Инженерные сети и оборудование Шпаргалка

Конвекция – процесс переноса теплоты, происходящий за счет перемещения больших масс (макромасс) вещества в пространстве, поэтому наблюдается только в жидких и газообразных телах. Объемы жидкости или газа, перемещаясь из области с большей температурой в область с меньшей температурой, переносят с собой теплоту. 

Конвективный перенос может осуществляться в результате свободного или вынужденного движения теплоносителя. Свободное движение или естественная конвекция вызывается действием массовых (объемных) сил: гравитационной, центробежной, за счет протекания в объеме жидкости электрического тока. В приближении сплошной среды под жидкостью мы понимаем любую текучую среду (то, что отлично от твердого тела). Чаще всего в технических устройствах естественная конвекция вызывается подъемной силой, обусловленной разностью плотностей холодных и нагретых частей жидкости. Возникновение и интенсивность свободного движения определяется тепловыми условиями процесса и зависит от рода жидкости, разности температур и объема пространства, в котором происходит конвекция. Вынужденная конвекция вызывается работой внешних агрегатов (насос, вентилятор). Движущая сила при этом непосредственно связана с разностью давлений на входе и выходе из канала, по которому перемещается жидкость.

Система отопления (СО) – это совокупность конструктивных элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи необходимого количества тепла в помещения, с целью поддержания в них заданного значения температуры внутреннего воздуха.

Влагосодержание (d) – это масса водяного пара (выраженная в граммах), приходящаяся на один килограмм сухого воздуха. Единица измеряется — г/кг.

d=mв.п./mс.в.

где, mв.п. – масса водяного пара, растворенного в воздухе, г

mc.в. – масса сухого воздуха, кг.

Схема водоснабжения - это совокупность объектов, связанных в единый работающий комплекс. Схема водоснабжения населенного пункта зависит прежде всего от вида источника водоснабжения – поверхностного или подземного.

На рис. 1 приведена наиболее распространенная схема водоснабжения из поверхностного источника населенного пункта с забором воды из реки. Речная вода поступает в водозаборное сооружение, из которого насосами станции первого подъема подается на очистные сооружения. Очищенная вода поступает в резервуары чистой воды, откуда забирается насосами станции второго подъема для подачи по водоводам и магистральным трубопроводам в водопроводную сеть, затем вода распределяется по отдельным районам и кварталам населенного пункта.

Приемником электрической энергии (электроприемником) называется аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии. К электроприемникам (ЭП) относятся электродвигатели, осветительные приборы, электросварочные машины и установки, электрические печи, зарядные станции, установки электролиза, кондиционеры воздуха, ЭВМ и др.

Электроприемники или группы электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории, называются потребителями электрической энергии.

Главная понижающая станция (ГПП) — трансформаторная подстанция, расположенная на территории крупного энергоемкого предприятия, получающая питание непосредственно от энергосистемы 35… 110 кВ и выше и распределяющая электроэнергию на напряжение 6… 10 кВ между РП и ТП предприятия.

Система отопления предназначена для создания в помещениях здания температурной обстановки, соответствующей комфортной для человека или отвечающей требованиям технологического процесса. Выделяемая человеческим организмом теплота должна быть отдана окружающей среде так и в таком количестве, чтобы человек, находящийся в процессе выполнения какого-либо вида деятельности, не испытывал при этом ощущения холода или перегрева.

В холодное время года помещение в основном теряет теплоту через наружные ограждения, теплота расходуется на нагревание наружного воздуха, который проникает в помещение через неплотности ограждений.

В установившемся (стационарном) режиме потери равны поступлениям теплоты. Теплота поступает в помещение от людей, технологического и бытового оборудования, источников искусственного освещения, от нагретых материалов, изделий, в результате воздействия на здание солнечной радиации. В производственных помещениях могут осуществляться технологические процессы, связанные с выделением теплоты (конденсация влаги, химические реакции и пр.).

Учет всех перечисленных составляющих потерь и поступления теплоты необходим при сведении теплового баланса помещений здания и определении дефицита или избытка теплоты. Наличие дефицита теплоты DQ указывает на необходимость устройства в помещении отопления. Избыток теплоты обычно ассимилируется вентиляцией. 

Газоснабжение промышленных предприятий и котельных осуществляется преимущественно от газопроводов среднего или высокого давления. Система газоснабжения предприятия состоит из следующих элементов: ввода газа, ГРП и ГРУ, межцеховых и внутрицеховых газопроводов, газогорелочных устройств.

Ввод газа обычно выполняют подземным и на нем устанавливают отключающее устройство.

Межцеховые газопроводы могут быть:

надземными,

подземными,

смешанными.

Опыт газификации промышленных предприятий показывает, что межцеховые газопроводы преимущественно прокладывают надземным способом, так как в этом случае они более доступны для обслуживания и ремонта, менее опасны при утечках газа, менее подвержены коррозии.

Прокладывают надземные газопроводы, используя опоры, эстакады, огнестойкие наружные стены и перекрытия. На эстакадах и опорах допускается совместная прокладка газопроводов с трубопроводами для пара, воздуха, воды и кислорода. При этом необходимо обеспечить возможность осмотра и ремонта каждого трубопровода. По стенам зданий газопроводы прокладывают на кронштейнах, а по перекрытиям – на опорах высотой не менее 0,5 м. Для обеспечения компенсации температурных деформаций надземных газопроводов на них сооружают специальные компенсаторы.

Перед вводом газопроводов в цехи устанавливают отключающие устройства и продувочные линии. Все внутрицеховые газопроводы прокладывают открыто и крепят с помощью кронштейнов или подвесок. Если газопровод пересекается с электрическим кабелем, то расстояние между ними должно быть не менее 100 мм, а при параллельной прокладке – не менее 250 мм. Все внутрицеховые газопроводы окрашивают в желтый цвет с красными кольцами, а надземные межцеховые газопроводы защищают лакокрасочными покрытиями, состоящими из 2–3 слоев грунтовки и двух слоев эмали или лака.

При выборе схемы газоснабжения учитывают режим газопотребления цехами, характеристики тепловых агрегатов и горелочных устройств.

 

По способу тушения пожаров системы водоснабжения города в целом и зданий в отдельности подразделяются на две категории:

системы низкого давления, в которых вода через гидранты наружной водопроводной сети подается автонасосами пожарных машин (напор в наружной водопроводной сети у любого пожарного гидранта должен быть не менее 10 м над поверхностью земли);

системы высокого давления должны обеспечить не только подачу увеличенного нормативного пожарного расхода воды, но повысить давления до значений, достаточных для создания пожарных струй при питании непосредственно из гидранта.

Системы пожаротушения постоянного высокого давления могут вызвать значительный перерасход электроэнергии и поэтому в водоснабжении не применяются. Системы пожаротушения временного высокого давления применяются на некоторых промышленных предприятиях и в жилых и гражданских зданиях повышенной этажности.

По способу борьбы с пожарами с использованием воды можно выделить три группы зданий:

с локализацией огня и пожаротушения, в которых осуществляется подача воды непосредственно из гидрантов наружной водопроводной сети автонасосами пожарных команд;

с локализацией огня, в которых осуществляется подача воды из пожарных кранов внутреннего водопровода, а пожаротушение (окончательное) – из гидрантов наружной сети; для локализации огня достаточно струи расходом 2,5 – 5,0 л/с;

здания, высотой больше величины напора, развиваемого насосами пожарных команд (Н > 50 м), поэтому полное пожаротушение в них осуществляется из системы внутреннего водопровода и расхода воды пожарных кранов должны быть увеличены до нескольких струй по 5 л/с. Эта система является системой высокого давления.

По использованию технических средств подачи воды к очагу пожара противопожарные водопроводы подразделяются на:

простые (оборудованные пожарными кранами ручного действия);

полуавтоматические (дренчерные, или водяные завесы);

автоматические (спринклерные).

Простые системы противопожарного водоснабжения

Системы внутреннего противопожарного водоснабжения должны быть предусмотрены в зданиях в зависимости от пожароопасности процессов, происходящих в них в процессе эксплуатации (тип и назначение здания) и степени огнестойкости строительных конструкций.

Внутренняя канализация — это часть системы водоотведения, расположенная в пределах жилого дома, общественного здания, промышленных сооружений. Ее границы:

приемные воронки и выпускные гарнитуры сантехники, посудомоечных и стиральных машин;

участок выпуска за пределы здания.

Устройство внутренней канализации состоит из трубопроводов и выпускных элементов сантехники. Схема такого участка напоминает дерево — от стояка (вертикального трубопровода) расходятся линии горизонтальной разводки, от которой идут отводы к приборам. Обычно стояк пронизывает все здание снизу доверху, отводы от него подключены на каждом этаже. Горизонтальная разводка находится внутри квартиры или иного помещения. Она находится в свободном доступе, что позволяет делать ремонт или обслуживание. Такова стандартная схема устройства сети внутренней канализации жилого дома.

Многие владельцы заделывают трубы в стяжку или наглухо закрывают их коробом. При появлении проблем приходится разрушать отделку, которую затем придется восстанавливать. Этот момент следует учитывать перед началом ремонта, обеспечивая щадящий демонтаж защитных поверхностей.

Лифты и эскалаторы относятся к механическим устройствам для организации сообщения между этажами. Лифты бывают периодического и непрерывного действия. Применение последних ограничено. По назначению лифты бывают пассажирские, грузовые и специальные. Они отличаются друг от друга размерами кабин и грузоподъемностью. Так, грузовые имеют грузоподъемность от 100 до 5000 кг, пассажирские – от 320 до 500 кг. К специальным можно отнести больничные лифты и др.

Лифты применяют в жилых (более 5 этажей) и общественных зданиях. Они состоят из кабины, подвешенной на стальных канатах, перекинутых через шкив подъемной лебедки, находящейся в машинном отделении. Шахта лифта ограждается со всех сторон на всю ее высоту и внизу имеет приямок глубиной 1300 мм (рис.8.11). В нем размещаются амортизаторы и натяжное устройство. Машинное отделение может быть расположено вверху, над шахтой, или внизу, ря дом с ней. В настоящее время лифтовые шахты делают

из железобетонных элементов толщиной 120 мм из бетона марки 200 или 250 в зависимости от этажности дома. Размещают лифты обычно вблизи лестничной клетки.

Эскалатор представляет собой движущуюся лестницу, расположенную под углом 30° и предназначенную для организации движения людей с одного уровня на другой (рис.8.12). Их применяют в общественных зданиях, где одновременно находится большое число людей (универмаги, вокзалы, театры и др.).

Эскалаторы обладают высокой пропускной способностью (около 10 тыс. чел./ч). Скорость движения полотна эскалатора составляет 0,5-0,75 м/с. Ширину полотна эскалатора принимают от 0,5 до 1,2 м.

В местах скопления больших масс людей (на выставках, вокзалах) широкое применение сегодня получают движущиеся тротуары, которые создают комфортные условия для движения людей.

 

Выбор ограждающих конструкций следует производить в зависимости от физических свойств материала, конструктивного решения, температурно-влажностного режима воздуха в здании, климатологических данных района строительства, а также от норм сопротивления теплопередаче, воздухо- и паропроницанию. Для уменьшения колебаний температуры воздуха в помещениях наружные ограждения должны обладать необходимой тепловой устойчивостью.

Важно, чтобы наружные конструкции соответствовали следующим теплотехническим требованиям:

Имели достаточные теплозащитные свойства. Другими словами, нельзя допускать в летнее время перегрева помещений, а зимой – излишних потерь тепла.

Разность температур воздуха внутренних элементов ограждений и помещений не должна быть выше нормативного значения. В противном случае может произойти чрезмерное охлаждение тела человека излучением тепла на данные поверхности и конденсация влаги внутреннего воздушного потока на ограждающих конструкциях.

В случае изменения теплового потока температурные колебания внутри помещения должны быть минимальные. Данное свойство называется теплоустойчивостью.

Важно, чтобы воздухонепроницаемость ограждений не вызывала сильного охлаждения помещений и не ухудшала теплозащитные свойства конструкций.

Ограждения должны иметь нормальный влажностный режим. Так как переувлажнение ограждений увеличивает потери тепла, вызывает в помещении сырость, уменьшает долговечность конструкций.

 

Основное назначение любой системы теплоснабжения состоит в обеспечении потребителей необходимым количеством теплоты требуемого качества (т.е. теплоносителем требуемых параметров).

В зависимости от размещения источника теплоты по отношению к потребителям системы теплоснабжения разделяются на децентрализованные и централизованные.

В децентрализованных системах источник теплоты и теплоприемники потребителей либо совмещены в одном агрегате, либо размещены столь близко, что передача теплоты от источника до теплоприемников может осуществляться практически без промежуточного звена - тепловой сети. Системы децентрализованного теплоснабжения разделяются на индивидуальные и местные.

В индивидуальных системах теплоснабжение каждого помещения (участка цеха, комнаты, квартиры) обеспечивается от отдельного источника. К таким системам, в частности, относятся печное и поквартирное отопление. В местных системах теплоснабжение каждого здания обеспечивается от отдельного источника теплоты, обычно от местной или индивидуальной котельной. К этой системе, в частности, относится так называемое центральное отопление зданий.

В системах централизованного теплоснабжения источник теплоты и теплоприемники потребителей размещены раздельно, часто на значительном расстоянии, поэтому теплота от источника до потребителей передается по тепловым сетям.

В зависимости от степени централизации системы централизованного теплоснабжения можно разделить на следующие четыре группы:

групповое - теплоснабжение от одного источника группы зданий;

районное - теплоснабжение от одного источника нескольких групп зданий (района);

городское - теплоснабжение от одного источника нескольких районов;

межгородское - теплоснабжение от одного источника нескольких городов.

Процесс централизованного теплоснабжения состоит из трех последовательных операций:

1) подготовки теплоносителя;

2) транспортировки теплоносителя:

3) использования теплоносителя.

Теплообменными аппаратами (теплообменниками) называются устройства, предназначенные для обмена теплотой между греющей и обогреваемой рабочими средами. Последние принято называть теплоносителями.

Теплообменные аппараты классифицируются следующим образом:

по назначению — подогреватели, конденсаторы, охладители, испарители, паропреобразователи и т. п.;

по принципу действия — рекуперативные, регенеративные и смешивающие.

Рекуперативными называются такие теплообменные аппараты, в которых теплообмен между теплоносителями происходит через разделительную стенку. При теплообмене в аппаратах такого типа тепловой поток в каждой точке поверхности разделительной стенки сохраняет постоянное направление.

Температура нагрева теплоносителя составляет 400—500 °С для конструкций из углеродистой стали и 700—800 °С для конструкций из легированных сталей.

В рекуперативных теплообменниках теплоносители омывают стенку с двух сторон и обмениваются при этом теплотой. Процесс теплообмена протекает непрерывно и имеет обычно стационарный характер. На рис. 1 показан пример рекуперативного теплообменника, в котором один из теплоносителей протекает внутри труб, а второй омывает их наружные поверхности.

Стенка, которая омывается с обеих сторон теплоносителями, называется рабочей поверхностью теплообменника.

Регенеративными называются такие теплообменные аппараты, в которых два теплоносителя или более попеременно соприкасаются с одной и той же поверхностью нагрева.

Виды оборудования по применению

кожухотрубные теплообменники – состоят из пучка труб, соединенных в решетку при помощи пайки или сварки;

пластинчатые теплообменники – имеют площадь теплообмена, состоящую из пластин, соединенных термостойкими уплотнителями;

витые теплообменники – собираются из концентрических змеевиков, а рабочая среда в них движется по изогнутым трубам и по межтрубному пространству;

спиральные теплообменники – представляют собой тонкие стальные листы, свернутые в спираль;

водяные, воздушные и т.д.

 

Качественное регулирование

Центральное (качественное) регулирование состоит в изменении температуры теплоносителя, подаваемого в систему отопления, в зависимости от температуры наружного воздуха. Осуществляется централизованно на ТЭЦ или в районных котельных.

Количественное регулирование

Местное (количественное) регулирование состоит в изменении подаваемого в прибор количества теплоносителя с помощью специальных кранов, устанавливаемых на подводках.

Шаровой кран

Регулировка с помощью шарового крана не очень эффективна, потому что он рассчитан только на два режима работы: открыто и закрыто. Промежуточные положения крана приводят к потере его герметичности, так как твердые частички, которые содержатся в теплоносителе, могут повреждать перекрывающий шар. Используется только в тех системах отопления, где не требуется более точная регулировка температуры помещения. В жилых помещениях, а также в производственных цехах или на складах с особыми требованиями к микроклимату практически не используется. Поэтому этот тип устройства считается наименее эффективным.

Конусный вентиль

Ручной конусный вентиль работает в нескольких позициях и отличается большей результативностью. Однако подобные терморегуляторы для батарей требуют постоянного внимания, ведь после перевода вентиля в промежуточную позицию, его необходимо вручную возвратить в исходное положение.

Терморегуляторы:

Наиболее удобно регулировать температуру в помещении с помощью автоматических терморегуляторов, которые устанавливаются перед радиаторами. Их еще называют термостатами.

 

Все многообразие встречающихся на практике систем водоснабжения классифицируется по следующим основным признакам:

- по назначению: хозяйственно-питьевые; противопожарные; производственные; сельскохозяйственные. Перечисленные типы систем могут быть как самостоятельными, так и объединенными. Объединяют системы в том случае, если требования, предъявляемые к качеству воды одинаковые или это выгодно экономически;

- по характеру используемых природных источников: системы, получающие воду из поверхностных источников (реки, озера, водохранилища, моря, океаны); системы, забирающие воду из подземных источников (артезианские, грунтовые); системы смешанного питания (при использовании различных видов водоисточников);

- по территориальному признаку(охвату): локальные (одного объекта) или местные; групповые или районные, обслуживающие группу объектов; внеплощадочные; внутриплощадочные;

- по способам подачи воды: самотечные (гравитационные); напорные (с механической подачей воды с помощью насосов); комбинированные;

- по кратности использования потребляемой воды(для предприятий): прямоточные (однократное использование); с последовательным использованием воды (двух-трехкратное); оборотные (многократное использование воды, осуществляемое по замкнутой, полузамкнутой схеме или со сбросом части воды - продувкой); комбинированные;

- по видам обслуживаемых объектов: городские; поселковые; промышленные; сельскохозяйственные; железнодорожные и т.д.;

- по способу доставки и распределения воды: централизованные; децентрализованные; комбинированные.

  

Электрическая энергия от ВРУ до электроприемников распределяется по сетям, имеющим различные схемы построения. Выбор схемы зависит от территориального расположения приемников электрической энергии относительно ВРУ, а также относительно друг друга, величины установленной мощности отдельных электроприемников и надежности электроснабжения.

Правильно составленная схема должна обеспечить простоту и удобство эксплуатации; быть экономичной по капитальным затратам на ее сооружение, расходу цветных металлов, эксплуатационным расходам и потерям электроэнергии. Кроме того, схема питания должна допускать применение индустриальных и скоростных методов монтажа.

По назначению осветительные и силовые сети делятся на питающие и распределительные.

Питающей сетью называют линии от встроенных в здание трансформаторных подстанций или КТП, а также от ВРУ здания до групповых щитков освещения и силовых распределительных пунктов, распределительной – линии, идущие от силовых распределительных пунктов, а групповой – линии от групповых щитков освещения до светильников.

Каждую питающую линию, отходящую от главного распределительного щита (ГРЩ) или от ВРУ здания, можно выполнять по схемам радиальной, магистральной и радиально-магистральной (смешанной). При питании от радиальной линии электрическая нагрузка присоединяется только в конце линии в точке питания, а при питании от магистральной линии отдельные нагрузки присоединяются на всем ее протяжении.

Радиальная схема обеспечивает высокую надежность питания отдельных потребителей, так как при аварии в питающей линии прекращает работу только один или несколько электроприемников, в то время как остальные электроприемники других линий продолжают нормально действовать. В осветительных сетях радиальная схема питания почти не применяется из-за высокой стоимости сооружения и значительного расхода цветного металла.

В силовых сетях радиальные линии применяют для непосредственного питания отдельных мощных электроприемников, находящихся друг от друга на большом расстоянии, или отдельных силовых распределительных пунктов, питающих электроприемники небольшой мощности, которые расположены отдельными группами.

Основным требованием при построении осветительной сети является обеспечение бесперебойности питания, так как внезапное прекращение освещения может нарушить производственный процесс и привести к несчастным случаям. 

Кабельные линии прокладывают в местах, где затруднено сооружение ВЛ, например в стесненных условиях на территории предприятия, на переходах через сооружения и т.п. Кабельные линии более надежны, лучше обеспечивают безопасность людей, чем воздушные линии, дают большую экономию территории, могут применяться при любых природных и атмосферных условиях. Однако стоимость кабельных линий в 2÷3 раза выше, чем ВЛ, при номинальном напряжении 6÷35 кВ и в 5-8 раз – при напряжении 110 кВ.

Кабельные прокладки напряжением 6÷10 кВ применяются на предприятиях небольшой и средней мощности и в городских сетях.

Способ и конструктивное выполнение прокладки выбираются в зависимости от числа кабелей, условий трассы, наличия или отсутствия взрывоопасных газов тяжелее воздуха, степени загрязненности почвы, требований эксплуатации, экономических факторов и т.п.

Трасса кабельных линий выбирается кратчайшей с учетом наиболее дешевого обеспечения их защиты от механических повреждений, коррозии, вибрации, перегрева и от повреждений при возникновении электрической дуги в соседнем кабеле. Прокладка кабелей может осуществляться несколькими способами: в траншеях, каналах, туннелях, блоках, эстакадах.

Внутри кабельных сооружений и производственных помещений предусматривают прокладку кабелей на стальных конструкциях различного исполнения: на настенных конструкциях, лотках, в коробах, укрепленных на стенах.

Трасса кабельных линий выбирается кратчайшей с учетом наиболее дешевого обеспечения их защиты от механических повреждений, коррозии, вибрации, перегрева и от повреждений при возникновении электрической дуги в соседнем кабеле. Прокладка кабелей может осуществляться несколькими способами: в траншеях, каналах, туннелях, блоках, эстакадах.

Внутри кабельных сооружений и производственных помещений предусматривают прокладку кабелей на стальных конструкциях различного исполнения: на настенных конструкциях, лотках, в коробах, укрепленных на стенах.