Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE 10
МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ ТА ПРОДОВОЛЬСТВА УКРАЇНИ
Таврійський державний агротехнологічний університет
Кафедра гідравліки і теплотехніки
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до виконання дипломного проекту
(теплотехнічна частина)
для студентів 4 курсу з напрямку підготовки 6.100101 «Енергетика та електротехнічні системи в АПК» ОКР «Бакалавр»
Мелітополь
2012
Методичні вказівки розробили :
к.т.н., доцент Постол Ю.О., Стручаєв М.І.
Рецензент: к.т.н., доц. каф. ТЗЕ С.О. Квітка
Методичні вказівки розглянуті на засіданні кафедри ГіТ
протокол № 13 від 18.04.2012 р.
Методичні вказівки розглянуто методичною комісією енергетичного факультету та рекомендовані до використання в навчальному процесі
(протокол № _9_ від «_30_»_05_2012 р.)
Методичні вказівки до виконання дипломного проекту (теплотехнічна частина),
Ю.О. Постол, М.І. Стручаєв - Мелітополь 2012.-43 с
ЗМІСТ
ВСТУП…………….…….……………….…………………………………………3
1 АНАЛІЗ СИСТЕМ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ ЖИТЛОВИХ ТА ВИРОБНИЧИХ БУДИНКІВ ТА ПРИМІЩЕНЬ...……………………………………………………..6
2. ТЕХНОЛОГІЯ РЕКОНСТРУЙОВАНОЇ СИСТЕМИ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ …………………………………………………………………………………..…11
2.1 Реконструкція системи теплопостачання ……………………….…..………11
2.2 Конструкція котла КОЛВІ………………….……………………………...14
2.3 Водопідготовка ………………………………………………………………..15
2.4. Насосне обладнання…………………………………………………………..15
3. ТЕПЛОВІ ТА ГІДРАВЛІЧНІ РОЗРАХУНКИ …………………………………..16
3.1. Розрахунок циркуляційного тиску в системах водяного опалення ……….16
3.2. Гідравлічний розрахунок трубопроводів систем водяного опалення ……17
3.3. Розрахунок опалювальних приладів ………………………………………..19
3.3.1. Визначимо кількість секцій чавунного радіатора ………………………..21
3.3.2. Розрахунок системи підлогового опалення ………………………………22
4. РОЗРОБКА СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ. АВТОМАТИЗАЦІЯ ……26
5. ОХОРОНА ПРАЦІ …………………………………………………………………26
6 ТЕХНІКО - ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ ……………………………………….26
6. 1. Витрати палива ……………………………………………………………….26
6.2. Капітальні вкладення в розробку …………………………………………….28
6.3. Економія від впровадження розробки з використанням газової котельні …29
6.4. Економія на оплаті праці від впровадження розробки …………………….29
6.5. Економічний ефект від впровадження розробки ……………………………30
6.6. Термін окупності при впровадженні розробки ………………………………30
ВИСНОВКИ ……………………………………………………………………………32
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ ………………………………………………………………33
ДОДАТКИ
ВСТУП
Життя сучасної людини пов'язане із широким використанням не тільки електричної, але й теплової енергії. Теплова енергія широко використовується у технологічних процесах сільського господарства та у побуті. Для того, щоб людина почувала себе комфортно вдома, на роботі, у громадському місці, всі приміщення мають бути опалюваними, тому що це напряму пов'язане із здоров'ям людини.
На зміну пічному опаленню на твердому (в окремих випадках на рідкому), паливі прийшло газове. Будинки, де до реконструкції було пічне опалення, обладнуються газовими конвекторами (місцеве опалення), або, за бажанням власника, - водяною системою опалення із газовим котлом.
У центральній частині села розташовані такі громадські будівлі: загальноосвітня школа, дитячий садок, адміністративна будівля, клуб, магазин, їдальня-кафе, церква. Розташовувати газові опалювальні прилади дозволяється тільки у адміністративній будівлі, магазині, їдальні-кафе, церкві. А такі будівлі як загальноосвітня школа, дитячий садок, клуб можна опалювати тільки від окремо розташованої котельні. Враховуючи таку ситуацію, доцільно опалювати усі будівлі у центральній частині села від однієї котельні, розташованої у центрі кварталу.
Для цього пропонується використати транспортабельну модульну котельню з котлами, потужністю N(кВт) кожний…
В розділі “ВСТУП” треба коротко пояснити необхідність виконання дипломного проекту, вказати актуальність теми поставити задачі та намітити шляхи виконання. Об’єм 1-2 сторінки.
В першому розділі виконується аналіз систем теплопостачання, робляться висновки про переваги системи, що проектується, ставляться конкретні завдання для проектування. Загальний об’єм 14-16 сторінок.
АНАЛІЗ СИСТЕМ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ ЖИТЛОВИХ
ТА ВИРОБНИЧИХ БУДИНКІВ ТА ПРИМІЩЕНЬ
1.1 Аналіз місцевих і централізованих систем теплопостачання
Системи опалення складаються з таких основних елементів: джерела тепла, трубопроводів і опалювальних приладів. Джерелом тепла можуть бути індивідуальні, дахові, групові або районні котельні, ТЕЦ. За допомогою трубопроводів теплоносій переміщається від місця вводу зовнішніх теплових мереж в будинок або джерела тепла, розташованого в будинку, до опалювальних приладів. Останні передають тепло від теплоносія до повітря приміщення [1].
Системи опалення поділяють на місцеві та центральні. До місцевих систем відносять системи, в яких усі основні елементи об'єднані в одному пристрої. Радіус дії місцевих систем опалення обмежений одним або двома суміжними приміщеннями.
В центральних системах джерело тепла винесене за межі приміщень, які опалюються, або взагалі за межі будинку. Системи центрального опалення класифікуються за видом теплоносія, його температурою і тиском, способом його переміщення, передачею тепла від зовнішньої поверхні опалювальних приладів до повітря приміщення і за схемними рішеннями.
Залежно від виду теплоносія системи центрального опалення можуть бути водяні, парові, повітряні і комбіновані…
Проаналізувавши типи систем опалення приходимо до висновку, що для теплопостачання села …, а саме центральної його частини найбільше підходить водяна центральна система теплопостачання, а для приватного сектора місцеві, які в даному проекті розглядати не будемо.
1.2 Аналіз водяних централізованих систем теплопостачання
Системи водяного опалення мають високі санітарно-гігієнічні якості, надійність і довговічність. Тому далі розглянемо тільки системи водяного опалення.
Системи водяного опалення бувають низькотемпературні з температурами води до 100 °С і високотемпературні - вище 100 °С.
За способом переміщення теплоносія центральні системи опалення поділяють на системи з природною (гравітаційною) і штучною (меха нічною) циркуляцією [2].
Природна циркуляція (рух) здійснюється під дією різниці …
Штучна (механічна) циркуляція здійснюється в системах водяного опалення за наявності насосів.
Передача тепла від опалювальних приладів до повітря приміщення здійснюється шляхом конвекції або випромінювання, а також при поєднанні конвекції і випромінювання.
З усіх видів системи опалення, вибираємо системи водяного опалення, тому що парові системи опалення мають недопустиму
1.3 Аналіз та вибір типу водяних систем опалення
Системи водяного опалення поділяють:
1. За розташуванням подаючих трубопроводів:з верхньою і нижньою розводкою трубопроводів. Система водяного опалення з верхньою розводкою і природною циркуляцією працює таким чином… і повертається в котел для подальшого нагріву [ 9 ].
Система водяного опалення з нижньою розводкою…
Розширювальний бак в обох схемах використовується для створення додаткової ємності, необхідної для компенсації розширення води при нагріванні, видалення повітря і підтримування гідростатичного тиску води в системі опалення.
2. За способом подачі і відведення води від опалювальних приладів: двотрубні, однотрубні системи.
Двотрубні системи водяного опалення з природною і насосною циркуляцією характеризуються наявністю двох стояків (вертикальних трубопроводів)
Однотрубні системи водяного опалення (рис. 1.1) характеризуються наявністю тільки одного стояка; внаслідок цього гаряча вода проходить послідовно через декілька опалювальних приладів по вертикалі, а потім поступає в котел.
3. По напрямку руху води в магістральному подаючому і зворотному трубопроводах тупикові і з попутним рухом води.
Різна довжина кілець викликає нерівні умови для нормальної роботи опалювальних приладів. Якщо кільце довге, то створюються умови для недоотримання цим приладом необхідної кількості води, а отже й тепла. Правильним підбором діаметрів труб цього можна уникнути.
Системи з попутним рухом води характеризуються такими показниками: однаковим напрямком руху води в подаючому і зворотному трубопроводах; однаковою довжиною циркуляційних кілець. Завдяки останньому через всі опалювальні прилади проходить приблизно однакова кількість води і вони забезпечують розрахункову тепловіддачу. Недоліком цих систем є велика довжина труб, а отже менша економічність..
За способом циркуляції: з природною і насосною циркуляцією. Системи з природною циркуляцією …
Рух води в насосних системах здійснюється за рахунок роботи насосів (рис.1.2). Насос влаштовується на зворотному магістральному трубопроводі.
Завдяки тому, що рух води здійснюється за допомогою насоса, швидкість руху води в трубопроводах значно вище, ніж в гравітаційній системі. Це дозволяє вибрати діаметри трубопроводів для насосних систем значно меншими, ніж в системах з природною циркуля цією.
1 – водопідігрівач
Рис.1.1 - Схема насосної системи водяного опалення
Регулювальні крани влаштовують не тільки на підведеннях до кожного радіатора, але й на кожному подаючому і зворотному стояку.
Насосні системи можуть не мати насоса в межах будинку. Насоси в кожному будинку можуть бути замінені одним насосом.
1.4 Аналіз та вибір типу опалювальних приладів
Опалювальні прилади є одним з найважливіших елементів системи опалення і призначені для передачі тепла від теплоносія в приміщення будинку.
До теплотехнічних вимог відносяться такі:
Санітарно-гігієнічними вимогами є такі:
До техніко-економічних вимог відносяться: мала вартість приладу, а також матеріалів для його виготовлення;
До нових опалювальних приладів можна віднести алюмінієві, біметалеві: сталево-алюмінієві. Наприклад, алюмінієві радіатори .
В сучасних системах опалення для автоматичного підтримування температури повітря в приміщенні застосовують терморегулятори, які установлюються на вході в радіатор системи опалення. Ці пристрої дозволяють економити до 20% .
1.5 Аналіз та вибір типу панельно-променеве опалення
Для дитячого садочка використаємо панельно-променеве опалення. Система панельно-променевого опалення нагрітою підлогою (підлогове опалення) — "тепла підлога" може застосовуватись в квартирах, дитячих садках.
Для відокремлення нагрівальної плити від вертикальних будівельних
огороджень використовується крайова ізоляція, яка відіграє роль
компенсатора при тепловому розширенні плити, обмежує втрати тепла через
стіни будинку та ізолює від шуму. Це може бути стрічка з пінополіуретану
товщиною 8 мм і шириною 150 мм, до якої прикріплена поліетиленова
плівка. Ця плівка після укладення теплової ізоляції не дає змоги бетону
потрапити між стінкою і плитою під час виливання шару розчину.
Найбільш привабливим є газове опалення. Газ порівняно з іншими видами палива має суттєві переваги: високу теплоту згоряння, відсутність золи і шлаку, сприятливі умови для автоматизації процесів.
Висновки по розділу
Проаналізувавши різні види опалення для реконструкції системи теплопостачання села обрали, як найбільш досконалу систему водяного опалення з використанням природного газу для спалювання в автономній котельні з водогрійними жаротрубними котлами з чавунними радіаторами.
В другому розділі виконується розробка технології теплопостачання, робляться висновки про переваги системи, що проектується, ставляться конкретні завдання для проектування. Загальний об’єм 14-16 сторінок.
ТЕХНОЛОГІЯ РЕКОНСТРУЙОВАНОЇ
СИСТЕМИ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ
2.1 Реконструкція системи теплопостачання
Реконструкція системи теплопостачання села пов'язана з його газифікацією.
На вулицях села прокладено газопроводи середнього тиску (Р=0,3 МПа).
Опалювальні котли мають велику кількість конструкцій та широкий вибір потужностей. Самі малопотужні з них схожі зовні на конвектори і відрізняються від останніх тим, що всередині мають окрім герметичної камери згоряння ще й теплообмінник, крізь який циркулює теплоносій системи опалення. Такі котли називають парапетними, їх потужність обмежена 7,5 кВ .
У центральній частині села розташовані такі громадські будівлі: загальноосвітня школа, дитячий садок, адміністративна будівля, клуб, магазин, їдальня-кафе, церква…
Доцільно опалювати усі будівлі у центральній частині села від однієї котельні, розташованої у центрі кварталу.
Для цього пропонується використати транспортабельну модульну котельню «КОЛВІ»
Транспортабельна котельня – це контейнер зі змонтованим в ньому котельним обладнанням – котлами КОЛВІ-120 та допоміжним обладнанням, що забезпечує автономну роботу котельні (рис.2.1)
Експликацію обладнення котла КОЛВІ – 120 наведено в таблиці 2.1.
Рис. 2.1 - План котельні
Таблиця 2.1 - Експлікація обладнання
|
№ за планом |
Найменування |
Кількість |
Примітка |
|
1 |
Котел газовий водогрійний КОЛВІ-120 |
||
|
Q=140 кВт |
1 |
||
|
2 |
Котел газовий водогрійний КОЛВІ-120 |
||
|
Q=140 кВт |
1 |
||
|
3 |
Газовий пальник С.20GX107/8 |
2 |
|
|
4 |
Циркуляційний насос котла |
2 |
|
|
5 |
Мережний насос |
2 |
1-рез. |
|
6 |
Підживлюючий насос |
2 |
1-рез. |
|
7 |
Установка водопідготовки |
1 |
|
|
8 |
Мембранний розширювальний бак |
1 |
|
|
9 |
Бак запасу води |
1 |
|
|
10 |
Шафа електрична |
1 |
|
|
11 |
Шафа КВП |
1 |
|
|
13 |
Електричний обігрівач |
1 |
|
|
13 |
Гідравлічний роздільник |
1 |
|
|
14 |
Вузол обліку кількості тепла |
1 |
|
|
15 |
Електромагнітний клапан |
1 |
|
|
16 |
Сигналізатор метану та чадного газу |
||
|
основний блок (ОБ)+ дистанційний |
|||
|
перетворювач (ДП) |
1 |
||
|
17 |
Порошкові вогнегасники |
2 |
2.2 Конструкція котла КОЛВІ
Конструкція котла складається з наступних основних елементів:
- Котел є горизонтальною циліндровою конструкцією що включає корпус, дверці топкі, короб димових газів, опору, теплоізоляцію і декоративне облицювання. Для котлів КОЛВІ 250-3000 на верхній створюючій корпуси розташовані патрубки підведення і відведення води з фланцями, патрубок для установки запобіжних клапанів…
- Корпус виконаний…
Пальниковий блок
- Газовий пальниковий блок - повністю автоматизований пальниковий блок що включає ;
- вентилятор високого тиску, спеціальної конструкції, що забезпечує надійну роботу пальника;
- фланець кріплення пальника, що ковзає уздовж сопла, дозволяє знайти оптимальне положення сопла (і тим самим полум'ю) в камері згорання;
- сопло з головкою згорання, сконструйоване таким чином, що дозволяє реалізувати пальнику самі кращі параметри згорання;
- електронні пристрої, управляють циклами роботи пальника і контролюють її безпеку;
- автоматичний газо-магнитный блок, завдяки якому досягається оптимальне утворення газоповітряної суміші і безпечна робота пальника.
По засобу регулювання теплової потужності пальники бувають:
Регулювання подачі газу здійснюється настройкою пропускної здатності газових клапанів і регуляторів тиску газу.
Регулювання подачі повітря для горіння здійснюється встановленням засувки вентилятора у необхідне положення.
2.3 Водопідготовка
Водно-хімічний режим роботи автономної котельні має забезпечити роботу котлів, тепло споживаючого обладнання та трубопроводів без корозійних пошкоджень і відкладень накипу та шламу на внутрішніх поверхнях.
Якість живильної води повинна відповідати таким величинам:…
Як джерело водопостачання для автономної котельні застосовується господарсько-питний водопровід з накопичувальним баком.
2.4 Насосне обладнання
В автономній котельні встановлено такі групи насосів:
- циркуляційні насоси …
Висновки по розділу
Технологічна система теплопостачання передбачає використання транспортабельних котлів КОЛВІ, які включають газовий водогрійний котел. Підігріта вода передається в систему мережним насосом. У разі втрати частини води передбачений підживлюючий насос. Для реалізації розрахунків необхідно виконати: теплові та гідравлічні розрахунки, розрахунок циркуляційного тиску в системах водяного опалення, гідравлічний розрахунок трубопроводів систем водяного опалення, розрахунок опалювальних приладів, визначимо кількість секцій чавунного радіатора, розрахунок системи підлогового опалення.
В третьому розділі виконується теплові та гідравлічні розрахунки систем теплопостачання, виконується підбір обладнання яке забезпечить необхідну теплопродуктивність та церкуляцію води в мережі. Теплове навантаження розраховується за окремими методчними вказівками до курсового проекту: «Теплопостачання с\г підприємств» Загальний об’єм 15-20 сторінок. Розділ повинен мати розрахункові формули, таблиці параметрів, результати обчислень.
3 ТЕПЛОВІ ТА ГІДРАВЛІЧНІ РОЗРАХУНКИ
3. 1 Розрахунок циркуляційного тиску в системах водяного опалення
Визначимо природній (гравітаційний) тиск, який ви никає в системі водяного опа лення.
Визначимо гідростатичний тиск водитиск стовпа води справа:
Рпр= g(h1ρ0+h2 ρо+h3ρо +h4 ρо) , (3.1)
Рлів= g(h1ρг+h2 ρг+h3ρ3 +h4 ρг) (3.2)
ΔРпр= рпр - рлів=gh2(ρо - ρг). (3.3)
При визначенні гравітаційних тисків в розрахунках, які не потребують високої точності, можна скористатись таким спрощенням. Різниця густин води при температурах 95 і 70 °С дорівнює 15,91 кт/м3. В звичайному для систем водяного опалення проміжку температур можна прийняти лінійну залежність між густиною і температурою, рахуючи, що зміні температури на 1 °С відповідає зміна густини на 15,91:25 = 0,64 кг/ (м2°С). Тоді замість ΔРпр = ΔР1 — ΔР 2можна ввести в розрахунок Δt= t1 - t2.
g(h1ρг – h1ρ1) = 9,81·0,64(t2 –t1) = 6,2 (t2 –t1) . (3.4)
В насосних системах розрахунковий циркуляційний тиск виз начається за формулою:
Δрр.ц =рн + Б(Δрпр + Δрпр.тр), (3.5)
де Δрн— тиск, який створюється насосом або елеватором, виходячи з техніко-економічних розрахунків його рекомендується приймати при звичайній довжині кілець системи (близько 120 м) рівним 10000 —12000 Па; Δрпр.тр -природний тиск від охолодження води в трубопроводах, Па.
Для систем довільної довжини Δрнможна прийняти рівним:
Δрн=80 Σi, (3.6)
де Σi - сума довжин ділянок розрахункового кільця.
Визначимо розрахунковий циркуляційний тиск для однотрубної системи водяного опалення з природною циркуляцією в будинку. Параметри теплоносія: tг = 95 °С; t0 = 70 °С. Вертикальна відстань між серединою котла і серединою опалювального приладу І поверху h1=1,65 м, теж, II поверху h2 = 4,65 м. Горизонтальна відстань до розрахункового стояка 20 м.
Природний циркуляційний тиск для опалювальних приладів І, II поверхів:
ΔрпрI …Па;
ΔрпрII=…..Па;
При відстані до розрахункового стояка 20 мΔрпр.тр ≈ 300Па.
Δрр.ц1 =…. Па;
Δрр.ц2 = ….Па;
3.2 Гідравлічний розрахунок трубопроводів систем водяного опалення
Для визначення діаметрів трубопроводів систем опалення застосовують загальні закони гідравліки. …
Втрати тиску на тертя розрахункової ділянки обчислюються за формулою:
Δрт = RL, (3.8)
де R—питома втрата тиску на тертя (втрати на 1 м), Па/м [ 8 ];
R =, (3.9)
де — коефіцієнт тертя; V— швидкість руху теплоносія, м/с; ρ— густина теплоносія, кг/м3; d— внутрішній діаметр трубопроводу, м.
Значення коефіцієнта тертя залежить від режиму руху теплоносія…
В трубопроводах систем опалення здебільшого спостерігається турбулентний рух (ламінарний зустрічається дуже рідко — за малих витрат води і малих діаметрах трубопроводів). Коефіцієнт R визначається за формулами для турбулентного руху рідини в залежності від стану внутрішньої поверхні трубопроводів (гладка труба, шорстка труба).
R = 0,8125·λ·. (3.11)
За формулою (3.11) складені розрахункові номограми і таблиці; для полегшення розрахунків робота по визначенню діаметрів проводиться за ними при заданих Rі G.
Для того, щоб теплоносій рухався розрахунковою ділянкою, потрібно, щоб різниця тисків Ар перевищувала втрати тиску або дорівнювала їм:
Δр≥Δрт + Δрм. (3.12)
Запас тиску може становити 5-10%.Розрахунок трубопроводів починають з викреслювання аксонометричної схеми системи опалення.
На схемі вибирають розрахункове циркуляційне кільце - головне, тобто найдовше і найбільш навантажене.
Головне циркуляційне кільце складається з ділянок і подаючих, і зворотних трубопроводів. Ділянкою називається частина трубопроводу, на якій не змінюється витрата теплоносія. Для розрахунку діаметрів потрібно від витрат тепла перейти до витрат води, кг/год [ 3 ]:
G = , (3.13)
де - теплове навантаження ділянки, Вт; с - питома теплоємність води, 4,187 кДж / (кг·°С);tг-температура гарячої води, °С; tо— температура охолодженої води, °С.
Потім визначають середню питому втрату тиску на тертя на 1 м кільця.
Залежно від G і R знаходяться діаметри трубопроводів на ділянці, швидкість руху води і фактичні питомі втрати тиску на тертя Rф. За формулою (3.8) обчислюються втрати тиску на тертя.
Далі визначається кількість коефіцієнтів місцевих опорів на ділянці і знаходяться втрати тиску в місцевих опорах. Потім обчислюються загальні гідравлічні втрати в кільці і порівнюються з діючим тиском. При невиконанні умови (3.12) здійснюється перерахунок діаметрів декількох ділянок кільця.
Розраховане таким чином кільце в подальшому приймається в якості опорного для гідравлічного ув'язування всіх інших кілець системи. Для кожного циркуляційного кільця є точки, спільні з розрахованим кільцем, де відбувається розділення або злиття потоків. Одне з півкілець між цими загальними точками завжди складене вже розрахованими ділянками кільця. Задача полягає в підборі діаметрів ділянок другого півкільця таким чином, щоб гідравлічні втрати в них були рівні вже підрахованим втратам тиску між загальними точками на ділянках головного циркуляційного кільця. При цьому чим ближче значення тих і інших втрат, тим краще. Точно ув'язати втрати тиск;/ в півкільцях не завжди вдається, проте необхідно витримати певну величину нев 'язки між ними, яка у водяних тупикових системах рівна ± 15%.
3. 3 Розрахунок опалювальних приладів
Для визначення площі поверхні опалювальних приладів потрібно знайти поверхневу густину теплового потоку приладу - тепловий потікqпр, що передається від теплоносія в навколишнє середовище через 1 м2 площі поверхні приладу, тобто:
qпр = , (3.15)
де Q - тепловий потік через поверхню опалювального приладу, Вт; F - площа поверхні приладу, м2.
Враховуючи основне рівняння теплопередачі [ 11 ]:
Q = F· k · Δtсер, (3.16)
де k—коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м2·0С); Δt - середній температурний напір, °С, можна записати:
qпр = k · Δtсер. (3.17)
Отже густина теплового потоку приладів залежить від тих самих факторів, що і коефіцієнт теплопередачі. Тому на практиці для спрощення розрахунків визначають з урахуванням всіх факторів відразу густину теплового потоку опалювального приладу. Для цього вико ристовують поняття номінальна густина теплового потоку qнм. Визначення qнм здійснюють в результаті теплових випробувань опалювального приладу за стандартних умов роботи в системі водяного опалення, коли витрата води в приладі становить Gпрст= 0,1 кг/с, середній температурний напір.
Δtсерст =tсер – tп = 0,5 · (tвх + tвих) – tп
де tвх- температура води на вході в прилад, 105 °С;
tвих- температура води на виході з приладу, 70 °С;
tп- температура повітря в приміщенні, 18 °С.
За величиною qномможна визначити розрахункову густину теплового потоку опалювального приладу для умов роботи, відмінних від стандартних, за формулами:
- для теплоносія: — води
qпр = qном., (3.18)
де Gпрдійсна витрата води в опалювальному приладі, кг/с,
Gпр = (3.19)
п, р- експериментальні значення показників степеня;
спр- коефіцієнт, що враховує схему приєднання опалювального приладу і зміни показника степеня р в різних діапазонах витрати теплоносія.
Розрахункова площа опалювального приладу визначається за формулою.
Fр = . (3.20)
При врахуванні додаткових факторів, що впливають на тепло передачу приладів, формула (3.21) прийме вигляд:
Fр = , (3.21)
де Qпр - тепловіддача опалювального приладу в приміщення, визначається за формулою:
Qпр = Qприм – 0,9Qтр ., (3.22)
де Qприм - потреба приміщення в теплі; що дорівнює різниці між тепловтратами і тепловими надходженнями, Вт;
Qтр— сумарна тепловіддача відкрито прокладених в межах приміщення стояків, підведень, до яких безпосередньо приєднаний прилад (коефіцієнт 0,9 враховує частку теплового потоку від теплопроводів, корисну для підтримання темпе ратури повітря в приміщенні).
Тепловіддачу від трубопроводів можна визначати за спрощеною формулою:
Qтр = qвLв+ qгLг., (3.23)
де qв,qг - тепловіддача 1 м вертикально і горизонтально прокладених труб;
Lв,Lг- довжина вертикально і горизонтально прокладених труб, м.
- коефіцієнт, який враховує додатковий тепловий потік;
-коефіцієнт додаткових втрат теплоти опалювального приладу.
Розрахункова кількість секцій чавунних радіаторів визначається за формулою:
N = , (3.24)
де- площа поверхні нагріву однієї секції, м2;
-коефіцієнт, що враховує спосіб установлення радіатора в приміщенні, при відкритому установленні - 1,0;
-коефіцієнт, що враховує кількість секцій в одному радіаторі і приймається для радіаторів типу МС-140 рівним: при кількості секцій від 3 до 15 - 1, від 16 до 20 -0,98, від 21 до 25 - 0,96, а для інших чавунних радіаторів обчислюється за формулою:
=0,92 + 0,16. (3.25)
3.3.1 Визначення кількості секцій чавунного радіатора
МО140 - 98 однотрубного стояка системи водяного опалення. Теплове навантаження приладQпр= 1100 Вт, розрахункові температури tвх=90 °С, tвих=70 °С, tп=20 °С.
Обчислюємо витрату води через опалювальний прилад за формулою (3.13).
Gпр =
Визначаємо розрахункову густину теплового потоку опалювального приладу, враховуючи, що qноп=725 Вт/м2;п=0,3; ρ = 0; спр=1;tсер= 0,5 · (90 + + 70) - 20 = 60 °С:
qпр = 725 · = 593 Вт/м2.
Розрахункова поверхня нагріву приладу без врахування тепловіддачі труб становить (при і рівних 1):
Fпр =
Розрахункова кількість секцій обчислюється за формулою:
Nр =
деfу = 0,240 м2; = 1,05 при встановлентті приладу у підвіконній ніші;= 1. Отже приймаймо 8 секцій чавунного радіатора.
3.3.2 Розрахунок системи підлогового опалення
Вихідними даними до розрахунку підлогового опалення є тепло втрати приміщення Q,в якому влаштовується опалення, а також розміри підлоги приміщення у відповідності з архітектурним проектом. Вибираємо покриття підлоги і визначається опір теплопередачі: для мармуру, природного каменя (товщиною 25 мм), плитки з ПВХ R=0,02 м2·0С/Вт; для паркету (товщиною 8-10мм), панелі для підлоги R= 0,05 м20С/Вт; для килима (товщиною 5 мм) R = 0,09 м2· 0С/Вт [17].
Визначаємо орієнтовну густину теплового потоку на 1 м2 площі підлоги, Вт/м2:
qор= ,(3.26)
де F— площа поверхні підлоги для підігріву, м2.
Приймаємо температуру води на вході і виході з контуру підло гового опалення і обчислюється середня різниця температур:
Δtсер = 0,5 · (tвх + tвих)tв. (3.27)
Модуль укладання труб— це відстань між трубами, яка приймається 0,2; 0,25; ОД; 0,35 м, а для крайової зони 0,1 або 0,15 м.
Обчислюємо тепловіддачу 1 п. м змійовика, Вт/м:
q1 = q · а , (3.28)
де q- фактична густина теплового потоку, Вт/м2, визначена з додатка 27. Визначаємо потрібну довжина змійовика /, м:
L = . (3.29)
Якщо L> 120 м , то змійовик потрібно розділити на декілька контурів, для яких роблять окремі розрахунки по теплу і гідравлічних параметрах. Кількість тепла, яка віддається за допомогою цих змійовиків, обчислюємо за формулою:
Qi = Q · , (3.30)
деQi- тепло, що віддається, I - им змійовиком; F — поверхня підлоги, яку займає I - ий змійовик.
Температура подачі для зв'язаних змійовиків приймаємо однакову.
При обчисленні теплової продуктивності нагрівальних змійовиків приміщень, через які прокладаються транзитні теплопроводи, тепловтрати цих приміщень приймаємо з урахуванням тепла, одержаного від транзитних теплопроводів:
Q'= Q – Qтр =Q – q1L, (3.31)
де Qтр- тепловіддача транзитних ділянок, Вт; Lтр—довжина транзитних ділянок, м.
Витрата води в трубопроводі змійовика визначаємо за формулою (3.13).
Втрати тиску при руху води через змійовик визначаємо за формулою, Па:
Δр=RL + Δрм, (3.32)
де R - питомі втрати тиску по довжині змійовика, Па/м; Арм— втрати тиск;/ в місцевих опорах, Па.
При розрахунку втрат тиску в місцевих опорах приймається коефіцієнт для коліна s = 0,5, тоді:
Δрм = Δр1 Σξ, (3.33)
де Δр1— втрати тиску в одному коліні, визначаються в залежності від швидкості руху води.
Якщо сумарні втрати тиску Δр> 20000 Па ,то змійовик потрібно розділити на більш короткі ділянки або збільшити діаметр трубопроводу і повторити розрахунок по теплу й гідравлічних характеристиках для кожного з них.
Розрахуємо трубопроводи теплої підлоги для кухні загальною площею 22 м2, площею, яку займають шафи, — 5,7 м2 та площею для підігріву — 16,3 м2. Температура внутрішнього повітря 20 °С. Тепловтрати приміщення становлять 850 Вт.
Приймаємо підлогове покриття - килим товщиною 5 мм, R=0,09 м2·0С/Вт.
Орієнтовна густина теплового потоку:
Qор = … Вт/м2.
Приймаємо температури теплоносія: на вході 45°С, на виході 35°С. Середня різниця температур:
Δtсер =… С.
Враховуючи максимальну температуру поверхні підлоги житлової зони 26°С, по qор, Δtсер та R = 0,09 м2·0С/Вт знаходимо модуль укладання труб змійовика а = 0,2 м, q= 68 Вт/м2, температура поверхні підлоги25,8 < 26 °С.
Тепловіддача 1 п. мзмійовика: q1 = 68 · 0,2=13,6 Вт/м2. Тодіпотрібна довжина змійовика буде:
L=…< 120м.
На плані (рис. 3.2) викреслюється змійовик в приміщенні і заміряється фактична його довжина, яка дорівнює 62 м.
Визначаємо витрата води:
G =… кг/год.
Визначаємо діаметр труб : 16x2 мм, R=56,1Па/м, швидвисть 0,176 м/с.
Обчислюються втрати тиску на тертя:
Δрт = R · L =…Па.
Знаходимо кількість місцевих опорів - колін, яка дорівнює 30. Тоді сума коефіцієнтів місцевих опорів буде: Σξ = 30·0,5 = 15,потім знаходяться втрати тиску в одному коліні Δр1 в залежності від швидкості руху води 0,176 м/с: Δр1= 16 Па, а в контурі Δрм= 16 15 = 240 Па.
Тоді сумарні втрати тиску в змійовику становлять Δр= 3478+240 =3718 Па < 20000 Па, що допустимо.
Висновки до розділу
В результаті проведенних розрахунків визначено основні теплові та гідравлічні параметри системи опалення, на разі циркуляційний тиск палювальних приладів складає від 256 Па до 1021 Па. Визначено кількість секцій чавунного радіатора, при розрахунку площі поверхні нагріву приладу складає 1,85 м2 при цьому секцій чавуного радіатора приблизно 8. В дитячому садочку прийнята система підлогового опалення, витрата води для якої 73,1 кг/год., витрати тиску 3,5 Па. Потрібна довжина змійовика 120 м. Модуль укладення труб 0,25м.
В четвертому розділі виконується розробка системи електропостачання та автоматизація за окремим методичними вказівками. Загальний об҆єм розділу 15-20 сторінок.
Висновки до розділу
В п’ятому розділі виконується розробка системи охорони праці при експлуатації теплопостачання за окремим методичними вказівками та консультації викладачів кафедри ОП та БЖ. Загальний об’єм розділу 15-20 сторінок.
В шостому розділі виконується техніко-економічні розрахунки системи теплопостачання за окремим методичними вказівками та консультації викладачів кафедри Організації агробізнесу. Загальний об’єм розділу 15-20 сторінок.
Враховуючи специфіку техніко-економічних розрахунків системи теплопостачання наведено приклад
6. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ
Детальний аналіз економічної ефективності системи теплопостачання включає великий комплекс питань, пов'язаних із собівартістю одиниці теплоти, що виробляється, економічним зіставленням можливих варіантів комбінування теплового обладнання, а також із вибором оптимальних режимів праці всієї системи теплопостачання та її окремих елементів.
В даній роботі визначенню підлягають лише деякі показники з означеного комплексу питань.
6. 1 Витрати палива
6.1.1 Годинна витрата натурального палива (кг/год) котельними агрегатами, відповідна максимальному тепловому навантаженню:
В= (6.1)
де: Q– розрахункова потужність котельні, Q = 251 кВт;
η –коіфіціент корисної дії встановлених котлів;
Qрн–теплота згорянняпалива, що використовується.
При використанні природного газу.
η = 0,93;
Qрн= 35,6 мДж/кг .
В==27,3м3/год
При використанні кам’яного вугілля.
η = 0,78;
Qрн = 23 мДж/кг
В== 50,36 кг/год
6.1.2 Годинна витрата умовного палива (кг/год.)
Ву.п. = (6.2)
де: В– годинна витрата натурального палива, кг/год;
Qу.п –теплота згоряння умовного палива (Qу.п =29,3 мДж/кг).
При використанні природного газу.
Ву.п. ==33,2кг/год
При використанні кам’яного вугілля.
Ву.п. = =39,5 кг/год
6.1.3 Річна витрата тепла на опалення
Згідно СНиП 2.04.05-91, изм. №1
Qріч=0,086· Q·S · а·b·c / (tв - tз ), ГДж, (6.3)
де Q - розрахункова потужність котельніQ=251 кВт;
S – кількість градусо-діб опалювального періодуS= 3024 ;
а – коефіцієнт, який враховує обладнання систем опалення приладами для автоматичного зменшення теплової потужності у неробочий час (якщо таке обладнання є , то а приймається рівним 0,8)а=1 ;
b – коефіцієнт, який враховує обладнання опалювальних приладів автоматичними терморегуляторами (якщо більше 75% приладів обладнані терморегуляторами, то b приймається рівним 0,9)b=1 ;
с - коефіцієнт, який враховується, якщо на абонентському вводі систем опалення встановлені прилади автоматичного по фасадного регулювання (якщо такі прилади мають місце, то с приймається рівним 0,95)с=1 ;
tв – розрахункова внутрішня температура внутрішнього повітря для житлових та громадських будівельtв=18ºC ;
tз – розрахункова температура зовнішнього повітря для м. Мелітополя та Мелітопольського районуtз =-19ºC .
Qріч = 0,086 · 251 ·3024 · 1 · 1· 1 / (18 + 19 ) = 1764,2 ГДж =1764,2·103 МДж
6.1.4 Річна витрата натурального палива (м3/рік; т/рік)
, (6.4)
При використанні природного газу
При використанні кам’яного вугілля.
6. 2 Капітальні вкладення в розробку
Кв = Кр + КУ + Кн, (6.5)
де Кв – капітальні вкладення, грн.;
Кр - власна впроваджена розробка (придбане обладнання), грн;
КУ – монтажні роботи, грн;
Кн - налагодження обладнання (навчання персоналу), грн.
Кв = 340000 + 40800+ 27200 =408000 грн.
6.3 Економія від впровадження розробки з використанням газової котельні
Витрати палива в фізичних показниках визначається за формулою (6.4)
6.3.1 Витрати палива в грошових одиницях
Гпг = Врічх Твп, (6.6)
де Гпг – витрати палива в грошових одиницях, грн../рік;
Вріч–Річна витрата натурального палива;
Твп– тарифна вартість палива,
На природному газі
Гпг.пр = 532863,5 =186501 грн./рік
При використанні кам’яного вугілля.
Гпг.м = 9,08 ∙ 1400 =127120 грн./рік
6.3.2 Економія електроенергії в грошових одиницях від впровадження розробки
Гек.п = Гпг.пр – Гпг.ф(м), (6.7)
де Гек.п – економія палива в грошових одиницях, грн./рік;
При використанні природного газу
Гек.п = 186501 – 127120 = 59381 грн./рік
6. 4 Економія на оплаті праці від впровадження розробки
6.4.1 Фонд оплати праці
Фоп = Тст∙ 12 ∙ Кр , (6.8)
де Фоп – фонд заробітної плати, грн../рік;
Тст – тарифна ставка, грн./місяць, (1650 грн.);
12 – місяців в році, місяць/рік;
Кр – кількість робітників.
Фб = 1650∙ 12 ∙3 = 59400 грн../рік
Фпр = 1650∙ 12 ∙ 0,25 = 4950 грн../рік
Згідно того, що котельна розроблюється на підприємстві. Тому потрібно прийняти на роботу цих працівників. Відповідно до цього, оплата праці повністю рахується у витрати. А минулі затрати на оплату праці приймаються рівними нулю.
6.4.2 Економія в грошових одиницях на фонді оплати праці
Фек = Фпр - Фб (6.9)
Фек = 4950 – 59400 = - 54450
6. 5 Економічний ефект від впровадження розробки
Ер = ГЕК.П + Фек.оп , (6.10)
де Ер - економічний ефект від впровадження розробки,;
ГЕК.П- економія електроенергії в грошових одиницях, грн./рік;
Фек.оп - економія на оплаті праці від впровадження розробки, грн./рік;
Згідно того, що економія коштів на природному газі більша тому приймаємо його, як основний вид палива. Кам'яе вугілля залишається резервним паливом на випадок екстрених ситуацій.
Ер = 59381 + (-54450) = 60431 грн./рік
6. 6 Термін окупності при впровадженні розробки
То = Квк/ Ер, (6.11)
де То - Термін окупності при впровадженні розробки, років;
Квк - капітальні вкладення, грн.;
Ер - економічний ефект від впровадження розробки, грн./рік.
То = 408000/ 113831 = 3,58 року
Результати розрахунку заносимо до таблиці 6.1:
Таблиця. 6.1. Економічний ефект та строк окупності при впровадженні розробки
|
Показник |
Базовий варіант |
Проектний варіант |
відхилення (+; - ) |
|
Капітальні вкладення, грн |
- |
408000 |
+ |
|
Витрати палива Тис м3/рік Т./рік |
- 98,33 |
53286 - |
-45614 |
|
Грошові витрати на паливо, грн./рік |
186501 |
127120 |
-59381 |
|
Фонд оплати праці, грн./рік |
59400 |
4950 |
-54450 |
|
Річний економічний ефект, грн. |
113831 |
||
|
Термін окупності, років |
3,58 |
Висновки по розділу
В результаті реконструкції системи теплопостачання села …району… ….області виконана заміна старого котла, який працював на вугіллі на новий – автоматизований, капіталовкладення зросли на … тис. грн., витрати на паливо та оплату праці скоротились на …. тис. грн. Термін окупності складе … років. Крім того поліпшиться якість відпускаємої послуги, а саме теплоносія заданного параметра для опалення центральої частини села, підвищеться комфортність в школі, дитячому садочку, покрашеться екологія за рахунок скорочення котельні.
В загальних висновках аналізується виконана робота, робиться висновок при виконанні задач поставлених в першому розділі, наводяться основні параметри, що розраховувались. Загальний об’єм 1-2 сторінки.
ВИСНОВОК
Реконструкція системи теплопостачання та вибір теплового обладнання,виконані на основі визначення максимальних і розрахункових витрат тепло типо всім видам теплового навантаження. У відповідності з цим зроблений вибір теплоносія, марка та кількість котельних агрегатів, теплова схема й теплове обладнання.
Всі розрахунки зроблені у відповідності з сучасною методикою, засновані на комплексному розгляді всіх питань, зв'язаних з економічною роботоюкотельної, повним і надійним забезпеченням тепловою енергією всіх споживачів при різноманітних температурах зовнішнього повітря.
Отримані результати будуть покладені в основу реальних розрахунків системи теплопостачання для с……….. району. При цьому не виключаються інші варіанти вибору типів та марок котельних агрегатів, тепловоїсхеми і відповідного теплового обладнання. Вибір оптимального варіанту всієїсистеми теплопостачання та оптимальних режимів її роботи можуть бути зроблені на основі більш новітніх технологій які можуть бути відкриті до впровадження проекту у виконання.
Проаналізувавши різні види опалення для реконструкції системи теплопостачання села ……… області обрали, як найбільш досконалу, систему водяного опалення з використанням природного газу для спалювання в автономній котельні з водогрійними жаротрубними котлами, тому що вона має високі санітарно-гігієнічні якості, надійність і довговічність, а автономна котельня підвищує якість та ефективність опалення. Вибрано підлогове опалення для дитячого садка, та для приватного сектору чавунні радіатори.
В результаті проведених розрахунків визначено основні теплові та гідравлічні параметри системи опалення, на разі циркуляційний тиск палювальних приладів складає від … Па до … Па. Визначено кількість секцій чавунного радіатора, при розрахунку площі поверхні нагріву приладу складає … м2 при цьому секцій чавуонного радіатора приблизно …. В дитячому садлчку прийнята система підлогового опалення, витрата води для якої …. кг/год., витрати тиску … Па. Потрібна довжина змійовика …м. Модуль укладення труб …м.
В результаті реконструкції системи теплопостачання села ……… району .області виконана заміна старого котла, який працював на вугіллі на новий – автоматизований, капіталовкладення зросли на … тис. грн., витрати на паливо та оплату праці скоротились на … тис. грн. Термін окупності складе … років. Крім того поліпшиться якість відпускаємої послуги, а саме теплоносія заданного параметра для опалення чентральої частини села, підвищеться комфортність в школі, дитячому садочку, покрашіться екологія за рахунок скорочення котельні.
Список використаної літератури повинен бути виконаний за останніми вимогами. Список повинен мати 35-50 найменуваннь.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Драганов Б.Х. Експлуатація теплоенергетичних установок і систем /Драганов Б.Х., Іщенко В.В., Шеліманова О.В. –К.: Аграрна освіта, 2009.- 230с.
2.Теплотехніка: підруч./ [Драганов Б.Х., Бессараб О.С., Долінський А.А., та ін.]; за ред. Б.Х. Драганова. – К.: ІНКОС, 2005. - 400с.
3.Буляндра О.Ф. Технічна термодинаміка О.Ф. Буляндра. – К.: Вища шк., 2001. - 320с.
4.ЗахаровА. А. Застосування теплоти в сільському господарстві]. -М.:Агропроміздат, 2005 - 287 с.
5. Захаров А. А. Практикум по застосуванню теплоти у сільському господарстві. -М.; Агропроміздат, 2006.-175с.
6. Кірюшатов А. І. Теплофікація в сільськогосподарському виробництві.-М.: Агропроміздат, 2006.-191с.
7. Дідур В.А. Теплотехніка, теплопостачання і використання теплоти в сільському господарстві / [Дідур В.А., Стручаєв М.І.] – К.: Аграрна освіта, 2008.-233с.
8. Переверзєв В. А., Шуму В. В. Довідник майстра теплової мережі. Ізд. 2-е.-Л.: Енергоатоміздат, 2007.-272с.
9. Іонін А. А. і ін. Теплопостачання. М.: Стройіздат, 2002.-ЗЗ6с.
10. Методичні вказівки до виконання курсового проекту по дисципліні “Теплотехніка та теплопостачання ”- Мелітополь 2009 – 46с.
11.Исаченко В.П. Теплопередача / Исаченко В.П., Осипов В.А., Сукомел А.С. - М.: Энергоиздат, 2001. - 485 с.
12. Бондарев В.А. и др. Теплотехника - Минск: Высшая школа, 1996, с.382.
13. Баскоков А.П. и др. Теплотехника – М.: Энергоиздат, 1982, с.264.
15. Веселовский О.Н., Шнейберг Я.А. Энергетическая техника и ее развитие. Учеб. пособие для энергитич. и электротехн. специальностей вузов. М., «Высш. школа», 1996.. – 320с.
16. Кедров В. С., Ловцов Е.Н. Санитарно-техническое оборудование зданий: Учеб. для вузов. —М.: Стройиздат, 1999. — 495 с.:ил.
17. Немцев З.Ф., Арсеньев Г.В. Теплоенергетические установки и теплоснабжение: учебное пособие для вузов.—М.: Энергоиздат, 1992. 400с., ил.
18. Левин Б. И. и Шубин Евсей Петрович. Теплообменные аппараты систем теплоснабжения, М., издательство «Енергия», 2005,256 с.
19. Владимиров А.М., Ляхин. Охрана окружающей среды.- Л.: 2001. 223с.
20. Грянік Г.М., Лехман С.Д. Охорона праці. – К.: УРОЖАЙ, 1994. 272 с.
21. Методичні вказівки з охорони праці /- Бутко Д. А., Лущенков В.А., Мазілін С.Д., 2005 рік.
Додатки
В додатках можна розмістити довідкову інформацію: схеми, таблиці, прас-лісти.
Кількість сторінок не обмежується і вони не враховуються в загальному об’ємі пояснювальної записки.