Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Определение мощности котельной

1.1 Отопление

1.2 Вентиляция

1.3 Горячее водоснабжение

1.4 Производственно-технологические нужды

1.5 Собственные нужды котельной

1.6 Потери в тепловых сетях

2. Подбор котлов

3. Построение годового графика теплопотребления

4. Расчет тепловой схемы котельной

5. Выбор вспомогательного оборудования

Литература

Введение

Целью проектирования является закрепление знаний, и расчет отопительно-производственной котельной сельскохозяйственного назначения, выбора оборудования отопительно-производственных котельных сельскохозяйственного назначения в соответствии с нормативными документами.

Курсовой проект и разделы дипломного проекта, посвященные проектированию отопительно-производственных котельных сельскохозяйственного назначения, состоят из двух частей: расчетной и графической.

Расчетная и графическая части оформляются в соответствии с СТП ЧГАА (2011).

Исходная схема

Условные обозначения:

К1, К2, К3, К4 - котельные;

I, II, III - жилая зона;

Т - теплицы;

П - производственные помещения;

ЖП - животноводческие помещения.

Исходные данные

№ схемы	Географическое местоположение	tно	tнв	Помещения
				Животн.	Растен.	Произв.
10	Свердловская область	-31	-20	1)Свинарник 18•60•4	Теплица кол-во 2 Культура: Лук, Тип: Блочн. (24•100•4,5)	Столярные мастерские V=4 тыс.м3
				2)Телятник 12•72•4

1. Определение мощности котельной

Расчетная мощность котельной, Вт, определяется из выражения:

, кВт(1)

где ?Q_о - суммарный расход теплоты на отопление потребителей, кВт;

?Q_В - суммарный расход теплоты на вентиляцию, кВт;

?Q_ГВ - суммарный расход теплоты на горячее водоснабжение, кВт;

?Q_Т - суммарный расход теплоты на технологические нужды, кВт;

?Q_СН - суммарный расход теплоты на собственные нужды котельной, кВт;

?Q_П - суммарные потери теплоты в тепловых сетях, кВт.

1.1 Отопление

Максимальный тепловой поток, Вт, расходуемый на отопление жилых зданий:

,(2)

где q₀^Y - укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м² общей площади, принимаем по таблице 1[1].

q₀^Y=178 Вт/м²

А - общая площадь жилых зданий, м²

А=f_жв•F_кв, (3)

где f_жв - площадь жилого фонда

f_жв=500 м²/га

A₁=500•1,810=905 м²

А₂=500•0,799=399,5 м²

А₃=500•0,655=327,5 м²

Q_o1=178•905=161 кВт

Q_o2=178•399,5=71,1 кВт

Q_o3=178•327,5=58,295 кВт

Для отдельных жилых, общественных и производственных зданий максимальные потоки теплоты (Вт), расходуемой на отопление:

Q_o=q_o•V•(t_в-t_но)•б , кВт (5)

где q_o - удельная отопительная характеристика здания, Вт/м³•К, таблица 2[1]

Для столярных мастерских:

q_o=0,52 Вт/м³•К

V - объем помещения , м³. V=4000 м³.

t_в и t_но - нормативная температура внутри помещения, таблица 2[1] и температура наружного воздуха рассчитанная для отопления, таблица1[1].

t_в=16 С t_но=-31 С

б - поправочный коэффициент наружного воздуха, учитывающий влияние ветра, влажности, продолжительности низких температур. б=0,8

Q_о=0,52•4000•(16-(-31))•0,8=75,2 кВт

Для свинарника:

q_o=0,174 Вт/м³•К

V=18•60•4=4320 м³

t_в=16 С t_но=-31 С

б=0,8

Q_о=0,174•4320•(16-(-31))•0,8=28,8 кВт

Для телятника:

q_o=0,291 Вт/м³•К

V=12•72•4=3552 м³

t_в=10 С t_но=-31 С

б=0,8

Q_о=0,291•3552•(10-(-31))•0,8=33,9 кВт

Для сооружений защищенного грунта максимальный тепловой поток, расходуемый на отопление и вентиляцию, Вт, рассчитывается по выражению

кВт

1.2 Вентиляция

Максимальный тепловой поток, Вт, расходуемый на вентиляцию общественных зданий:

, Вт(6)

где К₂ - коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий. К₂=0,6.

Q_в1=0,25•0,6•178•905=24,164 кВт

Q_в2=0,25•0,6•178•399,5=10,670 кВт

Q_в3=0,25•0,6•178•327,5=8,744 кВт

Для отдельных общественных и производственных зданий максимальные потоки теплоты, Вт, расходуемые на вентиляцию определяют:

Q_В=q_в•V•(t_в-t_нв) , (7)

где q_в - удельная вентиляционная характеристика зданий, Вт/м²•К;

t_нв - нормативная температура наружного воздуха рассчитанная для вентиляции, принимается от географического местоположения, С

Для столярных мастерских:

q_в=0,52 Вт/м²К

t_в=16 С

t_нв=-20 С

Q_в=0,52•4000•(16-(-20))=74,88 кВт

Для свинарника:

q_в=1,105 Вт/м²К

t_в=16 С

t_нв=-20 ⁰C

Q_в=1,105•4300•(16-(-20))=171 кВт

Для телятника:

q_в=1,396 Вт/м²К

t_в=10 ⁰C

t_нв=-20 ⁰C

Q_в=1,396•3552•(10-(-20))=148,7 кВт

Для сооружений защищенного грунта максимальный тепловой поток, Вт, расходуемый на отопление и вентиляцию:

Q_ов=К•F_и•(t_в-t_х^с)•К_огр•К_инф•n , (8)

где К, К_огр, К_инф - коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/м²К, таблица 3[1]; коэффициент ограждения, для блочных теплиц- 1,25; коэффициент инфильтрации , равный 1,2…1,3;

F_и - инвентарная площадь , м²;

t_х^с - температура наиболее холодных суток, С;

n - количество сооружений, шт.

К=3,3 Вт/м²К

(2слоя стекла, разделенные воздушным промежутком, с металлическими шпросами)

Q_ов=3,3•2400•(20-(-38))•1,25•1,25•2=1336,5 кВт

1.3 Горячее водоснабжение

Максимальный тепловой поток, Вт, расходуемый на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий

Q_гв=2,4•q_гв^Y•m , (9)

где q_гв^Y - укрупненный показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение на 1 человека, принимаем по таблице 5[1]

m - число человек

,(10)

где ѓ_н - норма жилой площади на человека принимаем 10…15 м²/чел

чел

q_гв^Y=332 Вт

Q_гв=2,4•332•163=129,9 кВт

1.4 Производственно-технологические нужды

Максимальный тепловой поток, Вт, расходуемый на производственно-технологические нужды

, (11)

где М_i - суточное потребление горячей воды или пара определяемое с помощью таблицы 6-8[1];

h_i - энтальпия воды, кДж/кг;

б₂ - коэффициент неравномерности, зависящий от режима работы и характера производства, принимаем от 2 до 4.

Процессы в столярной мастерской :t=65?С, М=500 кг.

,кВт

Телятник

Количество животных:

,

,гол.

Поение животных t=16?С, М=10 кг

мытье посуды для поения телят t=55?С, М=1,5 кг

,кВт

Свинарник:

Количество животных:

,

,гол.

Поение животных t=12?С, М=6 кг

Мытье корыт для свиноматок t=60?С, М=30 кг

,кВт

Полив растений t=20?С, М=1 кг на 1 м² площади.

, кВт

Таблица 2 - Расчет теплопотребления населенного пункта

№	Наименование объекта	, кВт	,кВт	, кВт	,кВт	,кВт
1	Жилые кварталы	290,4	-	129,9	-	420,3
2	Общественные здания	72,4	43,6	-	-	116,0
3	Произв. помещения	75,2	74,88	-	24,59	174,7
4	Теплица	668,3	668,3	-	68,2	1404,8
5	Жив. помещ.	62,7	319,7	-	71,027	453,4
		1169	1106,5	129,9	163,817	2569,2

1.5 Собственные нужды котельной

Котельная потребляет теплоту на собственные нужды для подогрева и деаэрации воды, для обдувки котлов, для отопления вспомогательных помещений.

,(12)

где К_сн - коэффициент собственных нужд. К_сн=0,03…0,1

?Q_сн=0,03•2569,2=77,0 кВт

1.6 Потери в тепловых сетях

Тепловые сети изолируются в целях уменьшения потерь теплоты.

,(13)

где К_п - коэффициент потерь теплоты в сетях. К_сн=0,03…0,08

?Q_п=0,03•2569,2=77,0 кВт

По формуле (1) получаем

?Q_к^р=2569,2+77+77=2723,2 кВт

2. Подбор котлов

котельная тепловой мощность сельскохозяйственный

В зависимости от типа установленных котлов отопительно-производственные котельные могут быть паровыми, водогрейными или комбинированными.

Количество котлов, необходимое для установки, определяется по формуле

, (14)

где - единичная паспортная мощность котла.

Выбираем котел марки ТТ 100 1.0-15 МВт (серия Термотехник). Трехходовые, столярные водогрейные котлы газотрубно-дымогарного типа. Температура теплоносителя до 200?С. Устанавливаем 2 котла этой марки.

Таблица 3 - Паспортные данные котла

Тепловая мощность, МВт	1,5
Температура уходящих газов,?С	190
Гидравлическое сопротивление, кПа	6,6
КПД котла, %	92
Длина/ширина/высота, мм	2300/1850/3200
Водяной объем котла, м3	1,86
Расход воды номинальный, м /ч	86
Мах избыточное давление воды, МПа	0,6
Масса сухого котла, кг	3260
Предохранительный клапан, мм	50

Установленная тепловая мощность котельной должна быть больше или равна расчетной

 (15)

Превышение установленной мощности над расчетной допускается

(16)

Котел подходит

Примечание: Для резерва на случай выхода из строя одного из котлов дополнительно устанавливаем аварийный резервный котел ТТ 100 1.0-15 МВт .

3. Построение годового графика теплопотребления

График строится в целях определения зависимости тепловых нагрузок от наружной температуры и определения годового расхода теплоты и топлива.

Порядок построения

1. Строятся координатные оси ох и оу.

2. Принимается масштаб времени х, часов/см.

3. Наносится шкала по оси ох вправо от центра координат (до 8760 ч - количество часов в году и по оси оу вниз от центра координат.

4. Принимается масштаб тепловой мощности у, кВт/см, и наносится шкала мощности по оси оу вверх от центра координат.

5. Во втором квадранте при t_НО наносятся

- т. А - числовое значение максимального теплового потока, затрачиваемого на отопление жилых и общественных зданий;

- т. В - числовое значение максимального теплового потока, затрачиваемого на отопление животноводческих помещений;

- т. С - числовое значение максимального теплового потока, затрачиваемого на отопление производственных помещений;

- т. Т - числовое значение максимального теплового потока, затрачиваемого на отопление сооружений защищенного грунта.

6. Полученные точки соединяют прямыми линиями с точками нулевого значения этих потоков:

- для жилых и общественных зданий +20?С - т.А₀;

- для птичников 0?С; для свинофермы + 4?С, для фермы КРС +10?С - т.В₀;

- для производственных помещений 0?С - т.С₀;

- для сооружений защищенного грунта +15?С - т.Т₀.

7. Наносят т. Е при t_НВ - максимальный тепловой поток, необходимый для вентиляции всех потребителей..

8. т.Е сносят на температуру t_НО, получается т.Еґ. Проводят отрезок ЕЕґ.

9. Соединяют т.Е с температурой 0?С - нулевым значением теплового потока на вентиляцию.

10. Проводят через точку, соответствующую температуре +8?С вертикальную линию. Это граница отопительного периода.

11. Проводят линии АА₀ ,ВВ₀ , СС₀ ,ТТ₀ . Слева за линией границы данные линии наносятся пунктиром. Полученные линии - графики отопительных и вентиляционных нагрузок в функции от наружной температуры.

12. Проводим горизонтальную линию МґR - график тепловых нагрузок на горячее водоснабжение, технологические нужды, собственные нужды котельной и потери в тепловых сетях. Ордината определяется по формуле

(17)

13. Графически суммируют все нагрузки. Получают ломаную линию МК. Это зависимость суммарной тепловой мощности от наружной температуры С М соответствует минимальному значению, т.К - максимальному.

14. В третьем квадранте наносят кривую продолжительности стояния наружных температур (с нарастающим итогом). Полный итог даст число часов отопительного периода в году. Этому итогу во втором квадранте соответствует т. М.

Таблица 4 - Число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха

Город	Температура наружного воздуха, ?С
	Ниже -45	-40	-35	-30	-25	-20	-15	-10	-5	0	+8
Екатеринбург	-	1	11	54	198	494	1070	11980	3020	4000	5470

15. Точки, принадлежащие линии МК, переносят в первый квадрант. Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение, технологические, собственные нужды и потери в летний период составляют 65…85 % от зимней. Соответственно с такой координатой проводится прямая PL.

(18)

16. Годовое количество теплоты, выработанное котельной, определяется площадью F, см², ограниченной кривой графика и осями координат в первом квадранте.

, кВт?ч/год, (19)

кВт?ч/год,

или

, ГДж/год, (20)

ГДж/год.

17. Определяют годовой расход натурального топлива

 (21)

и условного топлива

(22)

где - коэффициент, учитывающий потери топлива при хранении и транспортировке;

, - соответственно низшая рабочая теплота сгорания натурального топлива (29300кДж/кг) и условного;

- средний КПД котельной: на твердом топливе принимается 0,6; на жидком и газообразном - 0,8.

4. Расчет тепловой схемы котельной, (водогрейная котельная)

При расчете водогрейной котельной определяют:

- температуру воды на входе и выходе из котла;

- температуру воды в линии рециркуляции;

- расход воды через котел в линии перепуска и в линии рециркуляции.

Определим тепловую мощность, передаваемую по тепловой сети от котельной, кВт.

Q_сет=?Q_к^р-?Q_сн(20)

Q_сет=2723,2-77=2646,2 кВт

Определим расход воды в «прямой» трубе тепловой сети.

(21)

где t_пр и t_обр - температура прямой и обратной воды. t_пр=110?С и t_обр=70?С

, кг/с

Определим расход подпиточной воды

М_под=(0,01…0,03)•М_пр(22)

М_под=0,02•15,8=0,32, кг/с

Определим расход воды в «обратной» трубе тепловой сети

М_обр=М_пр-М_под(23)

М_обр=15,8-0,32=15,48, кг/с

Определяем температуру смеси

М_обр•с•t_обр+М_под•с•t_под=М_см•с•t_см,(24)

(25)

?С,

Определим расход добавочной воды

М_доб=1,05•М_под,(26)

М_доб=1,05•0,32=0,34, кг/с

Определим расход перепускной воды

,(27)

,кг/с

Определим температуру рециркуляционной воды

М_рец•с•(t_вых-t_рец)•з_н=М_доб•с•(t_г-t_хв),(28)

М_рец=М_пер=5,6 кг/с

t_хв=5?С, t_г=70?С, з_н=0,97

,(29)

, ?С

Определение температуры воды входящей в котел

,(30)

, ?С

Определение расхода воды через котел с учетом необходимости подогрева добавленной воды.

,(31)

, кг/с

Проверяем правильность расчета.

М_к=(М_пр-М_пер)+М_рец(32)

М_к=15,8-5,6+5,6=15,8 кг/с

Расчет выполнен верно.

Выбор вспомогательного оборудования

Для принудительной циркуляции воды в тепловых сетях в котельной устанавливают 2 насоса (рабочий и резервный). Давление, развиваемое сетевым насосом, зависит от общего сопротивления тепловой сети. Ориентировочно принимают 200...400 кПа.

Таблица 5 - Центробежные насосы

Марка	3КМ-6	БЦПП 0,5-60
Подача, м3/ч	30	1,5
Развиваемое давление, кПа	608	55
КПД, %	70	50

Подпиточные насосы компенсируют утечки сетевой воды. Давление, развиваемое сетевыми насосами, 200...600 кПа. В. котельной должно быть не менее 2-х подпиточных насосов (один - резервный).

Для питания котлов применяют насосы типа ЦВм (центробежно-вихревые) и ПНП (паровые поршневые). В качестве сетевых и подпиточных насосов используют центробежные консольные насосы типа К и КМ.

Литература

1. СНиП 2.04.07 - 86. Тепловые сети / Минстрой России. М.: ГП ЦПП, 1996 - 48с.

2. Проектирование тепловых сетей / Под ред. Драганова Б. Х. Краснодар, 2002г.

3. Захаров А. А. Практикум по применению теплоты и теплоснабжению в сельском хозяйстве // М.: Колос, 1995 г.

4. Басарыгина Е. М. Методические указания к курсовому проектированию “Основы проектирования отопительно-производственных котельных сельскохозяйственного назначения”

Размещено на Allbest.ru