Розрахунок енергозберігаючих заходів

Застосування УГД "Термер" вирішує проблему локального забезпечення низько і середньотемпературних циклічних теплових процесів, виключаючи втрати низкопотенційного тепла, що важливо як для промислового, так і для побутового секторів. При їхній роботі, на відміну від агрегатів прямого електричного нагріву, не виникають струми витоку і струми Фуко, які сприяють прискоренню електрохімічної корозії будівельних конструкцій і технологічного устаткування.

Використання високотемпературних агрегатів УГД "Термер" у технологічних процесах хімічної, нафтохімічної, переробної й інших галузях промисловості дає можливість:

•  відмовитися від парових котельних,

•  підвищити ефективність виробництва,

•  знизити енерговитрати,

•  зменшити собівартість продукції, що випускається,

•  скоротити терміни введення в експлуатацію.

УГД "Термер" практично миттєво нагріває рідину і самостійно здійснює її подачу в систему теплозабезпечення.

Гідродинамічні нагрівачі УГД "Термер" не є електронагрівальними приладами, а відносяться до технологічного устаткування.

Принцип дії

Робота УГД "Термер" заснована на перетворенні механічної енергії у теплову. В установці "Термер" використовується ефект гідродинамічного нагріву, що виникає в результаті різкого гальмування багатьох потоків рідини, що містять кавітаційні каверни. Механічна енергія обертання електричного двигуна передається на активатор, що має радіальні лопатки. Рідина всередині порожнин активатора розкручується, набуваючи запасу кінетичної енергії, відзеркалюється від нерухомих лопастей корпусу, після чого різко гальмується, нагріваючись усередині апарату.

Явище кавітації— лавиноподібне зростання і схлопування нанопухирів пари, які виникають через тертя або різкої зміни швидкості потоку рідини за помірної температури. У зоні кавітації спостерігаються температури близько 10000—15000°С. Термін введений в 1894 році британським інженером Р. Фрудом. Якщо тиск у будь-якій точці рідини стає меншим тиску її насиченої пари, це призводить до її об'ємного випаровування з утворенням нанопухирів пари. Місцеве пониження тиску рідини відбувається, зокрема, при її різькому прискоренні. Витікаючі пухирі пари рухаються разом із рідиною. При різкому гальмуванні рідини її тиск стає більшим за тиск насиченої пари і парові пухирі з силою схлопуються. У об'ємі схлопування виділяється енергія випаровування рідини, кінетична енергія пари і енергія поверхневого натягнення рідини, що призводить до різкого місцевого підвищення температури. Схлопування пухирів створює шум, викликає вібрацію, а іноді й світіння рідини. Схлопування пухирів на твердій поверхні викликає їх швидке руйнування. Особливості процесу кавітації, використовуваного у УГД "Термер", полягають в тому, що зона схлопування кавітаційних пухирів організується у контрольованому внутрішньому об'ємі рідини, що унеможливлює руйнування робочих деталей установки, не призводить до виникнення шуму і вібрацій. Разом із тим, локальні ударні, хімічні і термічні ефекти кавітації призводять до руйнування механічних частинок, присутніх у рідині, зокрема, накипу, а також до гарантованої загибелі водної мікрофлори.

Рисунок 5.1 Принцип дії УГД "Термер"

Застосування низькотемпературних УГД "Термер"

Низькотемпературні УГД "Термер" (нагрів до 100 °С) застосовуються для забезпечення:

•  опалювання, вентиляції,

•  гарячого водопостачання,

•  як проточний нагрівач,

•  підігріву технологічних рідин.

Найбільша економія коштів досягається при використанні УГД у нічний час доби при розрахунках за електричну енергію за зонними диференційованими тарифами.

У години найменшої вартості електричної енергії здійснюється акумуляція теплової енергії у баці (утеплена ємність, об'єм якої розраховується, виходячи з особливостей об'єкту, клімату й інших параметрів). Мережні насоси подають теплоносій споживачу. Коли час пільгового тарифу закінчується, УГД "Термер" вимикається і мережні насоси роздають накопичену енергію з баку. Теплопостачання здійснюється за температурним графіком, що оптимізується у процесі експлуатації на конкретному об'єкті.

За узгодженням з енергетичною системою можливо короткочасне включення УГД "Термер" для підігріву рідини у баці акумуляції в години денних провалів електричного навантаження.

Система управління

Регулювання параметрів роботи УГД "Термер" здійснюється вентилями, розташованими на виході і вході теплоносія з установки. Оператор коригує роботу установки відкриттям або закриттям вентилів.

У ручній системі управління передбачений наступний захист агрегатів:

•   відключення УГД "Термер" при перевантаженні електричного двигуна;

•   світлова й звукова сигналізація, що оповіщає оператора про виникнення аварійних ситуацій.

Автоматизована система управління

Для автоматизації процесу нагріву УГД "Термер" додатково комплектується системою автоматизованого управління, що дозволяє обходитися без обслуговуючого персоналу. При цьому забезпечується доступність інформації, що одержується від підключених датчиків і контролерів на всіх інформаційних рівнях. Система автоматичного управління забезпечує:

•  збір інформації від її джерел (датчики температури, тиску, тепло-, водо-витрати, електролічильники і т.д.);

•  доступ до сучасних комунікаційних технологій (підключення до мережі ІМТЕМЕТ, передача інформації мережами стандарту GSМ), дистанційний моніторинг стану обладнання, диспетчеризацію об'єкта управління, посилання тривожних сповіщень у разі відмов і т.д.;

•  контроль усіх вихідних і вхідних функціональних параметрів системи;

•  контроль і встановлення нових значень усіх параметрів настройки;

•  перемикання будь-якого з виходів у режим ручного управління;

•  установку необхідних значень регульованих параметрів (температура приміщення),

•  установку часу включення і виключення УГД по часових зонах диференційованого обліку;

•  програмування графіку роботи;

•  контроль переліку відмов і параметрів таймерів.

Для кожного конкретного випадку вибирається найбільш близьке рішення з пропонованого набору типових проектів, оптимальна конфігурація обладнання, що усуває надмірність в апаратних і програмних рішеннях. Основна відмітна особливість установки — простота експлуатації.

Таблиця 5.1 Технічні характеристики УГД "Термер"

5.1 Розрахунок необхідної кількості тепла для мийної машини ММД -12

Розрахунок потреби палива зроблений відповідно до "Інструкції з нормування витрати тепла й палива для стаціонарних установок залізничного транспорту", затвердженої наказом Укрзалізниці № 117-Ц від 25.04.03р.

Питома витрата на мийні машини нормують на 1т деталей, що відчищаються. Норми витрати теплоти встановлюють у залежності від типу мийної машини, її допоміжного устаткування (головним чином вентиляційної установки) і режиму експлуатації кожної машини даного типу (цілодобово, одна чи дві зміни).

Витрата теплоти, Гкал/період (Гдж/період), на мийну машину розраховуеться за формулою:

Q річ.заг.= k*qG*G(5.1)

де Q — витрата теплоти на мийну машину за місяць, квартал (у залежності від плану ремонту).

k — коефіцієнт, що враховує зміну витрат теплоти в зимовий час. У літню пору k=1, під час опалювального сезону k=1,1;

qG — питома витрата теплоти, яка приходиться на 1т деталей,що відчищаються, qG=0,08 Гкал/т (табл. Ж1)

G — вага деталей, що підлягають очищенню в мийній машині з кожної ремонтуємої одиниці рухомого складу, т;

Таблиця 5.2 Деталі підлягаючі очистці

Згідно формули (5.1) розраховуемо необхідну кількість тепла:

Q річ.заг= k*qG*G=1,1*0,08*(986,4+70,0+293)=118,75 Гкал

6. РОЗРАХУНОК ПРОМЕНЕВОГО ОБІГРІВУ ДЛЯ ЦЕХІВ

В даному розділі пропонується зробити перевод виробничих цехів локомотивного депо з конвективного опалення на променеве опалення. Нище наведен опис променевого опалення.

Мета опалення - забезпечення приємного відчуття тепла, що по визначенню Бедфорда є: "суб'єктивне відчуття людини, що засновано на комплексному впливі".

Суб'єктивне відчуття складається з декількох, частково селективних і частково аддитивних ефектів. Такими є, наприклад, температура повітря, швидкість, одяг та ін. Серед домінуючих ефектів перебувають випромінювання навколишніх площин, що дає основу радіаційного опалення. Значення радіаційних умов з погляду опалення очевидно, якщо враховувати основні способи тепловіддачі тіла людини, тому що опалення повинне компенсувати ці тепловтрати, тобто підтримувати в рівновазі відчуття комфорту.

Основні шляхи тепловтрат людини: конвекція, кондукция, випромінювання й випар. Частка кондуктивных тепловтрат невелика, її можна розглядати одночасно з конвективними тепловтратами. Відношення трьох способів тепловіддачі в опалювальному просторі при нормальних обставинах звичайно таке:

- конвекція 30 - 35 %

- випромінювання 40 - 45%

- випар 20 - 25%

Видно, що найбільш характерний фактор тепловтрат - випромінювання. Тепловтрати випромінюванням виникають, коли оточення - у першу чергу контурні розміри будинку - більш холодні чим тіло людини. Якщо збільшити середню температуру оточення (напр., за рахунок випромінювачів високої температури), то тепловтрати за рахунок випромінювання падають і можна домогтися відчуття тепла, не збільшуючи температури повітря. У такий спосіб ефект опалення досягається так, що температура повітря, а значить і тепловтрати в просторі не міняються, у той час як по відчуттю людини, що перебуває в цьому просторі, температура в просторі перебування збільшилася.

Якщо тепловіддача опалювальних пристроїв містить компоненту випромінювання, то людині, що перебуває в просторі, здається, що температура оточення вище, ніж якби це ж корисне тепло передавалося конвекційним способом. Температура, що знаходиться в опалювальному просторі здається вище при опаленні за допомогою випромінювання, називається температурою відчуття або вихідною температурою або іноді результуючою температурою, а значення температури, обмірюване традиційним образом за допомогою термометра називається температурою повітря. Різниця двох значень температур визначає збільшення відчуття тепла за рахунок випромінюючого опалення. Цей ефект визначає принцип використання випромінюючих тіл для опалення.

Умова застосовності співвідношення: температура випромінюючого тіла повинна бути не менш 150°С (423К), а температура оточення - нормальна температура приміщення.

Принципи вибору розмірів

Температура відчуття

У випадку опалення випромінюванням, люди що перебувають в опалювальному просторі оцінюють температуру в цьому просторі (температуру відчуття) завжди вище температури повітря. Для визначення температури відчуття поряд з іншими методами застосовують наступне співвідношення:

tr = tl+0,072*i(6.1)

де tr -температура відчуття в °С,

tl - температура повітря в °С,

i - інтенсивність випромінювання у Вт/м2.

ККД випромінювання

Під відношенням випромінювання розуміють відношення переданого випромінюванням тепла до внесеного у випромінювач тепла. ККД - відсоткове вираження цього відношення. Якщо у випромінюючий прилад вноситься, наприклад, енергія еквівалентна 22 кВт, а прилад віддає у вигляді тепла випромінювання 14,3 кВт, то відношення випромінювання буде 14,3/22 = 0,65, а ККД випромінювання 65%.

ККД випромінювання можна визначити з відношення тепла випромінювання й корисного тепла (вихідного). Різниця між внесеним і корисним теплом - втрати на димові гази, які визначаються теплотехнічним (тепловим) ККД.

Абсорбційні втрати

Теплове випромінювання нагріває не повітря, а, проникаючи крізь нього, безпосередньо предмети й людину. Трьохатомні гази (СО2, Н2О), а також пил поглинають частину випромінювання, у першу чергу залежно від відстані до випромінювача. Це визначає втрати на абсорбцію, величина якої практично 3-6%.

Втрати на розсіювання

Випромінювання від випромінюючого тіла подібно світлу поширюється прямолінійно, тобто крапку, з якої спостерігач бачить випромінююче тіло, що випромінює тіло також "бачить" тобто опромінює спостерігача. Таким чином, якщо від обмежуючих площин конструкції будинку видно випромінююче тіло, мабуть, що певна частина випромінювання потрапить на ці площини.

Менш очевидна частка вторинного випромінювання, що падає на ці обмежуючі поверхні. Частина випромінювання відбивається від тіл, а відбите випромінювання знову потрапить на деяке тіло, звідки його частина знову відіб'ється. Процес нагадує загасаючу систему. Найбільш корисна частина тепла, що випромінюється, - тепло, поглинене підлогою (яке є причиною характерної "теплої" підлоги), людиною й навколишніми тілами. Втрати на розсіювання, у першу чергу - частка, що попадає на обмежуючі конструкції будинку випромінювання. Величина її залежить, в основному, від розташування випромінювачів, геометрії простору й емісійна, тобто відбивна здатність оточення.

Випромінювання, що попадає на обмежуючі поверхні, важається втратами з погляду випромінювання, але не з погляду конвекції. Це втрати на розсіювання. Втрати тим більше, чим менше емісійний фактор оточення.

Якщо відносна висота простору більша (висота більше 1/3 ширини в одному з напрямків), то це також збільшує втрати на розсіювання.

На практиці втрати на розсіювання становлять 15 - 20%. У крайніх випадках можливе відхилення на кілька відсотків. У більш низьких павільйонах втрати на розсіювання можуть опуститися до 10%, і навпаки - для високих і вузьких павільйонів -досягти 25%.

Добавки від оточення

При опаленні більших просторів потрібно окремо врахувати трансмісійні (крізь обмежуючі конструкції) і фільтраційні втрати, за рахунок циркуляції повітря (напр., відсмоктування машинами, ворота, що відкриваються часто, або вікна, отвори в конструкції, та ін.).

Несприятливі теплотехнічні обставини, як наприклад, необхідність швидкого розігріву, ефект тяги, більша внутрішня висота, низьке значення К (фактор передачі тепла) вимагають доповнень до розрахунків трансмісійних втрат конструкції будинку, що означає введення додаткових теплових потужностей.

Для традиційного конвекційного опалення значення добавок досягає значення 1,1 -1,6. Те ж саме для опалення випромінюванням з урахуванням обставин дорівнює половині цього значення. Таким чином, величина добавок залежно від місцевих умов 1,05 -1,3.

Добавки від розміщення випромінюючих тіл

Потужність установлюваних приладів випромінювання вибирається відповідно з розрахунками. Для висоти до 5 м це не вимагає обліку добавок. Для висоти більше 5 м внесену потужність потрібно збільшувати на 3-5% на кожний метр.

Причина цього складається в збільшенні втрат на розсіювання, а також у тім, що частка конвекції тіл випромінювання використовується все в меншому ступені для безпосереднього опалення робочого простору.

При визначенні добавок у першу чергу потрібно враховувати розташування приладу й ККД випромінювання. Якщо ККД випромінювання напр., 40-50%, а число апаратів поблизу обмежуючої стінки велике, то добавка може досягати 5%/м (вище 5 м).

Розташування темновых випромінювачів

Відстань між випромінювачами

Горизонтальне розташування

При горизонтальній підвісці добре опалювальну зону можна одержати так, випромінювач подумки покладемо на підлогу й від нього по обидва боки (тобто паралельно трубі) відміряємо 80% висоти підвіски, а потім на початку й наприкінці в напрямку труби відкладемо половину підвіски й намалюємо отриманий прямокутник. (Якщо вибрати 100% висоти підвіски, то й у цьому випадку одержимо задовільний результат. Для оцінки розмірів, що перевищують цей вибір, потрібний індивідуальний підхід.)

Принцип дії темнових випромінювачів, мета якого полягає в тому, що газ у трубі згоряє так (темновой випромінювач), що уздовж труби напрямок потоку поступово охолоджується, а тепло переважно віддається у вигляді випромінювання. Для U-подібних випромінювачів тепловіддача на половині довжини труби розвертається назад у напрямку пальника, а відвід димових газів відбувається в пальнику. У цьому прикладі маємо трубу з температурою 550°С и 160°С із боку пальника, а в точці повороту - "середня температура". Результат: тепловіддача практично наближається до рівномірного уздовж U-образного вигину, але з боку пальника завжди більше.

Підвіска з нахилом

Звичайно нахил в 30° уже забезпечує достатнє місце для теплотехнічного простору маневрування. Прилади, однак, можна встановлювати як під меншим, так і під більшим кутом. Гарним вибором може бути нахил для приладів, які монтуються на обмежуючу стінку (тут це бажано), а також якщо випромінювачі перебувають далеко друг від друга, тому що при цьому опромінення площадки між ними більш рівномірне.

Нахил можна застосовувати в деяких робочих місцях для "переважного" опалення, якщо труба випромінювання проходить не над робочим місцем. Напр., нахилом в 30° між двома випромінювачами добре опалювальна площадка: сума двох висот підвіски, помножена на 1,5. Однак площадка обігріву проникає за межі напрямку, протилежного нахилу приблизно на половині висоти підвіски. Установивши випромінювачі на більшій відстані друг від друга, розподіл стає неоднорідним, однак це може виявитися гарним рішенням (напр., для вирівнювання почуття холоду уздовж стінки, що прохолоджується, і ін.). При установці з нахилом варто враховувати, що мова йде тільки про відхилення екрана, тому що трубка випромінювання при цьому не міняється. Ефективність напрямку тепла не пропорційна величині відхилення. Надлишок тепла виходить відбиттям від екрана. Висоти розташування або монтажу

Опалення випромінюванням дає приємне фізіологічне відчуття тепла. Занадто сильне інтенсивність, однак, неприємна. Щоб уникнути цього, відстань між зоною перебування й випромінювачами потрібно обмежити залежно від властивостей випромінювача.

Рекомендована мінімальна висота підвіски: Н = а + b*Р, де

Н - мінімальна висота підвіски в метрах

а - фактор висоти

b - фактор потужності

Р - потужність випромінювання ( внесена потужності) у кВт.

Таблиця 6.1 - Значення а й b

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8