Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Современное сельское хозяйство относится к крупным потребителям топливно-энергетических ресурсов.

Теплоснабжение входит в систему инженерного оборудования сельских населённых пунктов и производственных объектов. С развитием теплоснабжения и более полным удовлетворением тепловых потребителей неразрывно связано улучшение социально-бытовых условий в сельской местности, повышение продуктивности в животноводстве и растениеводстве, совершенствование заготовки и использования кормов.

Топливная энергия расходуется на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых, общественных и производственных зданий.

Значительная территория, разобщённость коммунально-бытовых и производственных объектов, большая неравномерность теплового потребления - всё это вызывает определённые сложности при проектировании тепловых сетей в сельском хозяйстве.

тепловой котельный топливо мощность

1. Расчет тепловых нагрузок

1.1 Тепловые нагрузки жилого поселка

Определяем тепловую мощность системы отопления, кВт:

(1.1)

где - укрупненный показатель (принимаем по таблице 2.2 [2]), ;

- объемный коэффициент;

А - жилая площадь, м².

При ,, (таб. 2.2 [2]).

Жилая площадь помещений (А), для поселков, когда задано количество проживающих жителей, рассчитывается по формуле:

(1.2)

где f - норма жилой площади на 1-го человека, м²;

n - число жителей.

м²,

кВт.

Рассчитываем тепловую мощность на отопление и вентиляцию общественных зданий жилого поселка, кВт:

кВт,

кВт.

Суммарная тепловая мощность на отопление жилого поселка:

кВт.

Средняя за отопительный период тепловая мощность систем горячего водоснабжения:

(1.3)

где a - норма расхода воды в сутки на 1 жителя, а=110 л/сут, (стр. 23 [2]).

кВт.

Тепловая мощность систем горячего водоснабжения в летний период:

(1.4)

где б - коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период б=0,8,

t_х.л. - температура холодной воды в неотопительный период (t_х.л.=15^оС),

t_х.з. - температура холодной воды (t_х.з.=5^оС).

кВт.

Суммарная тепловая мощность на отопление и вентиляцию:

кВт.

1.2 Тепловые нагрузки телятника на 250 голов

Объем здания телятника при объеме помещения на 1 голову (таб. 2.4 [2]), V_i=11,5 м³:

м³.

Тепловая мощность систем отопления и вентиляции:

(1.5)

где - температура воздуха в телятнике (таб. 10.1 [2]), ;

- удельная тепловая характеристика (таб. 2.4 [2]), .

кВт.

Средняя тепловая мощность системы горячего водоснабжения:

(1.6)

где - среднесуточная норма потребления горячей воды животными, кг/сут;

- число голов животных;

- температура горячей воды,.

, (стр. 24 [2]).

кВт.

Вычисляем среднюю тепловую мощность системы горячего водоснабжения в летний период по формуле (1.4):

кВт.

Определяем максимальную мощность системы горячего водоснабжения:

(1.7)

где в - коэффициент часовой неравномерности (стр. 25).

кВт.

1.3 Тепловые нагрузки конторы, объемом здания V=5000 м³

Тепловая мощность системы отопления:

(1.8)

где - удельная тепловая характеристика (таб. 2.3 [2]), ;

- температура воздуха внутри помещения (таб. 3.1 [2]), .

кВт.

Тепловая мощность систем вентиляции:

кВт.

Полученные тепловые мощности систем для заданных объектов сводим в таблицу 1.

Таблица 1. Тепловые нагрузки

Наименование объекта	Тепловые нагрузки, кВт	Итого
	Фо	Фв	Фг.в.
Жилой поселок	852,61	111,21	64,02	1027,84
Телятник	50,3	3	53,3
Контора	94,6	19,35	-	113,95
Итого:		67,02	1262,11

2. Построение годового графика и годовых расходов теплоты

Из таблицы 1.3 [2] при выписываем повторяемость температур наружного воздуха для г. Минска (см. таблицу 2).

Таблица 2. Повторяемость температур наружного воздуха

	-25	-20	-15	-10	-5	0	+5	+8
	15	51	158	395	696	1375	1542	636
	15	66	224	619	1315	2690	4232	4868

Определяем граничную температуру отопительного периода для телятника (формула. 2.21 [2]), :

(2.1)

где - тепловая мощность явных (свободных) тепловыделений животными,;

- тепловая мощность, расходуемая на испарение влаги, ;

- тепловая мощность отопительно-вентиляционной системы, .

Рассчитаем тепловой поток явных тепловыделений животными (формула 10.1 [2]), :

(2.2)

где - температурный коэффициент явных тепловыделений (таб. 10.7 [2]), ;

- тепловой поток явных тепловыделений одним животным (таб. 10.5 [2]), ;

- число животных.

.

Влаговыделения животными, :

(2.3)

где - температурный коэффициент влаговыделений (таб. 10.7 [2]), ;

- влаговыделения одним животным (таб. 10.5 [2]), .

.

Определим тепловую мощность, расходуемую на испарение влаги (формула 10.6 [2]), :

(2.4)

где - расход испаряемой влаги, .

(2.5)

где - температурный коэффициент влаговыделений, =1;

- влаговыделение одним животным (таб. 10.5 [2]), ;

- число животных.

,

Определяем тепловую мощность отопительно-вентиляционных систем при , кВт:

а) жилого поселка:

;

б) телятник на 250 голов:

С учетом граничной температуры имеем:

;

в) контора, объем здания V=5000:

;

.

По данным расчета строим годовой график расхода теплоты рис. 1.

Годовой расход теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение

(2.6)

(2.7)

(2.8)

где , , - расчетная тепловая мощность систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, ;

, - усредненное число работы системы отопления и вентиляции в течении суток (=24 и =16 [2]);

- продолжительность отопительного периода, сутки (203 суток);

- средняя температура наружного воздуха в течение отопительного периода, .

По таблице 1.1 [2] принимаем 203 сут. и =-1,2.

Годовые расходы теплоты:

- жилого поселка

;

;

,

- телятника

;

,

- конторы

;

.

3. Выбор топочного устройства для сжигания топлива

Выбор топочного устройства зависит от вида топлива. В моем курсовом проекте топливом служит природный газ - Рудки - Минск - Вильнюс.

В водогрейных котлах тепловой мощностью более 2,0 и 6,5 МВт типа КВ-ГМ применяют камерные экранированные топки.

Поэтому выбираем котел КВ-ГМ-4. Такие котлы работают под давлением воды до 2,5 МПа при температуре ее нагрева до 200 ^оС. Они предназначены для покрытия тепловых нагрузок отопления, вентиляции и горячего водоснабжения коммунально-бытовых и производственных потребителей.

Технические данные котла КВ-ГМ-4: слоевые и камерные топки при обычной обмуровке, чугунный экономайзер, горизонтальные стальные газоходы и первый котельный пучок.

4. Объемы и энтальпии продуктов сгорания и воздуха

Горение - это химический процесс взаимодействия топлива с окислителем (кислородом атмосферного воздуха), в результате которого образуются продукты сгорания.

Объём воздуха и продукта сгорания принято определять при сжигании 1 м³ газообразного топлива при нормальных условиях.

Состав рабочей массы, объёмный состав газа% (таб. 4.6 [2]):

₄=95,6%; ₂₆=0,7%; ₃₈=0,4%; ₄₁₀=0,2%; ₅₁₂=0,2%; ₂=0,1%; ₂=2,8%.

Теплота сгорания:=35,5;

При сжигании газообразного топлива расчёт теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания производим, исходя из объёмного состава топлива:

=9,45;

=7,49;

=1,00;

=2,12.

Определим суммарную теплопроизводительность с 30% запасом:

,

Выбираем для сжигания природного газа 3 котла типа КВ-ГМ-4 с теплопроизводимостью 4,65(стр. 69 [2]).

Температура уходящих газов для КВ-ГМ-4 равна =150.

Коэффициент избытка воздуха б_т зависит от типа топочного устройства и вида сжигаемого топлива. Коэффициент избытка воздуха в экранированной топке равен б_т=1,13 (табл. 4.9 [2]).

Потери теплоты от химической неполноты сгорания q₃=1,5%.

Доли присосов воздуха Дб определяются конструкцией и особенностями рассматриваемых элементов котельного агрегата:

 (4.1)

Доли присоса воздуха в котлоагрегатах (стр. 56 [2]), в соответствии с техническими данными:

камерная топка при обычной обмуровке б₁=0,1;

горизонтальные стальные газоходы б₂=0,01;

чугунный экономайзер б₃=0,1;

первый котельный пучок б₄=0,05.

Коэффициент избытка воздуха с учетом соответствующих присосов воздуха: .

Действительный объем воздуха (формула 4.7 [2]):

.

Действительный объем двухатомных газов продуктов сгорания (формула 4.8 [2]):

.

Действительный объем трехатомных газов равен теоретическому:

=1,00.

Действительный объем водяных паров (формула 4.9 [2]):

.

Действительный суммарный объем продуктов сгорания:

.

Энтальпии теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания определяются по формулам (формулы 4.10; 4.11 и 4.12 [2]). Величины энтальпий рассчитываются в заданных точках котельного агрегата по двум принятым температурам, характерных для этих сечений. Удельные энтальпии h взяты из таблицы (таб. 4.7 [2]).

Энтальпии теоретических объемов воздуха и продуктов сгорания и , :

;

.

Все расчеты сведем в таблицу 3.

Таблица 3. Энтальпии продуктов сгорания природного газа

t, oC при бт=1,13	300	200	150	120	100
,	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00
,	558,8	357,5	263,7	207,5	170,0
,	558,8	357,5	263,7	207,5	170,0
,	7,49	7,49	7,49	7,49	7,49
,	392,0	259,6	194,7	155,6	129,6
,	2936,1	1944,4	1458,3	1165,4	970,7
,	2,12	2,12	2,12	2,12	2,12
,	462,7	304,5	227,7	181,3	150,5
,	980,9	645,5	482,7	384,4	319,1
,	9,45	9,45	9,45	9,45	9,45
,	402,6	266,4	199,4	159,1	132,4
,	1483,8	981,8	734,9	586,4	488,0
,	5959,6	3929,2	2939,6	2343,7	1947,8

5. Коэффициент полезного действия котлоагрегата

Коэффициент полезного действия котлоагрегата, % определяется по формуле:

(5.1)

где - соответственно доля теплоты с уходящими газами, от химической и механической неполноты сгорания, от наружного охлаждения и с физической теплотой шлака в %.

Определяем потери теплоты с уходящими газами %:

(5.2)

где - энтальпия уходящих дымовых газов, ;

- коэффициент избытка воздуха в уходящих дымовых газах;

- энтальпия теоретического объема холодного воздуха при температуре , =39,8:

- потери теплоты от механической неполноты сгорания, %;

- располагаемая теплота, , (табл. 4.6 [2]).

при =1,39 и =150(по H-t диаграмме).

Потери теплоты от:

химической неполноты сгорания топлива - =1,5% (таб. 4.9 [2]);

механической неполноты сгорания - =0%;

наружного охлаждения - =1,7%, т.к. (стр. 81 [2]);

физической теплоты удаляемого шлака - =0%;

.

6. Регулирование отпуска теплоты потребителями. График центрального качественного регулирования

Для создания устойчивого гидравлического режима работы тепловых сетей и надежной эксплуатации в котельной предусмотрено центральное качественное регулирование (ЦКР) отпуска теплоты при постоянном расходе воды на основании температурных графиков.

Расход температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах производится по уравнениям (формулы 6.1 и 6.2 [2]).

(6.1)

(6.2)

где и - температуры воды в подающем трубопроводе тепловых сетей и после системы отопления,;

- относительная отопительная нагрузка,

;

- расчетный температурный напор в отопительных приборах,

;

- расчетный перепад температур в тепловой сети для подающего и обратного теплоносителя,

;

- расчетный перепад температур воды в местной системе отопления,

.

,

.

Все расчеты сводим в таблицу 4.

Таблица 4. Расчет температурного графика

	+8	+5	0	-5	-10	-15	-20
	41,9	47,9	57,6	66,1	75,1	83,8	107
	35	38,9	45	50,2	55,6	60,7	65,2

По таблице 4 строим график ЦКР (см. рисунок 3).

В виду того, что система теплоснабжения открытая, температура воды в подающем трубопроводе должна быть не менее 60. Срезку температурного графика производим при температуре 60.

7. Определение расчетных расходов сетевой воды

Определяем расход сетевой воды на отопление и вентиляцию жилого поселка:

(7.1)

где и - тепловые мощности систем отопления и вентиляции (см. таблицу 1), ;

- удельная теплоемкость воды (принимаем =4,19).

.

Находим максимальный расход сетевой воды на горячее водоснабжение жилого поселка

(7.2)

где и - температуры сетевой воды в точке «излома» графика ЦКР (см. рисунок 3), .

.

Суммарный расход сетевой воды на нужды жилого поселка:

.

Аналогично определяем расходы для:

- телятника

;

;

,

- конторы

;

.

8. Выбор трассы

Предусматриваем прокладку тепловых сетей бесканальным подземным способом. Пересечение дорог тоже осуществляем подземным способом.

Для компенсации тепловых удлинений используем Г-образные участки трубопроводов или П-образные компенсаторы, которые устанавливаем между упорными неподвижными опорами.

Таблица 5. Расчет экономической толщины изоляции

30	2,23	0,33	0,056	0,009	135	10,8	0,0009	10,801
50	2,73	0,27	0,046	0,017	255	20,4	0,0005	20,401
60	2,94	0,25	0,042	0,023	345	27,6	0,0003	27,6
70	3,13	0,23	0,039	0,029	435	34,8	0,0003	34,8
90	3,45	0,21	0,035	0,043	645	51,6	0,0002	51,6
110	3,72	0,2	0,034	0,059	885	70,8	0,0001	70,8

Заключение

В курсовой работе была проведена работа по расчёту и проектированию тепловых сетей. Во время выполнения проекта были рассчитаны тепловые нагрузки, их качественное и количественное соответствие.

Была проведена работа по выбору наиболее подходящего с экономической точки зрения топочного устройства для природного газа. В результате работы были проведены расчёты по вычислению коэффициента полезного действия котлоагрегата.

Были проверены расчеты по нормам регулирования отпуска теплоты потребителям согласно заданным данным. Был построен и изменен график центрального качественного регулирования

Так же были посчитаны расход сетевой воды и произведён выбор трассы в соответствии с генпланом местности. Составлен гидравлический расчет водяных сетей. Просчитан расчет тепловой изоляции трубопроводов, а также выявлена экономическая толщина изоляции. И был выбран метод подземной бесканальной прокладки труб.

Литература

1. Зайцева Н.К., Цубанов А.Г., Синица С.И. Тепловые сети сельскохозяйственных предприятий и населенных пунктов. Методические указания. - Мн.: БГАТУ, 2003.

2. Справочник по теплоснабжению сельского хозяйства. Л.С. Герасимович, А.Г. Цубанов, и др. - Мн.: Ураджай, 1993.

3. Зайцева Н.К., Андрейчик А.Е. Источники и системы теплоснабжения. Методические указания к практическим работам. - Мн.: БГАТУ 2005.

4. Зайцева Н.К., Цубанов А.Г., Синица С.И. Тепловые сети сельскохозяйственных предприятий и населенных пунктов. Методические указания - Мн.: БГАТУ 1996.

Размещено на Allbest.ru