3.6. Расчет водоподготовки

В производственно-отопительных котельных получила распространение докотловая обработка воды в натрий-катионовых фильтрах с целью ее умягчения. Объем катионита (м³), требующийся для фильтров, находят по формуле:

, (29)

где Qvp– расчетный расход исходной воды, м³/ч; τ – период между регенерациями катионита (принимают равным 8…24 ч); Но – общая жесткость исходной воды, мг-экв/кг; Е – обменная способность катионита, г-экв/ м³ (для сульфоугля Е = 280…350 г-экв/ м³).

Расчетный расход исходной воды

, (30)

где 4,5 – расход воды на регенерацию 1 м³ катионита; Qvи – расход исходной воды, м³/ч. Для водогрейной котельной он равен количеству воды, подаваемой подпиточным насосом. С учетом потери в сетях сетевыми насосами подача подпиточных насосов должна бытьQмп = 2,15 м³/ч.

=3,3 м³/ч

Объем катионита

м³/ч

Расчетная площадь поперечного сечения одного фильтра

Fp=Vкат/(h·n), (31)

где h– высота загрузки катионита в фильтре, равная 2…3 м;n– число рабочих фильтров (1…3).

Fp= 3,1/(2·3) = 0,52 м²

По таблице 21 [1] подбираем 3 фильтра с площадью поперечного сечения 0,76 м² с высотой катионитового фильтра 2 метра и диаметром 1000 мм.

Далее определяем фактический межрегенерационный период τ (ч) и число регенераций каждого фильтра в сутки n_p:

τ = ,n_p= 24 / (τ+1,5),

где F– площадь поперечного сечения выбранного фильтра, м²; 1,5 – продолжитель-ность процесса регенерации, ч

τ == 11,8 ч

n_p= 24 / (11,8+1,5) = 1,8 ≈ 2

Число регенераций в сутки по всем фильтрам:

nc=n∙np= 2·2 = 4

Для регенерации натрий – катионитовых фильтров используют раствор поваренной соли NaCl(6…8%). Расход соли (кг) на одну регенерацию фильтра определяют по формуле:

m=E∙h∙F∙a∙ 10^-3, (32)

где а – удельный расход поваренной соли, равный 200 г/(г∙экв)

m= 300 ∙ 2 ∙ 0,76 ∙ 200 ∙ 10^-3 = 91,2 кг

Суточный расход соли по всем фильтрам

Мс = m∙nс = 91,2 ∙ 4 = 364,8 кг

Объем соли на одну регенерацию:

Vс =m∙ 10^-3 = 91,2 ∙ 10^-3 = 0,0912 м³

Тогда при высоте загрузки соли h≈ 0,6 м диаметр солерастворителя

== 0,44 м

По данным таблицы 21 [1] подбираем солерастворитель диаметром 450 мм с высотой слоя кварца 0,5 метра и полезным объемом для соли 0,2 м³.

4 Расчет тепловых сетей

4.1. Гидравлический расчет

Для определения диаметров трубопроводов на различных участках сети, падения давления (напора) на участках и в общей сети, определения напоров в различных точках сети, увязки параметров всех точек системы при статическом и динамическом режимах в зависимости от требуемой тепловой нагрузки производят гидравлический расчет тепловой сети. Целью расчета является обеспечение допустимых давлений и требуемых напоров в сети у абонентов. При этом в качестве нагрузки принимают не тепловой поток потребляемой объектом, а количество теплоносителя.

По данным гидравлического расчета определяют качество труб и объем работ по созданию тепловой сети, выбирают характеристики (по маркам) и количество подпиточных и циркуляционных насосов, формируют необходимый пьезометрический график путем выбора схемы присоединения абонентских установок к тепловой сети, выбирают авторегуляторы тепловой сети, разрабатывают режимы эксплуатации сети.

Подробный гидравлический расчет по объему и содержанию не входит в задачи подобного курсового проекта, однако учитывая специфику специальности «Энергообеспечение предприятий АПК» ограничиваемся определением расчетных диаметров труб на участках, местных сопротивлений и падения напора для них.

В качестве примера для расчета возьмем ветку от котельной до кормоцеха. Эта ветка имеет 5 объектов: склад материалов, ремонтная мастерская на 25 тракторов, школа на 300 учебных мест, коровник на 180 голов и кормоцех. Расчеты трубопровода и связанные с ним потери ведем от котельной установки до объектов по суммарным нагрузкам (отопление, горячее водоснабжение, вентиляция и технологические нужды). Для этого вычерчиваем в масштабе схему системы теплоснабжения (рис. 6), определяем расчетные участки трубопроводов т.е. участки по которым протекает неизменное количество теплоносителя при определенной температуре и скорости движения теплоносителя; проставляем номера и длины участков и значения тепловых нагрузок.

Для рассчитываемой ветви по схеме на рис. 6 выбранные участки и их тепловые нагрузки приведены в таблице 2.

Таблица 2.

№ п/п	Номер участка и его границы	Потребители участка	Тепловые нагрузки, Ф, кВт	Длина участка, м
1.	Участок I (котельная – склад материалов)	Склад материалов, ремонтная мастерская, школа, коровник, кормоцех	542,8	50
2.	Участок II (склад материалов – ремонтная мастерская)	Ремонтная мастерская, школа, коровник, кормоцех	531	180
3.	Участок III (магистраль – школа)	Школа, коровник, кормоцех	339,1	80
4.	Участок IV (магистраль – коровник)	Коровник, кормоцех	206,2	52
5.	Участок V (коровник - кормоцех)	Кормоцех	49,2	30

Расход теплоносителя для каждого участка определяется по формуле:

Qт = 3,6×∑Ф / (св·(tп-tо)),

где tп и tо – температура воды в подающем и обратном трубопроводах.

УчастокIQт = 3,6×542,8 / (4,19·(95 - 70)) = 18,65 м³/час. Расчетные диаметры труб для водяных сетей определяем по формуле:

d= 0,263·Qт^0,38/(ρ∙∆p)^0,19

где ρ – средняя плотность воды при tп = 95 °С; ρ = 962,5 кг/м³; ∆р – потеря давления на 1 м трубы Для магистральных 60-80 Па/м; для ответвлений от магистрали – 200-300 Па/м.

Участок Id= 0,263·18,65^0,38/(962,5∙70)^0,19 = 0,097 м

Эквивалентную длину местных сопротивлений рассчитываем по формуле:

lэ = ∑ξ·(d/λ),

где ∑ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений на участках. Для участков тепловых сетей производственной зоны местные сопротивления для участков состоят из ниже приведенных элементов, значение коэффициента ξ для которых берутся из приложения 4 [1]

Участок I- задвижка нормальная,n= 1; ξ = 0,5; два гнутых отвода –nотв = 2;R= 2d, ξот = 0,7.; УчастокIIзадвижка нормальная,n= 1; ξ = 0,5; два гнутых отвода –nотв = 2;R= 2d, ξот = 0,7 компенсатор «П» образный, для которого ξк = 2; УчастокIIIзадвижка нормальная,n= 1; ξ = 0,5; два гнутых отвода –nотв = 2;R= 2d, ξот = 0,7; УчастокIVзадвижка нормальная,n= 1; ξ = 0,5; два гнутых отвода –nотв = 2;R= 2d, ξот = 0,7; УчастокVзадвижка нормальная,n= 1; ξ = 0,5; два гнутых отвода –nотв = 2;R= 2d, ξот = 0,7.

Коэффициент трения в трубах определяем по уравнению

λ = 0,014 / ⁴√d

λ = 0,014 / ⁴√0,1 = 0,025

lэ = (0,5 + 2∙0,7 +0,8)∙(0,1/0,025) =10,8 м,

Падение давления воды на участках рассчитываем по уравнению

∆р уч = 2∙(l+lэ)·р

∆р уч = 2∙(50+10,8)·70 = 8,5

Аналогично расчет производим по остальным участкам. Результаты сводим в таблицу 3.

Таблица 3 Расчет тепловой сетей рассчитываемого участка

Номер участка	Тепловой поток Ф, кВт	Температура воды в подающей и обратной сети, tп и tо	Тепловая нагрузка, Qт, м³/час	ρ, кг/м³	∆р, Па/м	Диаметры труб, м	Суммарные коэффициенты местных сопротивлений ∑ξ	Эквивалентная длина местных сопротивлений lэ	Длина участка, м	Общее падение давления в подающих и обратных трубопроводах ∆ру
1.	542,8	95/70	18,65	962,7	70	0,1	2,7	10,8	50	8,5
2.	531	95/70	18,25	962,7	200	0,083	3,9	12,45	180	77
3.	339,1	95/70	11,65	962,7	200	0,07	1,9	4,9	80	33,9
4.	206,2	95/70	7,09	962,7	200	0,057	1,7	0,85	52	21,1
5.	49,2	95/70	1,69	962,7	200	0,035	1,2	1,1	30	12,4