rу. пол= 4,3+0,1/0,92=2,15+0,11=4,44
Зона 3 Rу. пол= 8,6+0,1/0,92=2,15+0,11=8,71
Суммарные теплопотери по всем зонам пола
Фп =F/R0(tв — tн)n =2*[(½, 26)*52,6+(¼, 44)*52,6 + (1/8,71)*31,56]*(16+18)*0,9=
2*(23.27+11.85+3.62)*34*0.9=2370.9Вт
Общие потери через все ограждения
Ф=ΣФ=2370,9+282,9+31 833=34485,9Вт
Добавочные теплопотери
Добавочные теплопотери определяются суммой теплопотерь расходуемой на:
- вентиляцию помещения,
- испарение влаги,
- нагрев инфильтрующего воздуха
Вентиляция помещения,
Поток теплоты теряемый на нагрев приточного воздуха определяется соотношением
Ф =0,278*Q*ρc (tв — tн)
Где Q нормативный воздухообмен, принимаемый равным Q =3м3/ч
ρ - плотность воздуха ρ=1,2κг/м2
c- массовая изобарная теплоемкость воздуха c=1кДж/кг оС
Ф =0,278*3*1,2*1*34*26,3*10,4=9306,11Вт
Для оценочного расчета максимального теплового потока расходуемого на вентиляцию воспользуемся методом укрупненных характеристик Ф =qв*V*(tв — tн)
Где qв V- удельная тепловая характеристика здания, берется по приложению 13 и объем помещения
Ф =0,2*1942*(16+18)=13 205Вт
Аналогично для оценочного расчета максимального теплового потока расходуемого на отопление воспользуемся методом укрупненных характеристик Ф =qв*V*(tв — tн)*а
Где qот, V, а — удельная тепловая характеристика здания, берется по приложению 13, объем помещения, поправочный коэффициент, учитывающий влияние разности температур а=0,54+22/(tв — tн) =0,54+22/34=0,54+0,65=1,11
Ф =0,6*1942*(16+18)*1,1=43 578,5Вт
Испарение влаги
Поток теплоты теряемый на испарение влаги с мокрых поверхностей
определяется соотношением
Ф =0,278*2,49*Wисп
Для данного случая эти потери не учитываются.
Бытовые тепловыделения берутся из расчета 21Вт на 1 кв.м. площади пола и вычитаются из суммы основных и добавочных теплопотерь.
Ф =21Fн=21* 273.5=5743,5 Вт
Нагрев от используемого технологического оборудования
Величина тепловыделения для каждого конкретного прибора будет различной эквивалентное значение для всего используемого оборудования равно
Фоб =2653Вт
Нагрев инфильтрующего воздуха
Поток теплоты теряемый на нагрев наружного воздуха, инфильтрующегося через притворы окон, фрамуг, дверей и ворот определяется соотношением
Ф =Q*ρc (tв — tн)*Fп/3,6 =3*1,2*1*34*26,3*10,4/3,6=9299,68Вт
Тепловая мощность всей системы отопления определяется из уравнения теплового баланса и равна
Фот =34 485,9+9306,11+9299,68−5743,5−2653 = 44 695Вт
Из которой на первый этаж (полуподвальное помещение) приходится Фот1 = 20 000Вт
И на производственное помещение второго этажа Фот2 = 24 695 Вт
Определим удельную тепловую характеристику здания по формуле:
Выбор котла и места расположения котельной
Выбор котла определяется количеством требуемой тепловой мощности и его назначения .
Для отопительно-производственных котельных малой мощности находят широкое применение чугунные секционные котлы, нагревающие воду до 115оС. Наибольшее распространение среди чугунных котлов в нашей стране получили котлы марок КЧМ, КЧ-1(малой мощности), Универсал-6(КЧ-2) средней мощности и Энергия-6(тип КЧ-3). Используя полученное значение тепловой мощности по таблице 1.1 выбираем чугунный котел типа КЧМ-1, тепловой мощностью от 16,3 до 46,5 кВт. Котел малогабаритный расположить его можно в подсобном помещении цеха.
Определяем диаметры труб и потери давления в двухтрубной закрытой водяной тепловой сети от котла до потребителя длиной 30 м, через которую подается тепловой поток Ф=44 695Вт. Примем расчетные температуры теплоносителя tп=95 оС. tо=70 оС и на ней установлены две задвижки ζ=0,7 и два гнутых отвода радиусом R=2d для которых ζ=0,5
Расход теплоносителя определяем по соотношению Qт=3,6*Ф/4,19(tп — tо)
Qт=3,6*44,695/(4,19(95−70))= 160,92/104,75=1,53 т/ч
Принимаем удельные потери давления ΔР=70Па/м и по приложению 2 находим среднюю плотность теплоносителя ρ=970 кг/м3
Расчетный диаметр труб определим по соотношению d=0.263Q0.38/ (ρ ΔΠ) 0.19
=0.263*1,530.38/(970*70) 0.19=0.263*1,18/8.28=0.037м
Принимаем в соответствии с
Определяем коэффициент трения, используя выражение С.Ф.Копьева
λ=0,014/ d 0.25 =0,014/0,0410.25=0,014/0,45=0,031
Сумму коэффициентов местных сопротивлений определяем по соотношению
Σζ=2*0,7+2*0,5=2,4
Эквивалентная длина местных сопротивлений определяется по соотношению