Проектирование производственно-отопительной котельной

Вид работы:

Курсовая работа (т)
Предмет:

Физика
Язык:

Русский
,
Формат файла:
MS Word

83,83 Кб
Опубликовано:

2015-01-21

Все курсовые работы по физике

Скачать курсовую работу Читать текст online Заказать курсовую
*Помощь в написании! Посмотреть все курсовые работы

Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.

Проектирование производственно-отопительной котельной

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Южно-Уральский государственный университет»

(научно-исследовательский университет)

Факультет «Энергетический»

Кафедра «Промышленная теплоэнергетика»

Проектирование производственно-отопительной котельной

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

по дисциплине «Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий»

ЮУрГУ-14010062.2014.20 ПЗ КП

Автор проекта:

студент группы Э-429

Киякпаева С.Т.

Челябинск 2014

Задание

на курсовой проект студента

Киякпаева Сауле Талгатовна

Группа Э-429

. Дисциплина «Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий»

. Тема курсового проекта: «Проектирование производственно-отопительной котельной»

. Срок сдачи студентом законченной работы: 25.12.2014 г.

. Перечень вопросов, подлежащих разработке:

4.1. Расчёт тепловых нагрузок отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и построение их графиков;

4.2. Построение графика длительности тепловых нагрузок;

.3. Расчёт годовых расходов теплоты на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение;

.4. Расчёт температур сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе и построение температурного графика тепловой сети;

.5. Расчёт расходов сетевой воды на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и построение их графиков;

.6. Гидравлический расчёт паропровода;

.7. Тепловой расчёт паропровода, в том числе расчет толщины изоляции;

.8.Гидравлический расчет конденсатопровода;

.9. Разработка принципиальной тепловой схемы котельной;

4.10. Расчёт принципиальной тепловой схемы котельной для следующих температур наружного воздуха: , , , +8 ^оС, летний режим;

.11. Выбор основного оборудования - котлы, деаэраторы, теплообменники;

.12.Выбор вспомогательного оборудования - насосы, арматура и т.д.

.13. Чертёж развёрнутой тепловой схемы котельной на листе формата А1 со спецификацией и экспликацией оборудования.

. Исходные данные согласно таблице 1 настоящего задания и таблицам семестровых заданий 1 и 2;

Таблица 1 - Исходные данные

Ф.И.О.	город	Число жителей	система теплоснабжения	регулирование по нагрузке
Киякпаева С.Т.	Магнитогорск	48000	открытая	совмещенная

. Сроки выполнения отдельных частей курсового проекта, таблица 2.

Таблица 2- Календарный план

№	Наименование разделов курсового проекта	Срок выполнения разделов проекта	Отметка руководителя о выполнении
1	Изучение теоретического материала	01.11.2014
2	Расчетная часть	30.11.2014
3	Графическая часть	25.12.2014

Аннотация

В работе осуществлено проектирование производственно-отопительной котельной для жилого района г. Магнитогорск. При выполнении работы определены сезонные и круглогодичные тепловые нагрузки, температуры сетевой воды, расходы сетевой воды. Также выполнены гидравлический и тепловой расчет паропровода и выбрано основное оборудование для котельной.

Также показаны график тепловой нагрузки и график продолжительности тепловой нагрузки, температурный график сети, график расходов воды на отопление, вентиляцию и ГВС. Составлена схема котельной.

Введение

Тепловая схема производственно-отопительной котельной с открытой системой теплоснабжения должна составляться с учетом ее основной особенности, связанной с наличием водоразбора на ГВС из тепловых сетей. Это приводит к существенному увеличению потерь теплоносителя и требует повышение производительности системы водоподготовки котельной.

Расход подпиточной воды на компенсацию потерь теплоносителя в открытых системах значительно больше, чем в закрытых. Значительное увеличение расхода подпиточной воды, и следовательно, повышение производительности водоподготовки обуславливает экономическую целесообразность раздельной подготовки питательной воды для паровых котлов и подпиточной воды тепловых сетей. Кроме того показатели качества подпиточной воды ниже, чем питательной воды для паровых котлов, что позволяет использовать первую ступень умягчения и термической деаэрации воды. Но использование сетевой воды для бытовых целей ГВС предъявляет к ней повышенные санитарные требования.

При использовании сетевой воды в целях ГВС схемы тепловых пунктов у абонентов упрощается, так как отсутствуют теплообмотки ГВС.

К достоинствам открытых систем можно отнести:

. Возможность уменьшения расчетно-производственного источника теплоты при установки в нем баков-аккумуляторов горячей воды.

. Снижение металлоемкости местных сетей холодного водоснабжения.

. Увеличение срока службы местных распределительных сетей ГВС (так как в них подается вода из тепловых сетей, не содержащая солей, жесткости и коррозионно-активных газов).

К недостаткам открытых систем относят возможность ухудшения качества разбираемой на цели ГВС, и необходимость раздельной подготовки питательной и подпиточной воды.

Максимальная температура в тепловых сетях не превышает 150 ⁰С в подающем трубопроводе и 70 ⁰С в обратном.

Для покрытия технологической нагрузки, как правило, применяется водяной пар с давлением до 1,4 МПа.

1. Расчет тепловой нагрузки

Расчет проводим по площади застройки. Будем считать, что дома построены после 1980 г., поэтому площадь, приходящаяся на 1 человека, будет:

Общая площадь застройки:

где z - число жителей города.

Отпуск тепла на 1 м² застройки q_F при t_но= -25⁰С:

Расход тепла на отопление:

где k₁=0,25 - коэффициент, учитывающий расход тепла на отопление общественных зданий.

Расход тепла на вентиляцию:

где k₂=0,6 - коэффициент, учитывающий расход тепла на вентиляцию общественных зданий.

Средненедельный расход тепла на ГВС:

где 1,2 -коэффициент, учитывающий остывание воды в трубах

а=100 (л/сут) - норма расхода горячей воды на одного человека в сутки.

в=25 (л/сут) - норма расхода горячей воды для общественных зданий.

z - число жителей.

с_р=4190 Дж/кг - теплоемкость воды

t_г =55⁰С - температура горячей воды

Температура холодной воды:

t_х^зим =5⁰С, t_х^лет =15⁰С

n_c=86400 с - длительность подачи воды в сутки

Расчетные значения нагрузки ГВС:

где k_н=1,2 - коэффициент недельной неравномерности, k_с=2,0 - коэффициент суточной неравномерности

Средний расход теплоты за отопительный период:

где t_н= +8⁰С - температура начала и конца отопительного периода, t_в= +18⁰С - температура воздуха в помещении (принимается в зависимости от t_но)

При t_н=t_но = -25⁰С

Средний расход теплоты на вентиляцию:

для t_н= t_но= -25⁰С

для t_н= +8⁰С

Далее строим график тепловой нагрузки и график продолжительности тепловой нагрузки . Для этого по [1] определяем число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха , равной и ниже данной для г. Владивосток.

Таблица №1. - Число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха

Температура наружного воздуха, 0С
-25	-20	-15	-10	-5	0	+8
2	91	518	1350	2210	3320	4820

Годовой расход теплоты за отопительный период на отопление:

Годовой расход теплоты на вентиляцию:

Годовой расход теплоты на ГВС:

Суммарная годовая тепловая нагрузка:

Построим график тепловой нагрузки и график продолжительности тепловой нагрузки:

2. Качественное регулирование разнородной нагрузки

.1 Качественное регулирование по отопительной нагрузке в закрытых системах теплоснабжения

Расчет будем вести по стандартным параметрам.

Температура воды в подающей линии теплосети ф₀₁=150⁰С.

Температура воды в обратной линии теплосети ф₀₂=70⁰С.

Температура воды, поступающей в систему отопления ф₀₃=95⁰С.

Перепад температур в тепловой сети дф^’₀=80⁰C.

Разность температур в местной системе отопления:

Температурный напор нагревательного прибора:

Относительная величина тепловой нагрузки:

Температура воды перед отопительной установкой:

Температура воды после отопительной установки:

Результаты сведем в таблицу 2.

Таблица 2. - Результаты расчета качественного регулирования по отопительной нагрузке в закрытых системах теплоснабжения

-25-20-15-10-50+5+8
18,22516,113,98611,8679,7487,6295,54,238
10,88340,76740,6510,5350,41860,30,2325
150136122107,793,278,462,86853,7
7065,460,655,61650,41844,939,11835,17
2,1871,931,6781,4241,170,9150,660,5
20,41218,0315,66413,29110,9188,5446,464,738

Строим температурный график. Так как система закрытая, регулирование по отопительной нагрузке, подрезка графика делается при температуре 65⁰С.

По графику определяем:

3. Расчет расходов сетевой воды

Расчет расходов воды на отопление, вентиляцию и ГВС

Расход воды на отопление:

при t_н<t_ни

при t_н>t_ни

Расход воды на вентиляцию:

при t_н<t_ни

при t_н>t_ни> t_но

При t_н>+8⁰C :

Максимальная нагрузка на ГВС:

Расход воды на ГВС:

Расчет проводим для температурного интервала (+8; t_но).

Результаты расчетов сведем в таблицу 3.

Таблица 3. - Результаты расчета расходов воды на отопление, вентиляцию и ГВС.

кг/с 0С	-25	-20	-15	-10	-5	0	+5	+8
G0	54,37	54,37	54,37	54,37	54,37	54,37	54,37	43,98
Gв	6,524	6,524	6,524	6,524	6,524	6,524	6,524	5,2
Gгвс	26	29,5	34	40	48,7	62,2	90,57	90,57
G∑	87,1	90,6	95,1	101,1	109,8	123,3	151,464	139,75

Качественное регулирование по совмещенной нагрузке в закрытых системах теплоснабжения

Температуры сетевой воды с учетом нагрузки отопления и ГВС:

Снижение температуры воды в подогревателях ГВС:

Примем недогрев водопроводной воды в подогревателе первой ступени П1 [9].

Нагрев воды в подогревателе:

(36)

(37)

Результаты расчетов сведем в таблицу 4.

Таблица 4. - Температуры сетевой воды с учетом нагрузки отопления и ГВС

0С	ф1”, 0С	ф2”, 0С	д1	д2
+8	84,011	22,989	22,548	15,62
+5	85,5	24,34	20,5	17,66
0	95,918	24,25	17,518	20,65
-5	107,868	26,918	14,668	23,5
-10	119,668	29,416	11,968	26,2	131,388	31,82	9,388	28,78
-20	142,8	34,13	6,8	31,27
-25	154,518	36,35	4,518	33,65

Качественное регулирование по отопительной нагрузке в открытых системах теплоснабжения

Температуры сетевой воды:

Расход воды на ГВС при t_г >ф02, от +8⁰С до t_нг, кг/с [1]:

Расход воды на ГВС при t_г <ф02, от t_нг до t_но, кг/с [1]:

tно = -25

Доля расхода воды на ГВС из подающего трубопровода:

Доля расхода воды на ГВС из обратного трубопровода:

Расходы воды из подающего и обратного трубопровода, кг\с [9]:

В диапазоне температур расход определяется [9]:

Результаты расчётов сведём в таблицу 5.

Таблица 5.

tн,-25	-20	-15	-10	-5	0	+5	+8
	0,00	0,00	0,0716	0,18	0,34	0,6	1,00	1,00
	1,00	1,00	0,9284	0,82	0,66	0,4	0,00	0,00
	0	0	2,48	6,25	11,8	20,832	34,72	34,72
	32,05	34,72	32,234	28,47	22,9	13,888	0	0

4. Гидравлический расчёт

.1 Гидравлический расчет паропровода

Гидравлический расчет следует проводить в направлении от потребителей к источнику, чтобы определить параметры пара, с которыми он должен быть отпущен из котельной.

По паропроводу транспортируется насыщенный водяной пар.

Рисунок 1 - Схема паропровода

Прежде чем приступить к расчётам, необходимо подобрать диаметры труб на участках. Для этого задаёмся скоростью (по таблице 9.18 [2]) и по формуле неразрывности потока считаем диаметры.

Таблица 4.1 - Гидравлический расчёт паропровода

Расчетная величина			Обоз.	Размерность	Расчетная формула или способ определения	Номер участка
						П4-П5	П1-П4	П1-К	П1-П2	П1-П3
Расход пара			G	кг/с	По заданию	1,76	3,51	5,27	1,76	1,87
Характеристики трубы	Наружный диаметр		Dн	мм	По табл. 9.19	159	194	219	159	159
	Толщина стенки трубы		s	мм		4,5	5	6	4,5	4,5
	Условный проход		Dy	(мм)	ГОСТ 28338-89	150	175	200	150	150
Коэффициент			a	безразм.	По табл. 9.5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Длина участка трубопровода	По плану		l	м	По заданию	700	300	70	500	450
	Эквивалентная		lэ	м	lэ=l∙a	350	150	35	250	225
	Приведенная		lпр	м	lпр=l+lэ	1050	450	105	750	675
Начало участка	Давление		Pн	кгс/см2	По заданию	6,000	7,059	7,109	6,892	6,987
	Удельный вес		ϒн	кгс/м3	По табл. 1.5	3,169	3,677	3,707	3,596	3,646
При ϒ=1 кгс/м3	Скорость		х	м/с	По табл. 9.19	67	67	70	67	67
	Удельная потеря давления на трение		Дh	кгс/м2∙м	По табл. 9.19	34,3	4,08	8,9	10,4	6,57
Предполагаемый средний удельный вес			ϒср1	кгс/м3	По физико-техническим соображениям	3,4	3,65	3,7	3,6	3,65
При ϒср, кгс/м3	Скорость		хд	м/с	хд=х/ϒср	19,706	18,356	18,919	18,611	18,356
	Потеря давления	Удельная	Дhд	кгс/м2∙м	Дhд=Дh/ϒср	10,088	1,118	2,405	2,889	1,800
		На участке	ДH	кгм/см2	ДH=Дhд∙lпр	1,059	0,050	0,025	0,217	0,122
Конец участка	Давление		Pк	кгс/см2	Pк=Pн+ДH	7,059	7,109	7,134	7,109	7,109
	Удельный вес		ϒк	кгс/м3	По табл. 1.5	3,677	3,707	3,716	3,707	3,707
Средний удельный вес			ϒср2	кгс/м3	ϒср2=(ϒн+ϒк)/2	3,423	3,692	3,712	3,652	3,677
Погрешность			д	безразм.	д=(ϒср2-ϒср1)/ϒср2	0,007	0,011	0,003	0,014	0,007
				%	д=(ϒср2-ϒср1)/ϒср2*100	0,672	1,138	0,310	1,410	0,721

По данным, полученным из гидравлического расчёта построим пьезометрический график.

Рисунок 2 -Пьезометрический график паропровода

.2 Гидравлический расчет водяных тепловых сетей

Рисунок 3 - Схема водяных тепловых сетей

Таблица 4.2 - Гидравлический расчёт водных тепловых сетей

Расчетная величина		Обозначение	Размерность	Расчетная формула или способ определения	Номер участка
					К-П1	П1-П9	П1-П2	П2-П3	П2-П4	П4-П5	П4-П6	П6-П7	П6-П8
Расход воды		G	т/ч	По заданию	2327	905	1244	335	907	650	350	118	275
Диаметр трубопровода, принятый в расчете		Dнр	мм	d=корень из(G/pVП) при V=1,2	0,403	0,490	0,575	0,298	0,491	0,415	0,305	0,177	0,270
Характеристики трубы	Наружный диаметр	Dн	мм	По табл. 9.11	426	325	325	325	273	219	133	194
	Толщина стенки трубы	s	мм		10	8	8	7	8	8	7	4	6
	Условный проход	Dy	(мм)	ГОСТ 28338-89	450	350	350	250	350	300	250	150	200
Коэффициент		a	безразм.	По табл. 9.5	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3
Длина участка трубопровода	По плану	l	м	По заданию	150	870	150	250	380	50	180	75	120
	Эквивалентная	lэ	м	lэ=l∙a	45	261	45	75	114	15	54	22,5	36
	Приведенная	lпр	м	lпр=l+lэ	195	1131	195	325	494	65	234	97,5	156
Скорость воды на участке		х	м/с	По табл. 9.11	4,93	3,4	5,125	2,9	3,842	3,69	2,9	2,6	2,45
Потеря давления	Удельная на трение	Дh	кгс/м2∙м	По табл. 9.11	60,3	40,5	91,85	49,4	51,57	60,1	49,4	74,9	41,1
	На участке	ДH	кгс/м2	ДH=Дh∙lпр	11759	45806	17911	16055	25476	3907	11560	7303	6412
Суммарная потеря давления от котельной		H	м.вод.ст.	2УH∙10-4	29,237

4.2 Гидравлический расчет конденсатопровода

Расчетная величина			Обозначение	Размерность	Расчетная формула или способ определения	Номер участка
						П5-П4	П4-П1	П1-К	П2-П1	П3-П1
Доля возврата конденсата			м	безразм.	По заданию	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7
Расход пара			Gп	кг/с	По заданию	1,76	3,51	5,27	1,76	1,87
Расход пароводяной смеси			Gсм	кг/с	Gсм=Gп∙м	1,232	2,457	3,689	1,232	1,309
Характеристики трубы	Наружный диаметр		Dн	мм	По табл. 9.24	159	194	219	159	159
	Толщина стенки трубы		s	мм		2,5	2,5	4,5	2,5	2,5
	Условный проход		Dy	(мм)	ГОСТ 28338-89	150	150	150	150	150
Разность геодезических отметок в конце и начале участка			Дhг	м	(hгк-hгн) главная ветка И-0-2	0	-8	-20	-38	17
Давление перед конденсационным горшком			P1	кгс/см2	Принимаем 0,7∙Pн	0,782	0,700	7,109	0,782	0,782
Давление в начале участка			P1'	кгс/см2	P1'=a∙(P1-1)+1, где а=0,5-0,7	0,869	0,820	4,665	0,869	0,869
Давление в конце участка трубопровода			P2	кгс/см2	Принимаем	2,5	1,69	4,4	1,78	1,71
Коэффициент			фи	безразм.	По табл. 9.25	26,38	72,3	89,25	64,4	72,5
Коэффициент			a	безразм.	По табл. 9.5	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3
Длина участка трубопровода	По плану		l	м	По заданию	700	300	70	500	450
	Эквивалентная		lэ	м	lэ=l∙a	210	90	21	150	135
	Приведенная		lпр	м	lпр=l+lэ	910	390	91	650	585
Конд. при ϒ=958,4 кгс/м3	Скорость		х	м/с	По табл. 9.24	0,22	0,3	0,43	0,2	0,22
	Удельная потеря давления на трение		Дh	кгс/м2∙м	По табл. 9.24	3,1	1,35	1,35	1,08	0,9
Удельный вес конденсата при давлении P2			ϒсм	кгс/м3	По табл. 9.27	3,1	1,95	6,41	6,11	3,84
Пароводяная смесь при ϒсм	Скорость		хсм	м/с	хсм=фи∙х	5,8036	21,69	38,3775	12,88	15,95
	Потеря давления	Удельная	Дhсм	кгс/м2∙м	Дhсм=Дh∙фи	81,778	97,605	120,488	69,552	65,25
		На участке	ДHсм	кгс/см2	ДHсм=Дhсм∙lпр	7,442	3,807	1,096	4,521	3,817

Рисунок 4 -Пьезометрический график конденсатопровода

трубопровод гидравлический тепловой котельная

5. Тепловой расчет паропровода

Прокладка паропровода наземная, следовательно расчетная температура окружающей среды соответствует температуре наружного воздуха при максимально зимнем режиме (t_но).

Паропровод полностью изолирован, задвижки изолированы на ѕ от их площади поверхности.

Результаты теплового расчета сведены в таблицу 5.

Таблица 5.1 - Тепловой расчет паропровода

Расчетная величина	Обоз	Размерность	Расчетная формула или способ определения	Номер участка

				П5-П4	П4-П1	П1-К	П3-П1	П2-П1
Расход пара	т/ч	По заданию	1,22	2,75	6,11	1,53	2,14
Длина участка трубопровода	L	м	По заданию	700	300	70	450	500
Удельная потеря теплоты с 1 м изолированного паропровода	q	Вт/м∙К	Приложение 3 Грибанов	1,09	1,09	1,09	1,09	1,09


Эквивалентная длина задвижки	LэквЗ	м	Принимается в пределах 4…8	5
Количество задвижек на участке	nз	безразм.	По заданию	1	1	1	1	1

Эквивалентная длина опор	Lоп ЭКВ	м	(0,1-0,15)∙L	70	30	7	45	50
Суммарная эквивалентная длина участков	Lэкв	м	LэквЗ∙nз+Lоп ЭКВ	75	35	12	50	50

Температура пара в начале участка (от источника)	ф1	°С	Таблица II Ривкин	168,84	168,96	165,46	164,26	164,77

Температура пара в конце участка (от источника)	ф2	°С	Таблица II Ривкин	164,96	165,46	165,6	165,46	165,46

Средняя температура на участке	фср	°С	(ф1+ф2)/2	166,9	167,21	165,53	164,86	165,12

Средняя массовая теплоемкость на участке	ср	кДЖ/кг∙К	Теплофизические свойства	3,48	4,03	3,948	3,658	3,68

Потери тепла на участке	Q	кВт	q∙(L+Lэкв)∙(фср-tно)	151,971	65,804	15,957	96,934	106,780
Температура пара в конце участка (от источника)	ф2'	°С	ф1-Q/(D∙ср)	133,045	163,022	164,798	146,940	151,211

Погрешность	д	безразм.	д=(ф2-ф2')/ф2	0,193	0,015	0,005	0,112	0,086
		%	д=(ф2-ф2')/ф2*100	19,347	1,473	0,484	11,193	8,612

Рассчитаем тепловую изоляцию оборудования и трубопроводов [5]

Для цилиндрических объектов диаметром менее 2 м толщина теплоизоляционного слоя определяется по формуле:

где - отношение наружного диаметра изоляционного слоя к наружному диаметру изолируемого объекта;

сопротивление теплопередачи на 1 м длины теплоизоляционной конструкции цилиндрических объектов диаметром менее 2 м, (м·°С)/Вт;

термическое сопротивление стенки трубопровода, определяемое по формуле

коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности покровного слоя (приложение 9[5])

коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала.

наружный диаметр изолируемого объекта, м.

Величину определяем по нормированной линейной плотности теплового потока

где - нормированная линейная плотность теплового потока с 1 м длины цилиндрической теплоизоляционной конструкции при расположении оборудования и трубопроводов на открытом воздухе, принимаемая по обязательным приложениям 4, табл. 1 [5], Вт/м;

коэффициент, учитывающий изменение стоимости теплоты и теплоизоляционной конструкции в зависимости от места установки (приложение 10 [5]). ;

средняя температура теплоносителя, ;

средняя температура за год окружающей среды, ;

Также нужно учитывать термическое сопротивление стенки трубопровода

диаметр наружной поверхности изолирующего слоя, м;

коэффициент теплопроводности стенки ().

В качестве теплоизоляционных материалов выберем плиты теплоизоляционные из минеральной ваты на синтетическом связующем, ГОСТ 9573-82, марки 125 с плотностью и теплопроводностью

Таблица 5.2 - Определение толщины изоляции

Расчетная величина	Обозначение	Размерность	Расчетная формула или способ определения	Номер участка
				П4-П5	П1-П4	П1-К	П3-П1	П2-П1
Плотность теплового потока			Приложение 4; Таблица 1 6280916857
Сопротивление теплопередаче на 1 м длины конструкции				2,2	1,976	1,81	2,18	2,3
Термическое сопротивление стенки трубопровода				0,00016	0,00016	0,00014	0,00016	0,00016
Параметр B	B	безразм.		1,590	1,91	1,73	1,91	1,91
Диаметр наружной поверхности изолирующего слоя		м		0,434	0,303	0,379	0,303	0,303
Толщина теплоизоляции		м		0,08	0,072	0,08	0,072	0,072

Расчетную толщину индустриальных теплоизоляционных конструкций из волокнистых материалов и изделий следует округлять до значений, кратных 20, и принимать согласно рекомендуемому приложению 11 [5].

Толщина изоляции на всех участках = 80 мм.

Материал для покровного слоя - сталь тонколистовая толщиной

Для предохранения покровного слоя от коррозии следует предусмотреть окраску.

. Расчет тепловой схемы котельной

Солесодержание исходной воды S_x⁼S_ив=300 мг/л

Температура сетевой воды:

Энтальпия сетевой воды:

Энтальпия насыщенного пара:

после котла

после РОУ

из деаэратора

СНП

Энтальпия конденсата:

Конденсата

Питательной воды

Воды деаэратора

Исходной воды

Насыщенной воды

Котловой воды р=1,4 Мпа

Расчет возвращенного конденсата

Потери конденсата:

Общая нагрузка отопления, вентиляции, горячего водоснабжения:

Расход пара на сетевые подогреватели:

(6-4)

Общий расход пара на внешнее потребление:

Потери пара в тепловой схеме:

Расход пара на собственные нужды:

Расход сетевой воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение:

, (6 - 8)

, (6 - 9)

Общий расход воды:

, (6 - 10)

Расход подпитки тепловой сети:

Паропроизводительность по пару после РОУ:

Сумма потерь пара и конденсата:

Доля потерь теплоносителя:

Процент продувки:

Расход питательной воды на РОУ:

Паропроизводительность после котла:

Расход продувочной воды:

Расход пара из СНП:

Расход воды из сепаратора продувки:

Расход пара из деаэратора питательной воды:

Расход выпара из деаэратора питательной воды:

Расход воды на ГВС:

Расход выпара из деаэратора горячего водоснабжения:

Суммарные потери сетевой воды, пара и конденсата:

Расход химобработанной воды первой ступени - сумма потерь пара и конденсата:

Расход химобработаноой воды второй ступени:

Расход исходной воды:

Расход пара на подогреватель исходной воды Т№2. Принято t₂₂=25⁰C:

Температура исходной воды после подогревателя Т№1

Температура воды на входе в Т№4:

i₄₁= i₃₂= 121 кДж/кг

Расход пара на подогреватель Т№3:

h₅₂=366 кДж/кг

Расход пара на деаэратор питательной воды:

Температура подпиточной воды на входе в теплообменник Т№9. Считаем, что G_подп≈G_Д2:

h₉₁= 196,93 кДж/кг

Расход пара на подогрев подпиточной воды в Т№8. t₈₂=t₉₁:

Расход пара на подогреватели Т№6,7.:

Считаем что расход пара на каждый сетевой подогреватель рассчитывается как общий расход пара на сетевые подогреватели деленное пополам, для простоты регулирования нагрузки.

(6.32)

Температура сетевой воды после Т№6 равная температуре на входе в Т№7:

Температура подпиточной воды после охладителя выпара ДР2:

Расход пара на деаэратор горячего водоснабжения:

Расчетный расход пара на собственные нужды:

(6 - 34)

Расчетная паропроизводительность:

Ошибка расчета:

Проведем расчет для других температур наружного воздуха, результаты сведем в таблицу.

Таблица 6 «Расчет режимов производственно-отопительной котельной»

№ п/п	Параметры		Обозн.	Метод определения	Расчетные режимы
1	Расчетная температура наружного воздуха			По заданию	tно	tнхм	tни	8	летний
					-30	-13,5	4,42
2	Давление пара, Мпа		pтех	Из гидравлического расчета	0,731	0,731	0,731	0,731	0,731
3	Технологическая нагрузка, кг/с		Dтех	По заданию	5,833	5,833	5,833	5,833	5,833
4	Доля возврата конденсата		м	По заданию	0,600	0,600	0,600	0,600	0,600
5	Температура возвращаемого конденсата, °С		tтех	По заданию	65,000	65,000	65,000	65,000	65,000
6	Нагрузка на отопление, МВт		Q0	Из главы 2	20,575	13,115	6,100	4,698	0,000
7	Нагрузка на вентиляцию, МВт		Qв	Из главы 2	2,349	2,246	0,732	0,564	0,000
8	Нагрузка на ГВС, МВт		Qгвс	Из главы 2	8,729	8,729	8,729	8,729	5,587
9	Солесодержание исходной воды, мг/кг		Sив	Принимается	300,000	300,000	300,000	300,000	300,000
10	Температура сетевой воды, °С	Подающий трубопровод	ф01	Из главы 2	150,000	110,600	65,000	65,000	65,000
		Обратный трубопровод	ф02		70,000	57,000	40,070	40,070	40,070
11	Энтальпия сетевой воды, кДж/кг	Подающий трубопровод	iсп	По таблицам Ривкина	632,200	463,858	272,020	272,020	272,020
		Обратный трубопровод	iсоб		292,970	238,540	170,376	170,376	170,376
12	Энтальпия насыщен-ного пара, кДж/кг	При p=1,4 МПа	i''1,4	По таблицам Ривкина	2788,400	2788,400	2788,400	2788,400	2788,400
		При p=0,67 МПа	i''0,67		2761,100	2761,100	2761,100	2761,100	2761,100
		При p=0,15 МПа	i''0,15		2693,900	2693,900	2693,900	2693,900	2693,900
		При p=0,12 МПа	i''0,12		2683,800	2683,800	2683,800	2683,800	2683,800
13	Энтальпия технологических сред, кДж/кг	Возвращаемого конденсата	iтех	При tтехв=65 °С По таблицам Ривкина	272,020	272,020	272,020	272,020	272,020
		Конденсата tк=80 °С	iк	По таблицам Ривкина	334,920	334,920	334,920	334,920	334,920
		Питательной воды tпв=90 °С	iпв	По таблицам Ривкина	439,390	439,390	439,390	439,390	439,390
		Воды деаэратора p=0,12 Мпа	iд	По таблицам Ривкина	439,360	439,360	439,360	439,360	439,360
		Исходной воды	iив	По таблицам Ривкина	21,010	21,010	21,010	21,010	21,010
		Насыщенной воды p=0,15 Мпа	i'0,15	По таблицам Ривкина	467,130	467,130	467,130	467,130	467,130
		Котловой воды p=1,4 Мпа	i'1,4	По таблицам Ривкина	830,100	830,100	830,100	830,100	830,100
14	Расход технологического конденсата, кг/с		Gтех	Gтех=м∙Dтех	3,500	3,500	3,500	3,500	3,500
15	Потери технологического конденсата, кг/с		Gтехпот	Gтехпот=Dтех-Gтех	2,333	2,333	2,333	2,333	2,333
16	Общая нагрузка на отопление, вентиляцию и ГВС, МВт		Qс	Qс=Q0+Qв+Qгвс	31,653	24,090	15,561	13,991	5,587
17	Расход пара на сетевые подогреватели, кг/с		Dст	Dст=Qс/(i''0,67-iк)	13,046	9,929	6,414	5,767	2,303
18	Общий расход пара на внешнее потребление, кг/с		Dвн	Dвн=Dтех+Dст	18,879	15,762	12,247	11,600	8,136
19	Потери пара в тепловой схеме, кг/с		Dпот	Dпот=0,03∙Dвн	0,566	0,473	0,367	0,348	0,244
20	Расход пара на собственные нужды, кг/с		Dсн	Dсн=0,05∙Dвн	3,503	2,961	2,477	2,303	1,299
21	Расход сетевой воды, кг/с	На отопление и вентиляцию	Gов	Gов=(Q0+QВ)/(iсп-iсоб)	67,577	68,175	67,215	51,769	0,000
		На ГВС	Gгвс	Gгвс=Qгвс/(iсп-iсоб)	25,732	38,741	85,878	85,878	54,966
22	Общий расход сетевой воды, кг/с		Gс	Gс=Gов+Gгвс	93,308	106,916	153,093	137,647	54,966
23	Расход подпитки, кг/с		Gподп	Gподп=0,015∙Gc	1,400	1,604	2,296	2,065	0,824
24	Паропроизводительность при p=0,67 Мпа, кг/с		Dк0,67	Dк0,67=Dтех+Dст+Dсн+Gпод	22,949	19,196	15,091	14,251	9,679
25	Сумма потерь воды, пара и конденсата, кг/с		Gпот	Gпот=Gтехпот+ Dпот+Gпод	4,299	4,410	4,997	4,746	3,402
26	Доля потерь теплоносителя		Пх	Пх=Gпот/Dк0,67	0,187	0,230	0,331	0,333	0,351
27	Солесодержание воды, мг/кг	Химобработанной	Sх	Принято	300,000	300,000	300,000	300,000	300,000	Sкв	3000,000	3000,000	3000,000	3000,000	3000,000
28	Доля продувки		Рпр	Рпр=Sх∙Пх/(Sкв-Sх∙Пх)	0,019	0,024	0,034	0,034	0,036
29	Расход питательной воды на РОУ, кг/с		Gроу	Gроу=Dк0,67*(i''1,4-i''0,67)/ (i''1,4-iпв)	0,267	0,223	0,175	0,166	0,112
30	Паропроизводительность при p=1,4Мпа, кг/с		Dк1,4	Dк1,4=Dк0,67-Gроу	22,682	18,973	14,916	14,085	9,566
31	Расход продувочной воды, кг/с		Gпр	Gпр=Рпр∙Dк1,4	0,433	0,446	0,511	0,485	0,348
32	Расход пара из сепаратора, p=0,15 Мпа		Dс0,15	Dс0,15=Gпр∙(i'1,4-i'0,15)/ (i''0,15-i'0,15)	0,071	0,073	0,083	0,079	0,057

33	Расход воды из сепаратора, кг/с		Gснп	Gснп=Gпр-Dс0,15	0,362	0,373	0,428	0,406	0,292
34	Расход воды из деаэратора, кг/с		Gд	Gд=Dк0,67+Gпр+Gподп	24,781	21,246	17,898	16,801	10,852
35	Расход выпара, кг/с		Dвып	Dвып=0,002∙Gд	0,050	0,042	0,036	0,034	0,022
36	Суммарные потери пара и конденсата, кг/с		Gпот	Gпот=Gтехпот+Dпот+Gснп+ +Gподп+Dвып	4,711	4,825	5,460	5,185	3,715
37	Расход воды, кг/с	Химобработанной	Gхво	Gхво=Gпот	4,711	4,825	5,460	5,185	3,715
		Исходной	Gисх	Gисх=1,15∙Gхво	5,418	5,549	6,279	5,963	4,272
38	Расход пара на подогреватель исходной воды Т№2, кг/с		D2	Принимаем t22=25 °С D2=Gисх*(i22-i21)/(i''0,67-iк)	0,187	0,192	0,217	0,206	0,147
39	Температура исходной воды после подогревателя Т№1, °С		t12	t12=(i22+(Gснп/Gисх)* *(i'0,15-iк))/св	-	-	-	-	-
40	Температура воды на входе в Т№4, °С		t41	t41=(t42-(Gд/Gхво)*(iд-iпв))/ /св	80,000	80,000	80,000	80,000	80,000
41	Расход пара на подогреватель Т№3, кг/с		D3	D3=Gхво∙(i32-i12)/ /(i''0,67-iк)	0,447	0,458	0,519	0,493	0,353
42	Температура химобработан- ной воды после охладителя выпара		t52	t52=(t42+(Dвып/Gхво)* *(i''0,12-iк))/св	85,898	84,936	83,675	83,633	83,275
43	Расход пара на деаэрацию		Dд	Формула 4-23	2,944	2,364	1,741	1,605	0,863
44	Расход пара на собственные нужды, кг/с		Dснр	Dснр=Dд+D2+D3	3,578	3,014	2,477	2,303	1,364
45	Расчетная производительность, кг/с		Dкр0,7	Dкр0,7=Dтех+Dснр+Dпот+ +Dст	23,024	19,249	15,091	14,251	9,744
46	Погрешность		%	∆=(Dкр0,67-Dк0,67)/Dкр0,67	0,327	0,275	-0,001	0,003	0,663

7. Выбор оборудования котельной

.1 Выбор котельного агрегата

Паропроизводительность котельного агрегата:

1) Максимальная, в зимний период при :

) Минимальная, в летний период:

Выбираем 1 паровой котел марки Е-100-1,4-250 ГМ (ГМ-100-14-250):

Таблица 7.1 - Основные технические данные парового котла Е-50-1,4-250ГМ.

№ п/п	Наименование	Значение
1	Тип	Однобарабанный
2	Вид расчетного топлива	Природный газ и мазут
3	Паропроизводительность, т/ч	50
4	Давление пара на выходе из котла, МПа	1,4
5	Температура перегретого пара, °С	250
6	Температура питательной воды, °С	100
7	КПД расчетный (брутто), %	93/90
8	Размеры, м Ширина Глубина Верхняя отметка котла	11,2 18 14,6

Выбираем 2 паровых котлов E-160-1,4-250 ГМ (ТГМЕ-187)

Таблица 7.2 - Характеристики котла E-160-1,4-250ГМ

Топливо	Природный газ и мазут
Паропроизводительность, т/ч	160
КПД (брутто), %	90,9
Давление пара на выходе, МПа	1,4
Температура пара на выходе, °С	250

Суммарная производительность выбранных котлов

D=50+160+160=370 т/ч

.2 Выбор деаэратора

Расход воды из деаэратора питательной воды . Выбираем 2 деаэратора ДА-200/50 и ДА-25/8.

Таблица 7.2 - Характеристики деаэраторов ДА-400/75 и ДА-50/15

Номинальная производительность, т/ч	400	50
Рабочее давление, МПа	0,02	0,02
Полезная емкость бака-аккумулятора, м3	75	15
Высота деаэратора, мм	6600	4390

.3 Подбор насосов:

1. Насос исходной воды. - СМ 100-65-200/2б,

2шт(1 резерв)

2. Питательный насос - ПЭ 250-45-2, 3шт(1 резерв)

. Сетевой насос 90 м.в.ст. - СЭ 2500-100-25, 2шт(1 резерв)

. Подпиточный насос - ЦН 50-135, 2шт(1 резерв)

Таблица 7.3 - Характеристики насосов

Насос	Подача, м3/ч	Напор, м	Мощн. двигателя, КВт	Частота вращения, об/мин
СМ 100-65-200/2б	80	32	18,5	1450
ПЭ 250-45-2	250	500	500	2970
СЭ 2500-100-25	2500	100	700	1500
ЦН 50-135	50	135	250	3000

.4 Подбор теплообменников

Выбор теплообменных установок для котельной осуществляется по результатам теплового расчета подогревателей. Цель расчета - определить площадь теплообмена. Полученная и известные (максимальные и рабочие давления теплоносителей в трубной системе, в межтрубном пространстве, максимальные температуры теплоносителей, тепловая мощность) характеристики сравниваются с характеристиками теплообменных аппаратов, приведенные в каталогах. После технико-экономического обоснования (ТЭО) выбирается тип и марка теплообменника.

Таблица 7.41 - Характеристики теплообменников

мер	Обозначение нагревателя ПП	Рабочее давление, пар/вода, МПа	Диаметр корпуса, Ду, мм	Кол-во трубок, шт	Площадь поверхности нагрева, м2	Масса секции/ подогревателя, кг
2	ПП2-9-7-2	0,68/1,57	325	68	9,5	470
3	ПП2-6-2-2	0,68/1,57	325	68	6,3	380
4	ВВП-11- -219-2000		219	61	5,76	173
5	Охладитель выпара ОВА-8	0,12/0,5	426	48	8	355
8	ПП2-6-2-2	0,68/1,57	325	68	6,3	380
6	ПСВ-300-14-23	0,14/0,23	1540	1217	311	16007
7	ПСВ-650-6-25	0,588/2,45	325	68	580,8	26364
9	ВВП-01- 57-2000		16	4	0,38	24
10	Охладитель выпара ОВА-2	0,12/0,5	219	48	232

Таблица 7.42 - Расчет теплообменников тепловой схемы котельной.

Расчетная величина	Обоз.	Размерность	Расчетная формула или метод опред.	Номер теплообменного аппарата
				Производственная часть					Отопительная часть
				2	3	4	5	8	6	7	9	10
Тепловая нагрузка	Q	кВт		1360	189	3020	413	396	83430	83430	1348	45
Наиб. разность темп. т/н	tБ	0С	141137688712056562020
Наим.разность темп. т/н	DtМ	0С	7555205551010155
Среднелог. темп. напор	Dt	0С		147,77	108,18	103,276	22,216	108,18	71,135	28,462	103,276	33,412
Коэф. теплопередачи	k	Рекомендации [6]222222222
Площадь поверхности т/о	F	м2	2,330,122,364,270,14227567,30,2350,29

Заключение

В курсовом проекте рассчитаны:

. сезонная тепловая нагрузка котельной при t_но= -34⁰С:

2. круглогодичная тепловая нагрузка котельной:

3. суммарная годовая тепловая нагрузка:

4. температуры воды в подающем и обратном трубопроводах, и построили температурный график (см. стр.14)

. расходы сетевой воды и построили график расходов (см. стр.19)

Также провели:

. гидравлический и тепловой расчет паропровода.

. гидравлический расчет водяных тепловых сетей.

. гидравлический расчет конденсатопровода.

Рассчитали:

. тепловую изоляцию трубопроводов, толщина изоляции 80 мм на всех участках. Материал для покровного слоя - сталь тонколистовая толщиной 0,35 мм.

. При заданном расходе технологического пара, определены расходы котловой воды при различных режимах работы.

Для обеспечения нагрузки теплоснабжения и нужд производственных потребителей подобраны паровые котлы, а также вспомогательное оборудование: деаэраторы, насосы и подогреватели.

Библиографический список

1. Кириллов В.В. Расчет тепловых схем источников теплоснабжения промышленных предприятий: учебное пособие/В. В. Кириллов. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2010. - 77 с.

. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов/Е.Я. Соколов. - М.: Издательство МЭИ, 2013. - 472 с.

. Ривкин С.Л., Александров, А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара: Справочник. Рек. Гос. службой стандартных справочных данных - 2-е изд., перераб. и доп. / С.Л. Ривкин, А.А. Александров - М.: Энергоатомиздат, 2012. - 80с.

. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей/под ред. А.А. Николаева. - Курган.: Интеграл, 2007. - 360 с.

. Есина, И.В. Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий/ И.В. Есина, А.И Грибанов- Челябинск: ЧГТУ, 1990.

6. СНиП 2.04.14-88. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов.

Проектирование производственно-отопительной котельной

Проектирование производственно-отопительной котельной

Похожие работы на - Проектирование производственно-отопительной котельной