- •Оглавление
- •Задание
- •Аннотация
- •1 Введение
- •2 Расчётная часть
- •2.1 Расчёт калориферной установки (ку)
- •1, 2, 3, 4 – Калориферные секции последовательно соединенные в стояк,
- •2.2 Расчёт промежуточного теплообменника ку
- •95 °С греющая вода 25 °с
- •14 °С антифриз 2 °с
- •2.3 Расчёт потребностей тепла предприятием
- •2.3.1 Расчёт нагрузок на отопление и вентиляцию
- •2.3.2 Расход тепла на горячее водопотребление
- •2.3.3 Суммарный расход тепла по режимам потребления
- •2.3.4 Расчёт годовой потребности тепла и поплива предприятием
- •3 Выбор типа и количества котлов для котельной
- •4 Заключение
- •Список литературы
2 Расчётная часть
2.1 Расчёт калориферной установки (ку)
Общие исходные данные для расчёта:
-
заданная производительность калорифера =140м3/с;
-
температурный интервал нагрева воздуха для Кузбасса, взятый из справочных данных: = –55 ºС; = +10 ºС.
Принимаю решение – КУ монтировать калориферами типа КСк-3-11-01. Это калорифер с биметаллической с накатанными ребрами трубкой. Эти калориферы обладают повышенными показателями теплосъёма по сравнению с другими типами.
Технические характеристики калорифера, взятые из справочных данных:
-
площадь нагрева = 68,01 м2;
-
живое сечение секции:
-
по воздуху = 0,685 м2,
-
по теплоносителю = 0,00129 м2;
-
число ходов по теплоносителю – 8;
-
эмпирическое выражение для расчёта коэффициента теплопередачи:
, Вт/(м2·К),
где – массовая скорость воздуха, проходящего через
калориферы, кг/(м2·с);
W – скорость прохождения греющего теплоносителя по трубкам
секций, м/с;
a, b, А – эмпирические коэффициенты. Для этого типа секции: а = 0,455;
b = 0,14; А = 19,31.
-
Расчётная тепловая мощность КУ
,
где – производительность вентилятора, м3/с;
– плотность теплого воздуха на выходе из КУ, = 1,291 кг/м3;
– удельная средняя массовая изобарная теплоёмкость
воздуха, = 1005 кДж/(кг·К);
– начальная и конечная температуры нагреваемого воздуха соответственно, ºС.
= 140·1,291·1005·(10+55) =11,8 МВт.
2. Согласно СНиП 2.01.01-82 допустимая массовая скорость прохождения воздуха через КУ принимается в интервале 3–5 кг/(м2·с). Принимаю в пределах допустимой = 4,0 кг/(м2·с).
3. Определяю число секций в установке по аэродинамике.
Для обеспечения прохождения воздуха через калориферные секции с принятой массовой скоростью 4,0 м/с в установке должно быть секций:
с.
4. Для дальнейшего расчета принимаю схему компоновки калориферных секций (рис. 1).
Рис. 5.2. Схема компоновки калориферных секций стояками в установке:
1, 2, 3, 4 – Калориферные секции последовательно соединенные в стояк,
m = 4; Ι, ΙΙ, … n – стояки, параллельно присоединённые к теплосети Т1-Т2.
По схеме рис. 1 = 4 секции, последовательно соединённые в стояке. Стояки () подключаются на теплосеть параллельно. Следовательно, согласно аэродинамике в установке будет всего 94 секций и стояков.
5. Для исключения замораживания КУ в аварийных ситуациях и повышения эффективности работы принимаю 2-контурную систему теплоснабжения с промежуточным теплоносителем – антифризом. (Рис. 2).
Рис. 2 Схема калориферной установки с двухконтурной системой
теплоснабжения содержит контур I циркуляции греющего теплоносителя
(например, воды), соединяющий прямой и обратной линиями 1 и 2 источник
тепла 3 с теплообменником 4 через подводящую 5 и отводящую 6 трубы,
снабженные байпасом 7, атмосферным 8 и сливным 9 клапанами. Теплообменник 4 соединен контуром II циркуляции вторичного промежуточного
низкозамерзающего теплоносителя (например, антифриза), снабженным
циркуляционным насосом 10 с калорифером 11. Байпас 7 имеет отсечную
задвижку 12. В трубах 5 и 6 установлены переключающие трехходовые краны 13 и 14, причем именно к этим кранам подключены соответственно атмосферный и сливной клапаны. В обратной линии 2 контура I размещён температурный
регулятор с цепями управления (на схеме не показано) электроприводами:
циркуляционного насоса 10, задвижки 12 и 3-ходовых кранов 13 и 14.
Поскольку у 2-контурной КУ исключена опасность замораживания - появляется возможность подбирать наиболее выгодный температурный режим работы, при котором устанавливается наивысший теплосъём с антифриза, проходящего через калориферные секции.
Исследования показали, что количество секций в калориферной установке при 2-контурной системе теплоснабжения следует рассчитывать по совместному решению уравнений двух характеристик установки:
расходной
;
и термодинамической
.
Совместное решение этих уравнений дает выражение:
, (*)
по которому методом подбора рассчитываю температуры промежуточного теплоносителя (антифриза), при которых количество калориферных секций в установке будут обеспечивать наибольшую эффективность работы калориферной установки, где:
– количество секций, последовательно соединённых в стояке, шт.;
– количество стояков, параллельно включенных на сеть
теплоснабжения, шт.;
– общее число секций в установке, , шт.;
– средняя массовая изобарная теплоёмкость теплоносителя, Дж/(кг·К);
– поверхность теплообмена секции, м2;
, – живое сечение секции, соответственно, по теплоносителю и
по воздуху, м2;
– температурный диапазон теплосъёма с промежуточного
теплоносителя, °С;
– температурный напор между воздухом и теплоносителем на
калориферной секции, °С.
Противоточная схема теплообмена на секциях показана на рис. 3.
антифриз
воздух
Рис. 3. Противоточная схема теплообмена на секциях
Для расчета температурного напора определяю разность температур и перепады меньший () и больший () :
.
Для расчётных условий выражение (*) будет равно:
.
Изменяя температуры антифриза, подбираем такие значения и , при которых отношение будет равно 14.
В конечном итоге нахожу искомые температуры, которые равны:
= +14 ºС; = +2 ºС;
= 14– 2 = 12 ºС.
Температурный напор при = –55 ºС, = +10 ºС будет равен:
= 14 – 10 = 4 ºС;
= 2 – (– 55) = 57 ºС;
ºС.
Отношение будет равно
.
Полученная величина 14,087, с достаточной для инженерных расчетов степенью точности, близка требуемой 14 (погрешность менее 1 %). Окончательно принимаю температуры антифриза: = +14 ºС, = +2 ºС.
6. Определяю число секций в КУ по теплосъёму.
Расход антифриза через КУ:
м3/с.
Скорость прохождения антифриза по теплообменным трубкам стояков калориферных секций:
м/с.
Коэффициент теплопередачи КУ:
Вт/(м2·К).
Расчётное число секций по теплосъёму:
секций.
Окончательно принимаю большее расчётное число секций, рассчитанное по теплосъёму NT = 167 секций.