Гидравлический расчет тепловых сетей

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Содержание

Задание на курсовой проект

Исходные данные для расчётов

1. Расчёт тепловой мощности абонентов

1.1 Расчёт тепловой мощности на отопление

1.2 Расчёт тепловой мощности на вентиляцию

1.3 Расчет среднесуточной тепловой мощности на г.в.с

1.4 Расчёт годового теплопотребления и топлива

2. Гидравлический расчёт тепловых сетей

2.1 Расчёт паропровода

2.2 Расчёт водяных сетей

3. Тепловой расчёт сети

3.1 Расчёт мощности тепловых потерь

3.2 Расчёт толщины тепловой изоляции

4. Расчёт паровой котельной

4.1 Расчёт принципиальной тепловой схемы

4.2 Расчёт температурного графика

5. Выбор основного и вспомогательного оборудования

6. Расчёт диаметров трубопроводов

7. Расчёт высоты дымовой трубы

Заключение

Литература

тепловой топливо паровой котельная

Задание на курсовой проект

1. Рассчитать максимальную тепловую мощность, потребляемую абонентами, на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

2. Построить график годового теплопотребления и рассчитать годовой расход топлива.

3. Проложить трассу тепловых сетей на карте местности.

4. Произвести гидравлический расчет паропровода.

5. Произвести гидравлический расчёт водяных тепловых сетей.

6. Построить пьезометрический график для водяной тепловой сети.

7. Выбор сетевых и подпиточных насосов для водяных сетей.

8. Рассчитать мощность тепловых потерь водяными сетями.

9. Рассчитать толщину тепловой изоляции для паровых и водяных сетей.

10. Выбрать основное и вспомогательное оборудование источника теплоснабжения.

11. Построить температурный график регулирования отпускаемой тепловой мощности.

Графическая часть: лист 1 - тепловая схема.

лист 2 - план с разрезами источника теплоснабжения.

Исходные данные для расчётов

Промышленный район в близи города Брянска

Котельная - котлы ДКВР-10-13, топливо: основное - газ, резервное - мазут.

Способ прокладки магистральных сетей - надземный.

Тепловая сеть двухтрубная, закрытая.

1. Абонент №2 - Металлургический завод.

Потребление пара ;

Давление пара ;

Температура пара

2. Абонент №10 - Завод металлоконструкций.

Кузнечный цех, строительный объём ;

Слесарные мастерские, строительный объём ;

Ремонтный цех, строительный объём ;

Склад моделей, строительный объём ;

Административный корпус, строительный объём .

3. Абонент № 9 - Районный центр.

Число жителей - 4000 человек;

Коэффициент охвата ванными - 1;

Скорость ветра - 5 ;

Сетевая вода - , .

1. Расчёт тепловой мощности абонентов

1.1 Расчёт тепловой мощности на отопление

Максимальная тепловая мощность на отопление зданий рассчитывается по формуле [1], стр. 5:

, кВт; где

- отопительная характеристика конкретного здания, , [3], стр. 437;

V - объём здания по наружному обмеру, м³;

- внутренняя расчётная температура в здании, °С;

- расчётная температура наружного воздуха, °С, [3], стр. 433;

- относительные внутренние тепловыделения, [1], стр. 5;

- поправочный коэффициент, , [1], стр. 5;

- коэффициент инфильтрации, , [1], стр. 5;

b - постоянная инфильтрации, ,[1], стр. 5;

H - высота промышленного цеха, м;

g - ускорение свободного падения, (9,8 );

- скорость ветра, .

Максимальная тепловая мощность на отопление кузнечного цеха:

; ; ; t^/_н=-24С^{* ;} ; ;

; ;

.

Максимальная тепловая мощность на отопление слесарных мастерских:

; ; ; ; ; t^/_в=-24^*С

.

Максимальная тепловая мощность на отопление ремонтного цеха:

; ; t^/_в=-24^*С; ;

;

.

Максимальная тепловая мощность на отопление склада моделей:

; ; t^/_в=-24^*С; ; ; .

.

Максимальная тепловая мощность на отопление административного корпуса:

; ; t^/_в=-24^*С;; ; .

;

;

.

Максимальная тепловая мощность на отопление рабочего поселка:

, где

- максимальный расход тепловой мощности на отопление и вентиляцию на одного жителя, кВт/чел, [3], стр. 442.

Тепловая мощность на отопление по абонентам

Таблица 1.1

Абонент	№10	№9	Сумма
	Кузнечный цех	Слесарные мастерские	Ремонтный цех	Склад моделей	Администр. корпус	Рабочий поселок
Тепловая мощность на отопление, кВт	578,68	4693,29	592,25	296,12	280,8	6732	13173,14
	6441,14

1.2 Расчёт тепловой мощности на вентиляцию

Максимальная тепловая мощность на вентиляцию помещений рассчитывается по формуле, [1], стр. 6:

, кВт; где

- вентиляционная характеристика конкретного здания, , [3], стр. 437;

V - объём здания по наружному обмеру, м³;

- внутренняя расчётная температура в здании, °С;

- расчётная температура наружного воздуха, °С.

Максимальная тепловая мощность на вентиляцию кузнечного цеха:

; ; ; ;

Максимальная тепловая мощность на вентиляцию слесарных мастерских:

;; ; ;

Максимальная тепловая мощность на вентиляцию ремонтного цеха:

;; ; ;

Максимальная тепловая мощность на вентиляцию администр. корпуса:

; ; ; ;

.

Максимальная тепловая мощность на вентиляцию рабочего поселка:

.

Тепловая мощность на вентиляцию по абонентам

Таблица 1.2

Абонент	№10	№9	Сумма
	Кузнечный цех	Слесарные мастерские	Ремонтный цех	Склад моделей	Администр. корпус	Рабочий поселок
Тепловая мощность на вентиляцию, кВт	1218	840	100,8	-	96,8	748	3003,6
	2255,6

1.3 Расчет среднесуточной тепловой мощности на горячее водоснабжение

Среднесуточная тепловая мощность на горячее водоснабжение производственным цехом или административным корпусом определяется из выражения [1], стр.7:

, кВт, где

p - число душевых сеток в цехе, шт.;

n - число часов подогрева воды в бойлерах аккумуляторах производственных цехов, ч.;

a - максимальный расход воды через одну сетку в смену, [1], стр.7;

- удельная теплоемкость воды, = 4,19 .

- температура воды на горячее водоснабжение, ^°С, [1], стр.7;

- температура холодной воды, ^°С, [1], стр.7.

Среднесуточная тепловая мощность на горячее водоснабжение кузнечного цеха:

; ; ; ; п=8 часов;

;

Среднесуточная тепловая мощность на горячее водоснабжение слесарных:

; ; ; ; п=8 часов;

;

Среднесуточная тепловая мощность на горячее водоснабжение ремонтного цеха:

; ; ; ; п=8 часов;

;

Среднесуточная тепловая мощность на горячее водоснабжение склада моделей:

; ; ; ; п=8 часов;

;

Среднесуточная тепловая мощность на горячее водоснабжение административного корпуса:

; ; ; ; п=8 часов;

;

Среднесуточная тепловая мощность на горячее водоснабжение рабочего поселка.

Среднесуточная тепловая мощность на горячее водоснабжение бытовых потребителей определяется по формуле:

, где

т - число жителей;

g' - среднесуточная норма расхода горячей на человека, ;

b - коэффициент охвата ванными;

т_с - расчётная длительность подачи воды на горячее водоснабжение;

.

Тепловая мощность на горячее водоснабжение по абонентам

Таблица 1.3

Абонент	№10	№9	Сумма
	Кузнечный цех	Слесарные мастерские	Ремонтный цех	Склад моделей	Администр. корпус	Рабочий поселок
Тепловая мощность на г.в.с., кВт	23,57	39,28	21,6	19,64	31,42	1513,05	1648,56
	135,51

1.4 Расчёт годового теплопотребления и топлива

Для определения годового теплопотребления абонентами на отопление и вентиляцию построим график (см. рис.1).

Для построения графика найдем следующие величины:

Суммарная максимальная мощность по всем абонентам:

Суммарная минимальная мощность по всем абонентам:

.

Составим таблицу, где

- температура наружного воздуха, ^°С, [3], стр. 435;

- число часов стояния данной температуры, ч, [3], стр. 435;

- тепловая мощность при данной температуре, кВт;

- тепловая мощность, отпускаемая на отопление и вентиляцию за часов стояния данной температуры , кДж.

Таблица 1.4.

,°С	, ч.	, кВт	, кДж
+8	4950-3210=1740
0	3210-1730=1480
-5	1730-870=860
-10	870-356=514
-15	356-89=267
-20	89-17=72
-25	17-2=15
-30	2-0=2

Годовой отпуск теплоты абонентам на отопление и вентиляцию:

Проверка:

,

где - средняя температура отопительного сезона, [3], стр. 432.

Годовой расход натурального топлива на отопление и вентиляцию:

, где

 - теплота сгорания натурального топлива, ;

- КПД котлов;

Топливо - газ: ;

Годовой отпуск теплоты на горячее водоснабжение:

, где

- число часов на ремонт и опрессовку тепловых сетей (принимаем 150 ч.)

.

Годовой расход топлива на горячее водоснабжение:

;

Топливо - газ: ;

Годовой отпуск теплоты с промышленным паром:

, где

- потребление пара абонентом,;

- энтальпия пара, ;

- температура возвращаемого конденсата, принимаем ;

- доля возвращаемого конденсата, принимаем ;

.

Годовой расход топлива на отпуск промышленного пара:

;

Топливо - газ: ;

Годовой отпуск теплоты источником теплоснабжения:

.

Годовой расход топлива источником теплоснабжения:

, где

- КПД транспорта энергии, принимаем ;

Топливо - газ: ;

Топливная составляющая себестоимости тепловой энергии на основном топливе.

,

где Ц_т - стоимость топлива ;

.

РИС.1 - График годовой тепловой нагрузки.

Пояснение:

1 - 2000

2 - 4000

3 - 6000

4 - 8000

5 - 10000

6 - 12000

7 - 14000

8 - 16000

9 - 18000

2. Гидравлический расчёт тепловых сетей

2.1 Расчёт паропровода

Исходные данные для расчёта.

1. Расход пара:

2. Параметры пара у потребителя.

Давление пара: ;

Температура пара:

3. Расстояние от котельной до металлургического завода - абонент №2 (см. рис.2): l = 3750 м

4. Коэффициенты местных сопротивлений

П-образных компенсаторов: ;

Задвижек: ;

Поворотов: .

5. Температура монтажа паропроводов: t₀ = 15^°С

6. Допустимые напряжения на изгиб материала паропровода: у_доп = 35 МПа

7. Скорость конденсата в конденсатопроводе: w_к = 0,6 м/с

Предварительный расчёт.

1. Предварительно определим параметры пара на выходе из котельной.

;

,, где

- удельные линейные потери давления ;

- удельные линейные потери температуры ;

l- длина паропровода, см. рис.2.

;

.

2. Определим плотность пара на выходе из котельной по предварительно рассчитанным параметрам пара, [4], табл. III, стр. 31;

.

3. Определим плотность пара в конце участка (у абонента).

.

4. Определим среднюю плотность пара.

.

5. Определим внутренний диаметр паропровода и округлим до стандартного диаметра тубы.

; принимаем

Проверочный расчёт.

1. Уточним удельную линейную потерю давления пара по округлённому значению диаметра :

.

2. Определим среднюю температуру пара на участке и среднее давление.

;

.

3. Определим число компенсаторов и зададимся числом задвижек на участке.

,

где L- предельное расстояние между неподвижными опорами,

L=120 м, [1], таб. П.1., стр. 24.

шт.

Число задвижек на участке п_з - 2 шт

4. Определим длину прямого участка по сопротивлению, эквивалентную всем местным сопротивлениям паропровода.

5. Определим расчётное тепловое удлинение паропровода между неподвижными опорами.

.

6. Определим длину вылета компенсатора, при условии, что длины спинки вылета равны.

.

7. Найдём удлинение магистрали за счёт длины вылетов компенсаторов.

.

8. Уточним падение давления в паропроводе на участке.

.

9. Уточним давление пара в начале участка.

.

10. Найдём удельную потерю температуры пара в паропроводе, за счёт тепловых потерь в окружающую среду.

,, где

- удельная линейная потеря мощности с одного метра длины паропровода,, [1], таб. П.2., стр. 25;

- удельная теплоёмкость пара, , при и , [4], табл. IV, стр. 68;

.

11. Определим уточненное значение температуры пара в начале участка.

12. Определим плотность водяного пара в начале участка по уточнённым параметрам, [4], табл. III, стр. 31.

.

13. По уточнённым параметрам находим среднее значение плотности пара на участке.

.

14. Сравним и , найденную в п.4 предварительного расчёта, разница не должна превышать 5%.

<.

15. Количество неподвижных опор на участке.

16. Количество скользящих опор на участке.

, где l^* - расстояние между скользящими опорами, [3], стр. 461;

17. Определим диаметр конденсатопровода.

м.

Округлим полученный диаметр до стандартного диаметра трубы м.

Полученные результаты сводим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1.

Величина
Значение	0,808	209,5	11,06	0,309	0,1	32	2	33	258

2.2 Расчёт водяных сетей

Расходы сетевой воды по всем абонентам.

1. Расход воды на отопление и вентиляцию абонента № 9.

2. Расход воды на горячее водоснабжение абонента № 9.

, где

К=0,75 , если <0,6; К=1,25 , если >0,6

<0,6; К=0,75

;

3. Расчётный расход воды абоненту № 9, участок 0-3.

.

4. Расход воды на отопление и вентиляцию абонента №10.

5. Расход воды на горячее водоснабжение абонента №10.

<0,6; К=0,75

;

6. Расчётный расход воды абоненту №10, участок 0-1.

.

7. Расчётный расход воды по участку 2-0.

.

Гидравлический расчёт участка 0-1.

Исходные данные для расчёта.

1. Длина участка 0-1 - 750 м (см. рис.2.).

2. Коэффициенты местных сопротивлений

П-образных компенсаторов: ;

Задвижек: ;

Поворотов: .

3. Температура монтажа трубопровода: t₀ = 15^°С.

4. Допустимые напряжения на изгиб материала трубопровода: у_доп = 35 МПа.

5. Располагаемое давление у абонента м вод. ст.

Предварительный расчёт.

1. Зададим удельную линейную потерю давления на магистральном

участке 0-1.

.

2. Предварительно определим внутренний диаметр трубы на участке.

.

Принимаем стандартный диаметр трубы .

3. Уточним удельную линейную потерю давления пара по округлённому значению диаметра :

.

Проверочный расчёт.

1. Определим количество компенсаторов на участке 0-1.

, где L- предельное расстояние между неподвижными опорами,

L=120 м, [1], таб. П.1., стр. 24.

шт.

Округляем до целого числа шт.

2. Определим количество секционирующих задвижек.

Длина участка 0-1 - 750 м ,секционирующие задвижки не требуются

3. Определим длину прямого участка по сопротивлению, эквивалентную всем местным сопротивлениям трубопровода тепловой сети.

.

4. Определим расчётное тепловое удлинение трубопровода между неподвижными опорами.

.

5. Определим длину вылета компенсатора, при условии, что длины спинки вылета равны.

.

6. Найдём удлинение участка 0-1 за счёт длины вылетов компенсаторов.

.

7. Количество неподвижных опор на участке.

8. Количество скользящих опор на участке.

, где l^* - расстояние между скользящими опорами, [3], стр. 461;

9. Уточним падение давления воды на участке 0-1 в прямом и обратном трубопроводах сети вместе.

10. Переведём падение давления на участке в метры водяного столба.

м вод. ст.

11. Располагаемое давление в начале магистрального участка 0-1.

 м вод. ст.

Гидравлический расчёт участка 0-3.

Исходные данные для расчёта.

1. Длина участка 0-3 - 350 м (см. рис.2.).

2.Коэффициенты местных сопротивлений

П-образных компенсаторов: ;

Задвижек: ;

Поворотов: .

3.Температура монтажа трубопровода: t₀ = 15^°С.

4.Допустимые напряжения на изгиб материала трубопровода: у_доп = 35 МПа.

5.Располагаемое давление у абонента м вод. ст.

Предварительный расчёт.

1. Зададим удельную линейную потерю давления на участке 0-3.

.

2. Предварительно определим внутренний диаметр трубы на участке 0-3.

.

Принимаем стандартный диаметр трубы .

3. Уточним удельную линейную потерю давления пара по округлённому значению диаметра :

.

Проверочный расчёт.

1. Определим количество компенсаторов на участке 0-3.

, где L- предельное расстояние между неподвижными опорами,

L=120 м, [1], таб. П.1., стр. 24.

шт.

2. Определим количество секционирующих задвижек.

l_0-3=350м секционные задвижки не требуются

3. Определим длину прямого участка по сопротивлению, эквивалентную всем местным сопротивлениям трубопровода тепловой сети.

.

4. Определим расчётное тепловое удлинение трубопровода между неподвижными опорами.

.

5. Определим длину вылета компенсатора, при условии, что длины спинки вылета равны.

.

6. Найдём удлинение участка 0-3 за счёт длины вылетов компенсаторов.

.

7. Количество неподвижных опор на участке.

8. Количество скользящих опор на участке.

, где l^* - расстояние между скользящими опорами, [3], стр. 461;

9. Уточним падение давления воды на участке 0-3 в прямом и обратном трубопроводах сети вместе.

10. Переведём падение давления на участке в метры водяного столба.

м вод. ст.

11. Определим действительное располагаемое давление в конце ответвления у абонента.

м вод. ст.

12. Определим избыточное давление.

м вод. ст.

13. Определим диаметр дроссельной шайбы.

мм.

Гидравлический расчёт участка 2-0.

Исходные данные для расчёта.

1. Длина участка 2-0 - 9250 м (см. рис.2.).

2.Коэффициенты местных сопротивлений

П-образных компенсаторов: ;

Задвижек: ;

Поворотов: .

3.Температура монтажа трубопровода: t₀ = 15^°С.

4.Допустимые напряжения на изгиб материала трубопровода: у_доп = 35 МПа.

5.Располагаемое давление у абонента м вод. ст.

Предварительный расчёт.

1. Зададим удельную линейную потерю давления на магистральном

участке 2-0.

.

2. Предварительно определим внутренний диаметр трубы на участке.

.

Принимаем стандартный диаметр трубы .

3. Уточним удельную линейную потерю давления пара по округлённому значению диаметра :

.

Проверочный расчёт.

1. Определим количество компенсаторов на участке 2-0.

Часть трубопровода тепловой сети участка 2-0 длиной 3250 м идет совместно с паропроводом, поэтому количество и высота вылета компенсаторов на трубопроводе будет равна количеству и высоте вылета компенсаторов на паропроводе, шт., .

, где L- предельное расстояние между неподвижными опорами, L=120 м, [1], таб. П.1., стр. 24.

шт.

2. Определим количество секционирующих задвижек.

шт.

шт.

3. Определим длину прямого участка по сопротивлению, эквивалентную всем местным сопротивлениям трубопровода тепловой сети.

4. Определим расчётное тепловое удлинение трубопровода между неподвижными опорами.

.

5. Определим длину вылета компенсатора, при условии, что длины спинки вылета равны.

.

6. Найдём удлинение участка 2-0 за счёт длины вылетов компенсаторов.

.

7. Количество неподвижных опор на участке.

Участок трубопровода длиной 3250 м проложен совместно с паропроводом, на этом участке количество неподвижных опор равно количеству неподвижных опор паропровода.

8. Количество скользящих опор на участке.

, где l^* - расстояние между скользящими опорами, [3], стр. 461;

9. Уточним падение давления воды на участке 2-0 в прямом и обратном трубопроводах сети вместе.

10. Переведём падение давления на участке в метры водяного столба.

м вод. ст.

11. Располагаемое давление в начале магистрального участка 2-0.

м вод. ст.

По данным гидравлического расчёта водяных сетей строим пьезометрический график (см. рис. 3.)



3. Тепловой расчёт сети

3.1 Расчёт мощности тепловых потерь

Потеря мощности всем теплопроводом подчитывается по формуле:

, где

к - число участков теплопровода прямых и обратных;

- удельная мощность тепловых потерь на участке,, [1], табл. П.2, стр. 24;

- длины магистральных участков, ответвлений, м, (см. рис. 2);

- длина вылетов компенсаторов на участке, м;

- коэф. местных потерь опорами и арматурой, принимается 0,2.

Расчёт мощности тепловых потерь тепловой сетью, участок 2-0.

м, м, ;

кВт.

Расчёт мощности тепловых потерь тепловой сетью, участок 0-1.

м, м, ;

кВт.

Расчёт мощности тепловых потерь тепловой сетью, участок 0-3.

м, м, ;

кВт.

Потеря мощности участками тепловой сети.

кВт.

3.2 Расчёт толщины тепловой изоляции

Термическое сопротивление основного слоя изоляции рассчитывается:

,, где

- максимальная температура в трубопроводе при расчётной температуре наружного воздуха , .

Толщина основного слоя изоляции, которая обеспечивает расчётную мощность тепловых потерь:

, м, где

- наружный диаметр трубопровода, м;

- коэффициент теплопроводности основного слоя изоляции, , [3], стр.461

Паропровод.

, , , ;

;

Материал теплоизоляции - плиты мягкие из минеральной ваты на синтетическом связующем ГОСТ 9573-82, .

Принимаем .

Конденсатопровод.

, , , ;

;

Материал теплоизоляции - маты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем марки МТ-50 ГОСТ 10499-78, .

Принимаем .

Тепловая сеть, участок 0-1.

Прямая вода.

, , , ;

;

Материал теплоизоляции - плиты мягкие из минеральной ваты на синтетическом связующем ГОСТ 9573-82, .

Принимаем .

Обратная вода.

, , , ;

;

Материал теплоизоляции - плиты мягкие из минеральной ваты на синтетическом связующем ГОСТ 9573-82, .

Принимаем .

Тепловая сеть, участок 0-3.

Прямая вода.

, , , ;

;

Материал теплоизоляции - плиты мягкие из минеральной ваты на синтетическом связующем ГОСТ 9573-82, .

Принимаем

Обратная вода.

, , , ;

;

Материал теплоизоляции - плиты мягкие из минеральной ваты на синтетическом связующем ГОСТ 9573-82, .

Принимаем .

Тепловая сеть, участок 2-0.

Прямая вода.

, , , ;

;

Материал теплоизоляции - плиты мягкие из минеральной ваты на синтетическом связующем ГОСТ 9573-82, .

Принимаем .

Обратная вода.

, , , ;

;

Материал теплоизоляции - плиты мягкие из минеральной ваты на синтетическом связующем ГОСТ 9573-82, .

Принимаем .

4. Расчёт паровой котельной

Исходные данные для расчёта и выбора оборудования.

1. Расход промышленного пара - .

2. Доля возвращаемого конденсата промышленного пара - .

3. Давление и температура промышленного пара на выходе из котельной, , .

4. Система теплоснабжения - закрытая двухтрубная.

5. Максимальная тепловая мощность всех потребителей на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение - .

6. Температура прямой и обратной воды в отопительных системах абонентов при расчетной наружной температуре воздуха - , .

7. Расчётный расход сетевой воды на выходе из котельной .

8. Мощность тепловых потерь в тепловой сети в окружающую среду - кВт.

9. Расход подпиточной воды в тепловую сеть - .

10. Расход воды на горячее водоснабжение - .

11. Марка котлов - ДКВР 10-13-250.

12. Принципиальная расчётная схема паровой котельной. см. рис.4.

4.1 Расчёт принципиальной тепловой схемы

Паропроизводительность котельной определяется по формуле [2], стр.3:

, где

- расход промышленного пара,;

- расход пара на сетевые подогреватели, ;

- расход воды, впрыскиваемой в пароохладитель РОУ промышленного пара,;

- расход воды, впрыскиваемой в пароохладитель РОУ собственных нужд,;

- расход пара на собственные нужды (деаэраторы подпиточной и питательной воды, подогреватели водопроводной и химически очищенной воды и мазутное хозяйство ).



Определим расходы пара на сетевые подогреватели.

Определим температуру обратной сетевой воды на входе в котельную.

,, где

- КПД подогревателя г.в.с. на ЦТП, принимается 0,98.

Определим энтальпию конденсата греющего пара после охладителя.

,, где

- недоохлаждение конденсата до температуры обратной воды в охладителе, принимается 10°С.

;

.

Температура насыщения в сетевом подогревателе.

.

Энтальпия пара и давление в сетевом подогревателе определяется по

, .

Расход пара на сетевые подогреватели определяется по уравнению теплового баланса.

,, где

- КПД сетевого подогревателя, принимается 0,98.

.

Определим расход продувочной воды из паровых котлов.

,, где

- процент продувки котла, принимаем 8 %;

- паропроизводительность котельной, ;

- расход пара котельной на собственные нужды, , к принимаем 0,1.

Определим расход продувочной воды из сепаратора непрерывной продувки из системы уравнений материального и теплового балансов.

,, где

- энтальпия продувочной воды из барабана котла, [4], табл. II, стр. 20.

- энтальпии пара и кипящей воды на выходе из СНП,, находятся из [4], табл. II, стр. 20, по давлению 0,12 МПа в деаэраторе питательной воды, с которым СНП связан паропроводом (см. рис.4).

.

Расход вторичного пара из СНП, идущего в питательный деаэратор.

.

Определим расход водопроводной воды на входе в котельную для восполнения потерь,.

,, где

- невозврат конденсата с производства, ;

- потеря конденсата и воды внутри котельной, ;

.

Определим температуру водопроводной воды после охладителя из уравнения теплового баланса.

,, где

- температура воды после охладителя, принимается 50;

- температура холодной водопроводной воды, принимается 5;

- температура воды, уходящей из СНП, принимаем 105;

- коэффициент теплопотерь в охладителе, принимается 0,98.

.

Найдём расход пара на подогреватель водопроводной воды из уравнения теплового баланса подогревателя.

,, где

- температура водопроводной воды за подогревателем перед ХВО, принимается 30;

- энтальпии пара и конденсата за РОУ2 пара, [4], табл. II, стр. 20;

- коэффициент теплопотерь в подогревателе, принимается 0,98.

.

Определим расход пара на деаэратор подпиточной воды.

,, где

- энтальпии пара и конденсата в деаэраторе, ;

- температура химочищеной воды на входе в деаэратор,;

- коэффициент теплопотерь в деаэраторе, принимается 0,98.

.

Найдём расход химочищеной воды на входе в головку подпиточного деаэратора.

.

Температура подпиточной воды после охладителя.

.

Найдём расход химочищеной воды на входе в головку питательного деаэратора.

.

Определим расход пара на подогреватель химочищеной воды, поступающей в деаэратор питательной воды.

,, где

- температура воды за химводоочисткой, принимаем 27;

.

Расход пара на питательный деаэратор.

Производительность питательного деаэратора.

Уточнённый расход на собственные нужды.

Расход воды, впрыскиваемой в пароохладитель РОУ1.

,, где

- энтальпия пара за котлом, ;

- энтальпия питательной воды, равна ,;

.

Расход воды, впрыскиваемой в пароохладитель РОУ2.

.

Уточнённая паропроизводительность котельной.

.

Паропроизводительность котельной в первом приближении.

.

Сравним результаты паропроизводительности котельной, расхождение не должно превышать 2 %.

<.

Проверим материальный баланс котельной, небаланс не более 2%.

4.2 Расчёт температурного графика

Выбор способа включения подогревателей воды на г.в.с. на ЦТП.

< 0,6 - последовательная схема включения;

>1,2 - параллельная схема включения.

< 0,6 - последовательная схема.

Температура в прямой сети на выходе из котельной.

;

Температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети на входе в источник теплоснабжения.

, где

- температура в прямой сети за второй ступенью подогрева воды для г.в.с. на ЦТП, поступающей в отопительные приборы, °С;

- температура за отопительными приборами, °С;

,°С , принимаем ;

;

.

Для примера сделаем расчёт для температуры при .

;

;

;

Составим таблицу для построения температурного графика.

Таблица 4.1.

8	70	35,3	70	33,3
4	70	40,4	70	37,9
0	79,4	45,1	81,4	42,1
-5	94,5	50,7	95,9	47,1
-10	109,3	55,9	110,2	51,8
-15	123,8	60,95	124,2	56,3
-20	138,1	65,8	138,0	60,7
-24	149,5	69,5	149,0	64,0

По данным таблицы 4.1. построим температурный график регулирования мощности источника теплоснабжения, на графике сделаем срезку в прямой сети на уровне 70°С, необходимую для подогрева водопроводной воды для г.в.с. на ЦТП. (см. рис. 5).



5. Выбор основного и вспомогательного оборудования

Категория котельной - I (установлен 1 резервный котёл).

5.1 Число паровых котлов

Выбираем котлы ДКВР 10-13-250 (с пароперегревателем).

Расчётное число паровых котлов.

, шт., где

- паропроизводительность котельной,;

- номинальная паропроизводительность стандартного котла,;

Принимаем число котлов расчётное - 6 и 1 резервный котёл, общее количество котлов в котельной - 7.

Стандартная комплектация котла ДКВР 10-13-250.

Дымосос- ВДН-12,5, электродвигатель - АО-2-81-8 (22кВт).

Вентилятор - ВДН-12, электродвигатель - АО-2-62-8 (10 кВт).

Для данного типа котлов выбираем горелку газомазутную ГМГ-5м , экономайзер ЭП1-808 .

5.2 Выбор деаэраторов

Для данной котельной выбираем деаэраторы атмосферного давления типа ДА.

1- Колонка деаэрационная; 2- бак деаэраторный; 3-охладитель выпара; 4- предохранительное устройство (гидрозатвор); 5- устройство барботажное; 6- подвод воды; 7- подвод пара; 8- отвод деаэрированой воды.

Технические характеристики деаэраторов (см. табл.5):

· Давление рабочее абсолютное, МПА 0,12

· Температура деаэрированой воды, єС 104,25

· Нагрев воды в деаэраторе, єС 10-50

· Диапазон изменения производительности, % 30-120

· Содержание растворённого кислорода в деаэрированой воде на выходе из деаэратора, мкг/кг, не более 20

Таблица 5.2.

Типоразмер деаэратора	Производительность деаэратора, т/ч	Тип колонки	Диаметр колонки условный, d , мм	Геометрическая ёмкость бака, м3	Полезная ёмкость бака, м3	Диаметр бака условный, D ,мм	Длина деаэратора, L, мм	Высота деаэратора, H, мм	Масса сухого деаэратора, кг	Масса деаэратора с водой, кг
ДА-1/0,75	1	КДА-1	400	1,2	0,75	1000	1800	1790	720	2000
ДА-3/1,2	3	КДА-3	400	1,7	1,2	1000	2500	1790	900	2660
ДА-5/2	5	КДА-5	500	2,8	2,0	1200	2940	3615	1380	4800
ДА-15/4	15	КДА-15	500	4,5	4,0	1200	4450	3645	1735	6900
ДА-25/8	25	КДА-25	800	9,2	8,0	1600	5185	3930	3030	14200
ДА-50/15	50	КДА-50	1000	17,5	17,0	2000	6185	4390	4620	25500
ДА-100/25	100	КДА-100	1200	28,0	25,0	2200	8065	4635	6660	39850

Число питательных деаэраторов.

Выбираем деаэратор типа ДА-75.

Расчетное число питательных деаэраторов.

, шт., где

- паропроизводительность питательного деаэратора,;

- номинальная паропроизводительность стандартного деаэратора,;

шт.

Принимаем число питательных деаэраторов ДА-75 - 1 шт.

Стандартная комплектация деаэратора ДА-75.

Охладитель выпара ОВА-2.

Число подпиточных деаэраторов.

Расчетное число подпиточных деаэраторов.

, шт., где

- паропроизводительность питательного деаэратора,;

- номинальная паропроизводительность стандартного деаэратора,;

шт.

Принимаем число подпиточных деаэраторов ДА-5 - 1 шт.

Стандартная комплектация деаэратора ДА-5.

Охладитель выпара ОВА-2.

5.3 Сетевые подогреватели и охладители конденсата

Принимаем 4 сетевых подогревателя и 4 охладителя конденсата.

В охладителе конденсата сетевая вода нагревается от 64,5 ^оС до , ^оС. В сетевых подогревателях - от ^оС до 150 ^оС. Сконденсировавшийся пар из сетевых подогревателей с температурой 160 ^оС поступает в охладитель конденсата, где охлаждается до температуры 74,5 ^оС.

Определим температуру сетевой воды на выходе из охладителя конденсата из уравнения теплового баланса.

, ^оС;

;

Тепловая мощность охладителя конденсата.

Тепловая мощность сетевого подогревателя.

, - п. 4.1.1.

Температурный напор в охладителях конденсата.

.

Температурный напор в сетевых подогревателях.

.

Коэффициент теплопередачи в охладителях конденсат.

.

Коэффициент теплопередачи в сетевых подогревателях.

.

Поверхность теплообмена каждого из 4 охладителей конденсата.

.

В качестве охладителей конденсата принимаем 4 водо-водяных теплообменника .

Поверхность теплообмена каждого из 4 сетевых подогревателя.

.

В качестве сетевых подогревателей принимаем 4 паровых подогревателя воды для тепловых сетей .

5.4 Охладитель непрерывной продувки

Тепловая мощность охладителя непрерывной продувки.

.

Температурный напор в охладителе непрерывной продувки.

Коэффициент теплоотдачи в охладителе непрерывной продувки.

.

Поверхность теплообмена охладителя непрерывной продувки.

В качестве охладителя непрерывной продувки принимаем водо-водяной теплообменник .

5.5 Подогреватель водопроводной воды

Тепловая мощность подогревателя водопроводной воды.

кВт.

Температурный напор в подогревателе водопроводной воды.

Коэффициент теплоотдачи в подогревателе водопроводной воды.

.

Поверхность теплообмена подогревателя водопроводной воды.

м².

5.6 Подогреватель химически очищенной воды

Тепловая мощность подогревателя химически очищенной воды.

кВт

Температурный напор в подогревателе химически очищенной воды.

*С

Коэффициент теплоотдачи в подогревателе химически очищенной воды.

Поверхность теплообмена подогревателя химически очищенной воды.

м².

5.7 Охладитель подпиточной воды

Тепловая мощность охладителя подпиточной воды.

кВт.

Температурный напор в охладителе подпиточной воды.

.

Коэффициент теплоотдачи в охладителе подпиточной воды.

Поверхность теплообмена охладителя подпиточной воды.

м².

5.8 Конденсатные баки

Устанавливаем два конденсатных бака для приема конденсата с производства и мазутного хозяйства. Емкость V_кб каждого конденсатного бака равна получасовому расходу возвращаемого конденсата.

.

5.9 Баки - аккумуляторы

Устанавливаем два бака-аккумулятора для создания резерва подпиточной воды тепловых сетей. Емкость V_ба двух баков равна двадцатиминутной производительности подпиточного деаэратора.

.

5.10 Сетевые насосы

Производительность сетевых насосов.

;

Напор сетевых насосов Н = 99,3 м вод. ст. (снимаем с пьезометрического графика см. рис.3)

В качестве сетевых насосов принимаем три центробежных сетевых насоса, марка насосов Д-250-130, электродвигатель А4-400У4 (мощность 145 кВт).

Способы приведения к рабочим параметрам:

- проточка рабочих колес и замена электродвигателя;

- использование частотного регулирования электродвигателя насоса;

- выбрать насосы меньших параметров и построить повысительную насосную.

5.11 Питательные насосы

Производительность питательных насосов.

.

64:6=10,7 м³/ч-производительность одного насоса

Напор питательных насосов Н (рассчитывается как разность давлений в деаэраторе и барабане котлов, а также с учетом отметки установки деаэратора и сопротивления трубопроводов) принимаем:

Н = 140 м вод. ст.

В качестве питательных насосов принимаем семь насосов, марка насосов ЦВК 6,3/160

5.12 Подпиточные насосы

Производительность подпиточных насосов.

.

Напор подпиточных насосов Н (снимаем с пьезометрического графика см. рис.3), Н = 46 м вод. ст.

В качестве питательных насосов принимаем три насоса типа ЛМ50-12,5/50

5.13 Насосы аварийной подпитки

По аналогии с подпиточными насосами - два насоса типа ЛМ50-12,5/50.

5.14 Конденсатные насосы

Производительность конденсатных насосов.

Напор конденсатных насосов Н (принимаем): Н = 20 м вод. ст.

В качестве конденсатных насосов принимаем три центробежных насоса типа КМ 20/30

Способы приведения к рабочим параметрам:

- проточка рабочих колес и замена электродвигателя;

- использование частотного регулирования электродвигателя насоса;

5.15 Насосы сырой воды

Производительность насосов сырой воды.

.

Напор насосов сырой воды Н (принимаем): Н = 10 м вод. ст.

В качестве насосов сырой воды принимаем два насоса типа ЛМ65-20/25

Способы приведения к рабочим параметрам:

- проточка рабочих колес и замена электродвигателя;

- использование частотного регулирования электродвигателя насоса;

5.16 Сепаратор непрерывной продувки котлов

Расход вторичного пара: D_пр = 0,21 , плотность пара: .

Объем расширителя каждого котла V:

м³.

п - количество рабочих котлов.

Принимаем СП-0,5.

6. Расчёт диаметров трубопроводов

Оборудование котельной соединено сложной системой трубопроводных коммуникаций. Последовательность соединения оборудования трубопроводами и размещение на них арматуры должны соответствовать технологической схеме котельной и обеспечивать надежную работу оборудования во всех режимах, в том числе при пуске и останове, и отключение оборудования в резерв или для ремонта. В данной котельной трубопроводы относятся к 4 категории и для них используются трубы с продольным сварным швом как из спокойной стали, так из кипящей.

Диаметры паропроводов и водопроводов рассчитываются по формуле:

,, где

G - расход пара или воды,;

- скорость теплоносителя в трубе, для пара 40-50 , воды 1-1,5;

- плотность теплоносителя, .

Диаметр паропровода на сетевые подогреватели.

м.

Выбираем стандартный диаметр трубы 0,309 м.

Диаметр водопровода продувочной воды из котлов.

 м.

Выбираем стандартный диаметр трубы 0,033 м.

Диаметр паропровода вторичного пара из СНП, идущего в питательный деаэратор.

м.

Выбираем стандартный диаметр трубы 0,033 м.

Диаметр водопровода продувочной воды из сепаратора непрерывной продувки.

м.

Выбираем стандартный диаметр трубы 0,033 м.

Диаметр водопровода сырой воды.

м.

Выбираем стандартный диаметр трубы 0,07 м.

Диаметр паропровода на подогреватель водопроводной воды.

м.

Выбираем стандартный диаметр трубы 0,04 м.

Диаметр паропровода на деаэратор подпиточной воды.

м.

Выбираем стандартный диаметр трубы 0,051 м.

Диаметр водопровода химочищеной воды на подпиточный деаэратор.

м.

Выбираем стандартный диаметр трубы 0,033 м.

Диаметр водопровода химочищеной воды на питательный деаэратор.

м.

Выбираем стандартный диаметр трубы 0,051 м.

7. Расчёт высоты дымовой трубы

Высоту дымовой трубы, обеспечивающую рассеивание и доведение концентрации вредных выбросов в приземном слое атмосферы до предельно допустимой рассчитывают по формуле:

где

А =120ч240; F=1ч2,5; п=1ч3; m=0,8ч1,1; z - число труб;

- количество вредного вещества выбрасываемого в атмосферу;

V - объёмный расход продуктов сгорания из дымовой трубы от всех котлов,;

С - концентрация вредного вещества в продуктах сгорания, ;

- предельно допустимая концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе, ;

- разность температур дымовых газов и атмосферного воздуха, .

где

В - расход топлива на все котлы, ;

;

- количество продуктов сгорания, образующихся при сгорании 1 газа (11 ) или 1 кг мазута (11,7 );

- коэффициент избытка воздуха за котлом, принимаем 1,3;

С - принимается для газа 0,08, мазута 0,4;

- по оксидам азота.

Топливо - газ.

;

;

М=V*C=16,96*0,08=1,36 г/с

Топливо - мазут.

;

;

;

.

Выбираем наибольшую высоту трубы (80,3 м) и округляем до стандартной.

Принимаем высоту трубы Н=90 м.

Заключение

В результате расчета было получено:

Абонент №9 - Рабочий поселок 4000 человек.

При расчетной температуре

Тепловая мощность на отопление

Тепловая мощность на вентиляцию

Среднесуточная тепловая мощность на г.в.с.

Абонент №10 - Завод металлоконструкций.

При расчетной температуре

Тепловая мощность на отопление

Тепловая мощность на вентиляцию

Среднесуточная тепловая мощность на г.в.с.

Годовой отпуск теплоты источникам теплоснабжения

Годовой расход топлива на отопление и вентиляцию:

Топливо - газ :

Годовой расход топлива на горячее водоснабжение:

Топливо - газ : ;

Годовой расход топлива на отпуск промышленного пара:

Топливо - газ : ;

Годовой расход топлива источником теплоснабжения:

Топливо - газ : ;

Выбрано основное оборудование:

Паровые котлы ДКВР-10-13-250 7 шт.

При цене за основное топливо (газ) Ц_т = 3000 руб/тыс.м³

Топливная составляющая в себестоимости продукции на основном топливе:

.

Литература

1. Дубинин А.М. "Теплоснабжение промышленных предприятий." м.у. к курсовому проекту по дисциплине ИСТПП. Екатеринбург. УГТУ-УПИ 2004г. 25стр.

2. Дубинин А.М. "Производственные и отопительные котельные" м.у. к курсовому проекту по дисциплине ИСТПП. Екатеринбург. УГТУ-УПИ 2004г. 19стр.

3. Соколов Е.Я. "Теплофикация и тепловые сети". М., МЭИ 2001г. 472стр.

4. Ривкин С.Л. "Термодинамические свойства воды и водяного пара" М. Энергоатомиздат 1984г. 79стр.

5. Раддатис К.Ф., Соколовский Я.Б. "Справочник по котельным установкам малой производительности". М., "Энергия" 1975г. 366стр.

6. "Тепловой расчет котлов" (нормативный метод) С-Пб., НПО ЦКТИ 1998г. 256стр.

Размещено на Allbest.ru