01-06-19ep3.nuwm.edu.ua › 5507 › 1 › 01_06_19.pdf · навантажень на...

Міністерство освіти і науки України

Національний університет водного господарства

та природокористування

Кафедра гідроенергетики, теплоенергетики та гідравлічних

машин

01-06-19

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання курсового проекту з дисципліни

«ПРОЕКТУВАННЯ ТА СПОРУДЖЕННЯ ОБ’ЄКТІВ ТЕПЛОЕНЕРГЕТИКИ»

на тему: «Проект парової котельні»

для магістрів спеціальності 144 «Теплоенергетика»

денної форми навчання

Рекомендовано до друку

науково-методичною комісією

спеціальності 144 «Теплоенергетика»

протокол № 3 від 30 листопада 2016р.

РІВНЕ-2016

2

Методичні вказівки до виконання курсового проекту з дисципліни

«Проектування та спорудження об’єктів теплоенергетики» на тему: «Проект

парової котельні» для магістрів напряму підготовки 144 «Теплоенергетика»

денної форми навчання. /Трофимчук І.П. - Рівне: НУВГП, 2016. – 28 с.

Укладачі: Трофимчук І.П., асистент.

Відповідальний за випуск: Рябенко О.А., д.т.н., проф., завідувача кафедри

гідроенергетики, теплоенергетики та

гідравлічних машин

© Трофимчук І.П. 2016

© Національний університет водного

господарства та природокористування, 2016

3

Вступ Сучасна котельна установка є складною спорудою, що складається з

великої кількості різноманітного устаткування, а саме котел та інше

допоміжне обладнання (тяго дуттьові машини, насоси, механізми і пристрої

управління, димова труба тощо) пов’язаних в єдине ціле загальною схемою,

для отримання водяної пари або гарячої води за рахунок теплоти палива, що

спалюється.

Парові котельні – це котельні відпуск тепла в яких відбувається через

виробіток насиченої або перегрітої пари. Парові котельні зазвичай являються

чисто виробничими, в яких планується подальше використання пари для

виробничих потреб, або для виробничо-опалювальних потреб - в яких разом з

виробничим навантаженням присутнє опалювальне навантаження.

Курсовий проект є самостійною роботою студента-магістра, яка завершує

вивчення однієї з основних дисциплін спеціальності.

Виконання курсового проекту дозволяє закріпити знання, отримані при

вивченні теоретичного курсу, активізувати роботу кожного студента,

розвивати навички самостійного виконання розрахунків і вибору обладнання

різних установок при проектуванні і спорудженні об’єктів теплоенергетики.

Курсовий проект складається з розрахунків окремих розділів, які зв’язані

між собою загальною схемою та розрахунковими значеннями.

Оформлення текстових документів та виконання графічного матеріалу

виконується згідно методичних вказівок 034-76.

Методичні вказівки відповідають робочій програмі з навчальної

дисципліни «Проектування та спорудження об’єктів теплоенергетики» для

магістрів спеціальності 144 «Теплоенергетика».

1. Зміст курсового проекту Завдання

Вступ

1 Розрахунок теплового навантаження на котельню

2 Розрахунок теплової схеми котельні

3 Розрахунок та підбір основного та допоміжного обладнання

Висновки

Література

2. Вихідні дані для розрахунку Завдання, в якому відображенні вихідні дані для розрахунку, видає

викладач згідно встановленої форми (див. додаток 1) для кожного магістра із

зазначенням дати видачі.

Магістр виконує курсовий проект відповідно до виданого йому завдання,

деякі параметри, які входять в розрахунок, студент вибирає самостійно.

4

3. Розрахунок теплового навантаження на котельню 3.1 Завдання розрахунку

Провести розрахунок максимальних, середніх та річних теплових

навантажень на опалення та гаряче водопостачання згідно завдання.

Вибраних кліматичні дані зовнішнього повітря відповідно заданого

населеного пункту по [1].

3.2 Витрата теплоти на опалення

3.2.1 Максимальну (розрахункову) витрату теплоти на опалення

визначається за формулою, кВт

( ). ,о о зов вн р оQ q V t tα= ⋅ ⋅ ⋅ − (1.1)

де о

q – питома опалювальна характеристика, 3

,Вт

м К⋅ (див. завдання);

зовV – зовнішній об’єм будівлі, 3м , (див. завдання);

внt – температура внутрішнього повітря в приміщенні, С° ;

. .р оt – максимально-розрахункової температури зовнішнього повітря

системи опалення, С° ;

α – коефіцієнт, який враховує розбіжність розрахункових умов від

реальних. Визначається в залежності . .р оt , [1].

3.2.2 Середні витрати теплоти на опалення визначається за формулою,

кВт

( )( )

.

.

,вн cp оср

o о

вн p o

t tQ Q

t t

−= ⋅

− (1.2)

де . .ср оt – середня температура за опалювальний період, ;о С

3.2.3 Сумарні середні витрати теплоти на опалення, кВт

. . .ср

о ср оQ Q=∑ (1.3)

3.2.4 Річну витрата теплоти на опалення за рік визначається за формулою,

/ГДж рік

. . . 24 3600,о рік о ср оQ Q n= ⋅ ⋅ ⋅ (1.4)

де оn – тривалість опалювального періоду, діб. Вибрати з [1] відповідно

заданого населеного пункту.

5

3.3 Витрата теплоти на гаряче водопостачання

3.3.1 Середня витрата теплоти на гаряче водопостачання (ГВП) за

опалювальний період визначається за формулою, кВт

( ). . . .

. . . 1,395 ,24

г в х зж

г в ср ж

b t tQ m

⋅ −= ⋅ ⋅ (1.5)

де жm – кількість жителів, чол., (див. завдання);

b – норма витрати води в кг при 60 о С , для житлових будинків на одного

жителя за добу, ( . .) 70 / ,b f тип сп кг с= = [2];

. .г вt – температура гарячої водопровідної води в опалювальний період, °С,

(див. завдання);

. .х вt – температура холодної водопровідної води в опалювальний період,°С,

(див. завдання).

3.3.2 Максимальну витрату на ГВП визначається за формулою, кВт

. .max . . .(2...2, 4) ,ж ж

г в г в срQ Q= ⋅ (1.6)

3.3.3 Витрата теплоти на ГВП в літній період визначається за формулою,

кВт

. . . . .

. . . . . .

. . . .

,Літо Ж ж г в х лг в ср г в ср

г в х з

t tQ Q

t tβ

−= ⋅ ⋅

− (1.7)

де .х лt – температура водопровідної води в літній період, °С, (див.

завдання);

β – коефіцієнт який враховує зниження потреб ГВП у літній період,

0,8.β =

1.3.3 Річні витрати теплоти на ГВП визначається за формулою, ГДж/рік:

. . . . . . . .24 (350 ) 3600.Літо

г в рік г в ср о г в ср оQ Q n Q n = ⋅ ⋅ + ⋅ − ⋅ (1.8)

Основні результати розрахунку необхідно представити у вигляді таблиць

1.1-1.3.

6

Таблиця 1.1

Максимальні витрати теплоти

Назва навантаження Позначен

ня

Одиниця

вим. Значення

Опалення

Житлових будинків ж

оQ кВт

Адміністративно-

господарських

будинків

А

оQ кВт

Сумарне навантаження на опалення оQ кВт

Гаряче

водопостачання за

опалювальний

період

Житлових будинків . .max

ж

г вQ кВт

Сумарне навантаження на ГВП . .maxг вQ кВт

Максимальне навантаження на

котельню maxQ кВт

Таблиця 1.2

Середні витрати теплоти


ня

Одиниця


1 2 3 4 5

Опалення

Житлових будинків .

ж

о срQ кВт

Адміністративно –

господарських

будинків .

А

о срQ кВт

Сумарне навантаження на опалення срQ кВт

Гаряче


опалювальний

період

Житлових

будинків . .

ж

г в срQ кВт

Сумарне навантаження на ГВП . .г в срQ кВт

7

Продовження табл. 1.2

1 2 3 4 5

Середня витрата теплоти на

котельню в опалювальний період срQ кВт

Гаряче


літній період

Житлових

будинків .

. .

Літо ж

г в срQ кВт

Сумарне навантаження на ГВП в літній

період . .

Літо

г в срQ кВт

Таблиця 1.3

Річні витрати теплоти


ня

Одиниця


Опалення житлових та адміністративно –

господарських будинків .о рікQ

ГДж

рік

Гаряче водопостачання житлових та

адміністративно господарських будинків . .г в рікQ

ГДж

рік

Сумарне річне навантаження рікQ∑

ГДж

рік

4. Розрахунок теплової схеми котельні

Відпуск пари технологічним споживачам зазвичай відбувається від

котелень, які називаються промисловими. Ці котельні виробляють насичений

або перегрітий водяний пар з тиском до 1,4 МПа або 2,4 МПа. Цей пар

використовується технологічними споживачами, а також невелика кількість –

на приготування гарячої води, що надходить в систему теплопостачання.

Приготування гарячої води відбувається в мережевих підігрівниках які

встановленні в котельні.

Принципова теплова схема промислово-опалювальної котельні

відображена на рис. 1.

8

Рис. 1. Принципова теплова схема промислово-опалювальної котельні

Насос сирої води 3 подає воду в охолоджувач продувальної води 5, де

вона нагрівається за рахунок теплоти продувальної води. Далі сира вода

підігрівається до 20-30 °С в пароводяному підігрівнику сирої води 6 і далі

направляється на хімводоочистку (ХВО) 7. Хімічно очищена вода потрапляє

в охолоджувач підживлюючої води 10 і підігрівається до певної температури.

Наступний підігрів хімічно очищеної води відбувається в пароводяному

підігрівнику 14. Далі хімічно очищена вода надходить до деаератора 16,

деяка частина її проходить через охолоджувач випару деаератора 15.

Підігрів мережевої води відбувається паром в пароводяному

теплообміннику 13 та охолоджувачі конденсату 12. Конденсат від усіх

підігрівників направляється в деаератор, а також повертається конденсат від

зовнішніх споживачів пари.

Підігрів води в деаераторі відбувається парою від котлів 1 і парою від

розширювача неперервної продувки 2. В котельнях, з паровими котлами,

незалежно від теплової схеми, використання теплоти неперервної продувки є

обов’язковим елементом. Використана в охолоджувачі продувальна вода

скидається в продувальний колодязь (барботер) 4.

Деаерована вода з температурою близько 104 °С живильним насосом 8

подається на парові котли. Підживлююча вода для системи теплопостачання

9

забирається із того ж деаератора, охолоджується в охолоджувачі

підживлюючої води до 70 °С і за допомогою підживлюючого насосу 9

подається в зворотну магістраль теплової мережі. Використання загального

деаератора для приготування живильної і підживлюючої води можливо лише

для закритих систем теплопостачання. У відкритих системах

теплопостачання витрата підживлюючої води значно більша ніж у закритих,

тому в котельнях слід встановити два деаератора: один для приготування

живильної води, другий – підживлюючої води. В котельнях з паровими

котлами, як правило, встановлюють деаератори атмосферного типу.

Для технологічних споживачів, що використовують пар з більш низькими

параметрами по відношенню до виробленої пари котлами, а також для

підігрівників теплової схеми передбачена редукційна установка (РУ) 17 для

пониження тиску пари, або редукційно-охолоджуюча установка (РОУ) для

пониження тиску і температури пари.

Розрахунок теплової схеми котельні з паровими котлами виконується для

трьох режимів: максимально-зимового, найбільш холодного місяця і

літнього.

4.1 Розрахунок теплової схеми для максимально зимового режиму роботи котельні

4.1.1 Коефіцієнт зниження втрат теплоти на опалення для режиму

найбільш холодного місяця

. .

.

,вн н

о в

вн р о

t tК

t t

−=

−

(4.1)

4.1.2 Визначити температуру води в падаючій та зворотній лініях на

потреби опалення, С°

'

1 1 .( ) ,

т вн т вн о вt t t t K= + − ⋅ (4.2)

'

2 2 .( ) ,

т вн т вн о вt t t t K= + − ⋅

(4.3)

де 2 1,

т тt t - відповідно температура мережевої води до та після

мережевих підігрівачів, (див. завдання).

4.1.3 Визначити витрату води на підігрівачі мережевої води, /кг с

1 2

,( )

мер

води т т

QG

c t t=

⋅ − (4.4)

де води

c - середня масова ізобарна теплоємність води, 4,187води

кДжc

кг К=

⋅.

10

Q - розрахункове теплове навантаження системи теплопостачання, кВт ,

0 . .max,

г вQ Q Q= +

(4.5)

Для режиму найбільш холодного місяця теплове навантаження системи

теплопостачання визначається за формулою, кВт

0 . . .max,

о в г вQ Q К Q= ⋅ +

(4.6)

4.1.4 Витрата пари на підігрівник мережевої води, /кг с .

'' ',

( )МП

РОУ к МП

QD

h h η=

− ⋅ (4.7)

де ''

РОУh

- ентальпія редукованої пари перед підігрівачами мережевої води,

кДж

кг,

'' ( ),РОУ РОУ

h f P= [3, табл. ІІ, с. 14];

'

кh - ентальпія конденсату після підігрівачів мережевої води,

кДж

кг,

' ( ),к к

h f t= [3, табл. І, с. 7];

МПη - коефіцієнт корисної дії мережевого підігрівача, (див. завдання).

4.1.5 Сумарна витрата пари зовнішнім споживачам, кг/с '

. 1зов с РОУ ВирD D D= +

, (4.8)

де ВирD - витрата пари на технологічні потреби, кг/с, (див. завдання),

враховується, якщо тиск пари на технологічні потреби рівний тиску пари, що

виробляється котлами; '

1РОУD - витрата свіжої пари, що надходить на редукційно-охолоджуючу

установку, кг/с, ''

' " .

1 1 '

.

,РОУ ж в

РОУ РОУ

РОУ ж в

h hD D

h h

−= ⋅

− (4.9)

де .ж в

h - ентальпія живильної води, кДж

кг,

.( )

ж в жвh f t= , [3, табл. І, с. 7];

'

РОУh - ентальпія свіжої пари,

кДж

кг,

' ( ; )РОУ кот кот

h f P t= , [3, табл. ІІІ, с. 20];

''

1РОУD - витрата редукованої пари, кг/с,

"

1РОУ МП ВирD D D= + . (4.10)

Якщо, тиск пари на технологічні потреби відрізняється від тиску пари, що

надходить на мережеві підігрівники рівняння (4.10) має вид:

11

"

1РОУ МПD D= . (4.11)

Якщо, тиск пари на технологічні потреби лежить в межах від тиску пари,

що надходить на мережеві підігрівники до тиску пари, що виробляється

котлами рівняння (4.8) має вид:

' '

. 1 2зов с РОУ РОУD D D= + , (4.12)

де '

2РОУD - витрата свіжої пари, що надходить на другу редукційно-

охолоджуючу установку, кг/с, ''

' 2 .

2 '

.

,РОУ ж в

РОУ Вир

РОУ ж в

h hD D

h h

−= ⋅

− (4.13)

де ''

2РОУh - ентальпія редукованої пари після другої редукційно-

охолоджцючої установки, кДж

кг,

''

2( ),

РОУ Пh f P= [3, табл. ІІ, с. 14].

4.1.6 Кількість води, яка вприскується в РОУ, кг/с ' ''

"

'

.

,РОУ РОУ

РОУ РОУ

РОУ ж в

h hG D

h h

−= ⋅

− (4.14)

4.1.7 Витрата пари на власні потреби котельні, кг/с

' .

. . ,100

в п

в п зов с

КD D= ⋅ (4.15)

де .в п

К - коефіцієнт, що враховує витрату пари на власні потреби котельні

(підігрів сирої та хімічно очищеної води, витрата на деаератор).

Рекомендовано приймати 5 - 10%.

4.1.8 Витрата пари на підігрів мазуту, кг/с

. ,

100

м

м зов с

КD D= ⋅ (4.16)

де м

К - коефіцієнт, що враховує витрату пари на мазутне господарство

(підігрів мазуту). Рекомендовано приймати 3% при влаштуванні мазутного

господарства. При відсутності мазутного господарства 0м

К = .

4.1.9 Витрата пари на покриття втрат в котельні, кг/с

( )'.

. . .100

в т

в т зов с в п м

КD D D D= ⋅ − + , (4.17)

12

де .в т

К

- коефіцієнт, що враховує витрату пари на покриття втрат в

котельні. Рекомендовано приймати 2-3%.

4.1.10 Загальна паропродуктивність котельні, кг/с

. .зов с в п

D D D= + , (4.18)

де .в п

D - загальна витрата пари на власні потреби котельні, кг/с,

'

. . .в п в п в т мD D D D= + + . (4.19)

4.1.11 Втрати конденсату в обладнанні зовнішніх споживачів та всередині

котельні, кг/с

(1 )100

спож к

к Вир

КG D Dβ= − ⋅ + ⋅ , (4.20)

де β - відсоток повернення конденсату від технологічних споживачів,

(див. завдання);

кК - коефіцієнт, що враховує втрати конденсату в циклі котельної

установки. Рекомендовано приймати 3%.

4.1.12 Витрата хімічно очищеної води, кг/с

.

100

спож т с

ХОВ к мер

КG G G= + ⋅ , (4.21)

де .т с

К - коефіцієнт втрат води в тепловій мережі. Рекомендовано

приймати 2 – 3%.

4.1.13 Витрата сирої води визначається за формулою, кг/с

.

,с в ХОВ ХОВ

G К G= ⋅ (4.22)

де ХОВ

К - коефіцієнт, що враховує витрату води на власні потреби

хімводоочистки. Рекомендується приймати 1, 25.ХОВ

К =

4.1.14 Кількість води, що надходить в розширювач неперервної продувки,

кг/с

,100

п

пр

рG D= ⋅ (4.23)

де п

р - коефіцієнт неперервної продувки. Рекомендується приймати 2 –

3%.

13

4.1.15 Кількість пари, що отримується в розширювачі неперервної

продувки, кг/с

'

.

'' '

( ),

( )

пр к в розш

розш

розш розш

G h hD

x h h

⋅ −=

⋅ − (4.24)

де .к в

h - ентальпія котлової води, кДж

кг,

.( )

к в кh f Р= , [3, табл. ІІ, с. 14];

'

розшh - ентальпія води, що отримана в розширювачі неперервної продувки,

кДж

кг,

' ( )розш розш

h f Р= , [3, табл. ІІ, с. 14];

'

розшh - ентальпія пари, що отримана в розширювачі неперервної продувки,

кДж

кг,

'' ( )розш розш

h f Р= , [3, табл. ІІ, с. 14];

x - степінь сухості пари. Рекомендовано приймати 0,98.x =

4.1.16 Витрата води на виході із розширювача неперервної продувки,

/кг с

,розш пр розш

G G D= − (4.25)

4.1.17 Температура сирої води після охолоджувача неперервної продувки,

С°

' ''

'

. .

.

( ),

розш розш ох пр

с в х з

води с в

G h ht t

с G

η⋅ ⋅ −= +

⋅ (4.26)

де ''

прh - ентальпія води після охолоджувача неперервної продувки,

кДж

кг.

Рекомендується приймати '' 210 / ;пр

h кДж кг=

охη - коефіцієнт корисної дії охолоджувача неперервної продувки, (див.

завдання);

.х вt - температура сирої води, С° , (див. завдання).

4.1.18 Витрата пари на підігрівач сирої води, кг/с ' '

.

. . ''

( ),

( )

хов с в

с в с в РОУ

РОУ к псв

h hD G

h h η−

= ⋅− ⋅

(4.27)

14

де '

ховh - ентальпія сирої води після підігрівача, /кДж кг . Визначається в

залежності від температури сирої води, яка приймається в межах 20 ... 30 .С°

'

.( )

хов с вh f t= , [3, табл. І, с. 7];

'

.с вh - ентальпія сирої води після охолоджувача неперервної продувки,

кДж

кг,

' '

. .( )

с в с вh f t= , [3, табл. І, с. 7];

РОУ

кh

- ентальпія конденсату редукованої пари,

кДж

кг, ( )РОУ

к РОУh f Р= , [3,

табл. ІІ, с. 14].

4.1.19 Температура хімічно очищеної води після охолоджувача

деаерованої води, С°

. . 2 .'' '

0,01 ( ),

т с мер ж в т ох д

ХОВ ХОВ

ХОВ

К G t tt t

G

η⋅ ⋅ ⋅ − ⋅= + (4.28)

де .ох д

η - коефіцієнт корисної дії охолоджувача деаерованої води, (див.

завдання).

4.1.20 Витрата пари на підігрів хімічно очищеної води в підігрівнику

перед деаератором, кг/с

' ''

''

.

( ),

( )

ХОВ к ХОВ

ХОВ РОУ

РОУ к п хво

G h hD

h h η⋅ −

=− ⋅

(4.29)

де ''

ХОВh - ентальпія хімічно очищеної води перед підігрівником,

кДж

кг,

'' "( )ХОВ ХОВ

h f t= [3, табл. І, с. 7];

.п хвоη - коефіцієнт корисної дії підігрівника хімічно очищеної води, (див.

завдання).

4.1.21 Загальна кількість води та пари, що надходить в деаератор за

виключенням гріючої пари деаератора, /кг с

.,

Д ХОВ Вир ХОВ с в МП розшG G D D D D Dβ= + ⋅ + + + + (4.30)

4.1.22 Середня температура води в деаераторі визначається за формулою,

С°

15

' '

'

' ''

.,

РОУ

ХОВ к Вир к ХОВ к

Д

води Д

РОУ

с в к МП к розш розш

води Д

G h D h D ht

с G

D h D h D h

с G

β⋅ + ⋅ ⋅ + ⋅= +

⋅

⋅ + ⋅ + ⋅+

⋅

(4.30)

4.1.23 Витрата гріючої пари на деаератор, /кг с

'

.

''

1 .

( ),

( )

Д ж в води Д

Д

РОУ ж в Д

G h с tD

h h η

⋅ − ⋅=

− ⋅ (4.31)

де Дη - коефіцієнт корисної дії деаератора, (див. завдання).

4.1.24 Витрата редукованої пари на власні потреби котельні, /кг с

. .,РОУ

в п Д ХОВ с вD D D D= + + (4.32)

4.1.25 Витрата свіжої пари на власні потреби котельні, /кг с

''

1 .

. . '

.

,с РОУ РОУ ж в

в п в п

РОУ ж в

h hD D

h h

−= ⋅

− (4.33)

4.1.26 Дійсна паропродуктивність котельні з урахуванням витрати пари на

власні потреби, /кг с

.

. . . .( ) ( ),100

с св т

к зов с в п зов с в п

КD D D D D= + + ⋅ + (4.34)

4.1.27 Неузгодженість балансу теплової схеми визначається за формулою

100%,к

к

D DD

D

−∆ = ⋅ (4.35)

Якщо неузгодженість балансу менше 3%, розрахунок теплової схеми

котельні рахується закінченим. При більшій неузгодженості балансу,

розрахунок потрібно повторити, при цьому необхідно змінити витрату пари

на власні потреби.

4.1.28 Уточнена витрата редукційної пари, кг/с

- якщо, тиск пари на технологічні потреби рівний тиску пари, що

надходить на мережеві підігрівники рівняння має вид:

''

. .

РОУ

у РОУ Вир МП в пD D D D= + + ; (4.36)

- якщо, тиск пари на технологічні потреби відрізняється від тиску

пари, що надходить на мережеві підігрівники рівняння має вид:

16

''

. .

РОУ

у РОУ МП в пD D D= + ; (4.37)

4.1.29 Уточнена витрата свіжої пари, що надходить на РОУ, кг/с

''

' '' .

. . '

.

,РОУ ж в

у РОУ у РОУ

РОУ ж в

h hD D

h h

−= ⋅

− (4.38)

4.1.30 Уточнена паропродуктивність котельні, кг/с

- якщо, тиск пари на технологічні потреби рівний тиску пари, що

виробляється котлами рівняння має вид:

' '.

. .( ),100

у в т

к у РОУ Вир у РОУ Вир

КD D D D D= + + ⋅ + (4.39)

- якщо, тиск пари на технологічні потреби лежить в межах від тиску пари,

що надходить на мережеві підігрівники до тиску пари, що виробляється

котлами рівняння має вид:

' ' ' '.

. 2 . 2( ),100

у в т

к у РОУ РОУ у РОУ РОУ

КD D D D D= + + ⋅ + (4.40)

Розрахунки для найбільш холодного місяця та літнього періоду

виконуємо аналогічно методиці, приведеній вище. Результати розрахунків

зводимо в таблицю 2.1.

Таблиця 2.1

Результати розрахунків теплової схеми парової котельні

№ п

/п

Фізична величина

Поз

нач

енн

я

Роз

мір

ніс

ть

Значення величини при характерному режимі

Максимал

ьно

зимовий

Найбільш

холодний

місяць

Літній

період

1 2 3 4 5 6 7

1 Коефіцієнт зниження витрати

теплоти Ко.в - 1 -

2 Температура води в подаючій

лінії теплової мережі 1t С°

3 Температура води у зворотній

лінії теплової мережі 2t С°

4 Витрата теплоти на систему

опалення оQ кВт

5 Витрата теплоти на систему

гарячого водопостачання . .max

ж

г вQ кВт

17


1 2 3 4 5 6 7

6 Витрата води на підігрівачі

мережевої води мерG

кг

с

7 Витрата пари на підігрівачі

мережевої води МПD

кг

с

8 Витрата пари на виробництво ВирD

кг

с

9 Витрата редукованої пари

зовнішнім споживачам ''

РОУD

кг

с

10 Загальна витрата свіжої пари

зовнішнім споживачам .зов сD

кг

с

11 Витрата пари на власні потреби '

.в пD

кг

с

12 Витрата пари на покриття

втрат в котельні .в тD

кг

с

13 Загальна витрата пари на

власні потреби .в пD

кг

с

14 Загальна паропродуктивність

котельні D

кг

с

15

Втрати конденсату зовнішніми

споживачами та всередині

котельні

спож

кG

кг

с

16 Витрата хімічно очищеної води ХОВG

кг

с

17 Витрата сирої води .с вG

кг

с

18

Кількість води, що надходить в

розширювач неперервної

продувки пр

G кг

с

19

Кількість пари, що отримана в

розширювачі неперервної

продувки розш

D кг

с

20

Температура сирої води після

охолоджувача непевної

продувки

'

.с вt С°

18


1 2 3 4 5 6 7

21 Витрата пари на підігрівач

сирої води .с вD

кг

с

22

Температура хімічно очищеної

води після охолоджувача

деаерованої води

''

ХОВt С°

23

Витрата пари на підігрів

хімічно очищеної води в

підігрівнику перед деаератором ХОВ

D кг

с

24

Загальна кількість води і пари,

що надходить в деаератор за

виключенням гріючої пари

деаератора

ДG

кг

с

25 Середня температура води в

деаераторі '

Дt С°

26 Витрата гріючої пари на

деаератор ДD

кг

с

27 Витрата редукованої пари на

власні потреби котельні .

РОУ

в пD

кг

с

28 Витрата свіжої пари на власні

потреби котельні .

с

в пD

кг

с

29 Дійсна паропродуктивність

котельні кD

кг

с

30 Неузгодженість теплового

балансу котельні D∆ %

31 Уточнена загальна

паропродуктивність котельні у

кD

кг

с

5. Розрахунок та підбір основного та допоміжного обладнання

5.1 Вибір основного обладнання теплової схеми Вибір основного обладнання (парових котлів) проводиться на основі

результатів розрахунку теплової схеми котельні. Аналізуючи теплову схему

котельні, а саме по параметрам загальної паропродуктивності та тиску пари

вибираємо тип парових котлів з [2, 4, 6, 7]. Вибрані котли повинні

19

забезпечити максимальну паропродуктивність котельні і відповідати заданим

параметрам пари.

В даному розділі навести короткий опис вибраних котлів, їх загальний

вигляд та відобразити технічну характеристику котлів.

5.2 Вибір та розрахунок допоміжного обладнання теплової схеми 5.2.1 Вибір деаератора

Вибір деаератора здійснюється на основі аналізу результатів розрахунку

теплової схеми за наступними параметрами: загальна кількість води і пари,

що надходить в деаератор ДG ; температура живильної води

.ж вt з [8, 9].

В даному розділі навести короткий опис вибраного деаератора, його

загальний вигляд та відобразити технічну характеристику деаератора.

5.2.2 Розрахунок та вибір теплообмінного обладнання

5.2.2.1 Вибір мережевого підігрівника

Розрахункова схема підігрівника мережевої води наведена на рис.5.1.

Рис. 5.1. Розрахункова схема підігрівника мережевої води

Рівняння теплового балансу для мережевого підігрівника має вид:

( ) ( )" '

1 1 1 2МП МП РОУ РОУ МП мер води тQ D h h G c t tη ′= ⋅ − ⋅ = ⋅ ⋅ − , (5.1)

де '

1РОУh - ентальпія конденсату після підігрівача мережевої води,

кДж

кг,

'

1( ),

РОУ РОУh f t= [3, табл. ІІ, с. 14];

2t′ - температура мережевої води між підігрівником та охолоджувачем

конденсату, С° ;

1МПQ - кількість теплоти, що передається в пароводяному підігрівнику

мережевої води, кВт.

З рівняння (5.1) температура мережевої води між підігрівником та

охолоджувачем конденсату визначається за формулою, С°

20

1

2 1

МП

т

мер води

Qt t

G c′ = −

⋅. (5.2)

З рівняння теплопередачі площа поверхні нагріву мережевого

підігрівника визначається за формулою, 2м

1

1

МП

МП

МП МП

QН

k t b=

⋅∆ ⋅, (5.3)

де МП

k – коефіцієнт теплопередачі мережевого підігрівника.

Рекомендовано приймати 2

1500 ;МП

Втk

м К=

⋅

МПb - коефіцієнт забруднення мережевого підігрівника. Рекомендовано

приймати 0,85;МП

b =

t∆ - середньо логарифмічний температурний напір, для вибраної схеми

руху теплоносіїв, С° .

Для прямотечійної схеми руху теплоносіїв: '

2 1

'

2

1

( ) ( )

ln

РОУ РОУ т

РОУ

РОУ т

t t t tt

t t

t t

↑↑

− − −∆ =

−−

. (5.4)

Для протитечійної схеми руху теплоносіїв: '

1 2

1

'

2

( ) ( )

ln

РОУ т РОУ

РОУ т

РОУ

t t t tt

t t

t t

↑↓

− − −∆ =

−−

, (5.5)

По розрахунковій площі теплообміну підібрати пароводяний підігрівник

мережевої води з [10, 11]. Навести технічну характеристику підігрівника та

зобразити його загальний вигляд.

5.2.2.2 Вибір охолоджувача конденсату мережевої води

Розрахункова схема охолоджувача конденсату мережевої води наведена

на рис.5.2.

Рівняння теплового балансу охолоджувача конденсату мережевої води

має вид:

( )'

2 1 2 2( )МП МП РОУ к МП мер води тQ G h h G c t tη ′= ⋅ − ⋅ = ⋅ ⋅ − , (5.6)

де 2МП

Q - кількість теплоти, що передається в водо водяному

охолоджувачі конденсату мережевої води, кВт.

21

Рис. 5.2. Розрахункова схема охолоджувача конденсату мережевої води

З рівняння теплопередачі площа поверхні нагріву охолоджувача

конденсату мережевої води визначається за формулою, 2м

2МП

ок

ок ок

QН

k t b=

⋅∆ ⋅, (5.7)

де ок

k – коефіцієнт теплопередачі охолоджувача конденсату.


2500ок

Втk

м К=

⋅;

мпb - коефіцієнт забруднення охолоджувача конденсату. Рекомендовано

приймати 0,85ок

b = ;




2 2

2

'

2

( ) ( )

ln

РОУ т к

РОУ т

к

t t t tt

t t

t t

↑↑

− − −∆ =

−−

. (5.8)


2 2

'

2

2

( ) ( )

ln

РОУ к т

РОУ

к т

t t t tt

t t

t t

↑↓

− − −∆ =

−−

, (5.9)

По розрахунковій площі теплообміну підібрати водоводяний охолоджувач

конденсату мережевої води з [10, 11]. Навести технічну характеристику

охолоджувача та зобразити його загальний вигляд.

22

5.2.2.3 Вибір охолоджувача неперервної продувки

Розрахункова схема охолоджувача неперервної продувки наведена на

рис.5.3.

Рис. 5.3. Розрахункова схема охолоджувача неперервної продувки

Рівняння теплового балансу охолоджувача неперервної продувки має вид:

( )' '' '

. . . .( )ох пр розш розш пр ох с в води с в х зQ G h h G c t tη= ⋅ − ⋅ = ⋅ ⋅ − , (5.10)

де .ох прQ - кількість теплоти, що передається в водоводяному

охолоджувачі неперервної продувки, кВт.


неперервної продувки визначається за формулою, 2м

.

.

. .

хо пр

ох пр

ох пр ох пр

QН

k t b=

⋅∆ ⋅, (5.11)

де .ох прk – коефіцієнт теплопередачі охолоджувача неперервної продувки.

Рекомендовано приймати . 22500ох пр

Втk

м К=

⋅;

.ох прb - коефіцієнт забруднення охолоджувача неперервної продувки.

Рекомендовано приймати .0,85

ох прb = ;




. . .

.

'

. .

( ) ( )

ln

пр х з пр в с в

пр х з

пр в с в

t t t tt

t t

t t

↑↑

− − −∆ =

−

−

. (5.12)

Для протитечійної схеми руху теплоносіїв:

23

'

. . .

'

.

. .

( ) ( )

ln

пр с в пр в х з

пр с в

пр в х з

t t t tt

t t

t t

↑↓

− − −∆ =

−

−

, (5.13)


неперервної продувки з [10, 11]. Навести технічну характеристику


5.2.2.4 Вибір підігрівника сирої води

Розрахункова схема підігрівника сирої води наведена на рис.5.4.

Рис. 5.4. Розрахункова схема підігрівника сирої води

Рівняння теплового балансу підігрівника сирої води має вид:

( )" '

. . . .( )РОУ

псв с в РОУ к псв с в води с в с вQ D h h G c t tη= ⋅ − ⋅ = ⋅ ⋅ − , (5.14)

де псв

Q - кількість теплоти, що передається в пароводяному підігрівнику

сирої води, кВт.

З рівняння теплопередачі площа поверхні нагріву підігрівника сирої води

визначається за формулою, 2м

псв

псв

псв псв

QН

k t b=

⋅∆ ⋅, (5.15)

де псв

k – коефіцієнт теплопередачі підігрівника сирої води.


2000псв

Втk

м К=

⋅;

псвb - коефіцієнт забруднення підігрівника сирої води. Рекомендовано

приймати 0,85псв

b = ;



24


. .

'

.

.

( ) ( )

ln

РОУ

РОУ с в к с в

РОУ с в

РОУ

к с в

t t t tt

t t

t t

↑↑

− − −∆ =

−−

. (5.16)


. .

.

'

.

( ) ( )

ln

РОУ

РОУ с в к с в

РОУ с в

РОУ

к с в

t t t tt

t t

t t

↑↓

− − −∆ =

−−

, (5.17)

По розрахунковій площі теплообміну підібрати пароводяного підігрівника

сирої води з [10, 11]. Навести технічну характеристику підігрівника та

зобразити його загальний вигляд.

5.2.2.5 Вибір охолоджувача підживлюючої води

Розрахункова схема охолоджувача підживлюючої води наведена на

рис.5.5.

Рис. 5.5. Розрахункова схема охолоджувача підживлюючої води

Рівняння теплового балансу охолоджувача підживлюючої води має вид:

( )" '

. . 2 .( )ох підж підж ж в т ох д хов води хво хвоQ G t t G c t tη= ⋅ − ⋅ = ⋅ ⋅ − , (5.18)

де .ох підж

Q - кількість теплоти, що передається в охолоджувачі

підживлюючої води, кВт;

піджG - витрата підживлюючої води, для компенсації втрат води в

тепловій мережі, кг/с,

.

100

т с

підж мер

КG G= ⋅ . (5.19)


підживлюючої води визначається за формулою, 2м

25

.

.

. .

ох підж

ох підж

ох підж ох підж

QН

k t b=

⋅∆ ⋅, (5.20)

де .ох підж

k – коефіцієнт теплопередачі охолоджувача підживлюючої води.

Рекомендовано приймати . 22500ох підж

Втk

м К=

⋅;

.ох піджb - коефіцієнт забруднення охолоджувача підживлюючої води.

Рекомендовано приймати .

0,85ох підж

b = ;



Для прямотечійної схеми руху теплоносіїв: ' "

. 2

'

.

"

2

( ) ( )

ln

ж в хов т хов

ж в хов

т хов

t t t tt

t t

t t

↑↑

− − −∆ =

−−

. (5.21)

Для протитечійної схеми руху теплоносіїв: " '

. 2

"

.

'

2

( ) ( )

ln

ж в хов т хов

ж в хов

т хов

t t t tt

t t

t t

↑↓

− − −∆ =

−−

, (5.22)


підживлюючої води з [10, 11]. Навести технічну характеристику


5.2.2.6 Вибір підігрівника хімічно очищеної води

Розрахункова схема підігрівника хімічноочищеної води наведена на

рис.5.6.

Рис. 5.6. Розрахункова схема підігрівника хімічноочищеної води

Рівняння теплового балансу підігрівника хімічноочищеної води має вид:

26

( )" "

. .( )РОУ

п хов хов РОУ к п хов хов води к ховQ D h h G c t tη= ⋅ − ⋅ = ⋅ ⋅ − , (5.23)

де .п хов

Q - кількість теплоти, що передається в пароводяному підігрівнику

хімічноочищеної води, кВт.

З рівняння теплопередачі площа поверхні нагріву підігрівника

хімічноочищеної води визначається за формулою, 2м

.

.

. .

п хов

п хов

п хов п хов

QН

k t b=

⋅∆ ⋅, (5.23)

де .п хов

k – коефіцієнт теплопередачі підігрівника хімічноочищеної води.

Рекомендовано приймати . 22000п хов

Втk

м К=

⋅;

.п ховb - коефіцієнт забруднення підігрівника хімічно очищеної води.

Рекомендовано приймати .

0,85п хов

b = ;



Для прямотечійної схеми руху теплоносіїв: "

"

( ) ( )

ln

РОУ

РОУ хов к к

РОУ хов

РОУ

к к

t t t tt

t t

t t

↑↑

− − −∆ =

−−

. (5.24)

Для протитечійної схеми руху теплоносіїв: "

"

( ) ( )

ln

РОУ

РОУ к к хов

РОУ к

РОУ

к хов

t t t tt

t t

t t

↑↓

− − −∆ =

−−

, (5.25)

По розрахунковій площі теплообміну підібрати пароводяний підігрівник

хімічноочищеної води з [10, 11]. Навести технічну характеристику

підігрівника та зобразити його загальний вигляд.

27

Література

1. Строительная климатология: ДСТУ-Н Б В.1.1–27: 2010. – [Дата

введения 2011-11-01]. / Мінрегіонбуд України. – К.: Укрархбудінформ, 2011.

– 123 с.

2. Пеньков В.І. Проектування та спорудження об’єктів

теплоенергетики. Навчальний посібник. – Рівне: НУВГП, 2010. – 210 с.

3. Ривкин С.Л., Александров А.А. - Термодинамические свойства воды

и водяного пара. Справочник. - 2-е изд., перераб., и доп. - М.:

Энергоатомиздат, 1984, 80 с.

4. Тепловой расчет промышленных парогенераторов: Учеб. пособие

для втузов/ Под ред. В.И. Частухина. – Киев: Высшая школа. Головное изд-

во, 1980. – 184 с.

5. Краснощеков Е. А., Сукомел А. С. Задачник по теплопередаче. Изд.

4-е перераб. и доп. – М.: «Энергия», 1980. – 288 с., ил.

6. http://energetik.ua/

7. http://alfagaz.com.ua/

8. http://www.teplota.org.ua/

9. http://www.newtechmodern.com/

10. www.danfoss.ua/

11. http://teploenergo.com.ua/

12. Либерман Н.Б. Справочник по проектированию котельных

установок. – М.: Энергия, 1985. – 296 с.

13. Шубан Е.П. и др. Проектирование теплоподготовлительных

установок ТЭЦ, котельных. – М.: Энергия, 1989. – 510 с.

14. Никольский Н.В. Монтаж котельных установок. – М.: Энергоиздат,

1991. – 284 с.

15. Цыганков А.С. Расчёт теплообменных аппаратов. – М.: Энергия,

1990. – 190 с.

28

Додаток 1 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Національний університет водного господарства та природокористування Кафедра гідроенергетики, теплоенергетики та гідравлічних машин

Завдання до виконання курсового проекту з дисципліни:

«Проектування та спорудження об’єктів теплоенергетики» Магістр № _______ ___________________________________

VІ – курсу, група ТЕ – 61м, спеціальність 144 “Теплоенергетика” Розрахункова частина: розрахувати теплове навантаження житлового району та

спроектувати теплову схему парової котельні з подальшим її розрахунком. На основі

отриманих даних виконати розрахунок елементів теплової схеми котельні та підібрати

основне і допоміжне обладнання. Навести методи зниження викидів шкідливих

речовин із продуктами згоряння. Виконати компоновку обладнання котельні.

Графічна частина (формат А1): 1) Зобразити елементи та розрахункові значення

теплової схеми; 2) Зобразити компоновку обладнання котельні на відмітці ±0.000.

Дані для розрахунку

Найменування величини Позначення, розмірність

Значення

Загальний об’єм житлових будівель 3; [ ]Ж

НV м

Загальна кількість жителів, що

проживають в районі ; [ ]жm чол

Загальний об’єм адміністративно-

господарських будівель 3; [ ]А

НV м

Питома опалювальна характеристика

будівель 0q

Найменування населеного пункту

Параметри технологічної пари:

- витрата

- тиск

; [ / ]ВирD т год

; [ ]ПР МПа

Параметри конденсату від технологічних

споживачів:

- відсоток повернення

- температура

β

; [ ]квt С°

Температура мережевої води в максимально-зимовий період: на виході з котельні

1 ____тt С= ° ; на вході в котельню 2 ____тt С= ° . Температура води системи ГВП

. ____г вt С= ° . Температура водопровідної води: в зимовий період . ___х зt С= ° ; в

літній період . ____х лt С= ° . Для всіх підігрівників ККД прийняти ___. ККД

деаератора ____. Температура живильної води та конденсату . ____ж вt С= ° ,

____кt С= ° .

(дата видачі) (підпис)

01-06-19ep3.nuwm.edu.ua › 5507 › 1 › 01_06_19.pdf · навантажень на...

Documents