7. Выбор оборудования котельной…………….…………………………...…. 34
8. Список литературы………………………………………………….……...… 43
9. Графическая часть………………………………………………….……..…. 44
Задание
1. Для исходных данных выполнить расчёт по определению количества теплоты, необходимого на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для жилищно-коммунального сектора и промышленных предприятий.
2. По рассчитанному количеству теплоты построить график тепловых нагрузок для сезонной и круглогодичной нагрузок. Выполнить расчет годовых расходов теплоты на отопление, вентиляцию и ГВС потребителей.
3. Для заданной тепловой схемы производственной котельной произвести расчёт тепловой схемы в табличной форме с определением необходимых расходов тепловых и материальных потоков на технологические и внутрикотельные нужды.
4. По результатам расчета тепловой схемы произвести выбор основного и вспомогательного оборудования котельной: котлоагрегаты, деаэраторные установки, редукционно-охладительную установку, насосное оборудование (питательный, подпиточный, конденсатный и насос сырой воды).
5. Выполнить тепловой расчет подогревателя сетевой воды (ПСВ) с определением поверхности теплообмена и произвести выбор стандартного ПСВ.
6. Представить тепловую схему производственной котельной и спецификацию выбранного оборудования на первом листе графической части формата А2.
7. Для заданной конфигурации закрытой водяной тепловой сети выполнить гидравлический расчёт с определением стандартных диаметров трубопровода и потерь давления на каждом участке.
8. По результатам гидравлического расчета тепловой сети произвести выбор сетевого насоса с учётом необходимого располагаемого напора у потребителей и построить пьезометрический график.
9. Представить схему тепловой сети и пьезометрический график на втором листе графической части формата А2.
Исходные данные (табл.1)
Таблица 1
Вариант
Место расположения объектов
Киров
Здание А
Цех металлоконструкций
Здание Б
Сталелитейный цех
Здание В
Локомотивное депо
Здание Г
Административное здание
Объем зданий ЖКС,
Число жителей ЖКС, чел.
1. Определение количества теплоты на отопление потребителей в максимально-зимнем режиме.
Количество теплоты на отопление здания, Вт:
- коэффициент инфильтрации
- удельная отопительная характеристика здания,
- объем здания по наружному обмеру,
- расчетная внутренняя температура воздуха,
- температура наружного воздуха для системы отопления,
1.1. Количество теплоты на отопление здания А (Цех металлоконструкций):
(с обеспеченностью 0,92)
Для
1.2. Количество теплоты на отопление здания Б (Сталелитейный цех):
Для
1.3. Количество теплоты на отопление здания В (Локомотивное депо):
;
Для
1.4. Количество теплоты на отопление здания Г (административное здание):
;
- для
1.5. Количество теплоты на отопление ЖКС:
2. Определение количества теплоты на вентиляцию потребителей.
Количество теплоты на вентиляцию для производственных и общественных зданий, Вт:
- удельный расход тепла на вентиляцию,
– объем здания по наружному обмеру,
– внутренняя расчетная температура воздуха,
- расчетная температура наружного воздуха для системы вентиляции,
2.1. Количество теплоты на вентиляцию здания А (металлоконструкций цех):
Для
2.2. Количество теплоты на вентиляцию здания Б (Сталелитейный цех):
Для
2.3. Количество теплоты на вентиляцию здания В (Локомотивное депо):
Для
2.4. Количество теплоты на вентиляцию здания Г (административное здание):
;
По таблице 4 МДК 4-05.2004:
- для
3. Определение максимальных тепловых нагрузок на горячее водоснабжение (ГВС) в жилищно-коммунальном секторе.
Количество теплоты на ГВС, Вт:
- коэффициент, учитывающий потери тепла от системы ГВС, расположенной внутри здания
- количество единиц измерения
- норма расхода горячей воды на одного человека в жилом здании,
- норма расхода горячей воды на одну единицу измерения во всех других зданиях, кроме жилых,
- температура горячей воды в системе ГВС,
- расчетная температура холодной воды в зимний период
- число часов в сутки
- число секунд
- теплоемкость воды,
Результаты расчетов сведены в табл.2
Таблица 2
Цех металлоконструкций
-
Сталелитейный цех
-
Локомотивное депо
-
Административное здание
-
ЖКС
-
4. Годовые расходы тепла на отопление, вентиляцию и ГВС.
Время работы:
· система отопления 24 час/сут;
· система вентиляции 24 час/сут;
· система ГВС 24 час/сут.
4.1. Годовой расход тепла на отопление, Дж:
где - максимальное часовое количество теплоты на отопление в максимально-зимнем режиме, Вт
- средняя температура наружного воздуха за отопительный период,
- продолжительность отопительного периода,
- число часов работы отопления в сутки,
4.2. Годовой расход тепла на вентиляцию, Дж:
где - максимально часовой расход количество теплоты на вентиляцию,Вт
4.3. Годовой расход тепла на ГВС, Дж:
где - количество теплоты на ГВС в летний период, Вт
- коэффициент, учитывающий снижение среднечасового расхода воды на ГВС в летний период по отношению к отопительному периоду, ;
- расчетная температура холодной воды в зимний период,
- расчетная температура холодной воды в летний период,
Результаты расчетов сведены в табл.3
Таблица 3
5. График продолжительности тепловых нагрузок.
Число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха, равной или ниже данной (табл.4).
Таблица 4
5.1. Пересчет тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и ГВС из в
5.2. Суммарная нагрузка на отопление из максимально-зимнего режима на температуру наружного воздуха
5.3. Суммарная нагрузка на вентиляцию на температуру наружного воздуха
Исходные данные для проведения расчёта представлены в таблице 5.
Таблица 5.
№,
п/п
Наименование параметра
Обозначение
Единица измерения
Величина
Обоснование
1.
Расчётная тепловая мощность на отопление
МВт
Из расчёта тепловых нагрузок потребителей.
2.
Расчётная тепловая мощность на вентиляцию
МВт
Из расчёта тепловых нагрузок потребителей.
3.
Расчётная тепловая мощность на ГВС:
зимой
летом
МВт
МВт
Из расчёта тепловых нагрузок потребителей.
4.
Параметры пара, вырабатываемого котлами:
давление
температура
энтальпия
МПа
кДж/кг
1,40
2854,34
Выбирается типоразмер котлоагрегата по давлению и температуре пара необходимого потребителю.
5.
Параметры пара на коллекторе собственных нужд (после РОУ):
давление
температура
энтальпия
МПа
кДж/кг
0,65
2801,66
Давление выбирается в пределах 0,6 – 0,7 МПа, температура принимается с перегревом на 10 –20 0С выше температуры насыщения при данном давлении.
6.
Параметры вторичного пара, образующегося в сепараторе непрерывной продувки:
давление
температура
энтальпия
МПа
кДж/кг
0,15
111,37
2693,90
Давление вторичного пара выше давления в деаэраторе на величину гидравлических потерь давления в трубопроводах Δp=0,01÷0,05 МПа. Температура равна температуре насыщения при данном давлении.
Продолжение таблицы 5.
7.
Параметры пара, поступающего в охладители
выпара ОХ2 и ОХ3 из деаэратора:
давление
температура
энтальпия
МПа
кДж/кг
0,09
96,71
2671,10
Давление пара, поступающего в охладители ниже давления в деаэраторах на величину потерь давления в трубопроводах Δр=0,01÷0,05 МПа, .
8.
Параметры конденсата после охладителей выпара ОХ2 и ОХ3:
давление
температура
энтальпия
МПа
кДж/кг
0,09
96,71
405,21
Подогрев химически очищенной воды в охладителях ОХ2 и ОХ3 осуществляется за счёт теплоты конденсации пара.
9.
Параметры продувочной воды на входе в сепаратор непрерывной продувки:
давление в барабане температура энтальпия
МПа
кДж/кг
1,45
196,68
837,50
Давление воды на входе в сепаратор равно давлению в барабане котла: МПа, температура воды принимается равной .
10.
Параметры продувочной воды на выходе из сепаратора непрерывной продувки:
давление температура энтальпия
МПа
кДж/кг
0,15
111,37
467,13
Давление и температура принимаются равными давлению и температуре пара в сепараторе.
11.
Температура продувочной (шламовой) воды после охладителя ОХ1.
Выбирается из диапазона 40÷50 .
12.
Температура конденсата после подогревателя сетевой воды ПСВ.
Принимается с учётом обеспечения температурного напора на выходе ПСВ при максимально зимнем режиме, температурный напор Δt = 10÷15 .
13.
Параметры конденсата после подогревателя сырой воды ПСРВ:
температура
энтальпия
кДж/кг
161,99
684,20
Температура конденсата принимается равной температуре насыщения при давлении на коллекторе собственных нужд .
Продолжение таблицы 5.
14.
Величина непрерывной продувки.
П
%
3,5
Принимается из диапазона от 2 до 5 % от количества пара, вырабатываемого котлами.
15.
Внутрикотельные потери пара.
%
Включает в себя потери пара на обдувку поверхностей нагрева и через неплотности элементов конструкции котла. 1÷5 % от количества пара, вырабатываемого в котле.
16.
Утечка воды из теплосети.
%
Для закрытых тепловых сетей принимается из диапазона от 1 до 3 % расхода сетевой воды.
17.
Коэффициент расхода пара на деаэрацию и подогрев сырой воды.
—
0,129
Принимается предварительно в пределах от 0,03 до 0,15. Уточняется после определения погрешности теплового расчёта схемы.
18.
Удельные потери пара с выпаром из деаэратора.
кг/кг
0,002
Принимается по рекомендациям производителя деаэратора.
19.
Коэффициент собственных нужд химводоочистки.
—
1,2
Принимается из технических параметров работы блока ХВО.
20.
Температура подпиточной воды тепловой сети.
Принимается равной максимальной температуре обратной сетевой воды.
21.
Температура подогрева сырой воды перед ХВО.
Выбирается из диапазона 20÷30 0С.
22.
Расход пара производственными потребителями.
т/ч
Определяется по заданию.
23.
Возврат конденсата от производственных потребителей.
т/ч
т/ч
т/ч
2,75
31,45
Определяется по заданию.
24.
Температура конденсата, возвращаемая производственными потребителями.
Определяется по заданию.
Продолжение таблицы 5.
25.
Параметры воды после деаэраторов:
давление
температура
энтальпия
МПа
кДж/кг
0,12
104,81
439,36
Давление воды принимается равным давлению в деаэраторе (для деаэраторов атмосферного типа 0,12 МПа). Температура равна температуре насыщения при этом давлении.
26.
Температура сырой воды на входе в котельную в зимних режимах.
Принимается из расчёта нагрузок на ГВС.
27.
Температура сырой воды на входе в котельную в летнем режиме.
Принимается из расчёта нагрузок на ГВС.
28.
Температура воздуха внутри отапливаемых зданий.
Принимается из расчёта тепловых нагрузок на отопление и вентиляцию.
29.
Температура наружного воздуха для расчёта отопления в максимально зимнем режиме.
-33
Определяется из справочной литературы и зависит от географического места положения.
30.
Температура наружного воздуха в 1-ом, 2-ом и 4-ом режимах работы котельной.
-33
-14,4
Определяются из справочной литературы и должны соответствовать следующим значениям:
Режим 1:
Режим 2:
Режим 4:
Тепловой расчёт двухдеаэраторной котельной с паровыми котлами представлен в таблице 6.
Таблица 6.
№,
п/п
Наименование параметра
Обозначение
Единица
измерения
Расчётная формула или способ определения.
Величина
1-ый режим
2-ой режим
3-ий режим
4-ый режим
1.
Температура наружного воздуха в точке излома температурного графика.
—
—
0,054
—
2.
Коэффициент изменения тепловой мощности на отопление и вентиляцию в зависимости от температуры наружного воздуха.
—
0,635
0,353
—
3.
Тепловая мощность на отопление.
МВт
8,670
5,505
2,061
—
4.
Тепловая мощность на вентиляцию.
МВт
5,767
3,604
2,036
—
5.
Тепловая мощность на ГВС в зимних режимах..
МВт
Определяется из расчета тепловых нагрузок
2,538
2,538
2,538
—
6.
Тепловая мощность на ГВС в летнем режиме.
МВт
Определяется из расчета тепловых нагрузок
—
—
—
1,661
7.
Температура прямой сетевой воды на выходе их котельной.
Т1
150,0
105,7
69,87
69,87
8.
Температура обратной сетевой воды на входе в котельную.
Т2
70,0
54,9
41,63
41,63
Продолжение таблицы 6.
9.
Суммарная тепловая мощность на отопление, вентиляцию и ГВС в зимних режимах.
МВт
16,975
11,647
6,635
—
10.
Расход сетевой воды в зимних режимах.
т/ч
182,31
196,99
201,87
—
11.
Расход сетевой воды в летнем режиме.
т/ч
—
—
—
50,54
12.
Расход подпиточной воды на восполнение утечек сетевой воды зимой и летом.
т/ч
т/ч
3,646
—
3,94
—
4,037
—
—
1,012
13.
Расход обратной сетевой воды зимой и летом.
т/ч
т/ч
178,66
—
193,05
—
197,40
—
—
49,528
14.
Температура обратной сетевой воды перед ПСВ.
Т3
55,2
42,2
42,2
15.
Расход пара на подогрев сетевой воды.
т/ч
25,49
17,39
9,76
2,445
16.
Количество конденсата после ПСВ.
т/ч
25,49
17,39
9,76
2,445
17.
Расход пара на технологические нужды и на ПСВ.
D
т/ч
90,48
82,39
74,76
67,445
18.
Предварительная величина расхода пара на деаэрацию питательной и подпиточной воды и подогрев сырой воды.
т/ч
11,672
10,628
9,644
8,700
Продолжение таблицы 6.
Количество пара, вырабатываемого котлами.
т/ч
102,152
93,018
84,404
76,145
Расход пара, поступающего в РОУ.
т/ч
37,152
28,018
19,404
11,145
Расход охлаждающей воды, поступающего в РОУ.
т/ч
4,455
3,359
2,327
1,336
Расход продувочной воды, поступающей в сепаратор непрерывной продувки.
т/ч
3,575
3,256
2,954
2,665
Расход вторичного пара на выходе из сепаратора непрерывной продувки.
т/ч
0,529
0,482
0,437
0,394
Расход воды на выходе из сепаратора непрерывной продувки.
т/ч
3,046
2,774
2,517
2,271
Внутрикотельные потери пара.
т/ч
3,065
2,791
2,532
2,284
Расход воды на выходе из деаэратора Д1.
т/ч
110,182
99,633
89,685
80,147
Расход выпара из деаэратора Д1.
т/ч
0,220
0,199
0,179
0,160
Расход воды на выходе из деаэратора Д2.
т/ч
3,646
3,94
4,037
1,012
Расход выпара из деаэратора Д2.
т/ч
0,007
0,008
0,008
0,002
Расход химически очищенной воды, поступающей в деаэратор Д1.
т/ч
17,660
17,045
16,466
15,910
Продолжение таблицы 6.
Расход ХВО, поступающей в деаэратор Д2.
т/ч
3,653
3,948
4,045
1,014
Расход сырой воды, поступающей на ХВО.
т/ч
25,576
25,192
24,613
20,309
Расход пара на подогрев сырой воды.
т/ч
1,035
1,020
0,996
0,411
Расход конденсата после ПСРВ, поступающего в деаэратор Д1.
т/ч
1,035
1,020
0,996
0,411
Энтальпия ХВО, поступающей в деаэратор Д1.
кДж/кг
Определяется решением уравнений теплового баланса охладителей ОХ1 и ОХ2.
181,075
176,572
172,017
167,339
Расход пара на деаэрацию питательной воды.
т/ч
Определяется решением уравнений теплового баланса деаэратора Д1.
- коэффициент инфильтрации
- удельная отопительная характеристика здания, 
- объем здания по наружному обмеру, 
- расчетная внутренняя температура воздуха, 
- температура наружного воздуха для системы отопления, 
(с обеспеченностью 0,92)
; 
- удельный расход тепла на вентиляцию, 
- расчетная температура наружного воздуха для системы вентиляции, 
- коэффициент, учитывающий потери тепла от системы ГВС, расположенной внутри здания
- количество единиц измерения
- норма расхода горячей воды на одного человека в жилом здании, 
- норма расхода горячей воды на одну единицу измерения во всех других зданиях, кроме жилых, 
- температура горячей воды в системе ГВС, 
- расчетная температура холодной воды в зимний период
- число часов в сутки
- число секунд
- теплоемкость воды, 
- максимальное часовое количество теплоты на отопление в максимально-зимнем режиме, Вт
- средняя температура наружного воздуха за отопительный период,
- продолжительность отопительного периода, 
- число часов работы отопления в сутки, 
- максимально часовой расход количество теплоты на вентиляцию,Вт
- количество теплоты на ГВС в летний период, Вт
- коэффициент, учитывающий снижение среднечасового расхода воды на ГВС в летний период по отношению к отопительному периоду, 
;
- расчетная температура холодной воды в зимний период, 
- расчетная температура холодной воды в летний период, 
в 
кДж/кг
кДж/кг
.
МПа, температура воды принимается равной 
.
.
Режим 2: 
Режим 4: 
