Курсовая работа: Центральное водяное отопление детского кинотеатра на 300 мест

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Восточно-Сибирский Государственный

Технологический Университет

Кафедра "ТГВ"

Курсовая работа на тему:

"Центральное водяное отопление детского кинотеатра на 300 мест"

Выполнил: Изместьев Д.А.

МРИПК, ДОУ ТГВ, набор 2007 г.

Проверил: Тюменцев А.Г.

г. Улан-Удэ 2009 г.

Содержание

Введение

I. Исходные данные

II. Проектирование системы отопления

III. Гидравлический расчет системы отопления

IV. Тепловой расчет отопительных приборов

V. Расчет и подбор элеватора

Список использованной литературы

Отопление поддерживает в помещении на определённом уровне температуру воздуха и внутренних поверхностей ограждающих конструкций. В помещении обеспечивается тепловой комфорт - оптимальная температурная обстановка, благоприятная для жизни и деятельности людей в холодное время года.

Отопление - один из видов инженерного (технологического) оборудования здания и, кроме того, является отраслью строительной техники. Монтаж стационарной установки отопления производится в процессе возведения здания, её элементы увязываются со строительными конструкциями и сочетаются с интерьером помещения.

Функционирование отопления характеризуется определённой периодичностью в течение года и изменчивостью использования мощности установки, зависящей, прежде всего, от метеорологических условий в холодное время года. При понижении наружного воздуха и усиления ветра должна увеличиваться, а при повышении температуры наружного воздуха и воздействии солнечной радиации уменьшаться теплоотдача от отопительных установок в помещении. Изменение интенсивности внешнего воздействия на здание может так же сочетаться с неравномерным поступлением тепла от внутренних производственных и бытовых источников, что требует дополнительного регулирования действия отопления.

Очевидно, что для создания и поддержания теплового комфорта в помещениях зданий требуются технически совершенные отопительные установки. И чем суровее климат местности и выше требования к обеспечению благоприятных условий в здании, тем более мощным и надёжным должно быть отопление.

1. Город - Абакан

2. Характеристика здания:

2.1 Назначение здания - общественное (детский кинотеатр на 300 мест).

2.2 Расчетные условия: t_н = - 41⁰С.

2.3 Расчетные теплопотери помещений принимаются из КР "Расчет теплопотерь здания"

Источник теплоснабжения

В курсовой работе запроектирована центральная система водяного отопления. Источник теплоснабжения - ТЭЦ. Параметры воды во внешней тепловой сети - 150 - 70⁰С.

Выбор расчетных параметров теплоносителя

Расчетные параметры теплоносителя согласно требованиям санитарно-гигиенических норм, изложенные в СНиП 41-01-2003 “Отопление, вентиляция и кондиционирование”, принимаем равными: ,  (для двухтрубной системы водяного отопления с отопительными приборами - чугунными радиаторами).

Выбор системы отопления

Для центрального отопления с искусственной циркуляцией воды рекомендуется двухтрубная система отопления. Принимаем горизонтальную двухтрубную систему отопления. При двухтрубной схеме теплоноситель параллельно поступает в отопительные приборы, использование кранов двойной регулировки на подающей подводке позволяет регулировать теплоотдачу каждого отопительного прибора и обеспечить равномерность обогрева всех помещений.

Выбор типа отопительных приборов и материала трубопроводов

К установке принимаем радиатор чугунный секционный МС - 140-108. Радиатор конвективно-радиационный прибор. Отвечает многим требованиям:

а) теплотехнические - имеют большую тепловую мощность на единицу длины прибора;

б) эксплуатационные - долговечен при использовании, так как более корозионностоек по сравнению с другими отопительными приборами;

в) варьирование количества секций, т.е. изменение площади нагрева.

Трубопроводы системы отопления приняты стальные водогазопроводные легкие.

Выбор типа разводки

Принимаем нижнюю разводку, т.к. здание бесподвальное и не имеющее чердака, магистральные трубопроводы прокладываем в подпольных каналах, глубиной 0,4м. В местах перехода трубопроводов через неотапливаемые помещения и в каналах трубопроводы теплоизолируются.

Отопительные приборы устанавливаются на отметке 0,2 м от уровня пола.

Выбор способа циркуляции

Необходимую циркуляцию теплоносителя в трубопроводах в системе отопления здания обеспечивают сетевые насосы на ТЭЦ. Система с искусственной циркуляцией теплоносителя - насосная.

Выбор схемы движения теплоносителя в подающей и обратной магистралях.

Схема движения воды в магистралях тупиковая (4 ветви по периметру здания). Тепловой пункт располагается в помещении 11.

Выбор схемы присоединения системы отопления к тепловым сетям.

Выбираем зависимую схему присоединения, ввиду ее меньшей стоимости с подмешиванием воды из обратного трубопровода при помощи водоструйного элеватора.

Конструирование системы отопления.

С целью локализации холодных потоков воздуха отопительные приборы располагаем по периметру наружных стен под оконными проемами.

По возможности стояки располагаем в наружных углах здания и помещений, т.к. это самые благоприятные места для выпадения конденсата.

Уклон магистралей делается против движения теплоносителя в сторону теплового узла. Согласно СНиП [1] принимаем уклон равный 0.003.

На магистралях устанавливаем вентили и задвижки для отключения отдельных ветвей. На тепловом пункте предусмотрена линия для слива воды из системы, где устанавливаем запорную арматуру до и после элеватора.

Выпуск воздуха из системы отопления осуществляется кранами Маевского, которыми оборудованы все отопительные приборы.

Цель гидравлического расчета заключается в определении диаметров труб для пропуска расчетных расходов теплоносителя, при этом определяются потери давления на всех участках системы отопления.

Гидравлический расчет выполняется по законам гидравлики и основан на принципе: расчетное циркуляционное давление, действующее в системе полностью тратится на преодоление сопротивлений в данной системе. Задача гидравлического расчета сводится к распределению расходов по всем элементам системы отопления. Гидравлический расчет выполняем способом удельных линейных потерь давления на трение (R). В данном способе подбираем диаметры труб, задаваясь равными перепадами температур теплоносителя во всех стояках и ветвях, также как расчетный перепад температур во всей системе отопления (). Потери давления на трение и местные сопротивления на участке определяем по преобразованной формуле:

где R - удельные линейные потери давления на трение, зависящие от расхода (G) и от диаметра трубопровода (d)

Z - потери давления в местных сопротивлениях, в зависимости от скорости V и Sx.

Расход теплоносителя определяется по формуле:

,

где  - коэффициент, учитывающий дополнительный тепловой поток вследствие округления числа элементов отопительного прибора до целого числа или увеличения площади нагревательной поверхности его до стандартного значения /2/;

 - коэффициент, учитывающий величину дополнительного теплового потока вследствие расположения отопительного прибора у наружной стены /2/;

 - расчетная разность температур воды в системе.

Потери давления в циркуляционном кольце системы отопления при последовательном соединении участков, определяются по формуле:

, Па

Потери давления в циркуляционном кольце системы отопления при параллельном соединении двух участков, стояков или ветвей определяются по формуле:

, Па

В здании запроектирована система отопления, состоящая из основного циркуляционного кольца и малых циркуляционных колец.

Так как в исходных данных не задано значение располагаемого давления на вводе, то для двухтрубной системы водяного отопления с механическим побуждением оно определится по формуле:

Dр_р = Dр_н + 0,40×Dр_е,

где Dр_н - давление, создаваемое циркуляционным насосом для обеспечения необходимого расхода воды в системе, Па; Dр_е - естественное циркуляционное давление, Па. Насосное циркуляционное давление определяется по формуле:

Dр_н =100×Sl, Па

где Sl - сумма длин расчетных участков наиболее протяженного циркуляционного кольца, м.

Dр_е = Dр_{е. пр} + Dр_{е. тр}, Па

Естественное циркуляционное давление Dр_{е. тр} в насосных системах с нижней разводкой не учитывается (в виду малого значения). Естественное циркуляционное давление Dр_{е. пр}, Па, возникающее вследствие охлаждения воды в отопительных приборах для двухтрубной системы рассчитывается по формуле:

Dр_{е. пр} = h₁*g*b* (t_г - t_о),

где h₁ =0,5м - вертикальное расстояние между осью элеватора и центром отопительного прибора первого этажа, м;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

b= 0,64 кг/ (м³⁰С) - среднее увеличение плотности воды при уменьшении температуры воды на 1⁰С.

Для основного кольца:

Dр_н =100×33=33 Па

Dр_{е. пр} = 0,2*9,81*0,64 (95-70) =32 Па

Dр_{е. тр}=0

Dр_е = 32 Па

Dр_р^{осн. кольца} =13300+0,4*32=13313 Па

Гидравлический расчет трубопроводов начинаем с определения среднего ориентировочного значения удельной линейной потери давления R_ср, Па/м, по формуле:

R_ср = 0,9×0,65×Dр_р / ål,

где 0,9 - коэффициент, показывающий, что 10% Dр_р оставляем в запас;

0,65 - потери давления на трение, равные 65% Dр_р;

ål - общая длина последовательно соединённых участков, составляющих расчётное циркуляционное кольцо, м.

R_ср^{осн. кольца} = 0,9×0,65×13313/133= 58,5 Па/м.

Ориентировочный расход воды на участке, кг/ч, определяется по формуле:

,

где Q_{т. п} - теплопотери помещения, Вт, принимаются по КР "Расчет теплопотерь здания";

с - удельная массовая теплоёмкость воды, равная 4187 Дж/ (кг×⁰С);

Dt_с = t_г - t_о - расчётная разность температуры в системе, ⁰С;

b₁, b₂ - поправочные коэффициенты, принимаемые по /2, табл.9.4 и 9.5/.

Расход воды на участке 12 (перемычка элеватора) определяется по формуле:

где Т1=150⁰С - температура воды в подающем трубопроводе наружной тепловой сети;

Т2=70⁰С - температура воды в обратном трубопроводе наружной тепловой сети

Для удобства гидравлический расчёт сводится в таблице 1, сумма коэффициентов местных сопротивлений по участкам дана в таблице 2.

После определения потерь давления на участке определяется суммарная потеря давления в расчетном циркуляционном кольце S (Rl+z) _{осн. уч} и сравнивается с располагаемым давлением. Должно выполняться равенство:

S (Rl+z) =0,9*DР_р

После определения диаметров трубопроводов основного циркуляционного кольца производится гидравлический расчет трубопроводов малого циркуляционного кольца системы отопления и определяется невязка, %, по формуле:

,

значение не должно превышать 15 %

где S (Rl+z) _{общ. уч} - потеря давления в общих участках, входящих в состав сравниваемых колей или ветвей системы, Па.

При невозможности увязки потерь давления путем изменения диаметров, необходимо прибегнуть к установке диафрагм на стояках, для этого необходимо просчитать диаметр диафрагмы по формуле:

где DР_д - необходимые для увязки потери давления в диафрагме, Па.

По основному кольцу: S (Rl+z) =10373 Па

0,9*DР_р =0,9*13313=11982Па

11982 Па ≈10373 Па - условие выполняется

Располагаемое давления для малого циркуляционного кольца 1 определится по формуле:

Dр_р^{малого. кольца} = Dр_р^{осн. кольца} - S (Rl+z) _{общих участков}, Па

водяное отопление детский кинотеатр

где S (Rl+z) _{общих участков} - потери давления в общих участках системы (участки 9-15) = 1596,4+402+464,1+37,8+464,1+402+1596,4= 4963 Па, Dр_р^{малого. кольца} =13313-4963=8350 Па.

Увязка малого циркуляционного кольца 1:

Невязка, %, равна:

 - значение превышает 15 %

Так как невозможно увязать малое циркуляционное кольцо 1 за счет изменения диаметров трубопроводов, необходимо установить диафрагму, для этого необходимо просчитать диаметр диафрагмы по формуле:

где 100 кг/ч - расход воды на участке 27

DР_д = 10373-4963-698,8 = 4711,2 необходимые для увязки потери давления в диафрагме, Па.

Располагаемое давления для малого циркуляционного кольца 2 определится по формуле:

Dр_р^{малого. кольца} = Dр_р^{осн. кольца} - S (Rl+z) _{общих участков}, Па

где S (Rl+z) _{общих участков} - потери давления в общих участках системы (участки 10-14) = 402+464,1+37,8+464,1+402= 1769,9 Па

Dр_р^{малого. кольца} =13313-1769,9=11543,1 Па

Увязка малого циркуляционного кольца 2:

Невязка, %, равна:

 - значение превышает 15 %

Так как невозможно увязать малое циркуляционное кольцо 2 за счет изменения диаметров трубопроводов, необходимо установить диафрагму, для этого необходимо просчитать диаметр диафрагмы по формуле:

где 315 кг/ч - расход воды на участке 44

DР_д = 10373-1769,9-5231,6 = 3372

необходимые для увязки потери давления в диафрагме, Па.

Располагаемое давления для малого циркуляционного кольца 3 определится по формуле:

Dр_р^{малого. кольца} = Dр_р^{осн. кольца} - S (Rl+z) _{общих участков}, Па

где S (Rl+z) _{общих участков} - потери давления в общих участках системы (участки 11-13) = 464,1+37,8+464,1= 966Па

Dр_р^{малого. кольца} =13313-966=12347 Па

Увязка малого циркуляционного кольца 3:

Невязка, %, равна:

 - значение превышает 15 %

Так как невозможно увязать малое циркуляционное кольцо 2 за счет изменения диаметров трубопроводов, необходимо установить диафрагму, для этого необходимо просчитать диаметр диафрагмы по формуле:

где 390 кг/ч - расход воды на участке 68

DР_д = 10373-966-6467 = 2940 необходимые для увязки потери давления в диафрагме, Па.

Таблица 1 - Гидравлический расчет

Таблица 2 - Таблица КМС

Цель теплотехнического расчета: определение площади нагревательной поверхности отопительных приборов, достаточной для подачи в помещение требуемого количества тепла при расчетных условиях .

Исходные данные для расчета:

·   - тепловые потери помещения;

·  параметры теплоносителя;

·  тип отопительного прибора

·  место и способ установки отопительного прибора.

Средняя температура в отопительном приборе, присоединенном к стояку двухтрубной системы отопления, определяется по формуле:

t_ср. = 0,5* (t_Г + t_О)

t_Г,t_О - температуры горячей и холодной воды, ⁰С;

t_в - температура внутреннего воздуха, ⁰С.

Расчетная площадь теплового потока отопительного прибора q_пр., Вт/м², определяется по формуле:

где Dt_ср =t_ср-t_в - разность между средней температурой воды в приборе и температурой воздуха в помещении, ⁰С;

n, р, с_пр - экспериментальные числовые показатели /2, табл.9.2/;

q_{ном. -} номинальный тепловой поток прибора.

Теплоотдача открыто проложенных теплопроводов определяется по формуле:

Q_тр. =q_в*l_в+ q_г*l_г

где q_в, q_{г -} теплоотдача 1м вертикальных и горизонтальных труб, Вт/м /2, табл. II.22/; l_в, l_г - длина вертикальных и горизонтальных труб, м.

Расчетная площадь отопительного прибора, м², определяется по формуле:

Q_{п -} тепловая нагрузка прибора, Вт;

0,9 - поправочный коэффициент, учитывающий долю теплоотдачи открыто проложенных теплопроводов.

Число секций в чугунном радиаторе определяется по формуле:

;

где f₁ = 0,244 - площадь одной секции, м²; b₄ - поправочный коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении /2, табл.9.12/; b₃ - поправочный коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе, определяется по формуле:

Если расчетное число секций N_р получается не целым, то к установке принимается ближайшее большее число секций N_уст.

Пример расчета 1 прибора:

При расчете отопительных приборов теплоотдача от труб, проложенных в подпольном канале не учитывалась.

t_ср. = 0,5* (95+ 70) =82,5⁰С

Dt_ср =82,5-20=62,5⁰С

кг/ч

q_ном. =Q_ном/f₁=185/0,244=758,2Вт/м

Q_ном - номинальный тепловой поток /2, прил. Х, табл. Х.1/.

 Вт/м²

n=0,3

р=0.02

с_пр=1.039

q_в=65 Вт/м

q_г=84 Вт/м

l_в=1,2м

l_г=0,8м

Q_тр. =65*1,2+84*0,8=145 Вт

 м²

b₄ =1 - для открытой установки прибора.

N_уст= 3 секции чугунного радиатора.

Расчет сводится в таблицу 3.

Таблица 3 - Расчет поверхности нагрева отопительных приборов

Коэффициент смешения элеватора определяют по формуле:

где Т₁ - температура воды, поступающей из наружного подающего теплопровода в элеватор, ⁰С.

Диаметр горловины водоструйного элеватора d_г, см, определяется по формуле:

Диаметр сопла элеватора определяется с точностью до 0,1мм с округлением в меньшую сторону по формуле:

По найденному значению d_г подбираем стальной элеватор №1 ВТИ Мосэнерго.

1.  СНиП 41.01-2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование /Госстрой России. - М.: Госстрой России, 2003. - 39с.

2.  Внутренние санитарно-технические устройства. В 3-х частях: Ч.1. Отопление/ В.Н. Богословский, Б.А. Крупнов, А.Н. Сканави и др.; Под ред. И.Г. Староверова и Ю.И. Шиллера. - 4-е перераб. и доп. изд. - М.: Стройиздат, 1990. - 344 с.