Кафедра «Промышленнаятеплоэнергетика»
Курсовойпроект по дисциплине:
«Источникии системы теплоснабжения предприятия»
«Системы теплоснабжениястанкостроительного завода от котельной»
Руководитель:
доцент, к. т. н. Лагерева Э. А.
Выполнил:
студент гр. 05-ПТЭ Тимошенко О.С.
Брянск 2009
Разработана систематеплоснабжения промышленного предприятия. Определена потребность предприятия втепле, построены тепловые графики продолжительности тепловых нагрузок.Рассчитаны и построены графики изменения температур и расходов теплоносителя прирегулировании тепловой нагрузки. Произведён гидравлический и тепловой расчёттепловой сети (паропроводы и теплопроводы горячей воды). Определены потеритепла с утечками сетевой воды и через изоляцию теплопроводов. Составлена ирассчитана принципиальная тепловая схема источника теплоснабжения. Произведёнвыбор пароводяного подогревателя сетевой воды и выполнен его поверочный расчёт.
Содержание
Введение
1. Расчёт тепловых нагрузок промышленного предприятия
1.1 Расчет потребности в теплецеха №8
1.1.1 Расчётные параметрывоздуха
1.1.2 Теплопотери через стены,пол и перекрытие
1.1.3 Расход тепла на нагреваниеинфильтрующегося воздуха через ограждения помещений
1.1.4 Расчёт тепловыделений в цехе
1.1.5 Определение расчётногорасхода тепла на отопление
1.2 Расчёт расхода тепла наотопление всего предприятия
1.2.1 Расчёт расходов тепла на отопление других цехов
1.2.2 Расчёт годового расходатепла на отопление всего предприятия
1.3 Расчёт расходов тепла навентиляцию
1.3.1 Определение расчётного расхода тепла на вентиляцию для цеха №9
1.3.2 Определение расчётного расхода тепла на вентиляцию для всего предприятия
1.4 Расчёт расходов тепла натехнологические нужды предприятия
1.5 Расчёт расходов тепла нагорячее водоснабжение
1.6 Суммарный графиктеплопотребления
2. Регулирование тепловых нагрузок
3. Гидравлический расчёт
3.1 Гидравлический расчётводяной тепловой сети
3.2 Гидравлический расчётпаровой сети
4. Тепловой расчёт тепловых сетей промпредприятия
4.1 Расчёт потерь тепла сутечками
4.2 Расчёт толщины изоляции принадземной прокладке трубопроводов
4.3 Расчёт потерь тепла через теплоизоляционную конструкцию
5. Расчёт тепловой схемы котельной с паровыми и водогрейнымикотлами
5.1 Исходные данные
5.2 Расчёт водогрейной частикотельной
5.2 Расчёт паровой частикотельной
5.3 Расчёт водоводяногоподогревателя
Заключение
Список используемой литературы
Приложение.
Введение
Источникомтепла для станкостроительного завода является котельная. Центральные котельныепо назначению подразделяются на: производственные, производственно –отопительные, отопительные. В данном случае котельная – производственно –отопительная, она служит для технологического теплоснабжения и для обеспечениятеплом систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения промышленных,общественных и жилых зданий.
При проектировании системтеплоснабжения промышленных предприятий одним из наиболее ответственныхявляется этап расчета их тепловых нагрузок.
Расход теплапредприятиями всех отраслей промышленности характеризуется большойнеравномерностью. По характеру протекания во времени тепловые нагрузки любопредприятия разделяются на две группы: сезонные и круглогодовые.
Системы теплоснабжениявключают в себя три основных звена – источники тепла, теплопроводы и тепловыепотребители. Потребность в тепле у теплоиспользующих потребителей не являетсяпостоянной и меняется как в зависимости от метеорологических условий, так и отряда других факторов. Изменение количества теплоты подаваемой потребителям всоответствии с графиками их теплопотребления и называется регулированиемотпуска теплоты. Регулирование призвано поддерживать соответствие количестватепла, отпускаемого от источника теплоснабжения, изменяющимся потребностям втепле тепловых потребителей.
Регулирование повышаеткачество теплоснабжения, сокращает перерасход тепловой энергии и топлива.
При централизованномтеплоснабжении от мощных источников тепла протяженность тепловых сетей можетдостигать десятков километров, а их системы существенно усложняются. Поэтомувопросами правильного и рационального проектирования и эксплуатации тепловыхсетей должно уделяться серьезное внимание, т.к. от этого во многом зависитнадежность и экономичность работы всей системы централизованноготеплоснабжения.
Одним из важнейшихразделов проектирования и эксплуатации тепловых сетей является их гидравлическийрасчет.
Тепловые сети включают всебя теплопроводы, то есть соединенные сваркой стальные трубы, тепловуюизоляцию, запорную и регулирующую арматуру, компенсаторы тепловых удлинений,дренажные и воздухоспускные устройства, камеры обслуживания и строительныеконструкции.
В настоящее времятепловые сети выполняются, как правило, двухтрубными, состоящими из прямого иобратного трубопроводов для водяных сетей и паропровода с конденсатопроводомдля паровых сетей.
Одним из способов повышения эффективности работы системытеплоснабжения промышленного предприятия является снижение потерь тепла притранспортировке теплоносителя к потребителям. В современных условияхэксплуатации потери тепла в сетях составляют до 5…25% годового отпуска тепла.При правильном проектировании и надлежащей эксплуатации тепловых сетей онимогут быть снижены до 5…8% годового отпуска тепла. В связи с этим существенновозрастает роль тепловой изоляции сетевых трубопроводов как фактора,способствующего экономии топлива, а также обеспечивающего необходимыйтемпературный режим в изолируемых тепловых системах. Тепловая изоляция можетполностью отвечать своему назначению только при условии правильного ее выбора ирасчета.
1.Расчёт тепловых нагрузок промышленного предприятия 1.1 Расчет потребности в тепле цеха №8 1.1.1Расчётные параметры воздуха
Теплопотребление системотопления и вентиляции определяется параметрами воздуха внутри и снаружипроизводственного помещения. По таблице 2 [1] определяем расчётную температурувоздуха в рабочей зоне />, а по таблице 3[1] расчётные параметры наружного воздуха: температура />, скорость ветра />.
Поскольку высота цехабольше 4 м, определяем температуру воздуха в верхней зоне цеха и среднюю дляпомещения, приняв коэффициент нарастания температуры по высоте помещения />.
/>;
/>. 1.1.2Теплопотери через стены, пол и перекрытие
1. Расчёт теплопотерьчерез продольную стену, ориентированную на ВЗ.
Коэффициент теплоотдачиот воздуха помещения к внутренней поверхности стены [1, табл. 5]
/>.
Коэффициент от наружнойповерхности стены в окружающий воздух [1, табл. 6]
/>.
Коэффициенттеплопроводности кирпича и штукатурки
/>; /> Вт/мК[1,табл. 10].
Коэффициент, зависящий отположения наружной поверхности стены по отношению к наружному воздуху
/>[1, табл. 4].
2. Площадь ограждения
/>.
3. Сопротивлениетеплопередаче
/>.
4. Основные теплопотеричерез стену
/>.
5. Дополнительныетеплопотери в процентах от основных
— на ориентацию огражденияпо сторонам света 10% [1, Рис. 3];
— на скорость ветра 10% (т.к.считаем, что ограждение является незащищённым от ветра).
6. Расчетные теплопотеричерез продольную стену
/>, где
/> -коэффициент учёта добавочныхпотерь.
Исходные данные длярасчёта теплопотерь через другие наружные ограждения цеха приведены в табл. 1,а результаты расчёта в табл. 2.
7. Расчётные теплопотериарматурного цеха определяются суммированием потерь тела через все наружныеограждения />.
Таблица 1 Исходные данныедля расчёта теплопотерь через наружные ограждения цеха №3Наружное ограждение Данные об ограждении Коэффициенты
Перепад температур (tвр-tно)°С
Площадь Fj, м2
Толщина δci, м2 Ориентация по сторонам света
nj
αвj,
Вт/м2К
αнj,
Вт/м2К
λсj,
Вт/мК /> /> Продольная стена 624 0,52(0,025) С 1 8,7 23 0,87(0,93) 57
То же 624 0,52(0,025) Ю 1 8,7 23 0,87(0,93) 57
Торцевая стена 380 0,52(0,025) З 1 8,7 23 0,87(0,93) 57
То же 380 0,52(0,025) В 1 8,7 23 0,87(0,93) 57
Перекрытие 3952 0,35 - 1 8,7 23 2,04 59
Пол 3952 0,3 - 0,9 8,7 23 0,85 56
Остекление 416 - С 1 - - - 57
То же 416 - Ю 1 - - - 57
Таблица 2 Результатырасчёта теплопотерь через наружные ограждения цеха №3Наружное ограждение
Сопротивление теплопередаче, Roj, м2К/Вт
Основные теплопотери QТПj, кВт Добавочные теплопотери к основным теплопотерям, % Коэффициент учёта добавочных потерь β
Расчётные теплопотери QТПjр, кВт
на ориентацию по сторонам света на скорость ветра /> /> Продольная стена 0,78 38 10 10 1,2 45,6
То же 0,78 38 10 1,1 41,8
Торцевая стена 0,78 27,7 5 10 1,15 31,85
То же 0,78 27,7 10 10 1,2 33,24
Перекрытие 0,36 647,6 1 647,6
Пол 0,52 383 1 383
Остекление 0,31 76,4 10 10 1,2 91,68
То же 0,31 76,4 10 1,1 84,04
Всего:
QТП=1358,81кВт
1.1.3 Расход тепла на нагревание инфильтрующегося воздухачерез ограждения помещений
Для промышленных зданийзначительную величину составляют теплопотери инфильтрацией.
Коэффициент инфильтрации:
/>
/> — постоянная инфильтрации. Зависит от типа здания, егоконструкции и ориентации по отношению к розе ветров.
Принимаем />=0,04с/м.
g- ускорение свободного падения;
Н-высота цеха.
Расход тепла на нагревинфильтрующегося воздуха:
/>
Суммарные теплопотери:
/>
1.1.4 Расчёт тепловыделений в цехе
1. Тепловыделения отэлектродвигателей, установленных в помещении:
/>, где
/>-суммарная мощность электродвигателей
/> — коэффициент загрузки двигателей;
/> — коэффициент одновременности работыоборудования;
/> — коэффициент полезного действиядвигателя;
Учитывая рекомендации[1], принимаем:
/>, />,/>
/>
2. Суммарныетепловыделения:
/>
/> — тепловыделения от оборудования;теплопотери от людей не учитываем, т.к. объём воздуха приходящийся на одногочеловека >> />. 1.1.5Определение расчётного расхода тепла на отопление
Расчётный расход тепла наотопление арматурного цеха определяем из уравнения теплового баланса />
/>
/>.
1.2 Расчёт расхода тепла на отопление всего предприятия 1.2.1Расчёт расходов тепла не отопление других цехов
1. Расчетный расходтепла на отопление:
/> , где
q — удельный отопительнаяхарактеристика здания, Вт/м3К. Ее величина зависит от конструкцииздания, его объема, вида производимых работ и др. Значение q0приведены в [1, табл.13]. Для рассматриваемых цеховудельные отопительные характеристики приведены в табл. 3
Таблица 3№ цеха
Удельная отопительная характеристика /> 3 0,38 4 0,47 5 0,44 8 0,27
V- объём цеха;
е- коэффициент учётарайона строительства предприятия:
/>
Для цеха №3:
/>;
Для цеха №4:
/>;
Для цеха №5:
/>;
Для цеха №8:
/>.
2. Расчётный расходтепла на отопление всего предприятия:
/>.1.2.2 Расчёт годового расхода тепла на отопление всегопредприятия.
1. Суммарныетепловыделения для всего предприятия:
/>.
2. Суммарные теплопотеридля всего предприятия определяем из уравнения теплового баланса:
/>.
3. Температураначала-конца отопительного периода для рассматриваемого предприятия
/>.
4. Средний расходтепла на отопление за отопительный период
/>,
/> - средняя температура наружноговоздуха за отопительный период [1, табл. 3].
5. Вследствие работыпредприятия с выходными днями, рассчитываем нагрузку дежурного отопления длясредней и расчётной температур наружного воздуха
/>;
/>.
6. Число рабочихчасов за отопительный период:
/>;
Число нерабочих часов затот же период:
/>;
z — коэффициент учёта рабочих смен всутках;
/> - коэффициент учёта рабочих дней внеделю.
7. Годовой расходтепла на отопление всего предприятия составляет
/>.
8. Определимкоординаты для построения графика скорректированной нагрузки
/>; /> 1.3 Расчёт расходов тепла на вентиляцию 1.3.1Определение расчётного расхода тепла на вентиляцию для цеха №9
Вентиляция проектируетсядля обеспечения допустимых метеорологических условий и чистоты воздуха впомещении.
1. Количествовентиляционного воздуха
/>, где
/>-объём помещения;
2. Расчётный расходтепла на вентиляцию
/>,
/> — теплоёмкость воздуха. 1.3.2Определениерасчётного расхода тепла на вентиляцию для всего предприятия
Для остальных цеховпредприятия расчёт расхода тепла на вентиляцию проводим по удельнойвентиляционной характеристике.
1. Расчет расходатепла на вентиляцию:
/>
qв— удельная вентиляционная характеристика, Вт/м2К.Ее значения зависит от назначения зданий и приведены в [1, табл.20]. Длярассматриваемых цехов удельные вентиляционные характеристики приведены в табл.4.
Таблица 4№ цеха
Удельная вентиляционная характеристика /> 3 0,58 4 0,18 5 0,61 8 0,92
Для цеха №2:
/>;
Для цеха №5:
/>;
Для цеха №6:
/>;
Для цеха №9:
/>.
2. Расчётный расходтепла на вентиляцию для всего предприятия
/>.
3. Средняя заотопительный период нагрузка вентиляции
/>.
4. Годовой расходтепла системами вентиляции
/>
5. Определимкоординаты для построения графика скорректированной вентиляционной нагрузки
/>;
/>.1.4 Расчёт расходов тепла на технологические нужды предприятия
1. Определяем максимальный расход парацехом №9 на технологию:
/> , где
кн.м. = 0,8 — коэффициент несовпадения максимумапотребления пара технологическими агрегатами цеха;
/> - максимальный расход пара,потребляемый j-м технологическим агрегатом;
/> — число однотипных агрегатов содинаковым паропотреблением;
n – число типов агрегатов;
/>;
2. Максимальный в течении годасреднесусочный расход тепла на технологические нужды цеха :
/>
кз.с. = 0,9 — коэффициент заполнения суточногографика теплопотребления на технологические нужды (равен 0,9…0,96 дляпредприятий первой группы, к которой и относится данное предприятие).
h=2762,9,0 кДж/кг
— энтальпия насыщенногопара (определяется по [6] для заданного давления пара P=0,7МПа).
/> кДж/кг
— энтальпия холодной воды(температура холодной воды принимается равной 5°С).
/> кДж/кг
– энтальпия возвращаемогоконденсата.
/> =0,65
— доля возвращаемогоконденсата.
Для цеха №9:
/>;
Для цеха №3:
/>;
Для цеха №4:
/>;
Для цеха №5:
/>;
Для цеха №8:
/>.
3. Максимальный в течение годасреднесуточный расход тепла на технологические нужды всего предприятия:
/>.
4. Среднегодовой расход тепла натехнологические нужды всего предприятия
/>, где
/>-коэффициент заполнения суточногографика теплопотребления на технологические нужды ( равен 0,6…0,76 дляпредприятий 1-й группы).
5. Годовой расход тепла натехнологические нужды всего предприятия
/>.1.5 Расчёт расходов тепла на горячее водоснабжение
1. Средний за неделюрасход тепла на горячее водоснабжение цехов, оборудованных умывальниками:
/>, где
/>-норма потребления горячей водытемпературой /> на единицу потребления [1,табл.23];
/> — число потребителей, принимаетсяравным числу работающих в смену />;
/> — расчётная длительность подачи теплана горячее водоснабжение, принимается равной продолжительности смены исоставляет 8ч;
/>.
Для цеха №9:
/>;
Для цеха №3:
/>;
Для цеха №4:
/>;
Для цеха №5:
/>;
Для цеха №8:
/>.
2. Средний за неделю расход тепла нагорячее водоснабжение душевыми:
/>, где
/>-норма потребления горячей воды /> на единицу потребления [1,табл. 23];
/> — число душевых сеток, где
/> — число рабочих в смену;
/> — расчетное число человек на однудушевую сетку (на стадии проектных работ принимается равным 10).
Для цеха №2:
/>;
Для цеха №3:
/>;
Для цеха №5:
/>;
Для цеха №6:
/>;
Для цеха №9:
/>.
3. Расчётный расход тепла на горячееводоснабжение по предприятию
/>.
4. В летний периодтеплопотребление на горячее водоснабжение уменьшается вследствие повышениятемпературы холодной водопроводной воды до 15°С и составляет:
/>.
5. Годовой расход тепла на горячееводоснабжение :
/>, где
y=5/7 — коэффициент, учитывающий долювыходных дней;
/> — длительность периода отопления;
Z=1 — коэффициент, учитывающий число рабочих смен;
/>.1.6 Суммарный график теплопотребления
Годовой расход теплапромышленного предприятия вычисляется суммированием годовых расходов тепла наотопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологические нужды:
/>.
Распределение расходатепла предприятием в течение года определяется по годовому графикупродолжительности суммарной тепловой нагрузки (Рис. 2.). Пользуясь этимграфиком, можно по заданной температуре наружного воздуха определитьнеобходимый расход тепла.
Расходы тепла наотоплении, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологические нагрузки длякаждого цеха и всего предприятия в целом сведены в таблицу 5.
Таблица 5
№
цеха Название цеха
QОР, КВт
QВР, КВт
QГВ, КВт
QТ, КВт
tнк,ºС 3 Кузнечно-прессовой 1047,4 1719 38,1 1703,7 7,2 (+8) 4 Сборочный 1594,5 656 29,7 3407,4 13(+8) 5 Гальванический 1352,8 2016 22,8 504,8 10(+8) 8 Литейный 1030,5 3775,6 37,5 757,2 0,4 9 Термический 578,8 621 27,2 2876 8,1(+8) Σ 5604 8787,6 155,3 9267 8
/>
Рис 2. Годовой графикпродолжительности суммарной тепловой нагрузки промышленного предприятия
2. Регулирование тепловых нагрузок
Исходные данные:
1. Тип системыотопления: воздушное отопление.
2. Расчетнаятемпература воды в падающей магистрали – />;
3. Расчетнаятемпература оды в обратной магистрали – />;
4. Величинаотношения тепловыделений к расчетной нагрузке отопления ψ;
5. Расчетнаятемпература наружного воздуха – />;
6. Расчетнаявнутренняя температура – />.
Пример расчета всехпараметров для температуры наружного воздуха />.
Для расчета температурныхграфиков в данном случае используется формулы центрального качественногорегулирования, когда к тепловой сети подключены воздушные системы отопления безснижения температурного потенциала (непосредственно).
/>
Здесь
/>;
/>;
/>.
/>
На предприятии цеха №8имеют большие тепловыделения. Для цехов с большими тепловыделениямиотносительная нагрузка определяется по зависимости:
/>
Для цеха №8
/>; />
Система отопленияотключается при температуре наружного воздуха:
/>
Для цеха №8
/>;
При чисто качественномрегулировании нагрузки этих цехов температуры сетевой воды имели бы значения /> и />. Если организовать толькоцентральное регулирование, будет иметь место так называемый «перетоп»помещений цеха №8.
Для снижения отопительнойнагрузки в этих условиях следует ввести местное количественное регулирование –уменьшение расхода сетевой воды на этот цех по мере повышения наружнойтемпературы вплоть до полного отключения подачи воды при />, соответственно для цеха №8.
Закономерность снижениярасхода для водяной системы отопления:
/>,
Для цеха №8
/>;
Температура обратной водыв местной отопительной системе /> приэтом определяется по формуле:
/>.
Для цеха №8
/>;
Примем минимальнуютемпературу/>. при />расход корректируется поформуле:
/>
Тогда
/>
Для определения расходасетевой воды определим расчетный расход на цеха №8 и остальные объектыпредприятия:
/>;
Для цеха №8:
/>;
/>.
Для остальных объектовпредприятия:
/>.
Расчетные температурысетевой воды для вентиляционных калориферов берутся из отопительного графикапри
/>, т.е. />,/>; />/>
Определение температурысетевой воды за вентиляционными калориферами /> определяетсяпо формуле:
/>
Уравнение решаетсяпоследовательным приближением по /> т.о., />
Расчетный расход сетевойводы на вентиляцию:
/>.
Расход воды при данной температурахнаружного воздуха:
/>.
Относительный расход водыв системе вентиляции
/>.
Расход сетевой воды насистемы отопления при центральном качественном регулировании по отопительнойнагрузке будет постоянным:
/>
Максимальный суммарныйрасход сетевой воды:
/>
Температура сетевой водыв обратной линии тепловой сети определяется как температура смеси:
/>
Графики регулированияпредставлены на рис. 3.
/>
3. Гидравлический расчёт 3.1 Гидравлический расчёт водянойтепловой сети
Исходными данными длярасчета являются: схема тепловой сети, длины участков и расходы воды употребителей. Эти данные приведены на рис. 4. Помимо задвижек и вентилей,указанных на схеме сети, на каждые 100 м трубопроводов сети в среднемустановлено по одному сальниковому компенсатору и по сварному трехшовномуколену.
Расходы воды употребителей определяются тепловыми нагрузками потребителей, температурнымграфиком сети, схемой подключения потребителей к сети и способом регулирования.
/>
Рис. 4. Схема водянойтепловой сети
Гидравлический расчетсети выполняется на максимальный расход сетевой воды.
Так, при параллельномподключении к водяной тепловой сети систем водяного отопления и вентиляции ицентральном качественном регулировании по отопительной нагрузке, максимальныйрасход в сети, будет при температуре наружного воздуха, равной расчетнойтемпературе для вентиляции tно (из графиков регулирования) иопределяется как
/>.
Для цеха №2
/>;
Для цеха №3
/>;
Для цеха №5
/>;
Для цеха №6
/>;
Для цеха №9
/>.
Расчёт главноймагистрали.
За направление главноймагистрали выбираем направление О-5.
Участок Г-5:
Длинна участка Г-5 />; расход воды />.
1) Определениедиаметра участка.
Предварительная оценкадиаметра участка выполняется по формуле:
/>.
/> - удельное падение давления научастке; предварительно принимаем на основе рекомендаций.
Ближайший стандартныйвнутренний диаметр />.
2) Действительноеудельной падение давления определяется по формуле:
/>.
3) Определениеэквивалентной длины местных сопротивлений
/>где />.
На участке имеютсязадвижка, вентиль, тройник, 3 компенсатора, 3 трёхшовных колена. Ихкоэффициенты местных сопротивлений имеют следующие значения:
/>
/>
4) Падение давленияна участке:
/>.
Результаты расчётаостальных участков магистрали сведены в таблицу 6.
Расчёт ответвлений.
Ответвление Г-4:
Длина ответвления Г-4 />; расход воды />.
1) Падение давленияна ответвлении:
/>.
2) Удельное падениедавления
/>, где
/> (предварительно оценивается).
3) Диаметр ответвления:
/>
Ближайший стандартныйвнутренний диаметр />.
4) Эквивалентнаядлина местных сопротивлений ответвления:
/>
5) Действительноеудельной падение давления определяется по формуле:
/>.
6) Уточнение падениядавления на ответвлении:
/>.
Результаты расчётаостальных ответвлений сведены в таблицу 6.
Пьезометрический графикпредставлен на рис. 5.