Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка
Расчету воздуховодов предшествует графическое
изображение на плане здания элементов системы вентиляции - каналов и
воздуховодов, воздухозаборных и вытяжных шахт, приточных и вытяжных установок.
В соответствии с принятыми конструктивными
решениями составляют расчетную аксонометрическую схему воздуховодов с указанием
вентиляционного оборудования и запорных (регулирующих) органов. Схему делят на
отдельные расчетные участки, границами которых обычно являются тройники или крестовины.
Каждый расчетный участок указывают выносной горизонтальной линией, над которой
проставляют расчетный расход воздуха L м3/ч, а под линией - длину участка l, м.
В кружке у линии записывают номер участка.
Расчет воздуховодов для сосредоточенной раздачи
воздуха
Минимальное число воздушных струй m, при
параллельном выпуске воздуха зависит от отношения ширины помещения B к высоте
H. При B/H < 4 - один выпуск, при B/H ³ 4 - два
выпуска.
Дальнобойность струи воздуха
(1.25)
где c - поправочный коэффициент, зависящий от
максимальной допустимой скорости воздуха в рабочей зоне и соотношения ширины и
высоты помещения (таблица 1.3); Fоб = B×H/m -
площадь поперечного сечения помещения, обслуживаемого одной струей, м2; a -
коэффициент турбулентности струи (обычно 0,07...0,12).
B/H=18/2,83=6.36>4 -2 выпуска
По величине дальнобойности струи и соотношению
длины L, ширины B и высоты H помещения выбирают схему расположения выпускных
воздуховодов. Диаметр выпускного насадка, м, - по формуле
(1.26)
где Lстр - расход воздуха через один насадок,
м3/ч.
Диаметр воздуховодов:
(1.27)
где Li - расход воздуха через рассчитываемый
воздуховод, м3/ч; u - скорость воздуха на выходе из
отверстия, м/с
Диаметр воздуховодов:
Диаметр выпускного насадка:
принимаем диаметры равными: d1=710мм d2=560мм dв=400мм.
Расчет потерь давления
Потери давления определяют в наиболее
протяженной ветви вентиляционной системы по выражению
(1.28)
где 1,1 - запас давления на непредвиденные
сопротивления; R - удельная потеря давления на трение, Па/м; l - длина участка
воздуховода, м; Z - потери давления в местных сопротивлениях участка воздуховода,
Па; p - динамическое давление на выходе из сети, Па.
Удельную потерю давления на трение можно
рассчитать по формуле
(1.29)
где l - коэффициент
трения в воздуховоде, принимается равным 0,02...0,03; u - скорость воздуха на расчетном участке, м/с.
Потери давления в местных сопротивлениях
(1.30)
где Sz - сумма
коэффициентов местных сопротивлений на участке. Pд = u2r/2 - динамическое давление
потока воздуха, Па.
Динамическое давление на выходе из сети
(1.31)
где uв - скорость
воздуха на выходе из сети, м/с.
№
|
L,
м3/ч
|
l,
м
|
V,
м/с
|
d,
мм
|
R,
Па/м
|
Rl,
Па
|
|
РД,
Па
|
Z,
Па
|
Rl+Z,
Па
|
1
|
17142
|
10
|
13
|
710
|
2,9
|
29
|
2.3
|
103,09
|
237
|
266.1
|
2
|
8571
|
17.9
|
10
|
560
|
2.18
|
39
|
0.3
|
60
|
18,3
|
57,3
|
|
323.4
|
1 Участок:
2 Участок:
1.4.3 Выбор вентиляторов для приточной вентиляции
Вентиляторами называют устройства,
предназначенные для подачи воздуха в помещения при напоре не более 15 кПа. По
принципу работы и конструктивным особенностям они подразделяются на осевые и
центробежные.
Вентиляторы различают по номерам, показывающим
диаметр рабочего колеса в дециметрах. Все вентиляторы одной серии или типа по своим
размерам геометрически подобны друг другу и имеют одинаковую аэродинамическую
схему.
Вентиляторы подбирают по подаче и полному
давлению, которое должен развивать вентилятор.
Подачу вентиляторов Lв, м3/ч, для данного
помещения принимают по значению расчетного воздухообмена L с учетом подсосов
воздуха в воздуховодах
(1.32)
где kп - поправочный коэффициент на подсосы
воздуха в воздуховодах (для стальных,
пластмассовых и асбоцементных воздухопроводов
длиной до 50 м - 1,1, в остальных случаях - 1,15); t - температура воздуха,
проходящего через вентилятор, оС.
Расчетное полное давление Pв, Па, которое
должен развивать вентилятор, складывается из потерь давления в вентиляционной
системе DР и потерь давления в калорифере Dрк
(1.33)
Подбирают вентиляторы по номограммам, или по
таблицам. По условиям допустимого уровня шума для животноводческих и
птицеводческих помещений окружная скорость рабочего колеса не должна превышать
40 м/с для центробежных и 45 м/с для осевых вентиляторов.
Удобно вести подбор вентиляторов по номограмме, представляющей собой сводные характеристики
вентиляторов одной серии. Из точки, соответствующей найденному значению подачи
Lв, проводят прямую до пересечения с лучом номера вентилятора (№ вент.) и далее
по вертикали до линии расчетного полного давления Pв вентилятора. Точка
пересечения соответствует КПД вентилятора hв и значению
безразмерного коэффициента А, по которому подсчитывают частоту его вращения,
об/мин
(1.34)
производим подбор вентилятора Ц4-70: №10 А=5000
Горизонтальная шкала показывает скорость
воздуха в выхлопном отверстии вентилятора, она должна быть не меньше принятой
скорости движения воздуха в воздуховодах. Подбор вентилятора надо вести с таким
расчетом, чтобы его КПД был не ниже 0,78 максимального значения.
Необходимую мощность, кВт, на валу
электродвигателя для привода вентилятора подсчитывают по формуле
(1.35)
где hв - КПД
вентилятора, принимаемый по его характеристике; hп - КПД
передачи (при непосредственной насадке колеса вентилятора на вал
электродвигателя hп =1, для муфтового соединения hп = 0,98, для клиноременной передачи hп = 0,95).
Установленную мощность электродвигателя
определяют по формуле
(1.36)
где kз - коэффициент запаса мощности.()
Электродвигатель выбирают по каталогу с запасом
по мощности в большую сторону.
Двигатель-АИР132S8УЗ Р=4 кВт синхронная частота
вр-ия=750 мин-1
2. Расчет котельной
2.1 Расчет тепловой нагрузки котельной
Котельной установкой называют комплекс
устройств и агрегатов, предназначенных для получения пара или горячей воды за
счет сжигания топлива. По назначению различают отопительные, производственные и
отопительно-производственные котельные установки. Общий случай для расчета
представляют отопительно-производственные котельные, так как они работают, как
правило, круглый год.
Тепловая нагрузка котельной по характеру
распределения во времени классифицируется на сезонную и круглогодовую. Сезонная
(расходы теплоты на отопление и вентиляцию) зависит в основном от климатических
условий и имеет сравнительно постоянный суточный и переменный годовой график
нагрузки. Круглогодовая (расходы теплоты на горячее водоснабжение и
технологические нужды), практически не зависит от температуры наружного воздуха
и имеет очень неравномерный суточный и сравнительно постоянный годовой график
потребления теплоты.
Расчетную тепловую нагрузку котельной
отопительно-производственного типа определяют отдельно для холодного и теплого
периодов года. В зимнее время она складывается из максимальных расходов теплоты
на все виды теплопотребления
(2.1)
где SФот, SФв, SФг.в SФт - максимальные потоки теплоты, расходуемой всеми
потребителями системы теплоснабжения соответственно на отопление, вентиляцию, горячее
водоснабжение и технологические нужды, Вт; kз - коэффициент запаса, учитывающий
потери теплоты в тепловых сетях, расход теплоты на собственные нужды котельной
и резерв на возможное увеличение теплопотребления хозяйством, kз = 1,2.
В летнее время нагрузку котельной составляют
максимальные расходы теплоты на технологические нужды и горячее водоснабжение
(2.2)
Суммарные расходы теплоты на все виды
теплопотребления определяют по приближенным формулам.
2.1.1 Расход теплоты на отопление и вентиляцию
Максимальный поток теплоты, Вт, расходуемой на
отопление жилых и общественных зданий поселка, включенных в систему
централизованного теплоснабжения, можно определить по укрупненным показателям в
зависимости от жилой площади помещения по формулам
(2.3)
(2.4)
где j -
укрупненный показатель максимального удельного потока теплоты, расходуемой на
отопление 1 м2 жилой площади, Вт/м2; F - жилая площадь, м2.
Значения j определяются
в зависимости от расчетной зимней температуры наружного воздуха(j=175Вт/).
Максимальный поток теплоты, Вт, расходуемой на
нагрев вентиляционного воздуха общественных зданий
(2.5)
Для отдельных жилых, общественных и производственных
зданий максимальные потоки теплоты, Вт, расходуемой на отопление и подогрев
воздуха в приточной системе вентиляции можно определить по их удельным тепловым
характеристикам
(2.6)
(2.7)
где qот и qв - удельные отопительная и
вентиляционная характеристики здания, Вт/(м3×оС);
Vн - объем здания по наружному обмеру (без подвальной части), м3; a -
поправочный коэффициент, учитывающий влияние на удельную тепловую
характеристику местных климатических условий a = 0,54 + 22/(tв – tн).
Магазин:
Гараж:
Жилые дома: По нормативу на 1 человека 9,в поселке 600 жителей,
тогда А=9*600=5400
Вспомогательные помещения при животноводческом
помещении:
2.1.2 Расход теплоты на горячее водоснабжение
Средний поток теплоты, Вт, расходуемой за
отопительный период на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий
находят по формуле
(2.8)
где qг.в - укрупненный показатель среднего
потока теплоты, Вт, расходуемой на горячее водоснабжение одного человека с
учетом общественных зданий поселка, принимается в зависимости от средней за отопительный
период нормы потребления воды при температуре 55 оС на одного человека g,
л/сут:
Максимальный поток теплоты, Вт, расходуемой на
горячее водоснабжение жилых и общественных зданий
(2.9)
Для производственных зданий максимальный поток
теплоты, Вт, расходуемой на горячее водоснабжение, определяют по формуле
(2.10)
где Gv - часовой расход горячей воды, м3/ч; rв - плотность воды, принимается равным 983 кг/м3; Св -
удельная теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/(кг×оС);
tг - расчетная температура горячей воды, равная 55 оС; tх - расчетная
температура холодной (водопроводной) воды, принимаемая в зимний период равной 5
оС, а летний период 15 оС.
(q=250л/ч- расход на 1 душевую)
Для животноводческих помещений максимальный поток
теплоты, Вт, расходуемой на горячее водоснабжение (tг = 40...60 оС) для санитарно-технических
нужд (подмывание вымени, мытье молочной посуды, доильных аппаратов, молокопроводов,
шлангов и другого оборудования, уборка помещений), подсчитывают по формуле
(2.11)
где b -
коэффициент неравномерности потребления горячей воды в течение суток, принимают
b = 2,5; ni - число животных данного вида в помещении; gi -
среднесуточный расход воды на одно животное, кг, принимают для коров 15 кг, телят
и молодняка 2 кг, свиноматок 3 кг, свиней на откорме 0,5 кг.
Поток теплоты, Вт, расходуемой на горячее
водоснабжение жилых, общественных и производственных зданий в летний период, по
отношению к отопительному снижается и определяется по следующим формулам:
для жилых и общественных зданий
(2.12)
для производственных зданий
(2.13)
Жилые дома:
Для производственных зданий максимальный поток
теплоты, расходуемой на горячее водоснабжение
Животноводческое помещение:
В летний период.
Жилые дома и общественные здания:
Для производственных зданий:
2.1.3 Расход теплоты на технологические нужды
Поток теплоты, Вт, расходуемой на
технологические нужды ремонтных мастерских и автогаражей, подсчитывают по
формуле
(2.14)
где y -
коэффициент спроса на теплоту, равный 0,6...0,7; G - расход теплоносителя (воды
или пара), кг/ч; h - энтальпия теплоносителя, кДж/кг; hвоз - энтальпия обратной
воды или возвращаемого конденсата, кДж/кг (можно принять hвоз = 270...295
кДж/кг); p - коэффициент возврата обратной воды или конденсата, обычно принимаемый
равным 0,7.
Расход пара D (G = D) для ремонтных мастерских
можно принять равным 100...120 кг/ч.
Поток теплоты, Вт, расходуемой на
технологические нужды животноводческих помещений, определяют по укрупненным
нормам расхода пара и горячей воды на тепловую обработку кормов
(2.15)
где b -
коэффициент неравномерности потребления теплоты на технологические нужды в
течение суток, принимают b = 4; Mi - количество
подлежащего тепловой обработке корма данного вида в суточном рационе одного
животного, кг; di - удельный расход пара или горячей воды на обрабатываемый корм
данного вида, кг/кг; hi - энтальпия используемого пара или горячей воды,
кДж/кг; ni - число животных данного вида в помещении.
Поток теплоты, Вт, расходуемой на пастеризацию
молока
(2.16)
где mм - масса молока, обрабатываемая в
пастеризаторе, кг/ч; См - теплоемкость молока, равная 3,94 кДж/(кг×оС); t’’м - температура молока после пастеризации,
принимают t’’м = 85 оС; t’м - температура молока до пастеризации, (у
охлажденного t’м = 5 оС, после дойки t’м = 35 оС).
Гараж:
Поток теплоты, расходуемой на технологические
нужды животноводческих помещений:
2.2 Построение годового графика тепловой
нагрузки
Годовой расход теплоты на все виды теплопотребления
можно определить аналитически или графически из годового графика тепловой
нагрузки. По годовому графику устанавливаются также режимы работы котельной в
течение всего года. Строят такой график в зависимости от длительности действия
в данной местности различных наружных температур.
Средневзвешенная расчетная внутренняя
температура определяется по выражению
(2.17)
где Vi – объемы зданий по наружному обмеру, м3;
ti –расчетные внутренние температуры этих зданий, оС.
мф=6937,39 Вт/мм mτ=16,7 ч/мм
Разделим график на 8 прямоугольников и 8
треугольников:
1) S=267*2=534 S=0,5*7*2=7
2) S=7*248=1736 S=0,5*7*19=66,5
3) S=17*228=3876 S=0,5*20*17=170
4) S=32*208=6656 S=0,5*20*32=320
5) S=55*188=10340 S=0,5*55*20=550
6) S=63*168=10584 S=0,5*63*20=630
7) S=67*147=9849 S=0,5*67*22=737
8) S=88*116=10208 S=0,5*88*31=1364
(2.18)
где F - площадь годового графика тепловой
нагрузки, мм2; mф и mt - масштабы расхода теплоты и
времени работы котельной, соответственно Вт/мм и ч/мм.
Проверка:
,
что примерно соответствует данным, полученным
на основе годового графика тепловой нагрузки.
2.3 Подбор котлов
Отопительно-производственные котельные в
зависимости от типа установленных в них котлов могут быть водогрейными, паровыми
или комбинированными - с паровыми и водогрейными котлами.
Расчетную тепловую мощность котельной принимают
по тепловой нагрузке для зимнего периода
(2.19)
где Фуст - суммарная тепловая мощность всех котлов,
установленных в котельной, Вт.
В котельной должно быть не менее двух и не
более четырех (стальных) или шести (чугунных) котлов, причем котлы однотипные
по теплоносителю должны иметь одинаковую площадь поверхности нагрева.
Устанавливать резервные котлы не допускается.
Если для покрытия нагрузок требуется горячая
вода, и пар, то в зависимости от принятых параметров теплоносителей котельную
оборудуют либо одними паровыми котлами, работающими как на паровые, так и на
водяные сети (через водоподогреватели), либо водогрейными и паровыми котлами. В
котельных последнего типа летом работают только паровые котлы, покрывающие нагрузку
горячего водоснабжения и паровую технологическую нагрузку.
Число котлов в котельной
(2.20)
где Фк - тепловая мощность одного котла, Вт.
Для более рационального использования котлов
значение Фк должно быть равно или кратно летней тепловой нагрузке котельной
Фр.л. Допускается работа котлов с перегрузкой или недогрузкой, не превышающей
25 % средней нагрузки.
Котёл «Универсал-5»
Площадь поверхности, м2 33,1
Число секций 30
Тепловая мощность, кВт 463
- установим 5 котлов.
Отопительный период работает с недогрузкой:
В общем случае недогрузка не превышает
допустимого значения 25%
2.4 Составление и расчет тепловой схемы
котельной
2.4.1 Расчет расхода теплоносителя в прямой и
обратной магистрали сети теплоснабжения
При централизованном теплоснабжении для отопления,
вентиляции, горячего водоснабжения и, если возможно, для технологических целей
в качестве теплоносителя должна использоваться вода [19].
Температура воды в подающем трубопроводе
тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха принимается равной
150 оС, в обратном трубопроводе она составляет 70 оС. И только в тех случаях,
когда расчетная тепловая нагрузка Фр £ 5,8
МВт, допускается применение в подающей магистрали воды с температурой 95...110 оС
в соответствии с расчетной температурой в местных системах отопления.
Расход воды, м3/ч, в подающей магистрали
тепловой сети может быть найден по выражению
(2.21)
где Фр.в - расчетная тепловая нагрузка, покрываемая
теплоносителем водой, Вт; tп и tо - расчетные температуры прямой и обратной
сетевой воды, оС; rо - плотность обратной воды (при
tо = 70 оС rо = 977,8 кг/м3).
Расчетная тепловая нагрузка
(2.22)
где Фс.н - тепловая мощность, потребляемая
котельной на собственные нужды (подогрев и деаэрация воды, отопление
вспомогательных помещений и др.)
Фс.н = (0,03...0,1)(SФот+ + SФв +SФг.в.+ SФт).
Расход в обратной магистрали Gо меньше Gп на величину
потерь в тепловых сетях (1...3 % от Gп) и расхода воды на горячее водоснабжение
и технологические нужды. Эти потери восполняются подпиткой тепловой сети Gпп,
м3/ч, деаэрированной водой в количестве
(2.23)
где Фг.в - расчетная тепловая нагрузка горячего
водоснабжения, Вт; Фт.н.в - часть расчетной тепловой нагрузки на технологические
нужды, покрываемой теплоносителем - водой, Вт; tг и tх - расчетная температура
горячей и холодной воды, оС; rпп - плотность
подпиточной воды, можно принять равной rо, кг/м3.
Расход воды в обратной магистрали, м3/ч
(2.24)
2.4.2 Составление тепловой схемы котельной
Тепловая схема иллюстрирует взаимосвязь между
отдельными элементами оборудования котельной и отображает тепловые процессы, связанные
с трансформацией теплоносителя и исходной воды.
Принципиальная тепловая схема водогрейной котельной
с отпуском теплоты в открытые тепловые сети показана на рисунке 2.2. Вода из
обратной магистрали поступает во всасывающий коллектор сетевых насосов СН. Сюда
же насосами ПН подается подпиточная вода в количестве Gпп.
Исходная вода для подпитки сети поступает из
водопровода, проходит через подогреватель 1, фильтры химводоочистки 2,
подогреватель химочищенной воды 3 и вакуумный деаэратор 4. В этом деаэраторе
поддерживается вакуум 0,03 МПа за счет отсасывания из колонки деаэратора
паровоздушной смеси водоструйным эжектором 5. Часть воды Gпер после сетевых
насосов перепускается в обвод котлов 6 и смешивается с водой, нагретой в
котлах, регулируя температуру в подающей магистрали на уровне, соответствующем
температурному графику сети.
Для поддержания температуры на входе в котел
tвх на уровне, исключающем выпадение конденсата из дымовых газов на хвостовых
поверхностях нагрева котла, часть нагретой воды в количестве Gрец
рециркуляционным насосом РН возвращается в напорный коллектор сетевых насосов.
Теплота этой воды используется также для
нагрева добавочной воды в подогревателях 3 и 1.
При расчете тепловой схемы водогрейной котельной
определяются температуры воды на входе и выходе из котла и в линии
рециркуляции, а также расходы воды через котел, в линии перепуска и в линии рециркуляции.
Принципиальная тепловая схема водогрейной
котельной с отпуском теплоты в открытые тепловые сети.
1 - подогреватель исходной воды; 2 - фильтры
химводоочистки; 3 - подогреватель химочищенной воды; 4 - деаэратор; 5 -
эжектор; 6 - котлы; 7 - бак аккумулятор. ЭН, ПН, РН и СН - насосы соответственно
эжекторный, подпиточный, рециркуляционный и сетевой.
Порядок расчета тепловой схемы следующий [4].
1. Температуру воды перед сетевыми насосами tсм
определяют из уравнения теплового баланса точки смешения A
(2.25)
где Gо - расход воды в обратной магистрали,
м3/ч; Ср - теплоемкость воды, принимаемая равной 4,19 кДж/(кг×оС); tпп - температура подпиточной воды, принимается равной
температуре горячей воды, разбираемой потребителями непосредственно из сети,
tпп = 60...70 оС; rпп - плотность подпиточной воды
кг/м3,; rсм - плотность смешанной воды, принимают rсм = rо, кг/м3;
2. Расход воды на перепуск Gпер по линии обвода
котла находят из уравнения теплового баланса при смешении потоков в точке Б
(2.26)
где tвых - проектная температура воды за котлом
(берется равным 95...115 оС); rвых и rп - плотность воды на выходе из котла и в подающей магистрали,
кг/м3.
3. Расход воды в линии рециркуляции Gрец для
предварительно принятого значения tрец = 30...60 оС, перед поступлением воды в
напорный коллектор сетевых насосов определяют из выражения
(2.27)
где rрец и rдоб - плотность воды рециркулируемой (для принятого значения
tрец) и добавочной (при температуре tх), кг/м3; hп - КПД
подогревателя (hп = 0,97...0,98); Gдоб - расход добавочной
воды с учетом потерь в тепловой схеме самой котельной (Gдоб = 1,05Gпп), м3/ч; tг
- температура воды, подаваемой в деаэратор, tг = 70 оС; tх - температура
холодной воды, tх = 5 оС.
4.Температура воды на входе в котел tвх
определяется из уравнения теплового баланса точки смешения В
= (2.28)
где rвх -
плотность воды на входе в котел, кг/м3.
Температура tвх должна быть не менее 65 оС,
если топливо - газ, и 45..55 оС, если топливо - уголь или мазут. В случае
невыполнения этого условия следует повторить расчет пп. 3 и 4, приняв другие значения
tрец и соответствующее ему значение Gрец.
5. Расход воды через котлы Gк, м3/ч, с учетом
необходимости подогрева добавочной воды
(2.29)
где rвых - плотность
воды при температуре tвых, кг/м3.
Полученное значение должно соответствовать
значению Gк из выражения
(2.30)
Если это условие не выполняется расчет
необходимо повторить, приняв новое значение tрец и соответствующее ему значение
Gрец п.3.
2.5 Компоновка котельной
Компоновка предусматривает правильное размещение
котельных агрегатов и вспомогательного оборудования в помещении котельной.
В зависимости от климатической зоны котельные
строят закрытыми (при температуре tн < -30 оС), полуоткрытыми (tн = -20…-30
оС) и открытыми (tн > -20 оС). В закрытых котельных все оборудование
размещают внутри здания; в полуоткрытых часть оборудования, не требующего
постоянного наблюдения, выносят из здания; в открытых защищают только фронт
котлов, насосы и щиты управления.
Оборудование котельной компонуют таким образом,
чтобы здание ее можно было построить из унифицированных сборных конструкций.
Одна торцевая стена должна быть свободной на случай расширения котельной. В
котельных площадью более 200 м2 предусматриваются два выхода, находящихся в
противоположных сторонах помещения, с дверьми, открывающимися наружу. Одна из
дверей по размерам должна обеспечивать возможность переноса оборудования
котельной (хотя бы в разобранном виде). При размещении оборудования необходимо
соблюдать следующие требования.
Расстояние от фронта котлов до противоположной
стены должно быть не менее 3 м, при механизированных топках не менее 2 м. Для котлов,
работающих на газе или мазуте, минимальное расстояние от стены до горелочных
устройств 1 м. Перед фронтом котлов допускается устанавливать дутьевые вентиляторы,
насосы и тепловые щиты. При этом ширина свободного прохода вдоль фронта
принимается не менее 1,5 м. Проходы между котлами, котлами и стенами котельной
оставляют равным не менее 1 м, а между котлами с боковой обдувкой газоходов -
1,5 м. Чугунные котлы с целью сокращения длины котельной устанавливают попарно
в общей обмуровке. Просвет между верхней отметкой котлов и нижними частями конструкций
покрытия здания должен быть не менее 2 м.
2.6 Технико-экономические показатели работы
котельной
Работа котельной оценивается ее
технико-экономическими показателями.
Часовой расход топлива, кг/ч
(2.31)
где Фр - расчетная тепловая нагрузка котельной,
Вт; q - удельная теплота сгорания топлива, кДж/кг (кДж/м3),; hк.а - КПД котельного агрегата. Если в котельной установлены
паровые и водогрейные котлы, то под hк.а понимают
его среднезвешенное значение для котлоагрегатов обоего вида с учетом доли
вырабатываемой им теплоты.
Часовой расход условного топлива, кг/ч
(2.32)
Годовой расход топлива (т или тыс.м3)
(2.33)
где Qгод - годовой расход теплоты, ГДж/год.
Годовой расход условного топлива (т или тыс.м3)
(2.34)
Удельный расход топлива (т/ГДж или тыс.м3/ГДж)
(2.35)
Удельный расход условного топлива (т/ГДж или
тыс.м3/ГДж)
(2.36)
Коэффициент использования установленной
мощности котельной
(2.37)
где Фуст - суммарная тепловая мощность котлов,
установленных в котельной, МВт; 8760 - число часов в году.
3. Гидравлический и тепловой расчет сети
теплоснабжения
3.1 Общие сведения о тепловых сетях
Тепловыми сетями называют систему
трубопроводов, поставляющих тепловую энергию потребителям. В зависимости от вида
транспортируемого теплоносителя тепловые сети разделяют на водяные и паровые. Водяные
системы теплоснабжения могут быть закрытыми и открытыми. В закрытой системе вся
вода возвращается к источнику теплоснабжения, в открытой - часть воды из
тепловой сети разбирается потребителями на горячее водоснабжение.
По числу параллельно идущих теплопроводов
различают одно-, двух-, и многотрубные теплофикационные сети.
Более прогрессивна открытая двухтрубная система
теплоснабжения с непосредственным разбором воды на нужды горячего водоснабжения
из тепловых сетей. Затраты на строительство таких систем по сравнению с
многотрубными снижаются на 40...50 %.
3.2 Гидравлический расчет тепловых сетей
Цель гидравлического расчета - определить
диаметры теплопроводов, потери напора в них, подобрать сетевые насосы и другое оборудование,
предназначенное для транспортировки теплоносителя.
Потери давления в тепловой сети вызваны трением
воды или пара о стенки трубопроводов и местными сопротивлениями (котел,
арматура, компенсаторы, фасонные части труб и др.)
Для участка теплопровода постоянного диаметра потери
давления, Па, определяют по выражению
(3.1)
где l - длина прямого участка трубопровода, м;
lэ - условная дополнительная длина прямых труб, эквивалентная по потери
давления местным сопротивлениям рассматриваемого участка, м; Dр - потери давления на 1 м трубы (для магистральных
тепловых сетей принимают Dр = 60...80 Па/м, для
ответвлений от главной магистрали Dр = 200...300
Па/м).
Значение lэ находят по формуле
(3.2)
где Sz - сумма
коэффициентов местных сопротивлений на участке; d - внутренний диаметр трубы,
м; l - коэффициент трения.
По данным профессора С.Ф.Копьева, коэффициент
трения и диаметр стальных водопроводов связывает зависимость
(3.3)
Для паропроводов коэффициент l уменьшают на 10...20 %.
Диаметр трубопровода определяют по формуле
(3.4)
где Gп - расход теплоносителя, т/ч, с учетом
плотности теплоносителя – воды); r - средняя
плотность теплоносителя, кг/м3.
(взяты 2 – задвижки нормальные и 2 – отвода
гнутых R=2d)
3.3 Тепловой расчет сетей
Цель теплового расчета сетей - определить
толщину тепловой изоляции и падение температуры теплоносителя на данном участке
трассы.
Толщину теплоизоляционного слоя определяют по
нормам удельных потерь теплоты или на основе технико-экономических расчетов.
При этом толщина тепловой изоляции трубопровода данного диаметра условного
прохода не должна превышать предельного значения.
Удельные потери теплоты, Вт/м, 1 м трубопровода
данного диаметра определяют по формуле
(3.5)
где t1 - расчетная температура теплоносителя, оС:
для водяных сетей - средняя за год температура воды, для паровых сетей и сетей
горячего водоснабжения - максимальная температура теплоносителя; t2-
температура окружающей среды, оС: для надземной прокладки - среднегодовая
температура наружного воздуха, для подземной (в непроходных каналах и бесканальной)-
среднегодовая температура на глубине заложения оси трубопровода (принимают
равной +5 оС); R - общее тепловой сопротивление, м2× оС /Вт.
Пренебрегая сопротивлением тепловосприятию от теплоносителя
к стенке трубопровода и сопротивлением теплопроводности самой стенки, общее
тепловое сопротивление при надземной прокладке сети определяют по формуле
(3.6)
Сопротивление теплопроводности слоя тепловой
изоляции
(3.7)
где dн.и и dв.и - наружный и внутренний
диаметры изоляции, м; lи - теплопроводность материала
изоляции, Вт/(м2× оС).
Тепловое сопротивление наружной поверхности
изоляции
(3.8)
Коэффициент теплоотдачи поверхности изоляции,
Вт/(м2× оС), определяют по эмпирической формуле
(3.9)
где tн.и - температура наружной поверхности
изоляции, оС; u - скорость воздуха у
поверхности изоляции, м/с.
для подающей трубы:
Полученные удельные потери теплоты
удовлетворяют допустимым нормам.
Литература
1.Драганов Б.Х. Курсовое проектирование по теплотехнике и
применению теплоты в сельском хозяйстве.—М.: Агропромиздат,1991.
2.Захаров А.А. Практикум по применению теплоты и
теплоснабжению в сельском хозяйстве.—М.: Колос,1995.
3.Захаров А.А. Применение теплоты в сельском хозяйстве.—М.:
Агропромиздат,1986.
4.Лекомцев П.Л., Артамонава Л.П. Теплотехника. Методическое
пособие к курсовой работе.—Ижевск.: ИжГСХА,1997.
Страницы: 1, 2
|