Теплоснабжение предприятий по производству продукции животного происхождения

где: t_n  и t₀-соответственно температура поверхности изоляционного слоя и окружающей среды,⁰С.

       λ_из-теплопроводность изоляционного материала, принимаем асботермит мастичный [приложение Б].

α_н.п=9,8+0,052(40-25)=10,58 Вт/(м²∙К);

       Линейная плотность  теплового потока q сравнивается с

нормативными [приложение В] и при условии q≤q_вн, Вт/м ,принятая изоляция и ее толщина удовлетворяет требованиям, т.е. расчет выполнен верно.

 

 

 

 6 РАСЧЁТ ВОДОПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ

И ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

 

В качестве подогревателей воды при  автономном теплоснабжении предприятия  от собственной котельной применяются  многоходовые кожухотрубные теплообменники, а при централизованном теплоснабжении от ТЭЦ – секционные противоточные водоводяные теплообменники типа «труба в трубе».

При расчете определяется суммарная  поверхность нагрева теплообменника А, м².

Исходными данными для расчета  водоподогревателей является максимальный часовой расход горячей воды в сезон массовой переработки сырья   и максимальный расход теплоты на отопительные нужды в период самой холодной пятидневки года , температуры холодной t_х.в. и горячей t_г.в. воды в системе горячего водоснабжения, прямой t_пр и обратной воды t_обр воды в системе отопления, давление P_кот и энатльпия h_кот вырабатываемого пара, температура конденсата t_к при автономном теплоснабжении от собственной котельной, температура прямой воды от ТЭЦ при централизованном теплоснабжении. Коэффициенты теплопередачи К водоподогревателей можно рассчитывать используя известные методы теории теплопередачи или же принимать ориентировочно по справочникам для соответствующих видов теплообменников (для пароводяных 1,6…2,0 кВт/(м²×К), а водоводяных 1,05…1,25 кВт/(м²×К)).

Суммарная поверхность нагрева  пароводяных подогревателей для системы отопления , м², находим по уравнению:

                               

,                                             (60)

где Dt_ср – средний температурный напор между греющим паром и нагреваемой водой, °С.

 

=15,843∙10⁶/(3600∙8∙2∙35)=7,86 м²

Средний температурный напор определяется на основании температурного графика  теплообменников по формулам:

                           

                              (61)

          Суммарная поверхность  нагрева паро-водяных подогревателей системы горячего водоснабжения , м², находим по уравнению:

                              

                                           (62)

А^гв_с=(32,4∙4,19∙992(70-10)/(3600∙2∙52,5)=21,38 м²        

где Dt_ср – средняя разность температур, определяем на основании температурного графика.

Dt_б=100-65=35°С;

Dt_м=75-5=70°С;

35/70=0,5;

        Dt_ср=0,5∙(35+70)=52,5 °С.

После расчета площади поверхности  нагрева производим отбор водоподогревателей.

Технические характеристики пароводяных  и водо-водяных подогревателей приведены в [приложении Г].

Число водоподогревателей  должна быть не менее 2.Резерв производительности водоподогревателей должен составлять 20…30%. Установленная суммарная площадь  поверхности нагрева должна обеспечивать  пиковые нагрузки. Целесообразно  устанавливать водоподогреватели одного или ближайших типоразмеров. В тепловой схеме необходимо предусмотреть возможность остановки любого из водопо-догревателей,временного использования водоподогревателей системы отопления для систем горячего водоснабжения и наоборот.

  Принимаем 2 подогревателя воды(ОСТ 108.271.105-76) марки водоводяной подогреватель  ПВ-Z-06  и паро-водяной подогреватель ПП-1-32-7-IV.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                  

                                7 ПОДБОР БАКОВ-АККУМЛЯТОРОВ

 

Для подбора бака-аккумулятора строим интегральный график потребления теплоты  за смену(рисунок 4). По оси абцис откладываем часы, а по оси ординат из сменного графика расход горячей воды в возрастающем порядке (интегральный график и средний расход за смену  .

Расчетная емкость баков-аккумуляторов  должна соответствовать максимальной разности между линями а и б. Число баков аккумуляторов принимаем не менее 2. Геометрический объем баков-аккумуляторов должен быть на 5…10% больше расчетного.

 

.

 

Геометрический объём баков-аккумуляторов  должен быть на 5…10% больше расчётного.

Число баков-аккумуляторов принимаем  равной 2.

 

 

Рис.4 Интегральный график потребления горячей воды

 

8 РАСЧЕТ УСТАНОВКИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ПАРО-КОДЕНСАТНОЙ СМЕСИ ДЛЯ НУЖД ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ВОЗДУШНОГО ОТОПЛЕНИЯ

 

Значительным резервом экономии топливно-энергетических ресурсов являются вторичные энергетические ресурсы (ВЭР). К ним относятся: паро-конденсатная смесь отработавшего в рекуперативных аппаратах пара выпарных установок, отработавшие газы термических камер в сушильных установках, уходящие дымовые газы котельных установок, сбросные горячие (t=60…90°С) и теплые (t=50°С) воды, низкотемпературные вентиляционные выбросы и физическое тепло продукции, а также сбросные горячие воды компрессорных установок.

Возможным потребителем ВЭР могут  быть системы горячего водоснабжения, водяного и воздушного отопления. ВЭР моно использовать для обогрева теплиц, для выработки холода в абсорбционных холодильных установках, для обогрева грунта в холодильных камерах и т.д.

Подогрев воды производится в водоводяных подогревателях. Для обеспечения горячей водой в часы максимального потребления ее предусмотрен бак-аккумулятор горячей воды, емкость которого должна быть не менее максимального часового потребления горячей воды на технологические нужды.

Для надежного обеспечения горячей  водой производственных цехов предусмотрено подача ее в бак-аккумулятор от центрального пароводяного подогревателя.

Расчетное количество пароконденсатной смеси определяем по максимальному  часовому выходу конденсата Д_пкс от технологических паропотребляющих аппаратов.

Определяем средневзвешенную энтальпию  пароконденсатной смеси по формуле:

                                    

,                                              (63)

h_пкс=(0,3∙885,94+7∙983,24+2,7∙885,94+3,5∙885,94+45∙983,24)/66,7=883кДж/кг

Среднетепловой ресурс пароконденсатной смеси Q_пкс, кДж/ч:

                                             

,                                      (64)

Q_ПКС=11,577∙883∙10³=10222491 кДж/ч    

Количество отсепарированного  пара Д_с, кг/ч, определяем по формуле:

                                          

,                                        (65)

где – энтальпия кипящей воды при давлении в сепараторе Р_с, кДж/кг [приложение М];

r_с – теплота парообразования при этом же давлении, кДж/кг                                                                    

[приложение М];

Давление в сепараторе составляет 0,17…0,18 МПа.

Д_С=(11,577∙ (883-762,6) ∙1000)/2014,1=692,06 кг/ч.

Внутренний объем сепаратора V_с, м³, находим по формуле

                                           

,                                     (66) 

где - удельный объем сухого насыщенного пара при давлении Р_с, м³/кг [приложение М];

Х_с – степень сухости отсепарированного пара, (принимаем 0,9…0,95);

q_v – объемное тепловое напряжение парового пространства сепаратора, м³/(м³×с), (принимаем равным 0,5…0,6).

V_C=1,3∙692,06∙0,19∙0,9/0,5∙3600=0,1 м³

Внутренний диаметр d_вн, м, подбирается из условия, что скорость пара в корпусе w не должна превышать 2 м/с.

                                           

,                                     (67)

d_вн=√4∙692,06∙0,19∙0,9/3,14∙3600∙2=0,14 м    

Количество теплоты отсепарированного  пара Q_оп, кДж/ч, и направляемого в калорифер:

                                             Q_оп=Д_с×h_c,                                                     (68)

где h_с – энтальпия отсепарированного пара, кДж/кг

                                         

,                                              (69)

h_C=762,6+2041,1∙0,9=2523,33 кДж/кг

Q_оп=692,06∙2523,33=1746295кДж/ч                           

Утилизированная теплота в калорифере Q_кал, кДж/ч:

                                         

,                                               (70)

где h_к – энтальпия конденсата после калорифера, кДж/кг (принимается при температуре конденсата t_к=85…95°С).

Q_кал=692,06∙ (2523,33+356,15)=1999001,47 кДж/ч

Поверхность нагрева калорифера А_кал, м², определяем по формуле:

                                       

,                                               (71)

где h_кал – кпд калорифера (принимаем равным 0,85…0,95);

К_кал – коэффициент теплопередачи калорифера, кВт/(м²×К) (принимаем 0,04…0,06 кВт/(м²×К)

А_кал=1999001,47∙0,9/(3600∙0,04∙62,25)=200,7м²;

Средняя разность температур между  паром и нагреваемым воздухом рассчитываем по формуле:

                                           

,                                            (72)

где Dt_б – наибольшая разность температур, °С;

Dt_м – наименьшая разность температур, °С.

Температуру холодного воздуха t_х.воз. принимаем 15…18°С, горячего воздуха t_г.воз.  принимаем 60…70°С.

                                                    (73)

Dt_ср=70-55,1/ln(70/55,1)=62,25 °С                                                               (74)

Dt_б=85-15=70°С

Dt_м=151,1-60=55,1 °С

Количество теплоты, поступающей  с кипящей водой в водоводяной подогреватель Q_кв, кДж/ч, определяем по формуле:

                                          

.                                             (75)

Q_кв=(11,577∙10³-692,06) ∙762,6=8300855,24 кДж/ч

Количество утилизируемой теплоты  в теплообменнике Q_ВВП, кДж/ч, равно:

                             

,                                       (76)

где - энтальпия конденсата после водоводяного подогревателя, кДж/кг (принимаем при температуре =50…60°С).

Q_ВВП=(11,577∙10³-692,06) ∙ (762,6-209,5)=6020460 кДж/ч

Поверхность нагрева водоводяного нагревателя А_ВВП, м², рассчитываем по формуле:

                                    

        

                            (77)

 

    

где V_ВВП – производительность утилизационного теплообменника, м³/ч.

A_ВВП=6020460∙0,92/3600∙1,05∙62,25=24 м².

Средняя разность температур между  охлаждаемым конденсатом и нагреваемой  водой определяется на основании  температурного графика.

Температура конденсата на входе в водоподогреватель t_с определяется по температуре кипения воды при давлении Р_с=0,17…0,18 МПа (t_с=115…117°С), t_х.в. принимается равным +10°С; =50…60°С на выходе из подогревателя в соответствии с технологическим процессом.

Подбираем водоводяные теплообменники [приложение Г].

Количество теплоты, возвращаемой с переохлажденным конденсатом  после водоподогревателя  , кДж/ч, и с конденсатом после калорифера , кДж/ч, определяется:

                           

;                                          (78)

                           

;                                                            (79)

Q_К^ВВП=(11,0,5∙10³-2480,87) ∙209,5=1896723,87 кДж/ч

Q_К^КАЛ=692,06∙2716,28=1879828,74 кДж/ч

Коэффициент утилизации теплоты пароконденсатной смеси К_утил, %:

                              

.                                                     (80)

 

K_утил=(1999001,47+6020460)/10222491∙100=7,8 %.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В процессе работы произвели  расчет для составления теплового баланса  предприятия, начертили графики  потребления теплоносителей, гидравлический и тепловой расчет теплопроводов, а также расчет водоподогревателей систем отопления и горячего водоснабжения, произвели подбор котлов и баков-аккумуляторов,  рассчитали установки по использованию пароконденсатной смеси для нужд горячего водоснабжения и воздушного отопления.