Гидравлический расчёт

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 = Σ Ф пот -Σ Ф пост 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 =22,4м; b= 12,46м; h= 4,4м 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=534,4к в.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)= 52666+2341,5=55007,5Вт 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 =25467*0,25=6367Вт. Таким образом, с учетом дополнительных теплопотерь через наружние стены получим Фдоб =25467+6367=31833Вт ПЕРЕКРЫТИЯ Перекрытие имеет площадь S=273.5 кв.м. и состоит из железобетонных плит толщиной δпл=0,035м, для которых по таблице λк = 2,04 Вт/(м*0 С); Железобетонные плиты покрыты теплоизоляцией выполненной из минеральной ваты толщиной δваты=0,14м, слоя гравия керамзитового δкер=0,1м, и двух слоев рубероида толщиной δруб=0,003м, 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=(1/2,975)*273,5*(16+18)*0,9=282.9 вт ПОЛЫ Полы выполнены из керамзитобетона (ρ=1800кг/м3) толщиной δкер=0,1м, 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, т. е. по направлению обеих наружних стен, образующих угол. Разделим площадь пола на двухметровые зоны и получим две зоны шириной по 2м и одну зону шириной 1,2 м. Площади данных зон равны: F1= F2= 26,3*2=52.6м2; F3= 26,3*1.2=31.56м2 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*[(1/2,26)*52,6+(1/4,44)*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+31833=34485,9 Вт 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=1,2кг/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)=13205Вт 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=43578,5Вт 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 =34485,9+9306,11+9299,68-5743,5-2653 = 44695Вт Из которой на первый этаж (полуподвальное помещение) приходится Фот1 = 20000Вт И на производственное помещение второго этажа Фот2 = 24695 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 дл.