Теплоснабжение промышленных предприятий

Теплоснабжение промышленных предприятий

Оглавление

паротурбинный электростанция водоснабжение пар тепло

Исходные данные к расчетно-графическому заданию

Введение

. Расчет параметров ПТУ, работающих по циклу Ренкина

.1 Общий принцип функционирования паротурбинных установок

.2 Определение параметров состояния пара

.3 Расчёт показателей экономичности электростанции

. Расчёт энергетических нагрузок

.1 Потребление тепла на отопительные нужды

.2 Потребление тепла из системы вентиляции

.3 Потребление тепла на горячее водоснабжение

.4 Потребление тепла на технологичные нужды предприятия

.5 Расчёт суммарного потребления тепловой энергии

. Построение графика тепловых нагрузок

. Выбор схемы подключения нагрузки к тепловой сети

Заключение

Список источников

Исходные данные к расчетно-графическому заданию

Электростанция функционирует при заданных начальных параметрах пара перед турбиной и давлении пара в конденсаторе . Определить кпд брутто и кпд нетто электростанции, удельные расходы теплоты и условного топлива, если расход электростанции на собственные нужды составляет . Установить, как изменится кпд электростанции, если начальное давление пара повысится на , а температура - на . Полученная теплота расходуется на технологические нужды, отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение предприятия. Определить суммарный расход теплоты на вышеперечисленную нагрузку предприятия с производительностью  расположенного в районе с различной наружной температурой воздуха для вентиляции . Объём отапливаемых помещений по наружному обмеру составляет , температура внутри помещения . Объём вентилируемых помещений в процентах от объёма отапливаемых равен . Удельный расход теплоты на выработку единицы продукции - . Расход горячей воды на технологические нужды - , температура горячей воды составляет , температура холодной воды равна . Построить график продолжительности тепловой нагрузки, если известно, что при температуре наружного воздуха и температуре внутри помещений длительность стояния наружных температур  характеризуется числом часов n. Пользуясь графиком определить расходы теплоты на нагрузку и коэффициент использования её максимума. Обосновать выбор схемы присоединения нагрузки к тепловой сети для заданного предприятия. Исходные для расчётов представлены в таблицах 1.1 и 1.2.

Таблица 1.1 - Исходные данные к расчёту экономичности электростанции

Таблица 1.2 - Исходные данные к расчёту теплоэнергетических нагрузок

Продолжение таблицы 1.2

Введение

Теплоснабжением называют процесс обеспечения теплотой систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения потребителей. Основными потребителями теплоты являются устройства отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и кондиционирования воздуха, тепловые и технологические аппараты, силовые технологические агрегаты. Системой теплоснабжения называется комплекс устройств по выработке, транспорту и использованию теплоты. Каждая система теплоснабжения состоит из трёх звеньев: источника теплоты, трубопроводов и систем теплопотребления с нагревательными приборами. Потребителей тепла можно разделить на две группы: сезонные и круглогодовые.

Сезонные потребители - используют тепло не круглый год, а только в течение какой-то его части (сезона), при этом расход тепла и его изменения по времени зависят главным образом от климатических условий. Основное значение имеет температура наружного воздуха. Сезонными потребителями тепла являются: отопление, вентиляция (с подогревом воздуха в калориферах), кондиционирование воздуха.

Отопление - это искусственный обогрев помещений с целью возмещения в них тепловых потерь и поддержания на заданном уровне температуры, отвечающей условиям теплового комфорта для людей или требованиям технического процесса. Вентиляция предназначена для поддержания внутри помещения определённого состава воздуха, регламентированного санитарными нормами и определёнными требованиями технологического процесса. Различают естественную и принудительную вентиляцию. Для принудительной вентиляции и одновременного отопления крупных помещений используют калориферы.

В данном задании проводится расчёт отопления, вентиляции и горячего водоснабжения промышленного предприятия. Пользуясь данными о длительности стояния наружных температур, необходимо построить график продолжительности тепловой нагрузки.

1. Расчет параметров ПТУ, работающих по циклу Ренкина

1.1 Общий принцип функционирования паротурбинных установок

Согласно II закону термодинамики неизбежна отдача теплоты холодному источнику. Реальная температура холодного источника (окружающей среды) относительно высока (около 300 К), а температура получения теплоты от горячего источника существенно ограничена. Поэтому даже современные тепловые двигатели сообщают холодному источнику (выбрасывают в окружающую среду - на ПТЭС это потери в конденсаторе) около половины полученной теплоты. Превратить теплоту в работу невозможно, поскольку теплота сообщается при температуре практически равной температуре окружающей среды. Эта теплота для целей теплоснабжения малопригодна. Охлаждающая вода, нагретая до 10-30, не имеет почти никакой ценности. При её использовании для отопительных целей повышают температуру так, что нагревающий воду пар действует в турбине не до обычного для конденсационного цикла давления (около 4 кПа и 28), а приблизительно до атмосферного (для промышленных целей - в разы выше атмосферного). Это позволяет теоретически полностью использовать получаемую в цикле от горячего источника теплоту частично для получения работы (электрическая энергия), а частично для получения теплоты с помощью теплофикационного цикла. Таким образом, теплофикация - это комбинированное производство работы (а, в конечном счёте, электроэнергии) и теплоты. Теоретическим циклом современной паросиловой установки (ПСУ), схема которой приведена на рисунке 1.1, является цикл Ренкина. Перегретый пар, получаемый в котлоагрегате I, направляется в паровую турбину II, где, расширяясь адиабатно, совершает работу. Из турбины II отработавший пар направляется в конденсатор III. Там происходит отдача теплоты охлаждающей воде, проходящей через конденсатор. Вследствие этого пар полностью конденсируется. Полученный конденсат непрерывно засасывается из конденсатора насосом IV, сжимается и направляется вновь в котлоагрегат I для повторного испарения.

Рисунок 1.1 - Принципиальная тепловая схема цикла Ренкина: 1, 2 - паропроводы; 3, 4 - трубопроводы конденсата; 5 - зона испарения; 6 - вход для пароперегревателя

Конденсатор III играет двоякую роль в установке. Во-первых, он имеет паровое и водяное пространства, разделённые поверхностью, через которую и происходит теплообмен между отработавшим паром и охлаждающей водой. Поэтому конденсат пара может быть использован в качестве идеальной воды, не содержащей растворённых солей, для питания котлоагрегата. Во-вторых, в конденсаторе вследствие резкого уменьшения удельного объёма пара при его превращении в капельно-жидкое состояние наступает вакуум, который, будучи поддерживаемым, в течение всего времени работы установки, позволяет пару расширяться в турбине ещё примерно на одну атмосферу (абсолютное давление в конденсаторах современных паровых турбин обычно 0,4-0,06 бар), и совершать за счёт этого дополнительную работу. Таким образом, рабочее тело, претерпевая ряд изменений агрегатного состояния в установке, совершает круговорот, т.е. цикл. Диаграммы цикла, называемого циклом Ренкина, изображены на рисунке 1.2.

Характерные точки цикла (1, 2, 3, 4, 5 и 6) изображают состояние пара в точках с аналогичными номерами, показанными на рисунке 1.1. При изображении цикла принято считать, что вода является абсолютно несжимаемой жидкостью. Последнее позволяет процесс сжатия воды в насосе считать происходящим по изохоре 3-4 (рисунок 1.2, а), а на диаграмме T-s (рисунок 1.2, б) - рассматривать в виде точки 3, 4, лежащей на нижней пограничной кривой. Той же точкой он будет изображаться и на h-s диаграмме (рисунок 1.2, в). Так как удельный объём воды (линия 3-4 на p-v диаграмме) по сравнению с объёмами пара на линии расширения 1-2 чрезвычайно мал, то им в первом приближении можно пренебречь. Тогда работа, затрачиваемая на сжатие воды в насосе и численно равная на p-v диаграмме площади фигуры d-3-4-e-d, может не учитываться в силу её малости. Процесс 4-5-6-1 является процессом получения перегретого пара в котлоагрегате, процесс 1-2 представляет собой адиабатное расширение пара в паровой турбине, а 2-3 - процесс конденсации. На основании свойств циклов и диаграмм p-v и T-s внутренние области на обеих диаграммах представляют собой работу, совершаемую одним кг пара (рисунок 1.2, а и б).

Эта работа может быть определена по T-s диаграмме как разность площадей 0-a-5-6-1-c-0 и 0-a-3-2-c-0, являющимися энтальпиями точек 1-2 соответственно. На h-s диаграмме (рисунок 1.2, в) термодинамический кпд цикла определяется отношением отрезков между точками 1-2 и 1-3, измеренных по вертикали. К показателям, характеризующим экономичность цикла Ренкина, относятся: работа цикла, термодинамический кпд, удельные расходы пара и теплоты на техническую единицу работы.

Удельный расход пара измеряется в кг/МДж при условии, что энтальпия измеряется в кДж/кг, удельный расход теплоты - в МДж/кг. Следует отметить, что для нахождения всех четырёх показателей цикла Ренкина с помощью h-s диаграммы достаточно провести лишь процесс расширения пара в турбине 1-2. Для высоких начальных давлений пара (порядка 100 бар и выше) пренебрежение работой, затрачиваемой на питательный насос, может привести к ошибке, доходящей до 0,3-0,5% в значении термодинамического кпд цикла.

Учёт работы насоса можно произвести, если считать, что практически сжатие воды в нём происходит без теплообмена с внешней средой, т.е. адиабатно. Отдача теплоты холодному источнику в цикле Ренкина составляет в зависимости от условий, в которых он протекает, 60-70%, что соответствует термодинамическому кпд 30-40%. Кроме потери чисто термодинамической, в паросиловой установке имеются и другие потери, связанные с работой оборудования, составляющего эту установку. К такому оборудованию относятся: котлоагрегат, трубопроводы, турбогенератор и прочее, так называемое, вспомогательное оборудование. Необходимо отметить, что современное паросиловое оборудование имеет высокую степень экономичности и его кпд составляет 90-98%. Снижение кпд паросиловой установки в целом объясняется небольшой экономичностью основного процесса преобразования теплоты в работу в цикле Ренкина, поэтому кпд установки может быть увеличен только за счёт увеличения термодинамичности кпд. Существует несколько способов увеличения экономичности цикла Ренкина, в основе которых лежат положения о том, что экономичность любого цикла увеличивается с ростом температуры подводимой и уменьшением температуры отводимой из цикла теплоты.

1.2 Определение параметров состояния пара

В тех случаях, когда рабочим телом является пар, широкое применение при различных расчётах получила h-s диаграмма. На диаграмме показано протекание основных процессов: нижней пограничной кривой  верхней пограничной кривой  и кривых   и (в области влажного пара они совпадают с изобарами) и линий постоянного паросодержания  На h-s диаграмме имеется три области: перегретого пара, не кипящей воды и влажного пара. Изобары в области влажного пара изображаются веерообразно расходящимся пучком прямых линий, касательных к нижней пограничной кривой, в области же перегретого пара они криволинейны и имеют выпуклость в сторону оси s. Изотермы в области перегретого пара идут с небольшим подъёмом вверх и вправо. При небольших давлениях изотермы почти совпадают с линиями  Критическая точка К на h-s диаграмме смещена вниз и влево, т.к. энтальпия в критической точке численно меньше, чем энтальпия сухого насыщенного пара при более низких давлениях. Результаты определения параметров состояния пара в характерных точках цикла (рисунок 1.2) по h-s диаграмме с начальными и изменёнными параметрами приведены в таблицах 1.1 и 1.2.

Таблица 1.1 - Результаты расчётов параметров при начальных условиях

Для водяного пара максимальная энтальпия сухого пара соответствует давлению примерно в 30 бар. Изобары в области не кипящей воды почти совпадают с нижней пограничной кривой.

Полное совпадение соответствует условию абсолютной несжимаемости воды. Таким образом, по h-s диаграмме можно определить те параметры, что и по таблицам водяного пара. Положение точки 1 определяется начальными параметрами перегретого пара перед турбиной  и  точка же 2 - разрежением, поддерживаемым в конденсаторе турбины с давлением  Если перейти к более высоким начальным параметрам, увеличенным соответственно на и , т.е. расширить пределы процесса, то термодинамический кпд увеличится. Это увеличение будет иметь место и при увеличении одного из начальных параметров - давления или температуры перегрева. В обоих случаях средняя температура подвода тепла растёт, отвод же совершается при неизменной температуре. С ростом температуры при неизменном начальном давлении  увеличивается температура подвода теплоты в перегревателе, а значит и на всём участке подвода теплоты, начиная с точки 3. При одновременном увеличении  и  очевидно, действуют все указанные факторы.

1.3 Расчёт показателей экономичности электростанции

Для привода механизмов собственных нужд кпд брутто определяется без учёта затрат энергии. Для ПТУ, работающих по циклу Ренкина, кпд брутто с учётом затрат на привод насоса:

где  - энтальпия пара в точках 1 и 2 диаграммы, кДж/кг;

 - энтальпия кипящей воды, принимаемая 124,6 кДж/кг;

 - удельный объём воды, принимаемый равным 0,001

 - начальное давление пара перед турбиной, кПа;

 - давление пара в конденсаторе, кПа;

Согласно (1.1):

Для питания приводов механизмов собственных нужд кпд нетто учитывает затраты энергии:

где  - расход электроэнергии на собственные нужды, %.

Согласно (1.2):

Удельный расход теплоты для получения одного килограмма пара:

где  - кпд паропровода, 0,98-0,99;

 - кпд котлоагрегата, 0,89-0,92.

Согласно (1.3):

 кДж/кг.

Удельный расход условного топлива:

где  - рабочая низшая теплота сгорания топлива, 29,3 МДж/кг.

Согласно (1.4):

Далее определяются показатели экономичности электростанции при изменённых условиях (начальные параметры пара перед турбиной увеличились на и ).

Таблица 1.2 - Результаты расчётов параметров при изменённых условиях

Выполняются расчёты при изменённых условиях согласно (2.1) - (2.4):

 кДж/кг.

Повысить экономичность можно также, если при неизменном положении точки 1, точку 2 опустить ниже, т.е. работать с более глубоким вакуумом в конденсаторе. В этом случае экономичность возрастает благодаря понижению температуры отвода теплоты при неизменной средней температуре подвода. Основываясь на указанных свойствах водяного пара, современные паросиловые установки работают на паре с высокими начальными параметрами и при глубоком вакууме в конденсаторе. Расширение пределов рабочего процесса при дальнейшем углублении вакуума в современных установках практически невозможно (конденсаторные турбины работают с вакуумом 94-96%). Получение ещё большего разряжения экономически нецелесообразно, т.к. дополнительная мощность, которая должна быть затрачена на увеличение вакуума, не будет компенсирована получаемой выгодой. Увеличение верхнего предела всегда целесообразно, но ограничивается качеством металла, применяемого для деталей турбин и паровых котлов, соприкасающихся с паром высокого давления, особенно высокой температуры. По мере повышения качества жаропрочных металлов переход на более высокие начальные параметры пара, несомненно, будут продолжаться.

Переход на высокие начальные давления при умеренных температурах перегрева способствуют (как это можно легко увидеть на h-s диаграмме) тому, что процесс расширения пара в турбине попадает в область повышенных значений влажности. Повышенная конечная влажность пара неблагоприятно сказывается на экономичности установки и отрицательно влияет на конструкцию турбины. Для получения допустимой конечной влажности пара порядка 10-15% при начальном давлении следует переходить на повышенные температуры перегрева пара. Эффективным оказалось применение в паротурбинных установках промежуточного перегрева пара, заключающегося в отводе расширяющегося пара из турбины во вторичный пароперегреватель котлоагрегата для нового его перегрева и возврата в последующие ступени турбины для дальнейшего расширения. Это мероприятие позволяет получить приемлемые значения влажности пара в конце процесса расширения и способствует некоторому увеличению термодинамического кпд цикла Ренкина.

2. Расчёт энергетических нагрузок

.1 Потребление тепла на отопительные нужды

Система отопления предприятия является наиболее крупным потребителем тепла. Длительность потребления тепла на нужды отопления соответствует продолжительности отопительного периода, т.е. числу суток с устойчивой среднесуточной температурой наружного воздуха, ниже +8  Расход тепла на отопление зависит не только от климатических условий, но и от конструктивных характеристик зданий и его расположения. Предполагается, что тепловая энергия полностью компенсирует тепловые потери - трансмиссионные и от инфильтрации. При заданных ограждающих конструкциях трансмиссионные тепловые потери определяются в основном температурой наружного воздуха, тепловые потери от инфильтрации - скоростью ветра и влажностью воздуха:

где  - удельные потери тепла зданием, ;

 - объём отапливаемого помещения по наружному обмеру,

 - температура внутри помещения,

 - расчётная температура наружного воздуха для отопления,

 - коэффициент инфильтрации, характеризующий потери теплоты из-за поступления холодного воздуха через теплоносители, для предприятий 0,25-0,30.

Удельные потери тепла зданием при условии, что :

где  - коэффициент, приблизительно 5,5 ;

 - показатель степени, принимаемый равным 8 при температуре наружного воздуха для отопления

Согласно (2.2):

Согласно (2.1):

Отопительные установки решают одну из задач по созданию искусственного климата в помещениях. Они служат для поддержания в холодное время года заданной температуры воздуха. Подвод теплоты в помещение через систему отопления предназначен, главным образом для компенсации тепловых потерь теплопередачей через наружные ограждения. Теоретически с учётом этого обстоятельства начало или окончание отопительного периода должны осуществляться при температуре наружного воздуха, равной допустимой или оптимальной температуре внутри помещений. Внутри помещений расчётную температуру внутреннего воздуха отапливаемых помещений принимают равной  

2.2 Потребление тепла из системы вентиляции

Под тепловой нагрузкой вентиляции понимают количество теплоты, необходимое для нагрева наружного воздуха до расчётной температуры помещения. В системах вентиляции тепло затрачивается на подогрев приточного воздуха до заданной температуры. Расход тепла определяется количеством, температурой и влажностью подогреваемого воздуха.

Расход на нужды общеобменной вентиляции, отнесённый к объёму здания:

где  - удельные расход энергии на вентиляцию, 0,85;

 - объём вентилируемых помещений, который по условию составляет 82% от объёма отапливаемых помещений ,

Согласно (2.3):

В зависимости от направления потоков воздуха в помещении вредные выделения переносятся в горизонтальном и вертикальном направлении. Для поддержания заданных параметров воздушной среды в рабочем помещении необходимы подача свежего и удаление загрязнённого воздуха. По способу перемещения воздуха различают естественную и механическую системы вентиляции.

2.3 Потребление тепла на горячее водоснабжение

Для подогрева воды, поступающей в систему горячего водоснабжения, расходуется значительное количество тепла. В некоторых зданиях потребность в горячей воде настолько велика, что на её подогрев затрачивается тепла больше, чем на отопление. Особенность эксплуатационного режима работы систем горячего водоснабжения заключается в том, что расход воды, разбираемой из системы, не является постоянным в течение суток или смены. Он изменяется в широких пределах и зависит от числа и продолжительности одновременного действия водоразборных точек. При определении расчётного расхода тепла, необходимого для подогрева воды, учитывают и следующие факторы: норму водопотребления, начальную и конечную температуры нагреваемой воды, а также режимы работы системы горячего водоснабжения в течение суток или смены. Средне недельный расход теплоты на бытовое горячее водоснабжение:

где  - средне недельная норма расхода горячей воды на одного потребителя в сутки, 200 кг;

 - теплоёмкость воды, 4,19 ;

 - температура горячей воды,

 - температура холодной воды,

 - количество потребителей, равное 100 шт.;

 - расчётная длительность подачи воды на горячее водоснабжение, равная при двухсменном режиме работы 16 ч.

Согласно (2.4):

Расчётный расход теплоты на горячее водоснабжение:

где  - коэффициент недельной неравномерности потребления горячей воды, 1,2;

 - коэффициент суточной неравномерности потребления горячей воды из диапазона 1,7-2,0.

Согласно (2.5):

2.4 Потребление тепла на технологичные нужды предприятия

Расход теплоты и параметры теплоносителя для технологических нужд зависят от особенностей технологических процессов, конструкции оборудования и режимов его работы. Расход теплоты на технологические нужды, не зависящий от выработки продукции:

где  - расход горячей воды на технологические нужды, .

Согласно (2.6):

Тепловая нагрузка, зависящая от выработки продукции:

где  - удельный расход теплоты на единицу продукции, ;

 - производительность промышленного предприятия,

Согласно (2.7):

2.5 Расчёт суммарного потребления тепловой энергии

Общая тепловая потребность объектов, определяющая мощность системы теплоснабжения без учёта технологических нужд, является суммой расчётных расходов по отдельным видам теплоснабжения:

Суммарный тепловой расход с учётом технологических нужд:

Согласно (2.9):

3. Построение графика тепловых нагрузок

Тепловые потребители определяют не только вид теплоносителя и его параметры, но и характер изменения во времени тепловых нагрузок. В соответствии с этим различают: сезонную и круглосуточную тепловую нагрузку. К сезонной относятся отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Отопление и вентиляция - это зимние тепловые нагрузки. Кондиционирование предполагает охлаждение воздуха в летний период. Если искусственный холод получают абсорбционным (инжекционным) методом, это требует затраты теплоты, т.е. источник теплоты покрывает летнюю тепловую нагрузку. Эти нагрузки зависят от климатических условий, и прежде всего от температуры наружного воздуха, от направления и скорости ветра, интенсивности солнечного излучения, достигающего поверхности земли, а также влажности воздуха.

Суточная неравномерность характеризуется коэффициентом  Неравномерность годовых и месячных графиков обусловлена наличием выходных и праздничных дней, климатом, организацией технологического процесса. Сезонная нагрузка имеет слабопеременный график, а годовая - резко переменный. К круглогодовой тепловой нагрузке относятся технологическая нагрузка и горячее водоснабжение. Технологическая нагрузка различается для предприятий разных отраслей промышленности. Графики горячего водоснабжения по характеру изменений во времени зависят от уровня благоустройства жилых и общественных зданий, распорядка рабочего дня и режима работы коммунальных предприятий. Технологическая нагрузка слабо зависит от температуры наружного воздуха, часто имеет резко переменный суточный график (особенно для одно- или двухсменных предприятий) и слабопеременный годовой график.

При построении годовых графиков теплопотребления график тепловой нагрузки горячего водоснабжения изображают в виде прямой горизонтальной линии, соответствующей усреднённому расходу. Для построения требуется иметь: суммарный график расхода тепловых нагрузок, число часов n для температуры наружного воздуха, в течение которых данная температура наблюдается.

Зависимость тепловых нагрузок от температуры наружного воздуха отражает график на рисунке 3.1, он имеет 3 характерные точки или точки излома. Первая - точка, отнесённая к температуре наружного воздуха, соответствующей моменту включения системы отопления; вторая - отнесённая к температуре наружного воздуха, соответствующей включению вентиляции; третья - отнесённая к температуре наружного воздуха после которой расход теплоты на вентиляцию остаётся постоянным. Для удобства восприятия и построения графика необходимо зафиксировать зависимость тепловых нагрузок от температуры наружного воздуха (таблица 3.1). Максимальный расход тепла на отопление и вентиляцию соответствует расчётным температурам наружного воздуха для отопления  и вентиляции . Минимальный расход теплоты на отопление и вентиляцию будет при температурах начала и конца отопительного периода. В летний период нагрузка горячего водоснабжения обычно несколько меньше, чем отопительный период, однако для упрощения это обстоятельство не учитывается.

Таблица 3.1 - Изменение тепловых нагрузок от температуры наружного воздуха

Рисунок 3.1 - Изменение тепловых нагрузок от температуры наружного воздуха

Учёт повторяемости тепловых нагрузок в течение года необходим в связи с установлением параметров экономичности режимов работы оборудования, определением источника теплоснабжения, выбором оптимальных параметров теплоносителя и расчётом выработки теплоты.

Изменение тепловых нагрузок от числа часов использования показано на рисунке 3.2, а зависимость суммарной тепловой нагрузки от числа часов использования представлена на рисунке 3.3. В таблице 3.2 фиксируется изменение тепловых нагрузок от числа часов использования.

Таблица 3.2 - Изменение тепловых нагрузок от числа часов использования

Число часов использования максимума тепловой нагрузки:

где  - годовой отпуск тепловой энергии потребителям, определяемый графически на рисунке 3.3, как площадь фигуры, ограниченной осями координат и кривой ABF, ;

 - максимальная тепловая нагрузка, .

Рисунок 3.2 - Зависимость тепловых нагрузок от числа часов использования

Рисунок 3.3 - Зависимость суммарной тепловой нагрузки для предприятия от числа часов использования

На рисунке 3.3: АВ - график продолжительности тепловой нагрузки в течение отопительного периода, BF - график продолжительности нагрузки горячего водоснабжения, который не зависит от температуры наружного воздуха. Годовой отпуск тепловой энергии потребителям:

 - величина тепловой нагрузки i-го периода времени, .

Согласно (3.2):

Согласно (3.1):

Средний расход теплоты за отопительный период:

где  - длительность отопительного периода, 4371 час.

Согласно (3.3):

Графически число часов использования максимума тепловой нагрузки  можно получить, если заменить фигуру, ограниченную осями и кривой АВ графика на рисунке 3.3 прямоугольником 0ADE, равным ей по площади, с высотой . Высота же прямоугольника, равного по площади фигуре, ограниченной осями и кривой АВ с основанием  определяет средний расход теплоты за отопительный период . Годовые графики теплового потребления характеризуются числом часов использования максимума тепловой нагрузки и средним расходом теплоты за отопительный период. Изменение технологической теплоты нагрузки определяется сменностью работы и условиями производственного процесса.

4. Выбор схемы подключения нагрузки к тепловой сети

Схемы присоединения тепло потребляющих установок к тепловой сети (абонентские вводы) зависят от топологии системы теплоснабжения. Водяные системы выполняют двух трубными. Одна труба необходима для подачи горячей воды, другая - для отвода охлаждённой. Если количество воды горячего водоснабжения и покрытия нагрузок отопления и вентиляции одинаковы, то можно применять и однотрубную систему. В ней горячая вода, отдав часть теплоты на отопление и вентиляцию, поступает на горячее водоснабжение по открытой схеме. В трёхтрубной (много трубных) системах одна труба служит в качестве обратной для охлаждённой воды, а две (или более) трубы - подающие, каждая из которых обслуживает определённую группу потребителей. Трёхтрубные системы требуют больше капитальных вложений, но позволяют осуществлять центральное регулирование разнородных тепловых нагрузок. Как правило, абонентские установки к теплосетям подключаются через тепловые пункты. Преимуществом подобной схемы присоединения является то, что тепловой пункт обслуживает сразу группу зданий и не требует регулятора для отопления.

Выбор схемы подключения нагрузки к тепловой сети предусматривает соотношение нагрузок абонентов горячего водоснабжения к отопительной нагрузке. На рисунке 4.1 представлен вариант двухступенчатой последовательной установки горячего водоснабжения и отопительной установки по зависимой схеме со струйным и насосным смешением. В данной схеме циркуляцию в местной отопительной установке обеспечивают и элеватор, и центробежный насос. В нормальных условиях насос выключен. Насос включается в работу только при осуществлении количественного регулирования или регулирования пропусками в периоды с высокой температурой наружного воздуха, а также при аварийных условиях в теплосетях. Центробежные смесительные насосы ставятся в центральных пунктах, что обеспечивает циркуляцию в местных отопительных

Рисунок 4.1 - Вариант схемы подключения нагрузки к теплосети:

В, К - воздушный и водозаборный кран; Н - насос; О - отопительный прибор; ПН, ПВ - подогреватели горячего водоснабжения нижней и верхней ступени; РТ, РО - регуляторы температуры воды и отапливаемых помещений;

Э - элеватор

отопительных установках и при аварийных ситуациях в тепловой сети. Независимо от этого элеваторы могут быть установлены на входе в каждое здание.

В схеме на рисунке 4.1 местное регулирование отопительной нагрузки осуществляется по внутренней температуре отапливаемых помещений. Отопительные установки присоединены по зависимой схеме - давление в абонентских установках определяется давлением в тепловой сети. В зависимой схеме присоединения оборудование абонентских установок и проще, и дешевле. Может быть получен большой перепад температур, меньшие расходы воды и меньшие диаметры трубопроводов сети. Однако здесь имеется жёсткая гидравлическая связь теплосети с отопительными приборами абонентских установок, которые имеют пониженную механическую прочность. Если давление в обратной линии теплосети превышает допустимое, то применение зависимой схемы недопустимо.

Заключение

В работе был описан принцип действия паротурбиной установки, работающей по циклу Ренкина. Показаны принципиальная схема и три вида диаграмм цикла Ренкина. С помощью h-s диаграммы были найдены 6 точек состояния пара, и вторая взята как фактическая, так и расчётная. Определены показатели экономичности паротурбинной установки тепловой электростанции, по результатам которых было выявлено, что на экономичность теплового цикла ПТУ влияют различные параметры, и в первую очередь начальная температура пара . Повышение температуры свежего пара приводит к повышению экономичности теплового цикла. Общий кпд установки возрастает при увеличении начальной температуры. Зная параметры пара на входе турбины и его давление в конденсаторе, были определены коэффициенты полезного действия брутто и нетто ПТУ, удельный расход теплоты и условного топлива. Расчёты проводились с использованием энтальпийно-энтропийных диаграмм для водяного пара. Для сравнения были проведены расчёты тех же параметров при повышенных начальных параметрах пара. Был сделан вывод, что увеличенные начальные условия ведут к улучшению экономичности турбины.

Кроме того были рассчитаны тепловые нагрузки потребителей, найдены затраты теплоты на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологические нужды предприятия. На основании полученных результатов построены графики зависимости потребляемого тепла от среднесуточной наружной температуры, график продолжительности тепловых нагрузок и график суммарных тепловых нагрузок.

Список источников

1. Баженов М.И. Сборник задач по курсу “Промышленные тепловые электростанции”: Учеб. Пособие для вузов/ М.И. Баженов, А.С. Богородитский. М.: Энергоатомиздат, 1990.-128с.

. Немцев З.Ф. Теплоэнергетические установки и теплоснабжение: Учебное пособие для вузов/ З.Ф. Немцев, Г.В. Арсеньев. - М.: Энергоиздат, 1982 - 400 с.

. Голубков Б.Н. Теплотехническое оборудование и теплоснабжение промышленных предприятий/ Б.Н. Голубков, О.Л. Данилов, Л.В. Зосимовский, Е.В. Мурзич, А.В. Овсянников, В.В. Уваров. - М.: Энергия, 1972. - 424 с.

. Шпиганович А.А. Методические указания к оформлению научно-технической документации/ Шпиганович А.А., Бойчевский В.И. - Липецк, ЛГТУ, 1997. - 32 с.