W003350 Дипломная работа Проектирование индивидуального теплового пункта

ВВЕДЕНИЕ

Проблема экономии энергоресурсов чрезвычайно актуальна, так как топливные запасы России небезграничны. В связи с этим актуальна и реализация общегосударственной программы по экономии и целесообразном использовании энергоресурсов, в частности тепловой энергии, предполагает широкое использование автоматизированных систем и комплексов управления, контроля и учёта. Внедрение и реконструкция автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов является одним из направлений решения данной программы.

В нашей стране в крупных городах теплоснабжение жилых микрорайонов и промышленных объектов осуществляется посредством централизованных систем на базе теплофикации. Комбинированная выработка тепловой и электрической энергии остается наиболее эффективным методом использования топлива для целей отопления и горячего водоснабжения с наименьшими экологическими последствиями. Теплоснабжение от групповых или автономных (пристроенных или крышных) газовых котельных при достаточно низких капитальных затратах (из-за отсутствия протяженных сетей теплоснабжения и относительно низкой стоимости топлива), а также при системном анализе с учетом возрастания в 2–2,5 раза стоимости электроэнергии при ее выработке по конденсационному циклу становится неконкурентоспособным при сосредоточенной тепловой нагрузке. На отдельных удаленных участках застройки сооружение котельной может быть оправдано, хотя и в этих случаях оно должно быть сопоставлено со строительством мини-ТЭЦ, использующих компактные газотурбинные установки или газопоршневые двигатели для одновременной выработки тепловой и электрической энергии.

Основными направлениями регулирования расхода тепловой энергии и совершенствования систем централизованного теплоснабжения, которые приводят к значительной экономии тепла, являются:

– осуществление автоматического регулирования расхода тепловой энергии как на центральных тепловых пунктах, так и на вводе в зданиях в индивидуальных тепловых пунктах, т. е. автоматизация тепловых пунктов;

– постепенный отказ от центральных тепловых пунктах и перенос оборудования приготовления горячей воды на бытовые нужды в здания и на территорию предприятия (переход на индивидуальные тепловые пункты).

Ниже рассмотрим некоторые аспекты изменения схемы централизованного теплоснабжения, связанного с отказом от применения центральных тепловых пунктов и внедрением индивидуальных тепловых пунктов, в результате чего появляется возможность регулирования и учета теплопотребления на каждом конкретном объекте.

В нашей стране получила широкое распространение система теплоснабжения с центральными тепловыми пунктами, через которые осуществляется подача тепла по отдельным трубопроводам на отопление и горячее водоснабжение зданий. При этом требуется обеспечить температуру воздуха в помещениях не ниже минимально допустимого уровня (18 °С). При наличии центральных тепловых пунктов часто при жалобах на низкую температуру в помещениях не устраняются локальные причины ее возникновения, а увеличивается расход тепловой энергии на все здания, снабжающиеся от данного центрального теплового пункта. Это приводит к росту температуры обратной воды, перегрузке головных магистралей и хроническому отставанию в режиме работы концевых потребителей – в результате тепловые сети работают с превышением расчетного расхода воды как минимум на 30–40 %.

Обычно системы отопления каждого дома или даже секции присоединяются к квартальным тепловым сетям от центрального теплового пункта через элеватор, основным положительным свойством которого является обеспечение постоянного коэффициента смешения (эжекции) независимо от изменения температур подаваемой или подмешиваемой воды и постоянного расхода воды из тепловой сети при неизменном располагаемом напоре независимо от изменения расхода воды, циркулирующей в системе отопления. Однако при регулировании отопления посредством термостатов это приводит к тому, что в однотрубных системах при закрытии термостатов из-за сброса горячей воды мимо отопительного прибора растет температура обратной воды, вследствие чего возрастает температура воды в подающем трубопроводе и, соответственно, возрастает нерегулируемая теплоотдача трубопроводов стояков системы отопления, что снижает эффективность авторегулирования термо-

статами. В двухтрубных системах закрытие термостатов приводит к сокращению расхода воды, циркулирующей в системе, но расход сетевой воды, проходящей через сопло элеватора, остается неизменным, что также приводит к росту температуры воды в подающем трубопроводе системы отопления, а соответственно, и к нерегулируемой теплоотдаче стояков.

Во избежание этого необходимо осуществлять автоматическое регулирование температуры воды в подающем трубопроводе системы отопления по графику в зависимости от наружной температуры в местах подключения систем отопления к тепловым сетям.

Обязательность осуществления автоматического регулирования отопления на вводе в здание как в системах с пофасадным авторегулированием, так и в системах с термостатами; недолговечность трубопроводов внутриквартальных сетей горячего водоснабжения; требования в современных рыночных условиях установки приборов учета тепла и воды в каждом здании – эти факторы ставят под сомнение необходимость теплоснабжения жилых зданий и промышленных предприятий в нашей стране через центральные тепловые пункты, после которых отдельные здания снабжаются по самостоятельным трубопроводам горячей водой на отопление и водопроводной водой на бытовые нужды, нагретой в теплообменниках, установленных в центральном тепловом пункте.

Автоматизированные индивидуальные тепловые пункты в сочетании с индивидуальным автоматическим регулированием теплоотдачи отопительных приборов позволяют полностью осуществить в зданиях мероприятия по экономии тепла, воды, электроэнергии на перекачку, а также получить снижение затрат на прокладку трубопроводов систем тепловодоснабжения. Наличие малошумных циркуляционных насосов, компактных теплообменников и приборов авторегулирования подачи и учета тепла позволяют успешно решить эту задачу. Отказ от центральных тепловых пунктов и управление регулированием подачей тепла на отопление и горячее водоснабжение в индивидуальных тепловых пунктах, помимо прочего, приводит к сокращению потерь тепла внутриквартальными теплопроводами и к снижению расхода электроэнергии на перекачку теплоносителя.

Основными задачами автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов являются:

—  контроль и регулирование параметров теплоносителя;

—  распределение теплоносителя по системам теплопотребления;

—  отключение систем теплопотребления;

—  защита систем теплопотребления от аварийного повышения параметров теплоносителя;

—  также при автоматизации индивидуальных тепловых пунктов становится возможным осуществление контроля величины расхода теплоносителя и его ограничение в соответствии с договором на теплоснабжение. Наличие данной функции позволяет при дефиците температуры в тепловых сетях сохранять её жизнеспособность без ущерба для потребителей, находящихся в конце этой сети и выровнять тепловую нагрузку.

  К преимуществам автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов можно отнести:

—  снижение эксплуатационных затрат на 40– 60%;

—  высокая экономичность;

—  точная наладка и выбор режимов теплопотребления и теплоснабжения приводят к снижению потерь теплоэнергии до 15%;

—  компактность. Габариты модульных тепловых пунктов зависят от тепловой нагрузки. Занимаемая площадь не превышает 20–25 м2 при нагрузке до 2 Гкал/час;

—  бесшумность работы;

—  возможность установки в малогабаритных подвальных помещениях как вновь строящихся, так и существующих зданий;

—  полная автоматизация теплового пункта:

•     не требует высококвалифицированного обслуживающего персонала;

•     обеспечивает эффективное энергосбережение и комфорт в помещении;

•     позволяет проводить погодную компенсацию, устанавливать режимы работы в зависимости от времени суток, использовать режимы праздничных и выходных дней;

—  индивидуальность изготовления – в соответствии с требованиями заказчика.

К недостаткам автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов можно отнести:

— требует постоянного расхода электроэнергии и постоянной эксплуатации;

— высокая стоимость, как следствие долгосрочная окупаемость;

— сезонность отопления требует дважды в год перенастраивать режим работы оборудования теплового пункта. Весной – уменьшение нагрузки для выработки малого количества тепла для нужд системы горячего водоснабжения, а осенью –  увеличение нагрузки для зимнего отопления и горячего водоснабжения.

В связи с вышеперечисленным актуальность внедрения автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов жилых микрорайонах и промышленных предприятий в настоящее время остается на первом месте.

В данной диссертации будут рассмотрены и решены такие вопросы как: какие схемы подключения к тепловым сетям и сетям административного здания промышленного предприятия рациональнее выбрать для автоматизированного индивидуального теплового пункта, какое оборудование необходимо для наилучшей эксплуатации теплового пункта, целесообразности и экономии использовании энергоресурсов, в частности тепловой энергии, а также чтобы была  возможность осуществление контроля величины расхода теплоносителя и его ограничение в связи с температурой окружающей среды. Будут подобраны средства автоматики для систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Глава 1. Общая информация проектируемого индивидуального теплового пункта

Объектом теплоснабжения является административное здание промышленного предприятия. В данной работе будет рассмотрен автоматизированный индивидуальный тепловой пункт, расположенный вблизи объекта теплоснабжения, работающий по закрытой схеме теплоснабжения. Помещение для автоматизированного индивидуального теплового пункта подготавливается в соответствии со СНиП 41-101-95 "Проектирование тепловых пунктов", а именно:

 двери в тепловом пункте открываются наружу из помещения;

в помещении индивидуального теплового пункта запроектированы рабочее искусственное освещение для 5 разряда зрительной работы и аварийное освещение, естественная вытяжная вентиляция;

помещение теплового пункта относится к категории Д по взрывопожарной и пожарной опасности;

отделка ограждающих конструкций теплового пункта выполнена долговечными, влагостойкими материалами, допускающими легкую очистку, покрытие пола бетонное с уклоном в сторону трапа.

Не допускается использовать материалы без сертификатов заводов изготовителей или данных повторного лабораторного испытания качества. Замена материала допускается только равноценными или имеющими более высокие технические характеристики.

Крепление трубопроводов, арматуры и оборудования осуществляется на кронштейнах к вертикальным металлическим стойкам и перекрытию.

В верхних точках трубопроводов необходимо установить воздухоотводчики, в нижних точках каждого отключаемого запорной арматурой участка трубопровода предусматриваем спускные штуцера с запорной арматурой для опорожнения трубопровода.

Монтаж, испытание и прием теплопроводов выполняем в соответствии с нормативными документами:

- ПБ 10-573-03 «Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды»;

              - СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети»;

 - СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов»;

 - СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов»

 - «Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок. 2003г.»;

   - «Правила техники безопасности при эксплуатации теплопотребляющих установок и тепловых сетей потребителей. 1992г.».

Сварку трубопроводов производить по ГОСТ 16037-80 "Соединения сварные стальных трубопроводов. Основные типы, конструктивные элементы и размеры".

В соответствии с правилами «Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды» категория теплопроводов IV.

Теплопроводы на системы отопления и горячего водоснабжения (первичный контур) выполнены из стальных электросварных прямошовных труб по ГОСТ 10704-91 из стали Вст3сп5 по ГОСТ 10705-80 (группа В); теплопроводы на систему горячего водоснабжения, циркуляции и холодного водоснабжения выполнены из стальных бесшовных холодно и теплодеформированных труб из коррозийно-стойкой стали.

После монтажа и крепления теплопроводов на постоянных опорах произвести их промывку и гидравлическое испытание на прочность и плотность пробным давлением равным 1,25 от рабочего давления, но не менее 0,2 МПа.

После гидравлического испытания трубопроводы очистить от ржавчины и произвести антикоррозийное покрытие эмалью ПФ-115 (ГОСТ 6465-76) в два слоя по грунту ГФ-021 (ГОСТ 25129-82)

Теплопроводы, трубопроводы для спуска воды и выпуска воздуха до арматуры изолировать цилиндрами минераловатными (минеральная вата на основе базальтовых пород) на синтетическом связующем по ТУ 5762-010-45757203-01 кэшированные алюминиевой фольгой теплопроводностью при температуре 10°С 0,035 Вт/(м К) производства ЗАО «Минеральная вата» - Rockwool, Россия.

Толщина изоляции для трубопроводов Ду 15÷40– 30 мм, Ду 50 и более – 40 мм.

Диаметр трубопроводов подбирается с помощью вспомогательных таблиц по двум параметрам: допустимой скорости потока и расходу воды на данном участке трубопровода.

Расход проходящей через трубопровод среды определяется по формуле:

G=0,86∙Q/(T_1-Т_2 ),           (1)

где  G – расход среды, т/ч;

Q – тепловая нагрузка, кВт;

Т1, T2– температура соответственно в подающем и обратном трубопроводе, оС.

Установку датчика температуры наружного воздуха произвести на северной стороне здания в месте, защищенном от попадания прямых солнечных лучей и удаленном от открывающихся форточек не менее 2 м по вертикали и 1 м по горизонтали. Запрещен монтаж под окнами, дверными проемами, во избежание попадания на датчик тепловых потоков воздуха.

Длина линии связи для датчика температуры наружного воздуха составляет до 150 м, подключение производится по 2-х проводной схеме подключения.

На вводе в  тепловой пункт устанавливается современный узел учета тепловой энергии, который включает в себя два электромагнитных преобразователя расхода (ПРЭМ) и два термосопротивления (КТПТР-05), подключенных к теплосчетчику (СПТ). Узел учета тепловой энергии обеспечивает непрерывный автоматизированный учет количества потребляемой тепловой энергии.

Подвести от ГРЩ в помещение индивидуального теплового пункта один кабель питания насосов и тепловой автоматики и отдельный кабель питания щита узла учета. В помещении индивидуального теплового пункта предусмотреть шину заземления.

В помещении индивидуального теплового пункта необходимо провести мероприятия, позволяющие снизить уровень шума до допустимого значения:

- ввод инженерных систем в помещение индивидуального теплового пункта и через строительные конструкции выполнены в гильзах, с последующей центровкой в них и набивкой шумопоглощающим материалом;

- соединение насосов с остальным оборудованием индивидуального теплового пункта осуществляется через виброкомпенсаторы;

- крепление трубопроводов производится к опорной раме с обязательной прокладкой термостойкой резиной или паронитом между трубопроводом и опорной  конструкцией;

- использование малошумных насосов с «сухим» и «мокрым» ротором;

- выбор регулирующих клапанов, исключающий режим кавитации;

- скорости теплоносителя в трубопроводах, регулирующих клапанах и запорной арматуре в пределах допустимых норм.

                1.1. Выбор схемы присоединения системы отопления

Схема присоединения системы отопления – независимая. Подпитка системы отопления  осуществляется из обратного трубопровода тепловой сети. Для системы отопления и (вентиляции) используется один пластинчатый теплообменник, рассчитанный на 100% нагрузки.

Преимущества независимой системы:

- возможность гибкой регулировки температурного режима в помещениях путем поддержания необходимого давления;

- возможность применения различного химического состава теплоносителя;

- возможность эффективной организации системы теплоснабжения при значительном удалении и территориальному разбросу потребителей;

- получение эффекта энергосбережения, экономия тепла от 10 до 40%;

- система отопления показывает высокий уровень надежности;

- улучшает качество воды горячего водоснабжения.

Рис.1 - Независимая схема присоединения системы отопления

1.2. Схема присоединения системы вентиляции

Схема присоединения системы вентиляции  - независимая, как и у системы отопления, теплота для выбранной системы будет подаваться от теплообменника.

1.3. Схема присоединения системы горячего водоснабжения

Система горячего водоснабжения выполнена по независимой, одноступенчатой, параллельной схеме с использованием двух пластинчатых теплообменников, рассчитанных на 50% нагрузки каждый, согласно пункту 16.12 (Глава 16 Тепловые пункты — ДБН В.2.5-39 Тепловые сети).

Подпитка системы горячего водоснабжения осуществляется из системы холодного водоснабжения.

Узел горячего водоснабжения поддерживает заданную температуру воды в системе горячего водоснабжения (60оС).

Давление холодной воды на вводе в индивидуальный тепловой пункт обеспечивает ее подачу с требуемым давлением на систему горячего водоснабжения.

Также в системе горячего водоснабжения предусмотрен местный контроль расхода горячей и холодной воды с использованием крыльчатых счетчиков.

Вывод: в вышеописанном разделе я рассмотрела все возможные схемы подключения систем и выбрала наиболее подходящие для выданного задания. Согласно разделу 3.3 СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов», который предусматривает зависимую схему для систем отопления и вентиляции, я все-таки отдала предпочтение независимой, так как у этой схемы есть возможность регулировать температуру в радиаторах здания, исходя от температуры окружающей среды, из чего следует значительная экономия ресурсов. А также отсутствие «перетопов» и «недотопов».

Также были прописаны рекомендации по подготовке помещения для автоматизированного индивидуального теплового пункта в соответствии с СНиП 41-101-95 "Проектирование тепловых пунктов".

 

Раздел 2. Расчет и подбор основного оборудования автоматизированного

индивидуального теплового пункта

2.1.1 Выбор теплообменного оборудования

Для передачи теплоты от теплосети к системе горячего водоснабжения  используются два теплообменных аппарата фирмы «Ридан» и еще один  теплообменный аппарат для системы отопления и вентиляции той же фирмы. Все три теплообменника обвязаны контрольно-измерительными приборами и шаровыми кранами.

Пластинчатый теплообменник – устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодной (нагреваемой) среде через стальные, медные, графитовые гофрированные пластины, которые стянуты в пакет.

Рис. 2 Пластинчатый теплообменный аппарат фирмы «Ридан»

Основные характеристики:

рабочая температура: от –30 до +200°С;

рабочее давление: до 25 бар;

материал прокладок: EPDM, Nitrile, Viton, Silicone;

материал пластин: AISI 304, AISI 316, SMO 254, Titanium, Hastelloy C-276.

Материал пластин и прокладок для разборного пластинчатого теплообменника подбирается в зависимости от состава рабочей среды.

Кроме высокого коэффициента теплопередачи достоинствами разборных пластинчатых теплообменников являются удобство обслуживания, возможность изменения мощности, компактность и устойчивость к вибрации.

Устройство разборного пластинчатого теплообменника:

Рис. 3 Устройство разборного пластинчатого теплообменника:

1 - неподвижная плита с присоединительными патрубками; 2 - верхняя направляющая; 3 - нижняя направляющая; 4 - задняя прижимная плита; 5 - теплообменные пластины с уплотнительными прокладками; 6 - комплект резьбовых шпилек; 7 - задняя стойка.

Такая конструкция теплообменника обеспечивает эффективную компоновку теплообменной поверхности и, соответственно, малые габариты самого аппарата.

Теплообменные пластины имеют четыре проходных отверстия, которые образуют две изолированные одна от другой системы каналов. Для уплотнения пластин и каналов имеются резиновые прокладки. Прокладка уложена в паз по контуру пластины и охватывает два отверстия на пластине, через которые происходят приток и вывод теплоносителя в канал между смежными пластинами, а также герметизирует два других отверстия на пластине. Уплотнительные прокладки крепятся на пластине таким образом, что после сборки и сжатия пластины в аппарате образуют две системы герметичных межпластинных каналов, по которым протекают жидкости, участвующие в теплообмене.

Преимущества разборных пластинчатых теплообменников:

относительно небольшие габаритные размеры;

простота сервисного обслуживания, разборная конструкция позволяет легко очищать пластины и каналы теплообменника;

возможность изменения мощности теплообменника путем изменения количества и типа пластин;

ремонтопригодность, в случае появления протечек можно произвести замену пластин и уплотнений.

Недостатки разборных пластинчатых теплообменников:

Разборный пластинчатый теплообменник имеет межпластинчатые уплотнения, применение которых накладывает некоторые ограничения на применение данных аппаратов:

ограничение температур и давлений рабочих сред;

невозможность применения некоторых рабочих сред, активных относительно материалов уплотнений;

серийно выпускаемые разборные пластинчатые теплообменники могут работать с загрязненными рабочими средами при размере твердых включений не более 4 мм.

Подбор пластинчатого теплообменника:

Расчет пластинчатого теплообменника производится по методике, изложенной в СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов».

Соотношение числа ходов для греющей X1и нагреваемой X2воды находится по формуле:

X_1/X_2 =(G_гр/G_нагр )^0,636 (〖∆P〗_гр/〖∆P〗_нагр )^0.364  (1000-t_ср^нагр)/(1000-t_ср^гр ),        (2)

гдеGгр и Gнагр – расход соответственно греющего и нагреваемого теплоносителя, т/ч;

ΔPгр и ΔPнагр – потери давления соответственно в греющем и нагреваемом контуре, кПа;

t_ср^гри t_ср^нагр – средняя температура теплоносителя соответственно в греющем и нагреваемом контуре, °С.

Если соотношение ходов получается >2, то для повышения скорости воды целесообразна несимметричная компоновка, т.е. число ходов теплообменивающихся сред будет неодинаковым. При несимметричной компоновке получается смешанное движение потоков в части каналов — противоток, в части — прямоток, что снижает температурный напор установки по сравнению с противоточным характером движения теплообменивающихся сред, который имеет место при симметричной компоновке, и в определенной степени уменьшает выгоду от повышения скорости воды при несимметричной компоновке.

Рис. 3 Симметричная компоновка пластинчатого теплообменника

Рис. 4 Несимметричная компоновка пластинчатого теплообменника

При расчете пластинчатого теплообменника задаются оптимальной скоростью теплоносителя (воды) в каналах wопт.

По оптимальной скорости определяется требуемое количество каналов по нагреваемой среде mнагр:

m_нагр=G_нагр/(w_опт∙f_к∙p_нагр ),           (3)

где fк – живое сечение одного межпластинчатого канала;

pнагр – плотность нагреваемой среды.

Компоновка теплообменника симметричная, т.е. mгр=mнагр .Общее живое сечение каналов в пакете по ходу греющей и нагреваемой воды:

f_гр=f_нагр=m_нагр∙f_к            (4)

Находим фактические скорости греющего и нагреваемого теплоносителя:

w_гр=G_гр/(f_гр∙p_гр );             (5)

w_нагр=G_нагр/(f_нагр∙p_нагр ).     (6)

Коэффициент теплоотдачи α_1,Вт⁄м^2 ∙℃ от греющей воды к стенке пластины определяется по формуле:

α_1=1,16A[23000+283t_ср^гр-0,63(t_ср^гр )^2 ]∙w_гр^0,73,       (7)

Где А – коэффициент, зависящий от типа пластин.

Коэффициент тепловосприятияα_2,Вт⁄м^2 ∙℃ от стенки пластины к нагреваемой воде определяется по формуле:

α_2=1,16A[23000+283t_ср^нагр-0,63(t_ср^нагр )^2 ]∙w_нагр^0,73.       (8)

Коэффициент теплопередачи k,Вт⁄м^2 ∙℃определяется по формуле:

k=β/(1/α_1 +1/α_2 +δ_ст/λ_ст ),           (9)

где  δ_ст - толщина пластины, м;

λ_ст - коэффициент теплопроводности пластины, Вт⁄м∙℃;

β - коэффициент, учитывающий уменьшение коэффициента теплопередачи из-за термического сопротивления накипи и загрязнений на пластине.

Необходимая поверхность  нагрева Fтр, м2 определяется по формуле:

F_тр=Q/(k∙∆t_ср ),       (10)

где Q– тепловая нагрузка, Вт;

k – коэффициент теплопередачи, Вт⁄м^2 ∙℃;

∆t_ср – среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой (температурный напор), °С, определяется по формуле:

∆t_ср=(〖∆t〗_б-〖∆t〗_м)/(2,3 lg⁡〖〖∆t〗_б/〖∆t〗_м 〗 )           (11)

Количество ходов в теплообменнике Xопределяется по формуле:

X=(F_тр+f_пл)/(2m∙f_пл ),         (12)

где f_пл – поверхность нагрева одной пластины, м2.

Число ходов округляется до целой величины.

Действительная поверхность нагрева всего теплообменника F, м2определяется по формуле:

F=(2mX-1)∙f_пл         (13)

Потери давления ΔP, кПа в теплообменнике определяются по формулам:

〖∆P〗_нагр=φ∙Б∙(33-0,08t_ср^нагр )∙w_нагр^0,75∙X;        (14)

〖∆P〗_гр=φ∙Б∙(33-0,08t_ср^гр )∙w_гр^0,75∙X,              (15)

где φ – коэффициент, учитывающий накипеобразование, который для греющей сетевой воды равен единице, а для нагреваемой воды должен приниматься по опытным данным;

Б  – коэффициент, зависящий от типа пластины.

На основании вышеизложенной методики, при помощи расчетной программы «Ридан» выбирается необходимые теплообменник.

В нашем случае применяем 3 разборных пластинчатых теплообменника типа НН №14.

Спецификация на теплообменник прилагается (см.приложение).

. Выбор циркуляционных насосов

Для обеспечения смешения и циркуляции теплоносителя в системах теплоснабжения устанавливаются циркуляционные насосы фирмы «Wilo».

Циркуляционный насос — необходим для создания циркуляции воды в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Название циркуляционный насос определяет схему применения, а не конструктивные особенности насоса. Для циркуляции могут применяться практически любые насосы, но наибольшее распространение получили насосы с мокрым ротором и одним рабочим колесом, которые я и буду использовать в данной работе.

Достоинства и недостатки циркуляционного насоса:

Конструкция циркуляционного насоса с мокрым ротором обеспечивает водяное охлаждение обмотки двигателя и смазку подшипников перекачиваемой водой. Водяное охлаждение и отсутствие подшипников качения позволили сделать насос с мокрым ротором практически бесшумным, разрушив стереотип грязного шумного устройства требующего периодического внимания от обслуживающего персонала.

Насосы с мокрым ротором применяются для циркуляции в системах с расчётным расходом до 70 м3/ч, при напоре до 15 м.в.ст., они устанавливаются, не только в котельных и тепловых пунктах, но даже в квартирных системах отопления. Внешняя конструктивная особенность насосов с мокрым ротором, это отсутствие оребрения используемого для охлаждения электромотора.

Циркуляционный насос с мокрым ротором состоит из:

корпуса из чугуна с катафорезным покрытием или бронзы;

рабочего колеса из композитного материала или полимера;

ротора из керамики или нержавеющей стали;

вала из нержавеющей стали;

подшипников из керамики или графита;

стакана из нержавеющей стали герметично защищающего обмотку;

обмотки из медной проволоки;

уплотнения корпуса из EPDM.

Достоинства насосов с мокрым ротором:

тихая работа;

отсутствие вибрации;

отсутствие фундамента;

отсутствие сальников;

компактная конструкция;

не требуют обслуживания.

Недостатки насосов с мокрым ротором:

низкий КПД;

напор насоса не более 18 м.в.ст.;

ось мотора должна быть горизонтальна;

высокие требования к качеству теплоносителя;

цена циркуляционного насоса с мокрым ротором, как правило, выше цены насоса с сухим ротором и аналогичными характеристиками.

Принцип работы циркуляционного насоса основан на использовании центробежной силы. Рабочее колесо с радиально изогнутыми лопастями закреплено на валу электродвигателя. Вода из всасывающего патрубка попадает в цент рабочего колеса и под действием центробежной силы вдоль лопаток отбрасывается к его периферии, после собирается в улитке и вновь поступающей водой выталкивается из напорного патрубка насоса.

Зависимость параметров насоса от частоты вращения рабочего колеса и его диаметра:

изменение производительности насоса — пропорционально изменению частоты вращения рабочего колеса.

изменение напора насоса — пропорционально квадрату изменения частоты вращения рабочего колеса.

потребляемая мощность на валу насоса — пропорциональна кубу изменения частоты вращения рабочего колеса.

производительность и напор развиваемый насосом изменяются пропорционально квадрату изменения диаметра рабочего колеса.

Регулирование подачи может быть осуществлено 3 способами.

Регулирование дросселированием – самый простой и самый неэффективный способ регулирования подачи насоса. Рабочая точка перемещается по насосной характеристике вверх, а при нулевом расходе совмещается с осью ординат, при этом насос работает с низким КПД.

Регулирование перепуском - при уменьшении расхода в системе напор насоса возрастает, при этом открывается клапан перепускающий теплоноситель из напорного патрубка во всасывающий, сохраняя тем самым постоянным расход через насос.

При регулировании изменением частоты вращения рабочего колеса - производительность насоса изменяется пропорционально изменению частоты вращения, напор - пропорционально квадрату изменения частоты вращения, а изменения потребляемой мощности пропорционально кубу изменения частоты вращения. Программное регулирование частоты вращения рабочего колеса насоса не только обеспечит его работу с максимальным КПД в широком диапазоне расходов, но и позволит снизить шумы возникающие при работе, реализовать функцию мягкого пуска, снижение пусковых токов и исключение гидравлических ударов в системах.

Установка и монтаж циркуляционных насосов.

Основное условие способное гарантировать длительную и безотказную работу для циркуляционного насоса — это соблюдение правил установки оговоренных инструкцией по монтажу и ниже описанных рекомендаций:

перед циркуляционным насосом по ходу движения воды должен быть установлен сетчатый фильтр, а до и после него запорная арматура и манометры;

при параллельной установке двух и более насосов на напорном патрубке каждого из них должен быть установлен обратный клапан;

стрелка на корпусе насоса должна совпадать с направлением движения воды в месте его установки.

Основное правило монтажа насосов с мокрым ротором, которое обеспечит им длительную работу и которое чаще всего нарушается неопытными монтажниками – ось вала должна быть горизонтальна. В противном случае, насос перегреется и будет отключён защитой.

Компактная конструкция насосов с мокрым ротором, низкий уровень шума и вибрации, позволяют устанавливать их практически в любом помещении. Для удобства монтажа входной и выходной патрубки насосов с мокрым ротором расположены на одной оси. Бесфундаментный монтаж циркуляционных насосов позволил устанавливать их на горизонтальном или вертикальном трубопроводе, а отсутствие вибрации допускает установку без виброизолирующих вставок.