Федеральное агентство по рыболовству

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Мурманский государственный технический университет»

Кафедра «ЭиТ»

Расчетно-графическое задание

по дисциплине Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологии

студента 5 курса ВЗФ факультета

специальности «ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ»

учебной группы № ВЭП-5

Жолудь П.Л.

Вариант № 3

Мурманск

2010

Содержание.

Задание 2

Исходные данные 2

Тепловые сети 3

1. Нормативные тепловые потери в тепловой сети 5

1.1. Расчет потери тепла с поверхности изоляции 7

1.1.1.Расчет поправочных коэффициентов к нормам плотности 7

1.1.2.Расчет тепловых потерь по видам прокладки тепловых сетей 8

1.2. Потери тепла с утечками воды из сети 8

1.3. Суммарные нормативные тепловые потери с учетом присоединенных к ней местных систем потребления 10

2. Потенциал энергосбережения с учетом применения ППУ изоляции 10

3. Расчет простого срока окупаемости применения ППУ изоляции 11

Список использованных источников 13

Задание.

1. Рассчитать годовые нормативные тепловые потери в тепловой сети с учетом присоединенных к ней местных систем теплопотребления.

2. Определить потенциал энергосбережения с учетом применения ППУ изоляции.

3. Выполнить расчет простого срока окупаемости применения ППУ изоляции.

Исходные данные.

Тепловая сеть общей протяженностью 12 км, в том числе: прокладка в подземных непроходных каналах трубопроводов диаметром 425 мм – 3 км; 219 мм – 1 км; 108 мм – 1 км; надземная прокладка трубопровода диаметром 630 мм – 3,5 км; 530 мм – 2 км; 377 мм – 1,5 км.

Годовая выработка теплоты котельной 120 000 Гкал, максимальная расчетная производительность котельной 32 Гкал\ч. Здания оборудованы чугунными радиаторами высотой 1000 мм, температурный график отопления 95 – 70 ^оС.

Система теплоснабжения – открытая.

Средняя температура грунта 6 ^оС, среднегодовая температура наружного воздуха 2 ^оС. Среднегодовая температура теплоносителя в подающем трубопроводе 85 ^оС, в обратном 45 ^оС . Продолжительность ремонтных работ в теплосети 14 сут. Среднегодовая температура холодной воды 10 ^оС.

Термоизоляция трубопроводов тепловых сетей – маты из минеральной ваты с покровными слоями из рубероида и стеклоткани внутри, и с покрытием оцинкованной жестью снаружи.

Тепловые сети

Тепловая сеть - это система прочно и плотно соединенных между собой участников теплопроводов, по которым теплота с помощью теплоносителей (пара или горячей воды) транспортируется от источников к тепловым потребителям. Основными элементами тепловых сетей являются трубопровод, состоящий из стальных труб, соединенных между собой с помощью сварки, изоляционная конструкция, предназначенная для защиты трубопровода от наружной коррозии и тепловых потерь, и несущая конструкция, воспринимающая вес трубопровода и усилия, возникающие при его эксплуатации. Наиболее ответственными элементами являются трубы, которые должны быть достаточно прочными и герметичными при максимальных давлениях и температурах теплоносителя, обладать низким коэффициентом температурных деформаций, малой шероховатостью внутренней поверхности, высоким термическим сопротивлением стенок, способствующим сохранению теплоты, неизменностью свойств материала при длительном воздействии высоких температур и давлений.

Снабжение теплотой потребителей (систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологических процессов) состоит из трех взаимосвязанных процессов: сообщения теплоты теплоносителю, транспорта теплоносителя и использования теплового потенциала теплоносителя. Системы теплоснабжения классифицируются по следующим основным признакам: мощности, виду источника теплоты и виду теплоносителя.

По мощности системы теплоснабжения характеризуются дальностью передачи теплоты и числом потребителей. Они могут быть местными и централизованными. Местные системы теплоснабжения - это системы, в которых три основных звена объединены и находятся в одном или смежных помещениях. При этом получение теплоты и передача ее воздуху помещений объединены в одном устройстве и расположены в отапливаемых помещениях (печи). Централизованные системы, в которых от одного источника теплоты подается теплота для многих помещений.

По виду источника теплоты системы централизованного теплоснабжения разделяют на районное теплоснабжение и теплофикацию. При системе районного теплоснабжения источником теплоты служит районная котельная, теплофикации-ТЭЦ.

По виду теплоносителя системы теплоснабжения делятся на две группы: водяные и паровые.

Теплоноситель - среда, которая передает теплоту от источника теплоты к нагревательным приборам систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Теплоноситель получает теплоту в районной котельной (или ТЭЦ) и по наружным трубопроводам, которые носят название тепловых сетей, поступает в системы отопления, вентиляции промышленных, общественных и жилых зданий. В нагревательных приборах, расположенных внутри зданий, теплоноситель отдает часть аккумулированной в нем теплоты и отводится по специальным трубопроводам обратно к источнику теплоты.

В водяных системах теплоснабжения теплоносителем служит вода, а в паровых - пар. В Беларуси для городов и жилых районов используются водяные системы теплоснабжения. Пар применяется на промышленных площадках для технологических целей.

Системы водяных теплопроводов могут быть однотрубными и двухтрубными(в отдельных случаях многотрубными). Наиболее распространенной является двухтрубная система теплоснабжения (по одной трубе подается горячая вода потребителю, по другой, обратной, охлажденная вода возвращается на ТЭЦ или в котельную). Различают открытую и закрытую системы теплоснабжения. В открытой системе осуществляется "непосредственный водоразбор", т.е. горячая вода из подающей сети разбирается потребителями для хозяйственных, санитарно - гигиенических нужд. При полном использовании горячей воды может быть применена однотрубная система. Для закрытой системы характерно почти полное возвращение сетевой воды на ТЭЦ (или районную котельную). К теплоносителям систем централизованного теплоснабжения предъявляют следующие требования: санитарно- гигиенические (теплоноситель не должен ухудшать санитарные условия в закрытых помещениях - средняя температура поверхности нагревательных приборов не может превышать 70-80), технико-экономические (чтобы стоимость транспортных трубопроводов была наименьшей, масса нагревательных приборов - малой и обеспечивался минимальный расход топлива для нагрева помещений) и эксплуатационные (возможность центральной регулировки теплоотдачи систем потребления в связи с переменными температурами наружного воздуха).

Направление теплопроводов выбирается по тепловой карте района с учетом материалов геодезической съемки, плана существующих и намечаемых надземных и подземных сооружений, данных о характеристике грунтов и т. д. Вопрос о выборе типа теплопровода (надземный или подземный) решается с учетом местных условий и технико-экономических обоснований.

При высоком уровне грунтовых и внешних вод, густоте существующих подземных сооружений на трассе проектируемого теплопровода, сильно пересеченной оврагами и железнодорожными путями в большинстве случаев предпочтение отдается надземным теплопроводам. Они также чаще всего применяются на территории промышленных предприятий при совместной прокладке энергетических и технологических трубопроводов на общих эстакадах или высоких опорах.

В жилых районах из архитектурных соображений обычно применяется подземная кладка тепловых сетей. Стоит сказать, что надземные теплопроводные сети долговечны и ремонтопригодны, по сравнению с подземными. Поэтому желательно изыскание хотя бы частичного использования подземных теплопроводов.

При выборе трассы теплопровода следует руководствоваться в первую очередь условиями надежности теплоснабжения, безопасности работы обслуживающего персонала и населения, возможностью быстрой ликвидации неполадок и аварий.

В целях безопасности и надежности теплоснабжения, прокладка сетей не ведется в общих каналах с кислородопроводами, газопроводами, трубопроводами сжатого воздуха с давлением выше 1,6 МПа. При проектировании подземных теплопроводов по условиям снижения начальных затрат следует выбирать минимальное количество камер, сооружая их только в пунктах установки арматуры и приборов, нуждающихся в обслуживании. Количество требующих камер сокращается при применении сильфонных или линзовых компенсаторов, а также осевых компенсаторов с большим ходом (сдвоенных компенсаторов), естественной компенсации температурных деформаций.

На не проезжей части допускаются выступающие на поверхность земли перекрытия камер и вентиляционных шахт на высоту 0,4 м. Для облегчения опорожнения (дренажа) теплопроводов, их прокладывают с уклоном к горизонту. Для защиты паропровода от попадания конденсата из конденсатопровода в период остановки паропровода или падения давления пара после конденсатоотводчиков должны устанавливаться обратные клапаны или затворы.

По трассе тепловых сетей строится продольный профиль, на который наносят планировочные и существующие отметки земли, уровень стояния грунтовых вод, существующие и проектируемые подземные коммуникации, и другие сооружения пересекаемые теплопроводом, с указанием вертикальных отметок этих сооружений.

1. Нормативные тепловые потери в тепловой сети

Количество тепла, теряемого при транспортировке теплоносителя Гкал/период, определяют по формуле:

где ,  - потери тепла через изолированную поверхность соответственно подающей и обратной линий, Гкал/период;

- потери тепла с утечками воды из сети, Гкал/период.

Потери тепла с поверхности изоляции, Гкал/период, определяют по формуле:

где , - нормы плотности теплового потока через изолированную поверхность подающего и обратного трубопроводов, ккал/м-ч, принимаются по табл. 1.1 и 1.2 в зависимости от вида прокладки теплопроводов;

l_Пi, l_Oi - протяженность i-x участков трубопроводов соответственно подающей и обратной линии, м;

Z - длительность работы тепловых сетей, сут., в течение рассматриваемого периода (месяц, квартал, год идр.),

24 - число часов в сутках;

- коэффициент, учитывающий потери тепла опорами, арматурой, компенсаторами, принимают при бесканальной прокладке = 1,15; при надземной прокладке, а также подземной в тоннелях и каналах = 1,2 для трубопроводов условным проходом до 150 мм и = 1,15 для трубопроводов условным проходом более 150 мм.;

n - количество участков тепловой сети.

При значениях средних температур грунта и теплоносителя за планируемый период, отличных от среднегодовых, принятых при расчете норм плотности теплового потока, производят пересчет по формулам:

для участков двухтрубной прокладки подземных трубопроводов

где - суммарная норма плотности теплового потока через изолированную поверхность подающего и обратного трубопроводов, ккал/(мч), для усредненных конкретных значений температур грунта и теплоносителя за планируемый период (месяц, квартал, год и др.);

 - суммарная норма плотности теплового потока через изолированную поверхность подающего и обратного трубопроводов, ккал/(мч), для среднегодовых значений температур грунта и теплоносителя, принятых при расчете норм, принимается по табл. 1.1,

;  - усредненная за планируемый (отопительный) период и средне годовая температуры теплоносителя в подающем трубопроводе, °С,

;   - усредненная за планируемый (отопительный) период и средне годовая температуры теплоносителя в обратном трубопроводе, °С,

- средне годовая температура грунта, °С,

 - температура холодной воды за отопительный период, °С,

2 - коэффициент, учитывающий двухтрубную прокладку;

для участков подающей линии надземной прокладки

для участков обратной линии надземной прокладки

где q_Пiв, q_0iв - соответственно нормы плотности теплового потока, ккал/м·ч, принимаемые по табл. 1.2 для подающего и обратного трубопроводов при среднегодовых значениях температур теплоносителя и наружного воздуха, принятых при расчете норм;

q_ni, q_oi - соответственно нормы плотности теплового потока, ккал/м·ч, для конкретных значений усредненных за планируемый период температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах и температуры наружного воздуха;

;  - усредненная за планируемый период и среднегодовая температуры теплоносителя в подающем трубопроводе, °С;

;   - усредненная за планируемый период и среднегодовая температуры теплоносителя в обратном трубопроводе, °С;

- средняя за отопительный период температура наружного воздуха, °С.

Таблица 1.1

Условный проход трубопро-вода, мм	Нормы плотности теплового потока для двухтрубных водяных тепловых сетей при прокладке в непроходных каналах, Вт/м (ккал /м.ч)
	для обратной линии с.г. t =50°C	для подающей линии с.г. t =65 °С	суммарная для двухтрубной прокладки	для подающей линии с.г. t =90°C	суммарная для двухтрубной прокладки	для подающей линии с.г. t = 110 °С	суммарная для двухтрубной прокладки
32	23,2(20)	29,1(25)	52,3(45)	37,2(32)	60,4(52)	44,2(38)	67,4(58)
57	29,1(25)	36,1(31)	65,2(56)	46,5(40)	75,6(65)	54,7(47)	83,8(72)
76	33,7(29)	40,7(35)	74,4(64)	52,3(45)-	86,0(74)	61,6(53)	95,3(82)
89	36,1(31)	44.2(38)	80,3(69)	57,0(49)	93,1(80)	66,3(57)	102,4(88)
108	39,5(34)	48,8(42)	88,3(76)	62,8(54)	102,3(88)	72,1(62)	111,6(96)
159	48,8(42)	60,5(52)	109,3(94)	75,6(65)	124,4(107)	87,2(75)	136,0(117)
219	59,3(51)	72,1(62)	131,4(113)	91,9(79)	151,2(130)	105,8(91)	165,1(142)
273	69,8(60)	83,7(72)	153,5(132)	104,7(90)	174,5(150)	119,8(103)	189,6(163)
377	88,4(76)	-	-	124,4(107)	212,8(183)	146,5(126)	234,9(202)
426	95,4(82)	-	-	140,7(121)	236,1(203)	159,3(137)	254,7(219)
478	105,8(91)	-		153,5(132)	259,3(223)	174,5(150)	280,3(241)
529	117,5(101)	-	-	165,1(142)	282,6(243)	186,1(160)	303,6(261)
630	132,6(114)	-	-	189,6(163)	322,2(277)	214,0(184)	346,6(298)

Примечания: 1.Расчетные среднегодовые температуры воды в водяных тепловых сетях 65, 90, 110°С соответствуют температурным графикам 95-70, 150-70, 180-70 °С.

2. Промежуточные значения норм плотности теплового потока следует определять интерполяцией.

Таблица 1.2

Условный проход трубопровода, мм	Нормы плотности теплового потока для теплопроводов, расположенных на открытом воздухе, Вт/м (ккал/м-ч), при средней температуре теплоносителя, °С
	50	65	75	100	125	150
48	19,8(17)	23,3(20)	26,7(23)	32,6(28)	41,9(36)	51,2(44)
57	22,1(19)	27,9(24)	30,2(26)	38,4(33)	47,7(41)	57,0(49)
76	24,4(21)	30,2(26)	33,7(29)	43,0(37)	54,7(47)	65,1(56)
89	27,9(24)	33,7(29)	38,4(33)	47,7(41)	59,3(51)	70,9(61)
108	30,2(26)	37,2(32)	41,9(36)	53,5(46)	66,3(57)	77,9(67)
133	34,9(30)	41,9(36)	47,7(41)	59,3(51)	73,3(63)	86,1(74)
159	38,4(33)	46,5(40)	52,3(45)	66,3(57)	81,4(70)	95,4(82)
219	46,5(40)	57,0(49)	64,0(55)	81,4(70)	98,9(85)	115,1(99)
273	53,5(46)	65,1(56)	73,3(63)	91,9(79)	110,5(95)	127,9(110)
325	61,6(53)	74,4(64)	82,6(71)	102,3(88)	122,1(105)	141,9(122)
377	68,6(59)	82,6(71)	91,9(79)	114,0(98)	136,1(117)	157,0(135)
426	75,6(65)	89,6(77)	100,0(86)	123,3(106)	147,7(127)	171,0(147)
476	81,4(70)	97,7(84)	108,2(93)	133,7(115)	158,2(136)	181,4(156)
529	88,4(76)	104,7(90)	116,0(100)	144,2(124)	171,0(147)	197,7(170)
630	102,3(88)	121,0(104)	133,7(115)	164,0(141)	194,2(167)	223,3(192)
720	114,0(98)	133,7(115)	147,7(127)	181,4(156)	214,0(184)	245,4(211)

Примечания: 1.Нормы плотности теплового потока определены при средней расчетной температуре окружающей среды за период работы 5 °С.