Скачати 266.93 Kb.
|
Міністерство освіти і науки України Харківська національна академія міського господарства Теплопостачання міста Методичні вказівки до виконання розрахункових робіт з дисциплін „Основи енергопостачання міста”, „Інженерне обладнання міст” (для студентів1-2 курсів денної форми навчання спец. 6.050201 «Менеджмент організацій») Харків – ХНАМГ - 2005 Теплопостачання міста. Методичні вказівки до виконання розрахункових робіт з дисциплін „Основи енергопостачання міст”, „Інженерне обладнання міст” (для студентів1-2 курсів денної форми навчання спец. 6.050201 «Менеджмент організацій»). Укл.О.О. Алексахін, О.М. Герасимова -Харків; ХНАМГ. – 19 с Рецензент: В.І. Абелешов Рекомендовано кафедрою теплохолодопостачання протокол №5 від 14.01.2005р. Зміст
системи теплопостачання; техніко-економічне порівняння варіантів …..10
^ У централізованих системах теплопостачання теплоту використовують для опалення приміщень, приготування гарячої води для санітарно-гігієнічних потреб (гарячого водопостачання) і вентиляції (підігрівання зовнішнього повітря у зимовий період перед подачею його в приміщення). Централізовані системи теплопостачання складаються з трьох основних елементів: 1) джерело теплоти, 2) теплові мережі, 3) системи використання теплоти у споживачів. Як джерела теплоти використовують котельні різної потужності (районні, квартальні тощо) і теплоелектроцентралі (ТЕЦ). Вироблення теплової енергії здійснюється завдяки спалювання палива. На котельнях, які, як правило, розміщують всередині житлової забудови, згідно з екологічними вимогами використовують газове паливо. Транспортування теплоти від джерела до споживачів здійснюється теплоносієм (нагріта вода або водяна пара) по теплових мережах. Найбільш поширеними є двотрубні мережі, в яких по подавальних трубопроводах від джерела до споживача рухається нагрітий теплоносій, а по зворотних трубопроводах охолоджений у споживача теплоносій повертається до джерела для нагрівання. Прокладання теплових мереж може бути виконане надземним чи підземними способами. В останньому випадку трубопроводи прокладають у прохідних каналах, у непрохідних каналах, безканально. Надземний спосіб застосовують, як правило, за межами міста. При використанні води як теплоносія її рух по трубопроводах забезпечують насоси, які встановлюють на джерелах теплоти. Для прийому теплоносія у мікрорайонах споруджують центральні теплові пункти (ЦТП), які призначені також для розподілу теплоносія по інженерних системах споживачів, підтримання потрібних параметрів (тиск, температура) у абонентів, для обліку споживання теплоти. ^ 2.1 Розрахунок витрат теплоти на потреби теплопостачання міста Виконують за укрупненими показниками залежно від кількості населення і житлової площі. Максимальні витрати теплової енергії на опалення будинків Q 0, max = q0 * A * (1+K1), (2.1) де К1 – коефіцієнт, що враховує витрати теплоти на опалення громадських будівель (приймають К1 = 0,25); q0 – укрупнений показник максимальної годинної витрати теплоти на опалення житлових будинків (характеризує витрати теплоти на опалення 1 м2 житлової площі і обирається залежно від розрахункової температури зовнішнього повітря для конкретної місцевості tр.о (див. Додатки 1, 2)); А – житлова площа будинків мікрорайону. Величину А можна визначити залежно від площі забудови мікрорайону F (обчислюють для заданого варіанта за даними рис. 1) та щільності житлового фонду d (Додаток 3) за формулою A = F * d. (2.2) ![]() Рис.1 - Принципова схема теплопостачання міста від ТЕЦ: I – IV – номери мікрорайонів; h1… h4 – довжина мікрорайонів; b1... b4 – ширина мікрорайонів; ЦТП – центральний тепловий пункт мікрорайону; ____ – подавальний трубопровід теплових мереж; ------- – зворотній трубопровід теплових мереж; 1, 2, 3, 4, 5 – розрахункові точки на ділянках теплотраси. Максимальні витрати теплової енергії на вентиляцію Qв,мах = q0 * A * K1 * K2, (2.3) де К2 = 0,6 – коефіцієнт, що враховує витрати теплоти на вентиляцію громадських будівель. Середній тепловий потік на гаряче водопостачання Qг, cp = [1,2 * m * (a+b)*(tг - tx)* C]/(24*3600), (2.4) де а – норма витрати гарячої води одним мешканцем за добу (див. Додаток 4); b – норма витрати гарячої води для громадських споруд (приймають 25л води за добу на 1 людину); tг=55°С температура гарячої води; tx =5°С температура холодної води; С = 4187 Дж\кг*°С – теплоємкість води; m – кількість жителів у мікрорайоні m = A/ѓH, (2.5) де ѓH – норма житлової площі на 1 людину (приймають ѓH = 21м2/люд.) Максимальний тепловий потік на гаряче водопостачання Qг, мах = 2,4 * Qг, ср. (2.6) Потребу у теплі для кожного з мікрорайонів визначають як суму всіх видів споживання за формулою Q цтп = Q0, мах + Qв, мах + Qг, мах. (2.7) Річну витрату теплоти на гаряче водопостачання приблизно можна обчислити за формулою Qгрік = Qг, ср. * 350 * 24 * 3600, Дж, (2.8) де 350 – тривалість роботи системи гарячого водопостачання за рік Річна витрата теплоти на опалення Q0рік = Q0, ср. *n0 * 24 * 3600, Дж, (2.9) де n0 – тривалість опалювального періоду (Додаток 1); Q0 – середній тепловий потік на опалення ![]() Тут tвн – температура внутрішнього повітря (приймають tвн = 18 °С); tcp.о. – середня температура зовнішнього повітря за опалювальний період (Додаток 1). Річна витрата теплоти на вентиляцію ![]() де nВ - тривалість роботи системи вентиляції за добу (приймають nВ = 16 год.) Річна витрата газу джерелом теплоти для потреб теплопостачання міста ![]() де Qрн – калорійність газу (показує, яка кількість теплоти виділяється при спалюванні 1м3 газу); ?К - коефіцієнт корисної дії котлоагрегатів(приймають 0,85) ^ Метою гідравлічного розрахунку є визначення діаметрів трубопроводів і витрат тиску при русі теплоносія. Для цього теплотрасу попередньо розподіляють на розрахункові ділянки (рис. 1). Розрахунковою ділянкою називають частину трубопроводу з незмінною витратою речовини і діаметром. Для кожної ділянки визначають теплове навантаження Qд. Наприклад, для наведеної на рис.1 схеми теплове навантаження ділянки (1 -2) дорівнює потребі в теплоті для мікрорайону №3 Q1-2д = Q3, для ділянки (2 - 3) Q2-3д = Q1-2д + Q4 = Q3 + Q4 , і т.д. Витрату теплоносія на кожній з ділянок теплової мережі обчислюють за формулою ![]() де С=4187 Дж/кг*°С – теплоємкість води; ?1 – температура сітьової води у подавальному трубопроводі теплових мереж; ?2 – температура сітьової води у зворотному трубопроводі (приймають ?1 = 150 °С; ?2 = 70°С). Прийнявши величину питомих втрат тиску у трубопроводах теплотраси R, за відомою величиною витрат теплоносія на ділянці Gд за допомогою номограми для гідравлічного розрахунку теплових мереж (див. рис. 2) вибирають діаметри трубопроводів і дійсні питомі втрати тиску на кожній з ділянок Rg. Втрати тиску на подолання сил тертя на ділянці обчислюють за формулою ∆ Нт = Rд lд .. (2.14) Втрати тиску у так званих „місцевих опорах” (повороти трубопроводів, зміна діаметра труби тощо) можна визначити за формулою ∆ Нд = Rд*lекв, (2.15) де lекв – еквівалентна довжина трубопроводу для урахування втрат тиску в місцевих опорах; lекв = 0,3 lд для діаметрів труби d =200 мм; lекв = 0,4 lд для d > 200 мм. Загальні втрати тиску на ділянці визначають як суму втрат тиску на подолання сил тертя і втрат тиску у місцевих опорах: ∆Нд = ∆Нт + ∆Нм. . (2.16) Сумарні втрати тиску на всій довжині теплової мережі обчислюють як суму загальних втрат тиску на ділянках теплотраси: ∆Н0 = ∆Н1-2 + ∆Н2-3 + ∆Н3-4 + ∆Н4-5. (2.17) Потужність насоса , який здійснює транспортування сітьової води від ТЕЦ до найвіддаленішого на теплотрасі споживача теплоти, обчислюють за формулою N=G*H*g , кВт, (2.18) 1000* ?н де G – витрата сітьової води через насос , кг/с (приймають рівною витраті води через найближчу до ТЕЦ ділянку теплової мережі); g = 9,8 м/с2 – прискорення вільного падіння; ?н = 0,65 – коефіцієнт корисної дії насосів; Н – необхідний напір води на виході з насосів. Величина напору Н повинна бути достатньою для подолання сил тертя у подавальному й зворотному трубопроводах теплотраси і підйому води на необхідну висоту в будинках мікрорайонів Н = 2∆Н0 + Нгеом + Нгеод , м вод. ст. (2.19) Тут Нгеом = 3м * n ет – геометрична висота будинків; n ет –етажність; 3м – висота поверху); Нгеод – різниця геодезичних відміток насосів і вводів теплових мереж у будинки. (Для переведення одиниць вимірювання тиску скористатися співвідношенням 10000 Па = 1м вод. ст.). Річні витрати електричної енергії для роботи насосів орієнтовно можна обчислити за формулою Ne = N * 350 * 24, кВт*год . (2.20) ^ Витрати на будь-який технічний об’єкт складаються з двох частин: витрати, пов’язані з придбанням обладнання, його встановленням і пуском у роботу (капітальні вкладення) і витрати, необхідні для забезпечення подальшої постійної роботи обладнання (експлуатаційні витрати). Капітальні вкладення здійснюють одноразово, а експлуатаційні витрати треба здійснювати щорічно протягом всього терміну експлуатації обладнання для виплати заробітної плати персоналу, ремонту, придбання ресурсів, що забезпечують роботу обладнання (електроенергія, паливо тощо). Капітальні вкладення на спорудження теплотраси (Кт) і витрати на її експлуатацію (Ст) залежать від діаметра трубопроводу, способу прокладання та довжини і для кожної з розрахункових ділянок можуть бути визначені за формулами Кт,і = Кдп,і * lд,і , грн., (2.21) Ст,і = Сдп,і * lд,і , грн./рік, (2.22) де Кдп,і – питомі капітальні вкладення на спорудження 1м теплопроводу відповідного діаметра (додаток 5); Спд,і – питомі витрати на експлуатацію 1м теплової мережі відповідного діаметра (Додаток 5); lд,і – довжина розрахункової ділянки. Капітальні вкладення на спорудження теплотраси в цілому визначають як суму капітальних вкладень на спорудження окремих її ділянок. Аналогічно обчислюють експлуатаційні витрати для теплотраси в цілому Кт = ? Кт,і грн., (2.23) Ст = ? Ст,і грн./рік , (2.24) Наведені витрати для окремої ділянки або теплотраси в цілому встановлюють за формулою П = К * Е + С , грн./рік, (2.25) де Е – коефіцієнт економічної ефективності капітальних вкладень (приймають рівним 0,15). Капітальні вкладення у насосні установки орієнтовно можна обчислити наступним чином Кн. = N * в, грн., (2.26) де N – потужність насоса (див. формулу (2.18), в = 20,8 грн/кВт – вартість 1 кВт встановленої потужності насосів. Вартість річних витрат електроенергії, необхідної для роботи насосів Сн = Nе * Se , грн/рік, (2.27) де Se = 0,146 грн/кВт * годин– вартість одиниці електроенергії. Наведені витрати на насосні установки: Пн = Кн * Е + Сн , грн./рік . (2.28) Загальні витрати на систему теплопостачання в цілому приблизно можна обчислити як суму витрат на теплотрасу і насосні установки: З = Пт + Пн , грн./рік . (2.29) При необхідності порівняння двох варіантів виконання системи теплопостачання для кожного з варіантів обчислюють загальні витрати ЗІ, ЗІІ і обирають варіант з найменшими витратами. ^ Завдання №1. Обчислити за укрупненими показниками максимальні витрати теплоти на опалення, вентиляцію і гаряче водопостачання мікрорайонів і в цілому міста (рис.1). Геометричні характеристики мікрорайонів і ділянок теплотраси подані в табл. 1. Таблиця 1 – Розміри мікрорайонів і довжина ділянок теплотраси (до рис. 1)
Результати розрахунків звести до таблиці за формою
Таблиця 2. – Показники теплопостачання мікрорайонів ^ Використовуючи результати розрахунків завдання №1, зробити гідравлічний розрахунок для трьох модифікацій теплової мережі. Для першої модифікації вибір діаметра трубопроводів головної магістралі теплотраси здійснити за умови, щоб питомі втрати тиску на ділянках становили R<30 Па/м, для другої ![]() ![]() Таблиця 3 – Результати гідравлічного розрахунку головної магістралі теплотраси
Завдання №3. Для даних завдання №2 визначити капітальні вкладення, експлуатаційні витрати і наведені витрати для теплотраси в цілому. Розрахунки виконати для трьох розглянутих модифікацій і подати у вигляді таблиці. Таблиця 4 – Результати розрахунків витрат на спорудження і експлуатацію теплової мережі
^ Використовуючи обчислені в завданні №2 витрати тиску, визначити вартісні показники транспортування теплоносія від ТЕЦ до споживачів. Завдання №5. На підставі даних розрахунків завдань №3, 4 виконати графічне порівняння модифікацій ( див рис. 3). Вибрати оптимальне значення питомих витрат тиску. ^ Обчислити за укрупненими показниками максимальні витрати теплоти на опалення і вентиляцію (централізоване гаряче водопостачання відсутнє) і виконати гідравлічний розрахунок теплової мережі (рис. 1) за умови ![]() ^ За результатами гідравлічного розрахунку теплової мережі (завдання №6) обчислити наведені витрати для теплотраси, на насосні установки і загальні витрати на систему теплопостачання. Порівняти з результатами розв’язання завдання №5. (Порівняння виконати для випадку ![]() ![]() Рис. 3 - Порівняння варіантів (до завдання №5): 1 - витрати на теплову мережу; 2 - витрати на транспортування теплоносія; 3 - сумарні витрати Додаток 1 ^
Додаток 2 ^ на опалення 1 м2 загальної площі житлових будинків, qo, Вт/м2
Додаток 3
![]() ![]() ![]() ![]() ^
![]() Додаток 5 ^
* Сталеві електрозварні труби з поздовжним швом Список літератури 1. Норми й вказівки про нормування витрат палива та теплової енергії на опалення житлових та громадських споруд, а також на господарсько-побутові потреби в Україні КТМ 204 України 244-94. 2. Тихомиров В.К., Сергеенко Є.С. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция. – М.: Стройиздат, 1991. – 480 с. 3. Шульга М.О., Бережнов І.О. Енергопостачання міст.- К.: ICДО, 1993. – 228 с. 4. Шульга М. О., Алексахін О. О. Теплопостачання та гаряче водопостачання. – Харків, ХНАМГ, 2004. – 229 с. 5. Алексахін О.О., Герасимова О.М. Приклади й розрахунки з теплопостачання та опалення: Навч. посібник. – Харків, ХДАМГ, 2002. – 206с. Навчальне видання Методичні вказівкидо виконання розрахункових робіт з дисциплін „Основи енергопостачання міст”, „Інженерне обладнання міст” (для студентів1-2 курсів денної форми навчання спец. 6.050201 – «Менеджмент організацій») Укладачі: Алексахін Олександр Олексійович Герасимова Ольга Михайлівна Відповідальний за випуск А. О. Бобух Редактор М. З. Аляб’єв Коректор З. І. Зайцева План 2005, поз. 185 ![]() Підп. до друку 9.03.05 Формат 60 84 1/16 Папір офісний Друк на ризографі: Обл.-вид. арк. 1,5 Тираж 50 прим. Замовл. № ________ Ціна договірна ![]() Сектор оперативної поліграфії ІОЦ ХНАМГ 61002, Харків, вул. Революції, 12 30> |
![]() | Г. В. Стадник Газопостачання міста Методичні вказівки Газопостачання міста: Методичні вказівки до виконання розрахункових робіт з дисциплін “Основи енергозабезпечення міст” та “Інженерне... | ![]() | До виконання практичних завдань з дисципліни «Організація системи життєзабезпечення міста» Методичні вказівки до виконання практичних завдань з дисципліни «Організація системи життєзабезпечення міста» (для студентів 1 курсу... |
![]() | О. С. Соловйова, Л. С. Мартишова, А. Г. Штейнер «Проект міста на 60000 жителів» Методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу «Архітектурне проектування» / Проект міста на 60000 жителів (для студентів... | ![]() | Методичні рекомендації до виконання практичних та розрахункових робіт для студентів напрямів Чисельні методи: Метод. Рекомендації до виконання практичних та розрахункових робіт для студентів напрямів “Комп’ютерні науки”, “Програмна... |
![]() | А. О. Методичні вказівки до самостійної роботи І практичних занять з дисципліни "Система життєзабезпечення міста 1" Система життєзабезпечення міста 1" (для студентів 1 курсу денної І заочної форм навчання напряму 030601 "Менеджмент" спеціальності... | ![]() | Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу " Основи автоматики та систем управління " для студентів спеціальності 091101 При підготовці до лабораторних робіт студенти вивчають методичні вказівки до їх виконання, рекомендовану літературу, а також виконують... |
![]() | Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу «Основи пучкових і плазмових технологій» для студентів напряму підготовки Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт із курсу «Основи пучкових і плазмових технологій» / укладачі: Д. В. Великодний,... | ![]() | Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу «Основи пучкових і плазмових технологій» для студентів напряму підготовки Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу «Основи пучкових і плазмових технологій» / укладачі: Д. В. Великодний,... |
![]() | Харківська національна академія міського господарства д. В. Шаульський методичні вказівки до виконання розрахунково-графічних робіт з дисципліни «основи геодезії» Методичні вказівки до виконання розрахунково-графічних робіт з дисципліни «основи геодезії» (для студентів 1 та 3 курсів денної форми... | ![]() | Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт із дисципліни «Основи програмування та алгоритмічні мови» для студентів спеціальності Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Основи програмування та алгоритмічні мови» / укладач С. М. Ващенко.... |