Расчет теплообменника

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                        4 Показатели работы котельной

 

 

Показатели  работы котельной характеризуется: среднечасовой  и 

максимально часовой  теплопроизводительностью,  коэффициентом  полезного действия  котельных агрегатов  брутто и нетто,  удельным расходом  натурального и условного  топлива на выработку теплоты  и себестоимостью выработанной теплоты.

 

      Максимальная часовая  теплопроизводительность  котельной   ,ГДж/ч:

         ( h_n-h_n.в) + П/100 (h_к.в-h_n.в))  10^-3,                               (30)

где - максимальное потребление пара, т/ч ;

         h_n – энтальпия вырабатываемого пара, кДж/кг;

         h_n.в – энтальпия питательной воды, кДж/кг ( при вакуумной деаэрации  принимается  при температуре  65… 70⁰С,  при атмосферной  - при температуре 102⁰С…104⁰С), принимаем h_n.в= 103⁰С;

          h_к.в – энтальпия котловой воды, кДж/кг ( принимается при температуре насыщенного пара для заданного давления пара в котлах), приложение М, [1],  принимаем при p = 1,000 кПа h_к.в=762,6 кДж/кг

          П –процент продувки котлов (принимается 3-4 % от паропроизводительности ), принимаем П = 3% .

  10^-3 =28.560 ГДж/ч.

         Годовая  теплопроизводительность котельной   , ГДж/год:

               + + + +                                               (31)

где - годовой расход теплоты на технологические нужды, ГДж/год;

                             = Z_см  ψ_nм ,                                                                 (32)

 

где  Z_cм – число рабочих смен в год ( для мясокомбинатов составляет до 550, молочных заводов до 580)

 

 

         ψ_nм - среднее за год коэффициент загрузки  производственных мощностей

( 0,8…0,85 – для мясокомбината ), принимаем ψ_nм= 0,8;

          =58.606·550·0.8=257866 ГДж/год;

- годовой расход  теплоты  на горячее  водоснабжение,  ГДж/год;

                         = Z_см  ψ_nм ,                                                                      (33)

= 550· 0,8 ·38,322= 16861 ГДж/год;

                                          = + ψ_оm,                                                 (34)

где  - число смен  в течении которых  отапливаются здания предприятия (определяется по продолжительности  отопительного  сезона), принимаем 213 смен;

          ψ_оm – коэффициент, учитывающий снижение расходов  теплоты  на отопление за счет  прерывистого  отопления в выходные  и не рабочие смены    ( 0.7… 0.75), принимаем  ψ_оm =0.73      

  =18,33+231· 0,73=186,96 ГДж/год;

-годовой расход теплоты на нужды вентиляции, ГДж/год;

                                         = + ψ_оm ,                                    (35)

  =10,394+231*0.,73=179,024 ГДж/год;

- годовой расход теплоты на  собственные нужды котельной  и топливного хозяйства, ГДж/год:

                                   =β_с.н·( + + + ),                                  (36)

=0.07 (257866+16861+187,96+179,024)=19256,5 ГДж/год;

=257866+16861+187,96+179,024=275092 ГДж/год;

      Фактический КПД  котельной (брутто) с учетом средней загрузки находящихся в эксплуатации  котельной  агрегатов  и необходимости 

 

их в состоянии « горячего»  резерва:

                         = (1- а (1- ψ_к)),

где  - номинальный КПД котлов принимаем 93%;

         а – поправочный коэффициент ( для котельных, работающих на твердом топливе 0.09… 0.12; на мазуте – 0.08… 0.104 на природном газе – 0.05…0.07), принимаем а = 0.08 ;

        ψ_к - средний коэффициент загрузки эксплуатируемых котельных агрегатов:

                                         ψ_к = ,                                                                  (37)

  ψ_к = =0,733;

= 93 (1- 0.08(1-0.733))=91,04.

        Средний коэффициент  полезного действия ( нетто) котельной:

                          = (1- β_с.н ),                                                      (38)

  = 91,04 (1- 0,07) = 84,66.

       Максимальный часовой расход топлива , кг/ч (н*м³/ч):

          = ,                                                                               (39)

где - низшая теплота  сгорания топлива, кДж/кг, принимаем = 40530 кДж/кг.

         = кг/ч.

     Годовой расход  натурального , т/год и условного , т/год топлива:

                          = ,                                                                   (40)

 

                       = ,                                                             (41)

 где 29330 – низшая теплота сгорания условного топлива, кДж/кг.

  = =74553,7 т/год;

= 74553,7 =103022,8 т/год.

             Удельный расход натурального  , кг или н м³/ГДж, и условно , кг  условного топлива/ГДж, топлива на выработку теплоты:

                          = ;                                                                     (42)

                       = ,                                                                  (43)

  = =271,0 н м³/ГДж;

   = 271,0 =374,48 кг/ГДж.

 

 

 

 

 

 

     

 

 

 

 

  

 

 

 

                              5 Гидравлически и тепловой расчет  теплопроводов 

 

        Расчет наружных тепловых сетей заключается  в определении диаметров трубопроводов   и потерь давления (напор) по всей длине сети и на  определенных ее участках, а также давлений  в различных точках,  толщины слоя тепловой изоляции,  удельных потерь теплоты,   определения падения температуры  теплоносителя. Расчет тепловых сетей основывается на максимальных часовых расходах  теплоносителей.

Внутренний диаметр трубопровода определяется по формуле:

,                                                         (44)

где V_с – секундный расход теплоносителя, протекающий по трубопроводу, м³/с;

ω – допустимые скорости теплоносителей, м/с, принимаем 25м/с,(таблица 32 [1]).

Секундный объемный расход влажного насыщенного пара определяем по формуле:

 

V_c=v_x·D_c ,                                                          (45)

где v_x – удельный объем влажного насыщенного пара, м³/кг;

     D_c – максимальный секундный расход пара, кг/с.

По расчетному значению d_вн подбирается ближайший по ГОСТ больший диаметр теплопровода (приложения Д, Е, З).

Для насыщенного пара:

V_c=0,19·12,43 1000/3600=0,656 м³/с,

По расчету значения d_вн подбирается ближайший по ГОСТ больший диаметр теплопровода, принимаем d_вн =0,182; d_вн= 0,219 м [приложение Д].  

Тепловой поток при теплопотерях, Вт, рассчитывают по формуле:

Ф=q_l·l·β_т,                                                  (46)

 

 

где  q_l – линейная плотность теплового потока, Вт/м;

l – длина трубопровода , принимаем 70 м;

β_т – поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные тепловые потери компенсаторами, опорами, арматурой (для бесканальной подземной прокладки принимаем равным 1,15; для канальной – 1,2 и для надземных трубопроводов – 1,25).

      Линейная плотность теплового потока:

q_l=(t-t₀)/R,                                                    (47)

где t – расчетная температура теплоносителя, ⁰С;

t₀ – расчетная температура окружающей среды, ⁰С;

 

R – полное термическое сопротивление теплопровода, (м·К)/Вт.

При тепловом расчете принимаем за расчетную температуру теплоносителя:

- для водяных тепловых сетей  – среднегодовую температуру  горячей воды;

- для паровых тепловых сетей  – максимальную температуру водяного  пара;

       - для конденсатопроводов и сетей горячего  водоснабжения – максимальную температуру конденсата или воды.

В качестве расчетной температуры  наружного воздуха при надземной  прокладке принимаем среднегодовую температуру наружного воздуха, а при подземной бесканальной прокладке принимается равной естественной температуре грунта на уровне оси трубопроводов +3…+5⁰С; при канальной подземной прокладке принимается равной температуре воздуха в канале (25…30⁰С).

       Температура поверхности изоляции принимается равной 40⁰С.

Термическое сопротивление теплоизолированных теплопроводов при надземной и подземной канальной прокладке R, (м·К)/Вт:

 

                                                           R=R_из+R_н,                                                      (47)

где R_н –термическое сопротивление теплоотдачи на наружной поверхности, (м·К)/Вт;

 

R_из – термическое сопротивление теплоизоляционного материала, (м·К)/Вт.

;                                            (48)

,                                          (49)

где d_н и d_в – наружные    и    внутренние    диаметры    теплоизоляционного

материала, м;

      α_н.п. – коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности теплоизоляционного материала, Вт/(м²·К).

         λ_из – теплопроводность  изоляционного  материала, Вт/(м·К) (приложение Б) принимаем λ_из=0,144 Вт/(м·К);

          При прокладке теплопроводов на открытом воздухе:

;                                                (50)

где ω – скорость ветра, м/с (принимается по приложению А для данной местности).

 Вт/(м²·К),

(м·К)/Вт,

(м·К)/Вт,

 R=1,338+0,050=1,388 (м·К)/Вт,                                               

  q_l=(165+25)/1,388=100,864 Вт/м

 Ф=100,864 50 1,2=6051,84 кВт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

           

             6 Расчет водоподогревателей систем  отопления и горячего водоснабжения

 

     Средний температурный напор определяется на основании температурного графика теплообменников по формулам:

Dt_м=70ºС,    Dt_б= 35ºС;

          Суммарная поверхность нагрева пароводяных подогревателей системы горячего водоснабжения , м², находим по уравнению;

 

                                                                             (51)

 

Средняя разность температур определяем по температурному графику         ( рисунок 8,(б) [1]);

м².

Суммарная поверхность нагрева водоводяного подогревателя системы горячего водоснабжения А_с, м²:

                       

,                                                         (52)

             Dt_ср – средняя разность температур, определяем на основании температурного графика .

  Dt_м=100-95=5ºС,   

Dt_б= 179,9-70=109,9ºС;

м².

 

         После расчета площади поверхности нагрева производим подбор водоподогревателей.

Технические характеристики пароводяных  и водо-водяных подогревателей приведены в приложении Г.

          Принимаем  два вида подогревателей воды: 2 пара-   водяных подогревателя  марки  ПП-1-9-7-IV с площадью   поверхности   нагрева 9,5  м²(А^от_с=27.680 м²) и 3 водо- водяных подогревателя марки ПВ-Z-13 с поверхностью нагрева одной секции 10 м²( А^гв_с=29,028).