Реферат на тему: Использование тепловой энергии в жизнедеятельности человека имеет обширный характер

Введение

Использование тепловой энергии в жизнедеятельности человека имеет обширный характер.

В жилых районах тепловая энергия распределяется на технологические процессы, отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Современные промышленные предприятия, помимо перечисленных выше аспектов, также требуют на ведение технологических процессов большое количество тепловой энергии.

Таким образом, для бесперебойной работы и комфортной жизни необходимо обеспечить надежность и качество транспортировки тепловой энергии от источника; учесть географические и климатические особенности местности; все возможные потери давления теплоносителя; а также температуру теплоносителя в зависимости от времени года; и, наконец, подобрать необходимое техническое оборудование.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Вариант - 3.

Город

Температуры наружного воздуха, С

Расчетные температуры

Система

Тип

tо, tно

tv, tнв

tот

1, С

2, С

Волгоград

откр

канал

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНЫХ РАСХОДОВ ТЕПЛА НА ОТОПЛЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЮ, ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

1.1. Определение максимального расхода тепла на отопление.

А. Определение максимального теплового потока на отопление.

где

по формуле 1.2:

где

- объем здания по наружному обмеру;

- расчетная температура воздуха внутри отапливаемых помещений (для жилых и общественных зданий = 20°С).

- расчетное значение наружной температуры воздуха для проектирования отопления в конкретном климатическом районе.

Единицы измерения: 1Вт = 0,86 ккал/час; 1ккал/час = 1,163 Вт.

Б. Годовой расход на отопление.

- средняя за отопительный период температура,

- продолжительность отопительного периода в часах, определяется: = * 24.

Жилой дом (№1)

Расчет для других зданий производится аналогично и сводится в таблицу 1.

Таблица 1 - Расход тепла на отопление

№ п/ п

Назначение здания

Материал

стен

V,м3

Ккал /(ч*м3 *°С)

Ккал /(ч*м3 *°С)

Ккал/ча с

Вт

Гкал

Жилой дом

Кирпич

Жилой дом

Кирпич

Жилой дом

Кирпич

Жилой дом

Кирпич

Жилой дом

Кирпич

Механосборочный цех

Кирпич

Промтоварный магазин

Кирпич

Продовольс-твенный магазин

Кирпич

Кинотеатр

Кирпич

Милиция

Кирпич

Школа

Кирпич

Детский сад

Кирпич

Поликлиника

Кирпич

Больница

Кирпич

1.2. Определение расхода тепла на ГВС

А. Суточный расчет тепла на ГВС.

где m - количество потребителей (человек) в здании [чел.],

b - норма потребления горячей воды на человека в сутки для жилых и общественных зданий [кг/сут], принимается по СНиП 02.04.01-85,

с - удельная теплоемкость воды , с=1 [ккал/кг°С] ,

- температура горячей воды tгв=60°С,

- температура холодной воды зимой, 5°С,

- температура холодной воды летом, 15 °С

Б. Часовой расход тепла на цели ГВС.

В. Годовой расход тепла на ГВС

где β - коэффициент, учитывающий снижение расхода воды в летний период по отношению к расходу воды в зимний период: для жилых зданий β =0,8, для общественных зданий β = 1;

8400 - количество часов в год с учетом отсутствия отопления во время профилактики.

Жилой дом (№1)

Расчет для других зданий производится аналогично и сводится в таблицу 2.

Таблица 2 - Расход тепла на ГВС

№ п/ п

Назначение здания

tгв

tх.з

tх.л

Qгв сут

Qгв час

Qгв год

чел

кг/сут

°С

°С

°С

ккал/сут

Вт

Гкал

Жилой дом

Жилой дом

Жилой дом

Жилой дом

Жилой дом

Механосборочный цех

Промтоварный магазин

Продовольс-твенный магазин

Кинотеатр

Милиция

Школа

Детский сад

Поликлиника

Больница

1.3. Определение расхода тепла на вентиляцию

А. Максимальный числовой расход тепла на вентиляцию

где V - объем помещения здания,

tвн - температура воздуха внутри зданий;

tнв - расчетное значение температуры наружного воздуха для расчета вентиляции.

qв= удельная вентиляционная характеристика здания, т.е. расход теплоты на вентиляцию 1м3 здания при разнице наружной и внутренней температуры воздуха 1°С, принимается по проектным данным.

Б. Годовой расход тепла на вентиляцию.

где nв - число часов в отопительном периоде с температурой наружного воздуха для вентиляции ниже расчетной, nв = 0,75 nо,

zв - число часов работы вентиляции в течении суток: для зданий с временным пребыванием людей zв=12 часов, с круглосуточным пребыванием- zв=24 часа.

Механосборочный цех

Расчет для других зданий производится аналогично и сводится в таблицу 3.

Таблица 3 - Расход тепла на вентиляцию

№ п/ п

Назначение здания

V,м3

qв, ккал/час м3 С

Жилой дом

Жилой дом

Жилой дом

Жилой дом

Жилой дом

Механосборочный цех

Промтоварный магазин

Продовольс-твенный магазин

Кинотеатр

Милиция

Школа

Детский сад

Поликлиника

Больница

2.РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ РАСХОДА ТЕПЛА

2.1.Часовой график расхода тепла на отопление

График строится на базе расчетных формул (по двум точкам). Для температуры tно и tн+8 (температуры начала и конца отопительного сезона)

2.2.Часовой график расхода тепла на вентиляцию

График строится на базе расчетных формул по двум точкам.

2.3.Часовой график расхода тепла для нужд ГВС

График не зависит от параметров температуры наружного воздуха. Строится для летнего и зимнего режимов.

β = 0,8 принимается для всех городов, кроме курортных. Для курортов β = 1.

2.4. Годовой график расхода тепла

Годовые графики продолжительности тепловых нагрузок имеют большое практическое значение при планировании работы котельных и систем теплоснабжения. Они дают возможность:

- установить экономичный режим работы теплофикационного оборудования;

- произвести выбор наиболее выгодных параметров теплоносителя;

правильно запланировать время ввода и вывода котлов в ремонт;

- определить период работы режима сетевых насосов для зимнего и летнего периодов;

- определять возможность отключения отдельных тепловых сетей на ремонт, испытания и промывку;

- определять необходимое количество топлива для работы котельной.

Существуют два вида годовых графиков расхода тепла:

1. календарный, который отражает помесячный расход тепла;

2. интегральный, который отражает расход тепла по продолжительности.

Интегральный график суммарной тепловой нагрузки строится по мере убывания тепловой нагрузки на основе суммарного часового графика расходов тепла. По оси ординат откладываются значения расходов тепла, а по оси абсцисс - значения температур наружного воздуха и продолжительность стояния наружных температур.

По данным раздела 2 строится интегральный график представленный на рисунке 1 число часов наружной температуре равной или ниже данной представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Число часов наружной температуры равной или ниже данной

n, час

По формулам (2.1) и (2.2) пересчитываются тепловые нагрузки по месяцам в течении календарного года на основе среднемесячных температур наружного воздуха, приведенных в исходных данных. Суммарные расходы теплоты для месяцев отопительного периода определяются как суммы часовых расходов на отопление, вентиляцию, технологические нужды и горячее водоснабжение. Для месяцев неотопительного периода суммарный расход теплоты будет равен сумме среднечасовому расходу теплоты на горячее водоснабжение и на технологические нужды.

Таблица 5 - Таблица тепловых нагрузок по месяцам.

Янв

Февр

Март

Апр

Май

Июнь

Июль

Авг

Сент

Окт

Нояб

Дек

По данным таблицы 5 строится годовой график теплового потребления по месяцам рис. 2.

Рисунок - 2 Годовой график теплового потребления по месяцам.

3.РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ГРАФИКОВ ДЛЯ РАЗНОРОДНОЙ НАГРУЗКИ ПО ОТКРЫТОЙ СХЕМЕ

Температурные графики и графики расхода сетевой воды на ГВС, отопление и вентиляцию строятся традиционно один под другим. При качественном регулировании исходят из заданных температур теплоносителя: τ1=150°С, τ2 =70°С, и при расчетной температуре наружного воздуха tн.о= -22°С

Расчетные формулы.

- температура теплоносителя в подающем трубопроводе в интервале 5°С

где τпр - температура прибора:

tвн = 20°С,

∆τ =τ1- τ2=150-70=80°С,

tот - температура наружного воздуха, принимаемая в интервале 5°С за отопительный период, расчет выполняется в табличной форме.

- температура теплоносителя в обратном трубопроводе с интервалом 5°С

- температура смеси после элеватора.

Расчеты по формулам 3.1 - 3.3 для удобства сводятся в таблицу 6.

Таблица 6 - температуры подающей и обратной линии в зависимости от температуры наружного воздуха.

По данным таблицы 6 строится температурный график рис. 3

4.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДОВ СЕТЕВОЙ ВОДЫ НА ОТОПЛЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЮ И ГВС

4.1. Определение расхода сетевой воды на отопление

где Qоmax - максимальный часовой расход тепла на отопление [Гкал/час].

τ1 - температура в подающем трубопроводе;

τ2 - температура в обратном трубопроводе.

τ1=150°С, τ2 =70°С соответствуют температурному графику.

Жилой дом (№1)

Расчет для других зданий производится аналогично.

4.2. Определение расхода сетевой воды на нужды вентиляции

где Qвmax - часовой расход тепла на вентиляцию [Гкал/час].

Механосборочный цех

Расчет для других зданий производится аналогично.

4.3. Определение расхода сетевой воды на нужды ГВС

Расход воды зависит от схемы подключения ГВС для открытой схемы подключения.

где Qгвmax - максимальный часовой расход [Гкал/час];

tг - температура горячей воды в системе ГВС, tг = 60°С;

tх - температура холодной воды в зимний период, tх = 5°С

Жилой дом (№1)

Расчет для других зданий производится аналогично.

4.4. Общий расход сетевой воды

Данные по формулам 4.1 - 4.4 вносятся в таблицу 7.

Таблица 7 - объемные расходы сетевой воды

№ п/ п

Назначение здания

м3/час

м3/час

м3/час

м3/час

Жилой дом

Жилой дом

Жилой дом

Жилой дом

Жилой дом

Механосборочный цех

Промтоварный магазин

Продовольс-твенный магазин

Кинотеатр

Милиция

Школа

Детский сад

Поликлиника

Больница

Суммарные расходы

4.5. Определение расходов сетевой воды каждым

А. На отопление

где Qоmax - максимальный часовой расход тепла на отопление,

с - удельная теплоемкость воды, с = 4,19,

τ1 - температура подающей воды (теплоносителя в подающей магистрали), τ1=150°С,

τ2 - температура теплоносителя в обратной магистрали, τ1=70°С

Жилой дом (№1)

Расчет для других зданий производится аналогично.

Б. На вентиляцию

Механосборочный цех

В. На ГВС

Жилой дом (№1)

Расчет для других зданий производится аналогично.

Данные по формулам 4.5 - 4.7 сводятся в таблицу 8

Таблица 8 - массовые расходы сетевой воды

№ п/ п

Назначение здания

т/час

т/час

т/час

т/час

Жилой дом

Жилой дом

Жилой дом

Жилой дом

Жилой дом

Механосборочный цех

Промтоварный магазин

Продовольс-твенный магазин

Кинотеатр

Милиция

Школа

Детский сад

Поликлиника

Больница

Суммарные расходы

5.ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ

Суммарные потери давления в трубопроводе определяются следующим образом:

∆Р=R*lр, [кгс/м2] - в таблицах, [Па] - в номограммах

R - удельные потери давления на трение, [кгс/м2м] или [Па/м] для номограмм.

Lр=l+lэ, [м]

где l - длина участка с расчетной схемы;

lэ - эквивалентная длина местных сопротивлений;

lэ= α*l, [м],

где α - коэффициент, учитывающий долю падения давления в местных сопротивлениях по отношению к падению давления на трение. α=0,3, если Dн<150 мм, α=0,4, если Dн≥150 мм.

Окончательный гидравлический расчет выполняется после разработки монтажной схемы на основе подсчета эквивалентных длин фактических узлов местных сопротивлений на каждом участке.

Данные по предварительному гидравлическому расчету приведены в таблице 9.

Таблица 9 - Предварительный гидравлический расчет.

6.РАЗРАБОТКА МОНТАЖНОЙ СХЕМЫ

Монтажную схему разрабатывают после выполнения предварительного гидравлического расчета с целью выбора места установки компенсаторов, неподвижных опор, места расположения теплофикационных колодцев и установки в них необходимой арматуры. Монтажная схема конструируется согласно требованиям ГОСТ 21.605-82 "Тепловые схемы, рабочие чертежи".

Правила разработки монтажной схемы:

- трубопроводы обозначаются: подающий-Т1, обратный-Т2;

- подающая магистраль (трубопровод) показывается по ходу движения теплоносителя от источника тепла до потребителя;

- на схеме присваиваются номера теплофикационным камерам: ТК1, ТК2;…ТКn; компенсаторам К1, К2 и т.д.; неподвижным опорам НО1, НО2 и т.д. Нумерация производится от источника.

- На всех участках тепловой сети указывается диаметр подающего и обратного трубопровода с учетом толщины стенки (т.е. наружный диаметр) и длину участка.

По такой схеме составляют спецификацию.

При длине трубопровода до 15 м от дома до колодца неподвижную опору и компенсатор не устанавливают, так как работает самокомпенсация.

Требования к установке запорной арматуры.

1. Запорную арматуру устанавливают на всех ответвлениях, которые присоединены к магистрали;

2. На транзитных магистралях, не имеющих ответвлений запорную арматуру устанавливают через 2-3 км. Это называется секционированием магистрали. При этом смежные магистрали соединяют блокировочной перемычкой с установленной на ней запорной арматурой с пропускной способностью, рассчитанной на аварийное резервирование.

3. В нижних точках тепловых сетей устанавливают спускные устройства и в этих местах предусматривают сбросные колодцы, из которых откачивают воду передвижными насосами или, если рядом проходит канализация, то отводят трубопровод в канализацию;

4. В высших точках трубопровода устанавливают воздушные устройства для удаления воздуха, которые используют при запуске и опорожнении систем.

5. На трубопроводах D>500 мм арматура должна иметь электрический привод;

6. Арматура, устанавливаемая на сетях, транспортирующих высокотемпературный теплоноситель (t>100°С), должна быть стальной, в других случаях может быть чугунной.

Монтажная схема представлена на 1 листе графической части, а также в приложении А.

7.ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ

Окончательный гидравлический расчет выполняется после разработки монтажной схемы с целью более точного определения потерь давления. Расчет заключается в том, что на каждом участке подробно подсчитывается эквивалентная длина с учетом диаметра и вида местного сопротивления. Затем, также как и в предварительном расчете, подсчитываются потери давления. Расчет сводится в таблицу 10.

Таблица 10 - Окончательный гидравлический расчет

Оглавление

- Введение

- Выводы

- Список литературы

- Приложение

Заключение

В данном курсовом проекте рассчитана двухтрубная тепловая сеть от ИТ до зданий различного типа поселка как жилых, так и зданий инфраструктуры.

Были проведены расчёты тепловых нагрузок зданий различных типов (отопления, вентиляции, ГВС), проведён гидравлический расчёт, построены различные графики.

Список литературы

1. СП 131.13330.2012. Строительная климатология (Актуализированная редакция СНиП 23-01-99).

2. Тепловые сети. СНиП 2.04.07-86. 3. В.И. Манюк, Я.И. Каплинский, Э.Б. Хиж, А.И. Манюк, В.К. Ильин Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетй. М: - Стройиздат, 1988. - 432 с.