Проект установки горячего водоснабжения производственного помещения с бытовкой

Министерство образования  и науки Российской Федерации 

Саратовский Государственный  Технический Университет

им. Гагарина Ю.А.

 

Кафедра промышленной теплотехники

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Основы инженерного  проектирования и САПР  теплоэнергетических установок»

на тему:

Проект установки горячего водоснабжения производственного  помещения с бытовкой.

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

студент  ПТЭ-31

Свистунов Ю.Н.

Проверил:                                         Лункин В.Н.

 

 

 

 

 

 

 

 

Саратов 2013

Реферат

 

Пояснительная записка содержит 16 страниц текста, 5 источников, 2 рисунка, 1 таблицу.

 

 

ТЕПЛООБМЕННИК, ТЕМПЕРАТУРНЫЙ НАПОР, НАСОС,

КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛООТДАЧИ, ПОВЕРХНОСТЬ ТЕПЛООБМЕНА, ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ, МЕСТНЫЕ ПОТЕРИ, ТЕПЛОНОСИТЕЛЬ, МОЩНОСТЬ, ЗАПОРНАЯ АРМАТУРА.

 

Цель работы: закрепление полученных при изучении дисциплины теоретических знаний и навыков самостоятельного инженерного проектирования, а так же проектирование установки горячего водоснабжения производственного помещения с бытовкой с умывальниками, мойками, душевыми сетками в групповой установке, теплоносителем водой технологической нагрузкой=180 кВт,  секционным подогревателем.

По результатам расчетов выбрано основное энергоэффективное  оборудование и приведены его  технические характеристики.  Выбрана  необходимая запорная и регулирующая арматура, обеспечивающая надежную и безопасную эксплуатацию проектируемой установки. Эскизный проект выполнен с соблюдением требований СНиП и норм проектирования.

Использованы действующие  каталоги насосного оборудования, теплообменников для нагрева воды, трубопроводной арматуры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание на проектирование

 

          Выполнить эскизный проект установки горячего водоснабжения производственного помещения с бытовкой.

          Тепловую мощность установки  определить для следующих условий:

- число душевых сеток  в групповой установке «Д»  = 18

- число умывальников  со смесителями «У» = 3

- число моек со смесителями  «М» = 1

Технологическая нагрузка составляет Q= 180 кВт

Начальная температура  воды 10 ºС

Теплоноситель- вода.

Тип теплообменника - пластинчатый

 

 

 

 

                                       Задание выдал                          В.Н. Лункин

 

 

                                                Задание принял

 

 

Содержание

 

Введение………………………………………………..……………….4

1. Расчеты расходов и температур теплоносителей………......5
2. Тепловой и гидравлический расчет пластинчатого теплообменника……………………….……………...……….6
3. Выбор трубопроводов.…………...………………….…….....10
4. Выбор вспомогательного оборудования………...………….12

Заключение……………………………………………………………...15

Список используемой литературы…………………………………….16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Установка горячего водоснабжения на промышленных предприятиях применяются для обеспечения хозяйственно-бытовых и технологических нужд.

Горячее водоснабжение может быть как центральным, так и местным. В данной работе рассматривается только местное горячее водоснабжение производственного цеха с бытовкой от индивидуального теплового пункта. В качестве подогревателей воды предлагается использовать различные типы теплообменных аппаратов: секционные, емкостные, кожухотрубные, пластинчатые. В нашем случае по технологическим параметрам подходит пластинчатый подогреватель.

Пластинчатые подогреватели  являются наиболее перспективными, так  как характеризуются самой высокой интенсивностью теплопередачи, работают на паре и воде, имеют малые габариты, не требуют выполнения теплоизоляции.

В настоящее время  в проектах тепловых пунктов рекомендуется  применять пластинчатые теплообменники.

Пластинчатые теплообменные  аппараты, поверхность теплообмена которых образована из пакетов параллельно расположенных гофрированных пластин, известны достаточно давно. Гофрированные поверхности пластин приводит, прежде всего, к увеличению поверхности теплообмена, а также - к некоторой интенсификации теплообмена за счет изменения гидродинамики потоков и разрушения вязкого пограничного слоя теплоносителей. Отдельные пластинчатые теплообменные аппараты с небольшой поверхностью теплообмена ранее применялись в системах теплоснабжения коммунальных хозяйств.

 

 

1.Расчет расходов и температур теплоносителей.

 

1.1 Расход горячей воды  для технологии:

, м³/ч;

 м³/ч.

1.2 Общий расход горячей воды:

, м³/ч;

 л/ч,   л/ч,

 л/ч,  л/ч,

 л/ч,  л/ч;

 м³/ч.

1.3 Общая тепловая нагрузка на установку горячего водоснабжения:

, кВт;

 кВт.

1.4 Расход греющей воды:

, м³/ч;

где - температура греющей сетевой воды на выходе из подогревателя принимается из диапазона 40…70 ºС, в данном случае примем 60 ºС.

 м³/ч.

1.5 Средний температурный  напор,ºС,

                 ,

где - большая и меньшая разность температур между греющей и нагреваемой водой на входе и выходе, для противотока равно 1.

, ºС;   , ºС;

 ºС;   ºС.

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1. Температурный напор.

 ºС.

 

2.Тепловой расчет пластинчатого теплообменника.

 

В прил.8 [2] СП 41-101-95 рассматриваются теплообменники с тремя типами пластин – 0,3р, 0,6р и 0,5Пр. Выбираем для расчета 0,3р.

2.1 Соотношение числа ходов для греющей и нагреваемой воды находится по формуле:

;

, и ;

.

Полученное соотношение  ходов не превышает 2, значит для  повышения скорости воды и, следовательно, для эффективного теплообмена целесообразна  симметричная компоновка (см.рис 2)

Рис. 2. Симметричная компоновка пластинчатого водоподогревателя

2.2 При расчете пластинчатого водоподогревателя оптимальная скорость воды в каналах принимается по ГОСТ 15515 равной = 0,4 м/с. Основные технические параметры пластины 0,3р занесем в таблицу №1.

 

Таблица 1 – характеристика теплообменника

Показатель	Числовое значение
Габариты (длина х ширина х толщина), мм	1370х300х1
Поверхность теплообмена, кв.м	0,3
Вес (масса), кг	3,2
Эквивалентный диаметр  канала, м	0,008
Площадь поперечного  сечения канала, кв.м	0,0011
Смачиваемый периметр в  поперечном сечении канала, м	0,66
Ширина канала, мм	150
Зазор для прохода  рабочей среды в канале, мм	4
Приведенная длина канала, м	1,12
Площадь поперечного  сечения коллектора	0,0045
Наибольший диаметр  условного прохода присоединяемого штуцера, мм	65(80)
Коэффициент общего гидравлического  сопротивления
Коэффициент гидр. сопротивления  штуцера	1,5
Коэффициенты: А Б	0,368 4,5

 

Далее по оптимальной скорости находим требуемое количество каналов по нагреваемой воде :

;

где - живое сечение одного межпластинчатого канала. Для выбранного теплообменника , тогда

.

2.3 Компоновка водоподогревателя симметричная, т.е. . Общее живое сечение каналов в пакете по ходу греющей и нагреваемой воды:

;

.

2.4  Находим фактические скорости греющей и нагреваемой воды, м/с

_;

_.

2.5 Коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенке пластины

;

.

где А - коэффициент, зависящий  от типа пластин, для типа выбранных  пластин А=0,368 (см. табл.1).

2.6 Коэффициент теплоотдачи от стенки пластины к нагреваемой воде

;

.

2.7  Коэффициент теплопередачи определяется по формуле:

;

где - коэффициент, учитывающий уменьшение коэффициента теплопередачи из-за термического сопротивления накипи и загрязнений на пластине, в зависимости от качества воды принимается равным 0,7-0,85. Толщина пластины  и коэффициент теплопроводности пластины для пластинчатых теплообменников по ГОСТ 15518 равны соответственно

  и   ;

.

2.8  Необходимая поверхность нагрева  

.

2.9  Количество ходов в теплообменнике ^:

где  - поверхность нагрева одной пластины, кв.м.

Число ходов округляется  до целой величины, в нашем случае до 1.

2.10 Действительная поверхность нагрева всего водоподогревателя определяется по формуле

2.11  Потери давления в водоподогревателях следует определять по формулам:

для нагреваемой воды

;

.

для греющей воды

;

.

где - коэффициент, учитывающий накипеобразование, который для греющей сетевой воды равен единице, а для нагреваемой воды должен приниматься по опытным данным, при отсутствии таких данных можно принимать .

Б - коэффициент, зависящий от типа пластины, принимается по табл. 1.

В результате расчета  по табл.2 из прил.8 СП 41-101-95 в качестве водоподогревателя горячего водоснабжения  принимаем теплообменник разборной  конструкции (Р) с пластинами типа 0,3р, толщиной 1 мм, из стали 12Х18Н10Т (исполнение 01), на консольной раме (исполнение 1К). Поверхность нагрева - 4,5 кв.м. Условное обозначение такого аппарата будет выглядеть Р 0,3р-1-4,5-1К-01-4, его габариты  .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Выбор трубопроводов

3.1  Трубопровод для горячей воды

Принимаем : 1,5 м/с;  1 м/с;

, м³/с;

 м³/с.

Исходя из того, что  и , найдем диаметр трубопровода горячей воды,

, м;

 м.

Зная диаметр, можем выбрать подходящий нам трубопровод:

Приложение 25/3/.

ГОСТ 10704-76 – трубы  стальные электросварные.

Условный проход Ду=50 мм;

Наружный диаметр 57мм;

Толщина стенки 3 мм;

Нормальный внутренний диаметр 51 мм;

Масса 1п.м  - 4 кг.

3.2  Трубопровод для воды:

, м³/с;

 м³/с.

, м;

 м.

Стандартный трубопровод [3]:

 

ГОСТ 10704-76 – трубы стальные электросварные.

Условный проход Ду=65 мм;

Наружный диаметр 76мм;

Толщина стенки 3 мм;

Нормальный внутренний диаметр 70м;

Масса 1п.м 5,4 кг.

       4. Выбор вспомогательного оборудования.

Выбираем в соответствии с заданием термометр, фильтр, блок автоматического регулирования температуры, регулирующий клапан, датчик температуры, предохранительный клапан, обратный клапан [4] .

 

Термометр ТМБП-31П.1.

Диапазон измерений  от 0 до 25 бар.

Температура измеряемой среды от 0 до 200 .

Производитель «Росмо».

 

 

Магнито –  механический фильтр ФММ10.

Фильтр муфтовый, предназначен для улавливания стойких механических примесей в холодной и горячей воде и других неагрессивных жидкостей при температуре до 150 при давлении до 1,6 МПа.

Установочное положение  любое, кроме привода вниз.

Масса 2 кг.

Строительная длина 120 мм.

Изготовитель ЗАО Торговый Дом «Знамя труда».

 

 

 

Датчик температуры. /6/

Накладной датчик температуры LF2/E.

Диапазон измеряемой температуры 30-110 .

Измерение температуры  осуществляется через контактную поверхность  нижней части датчика.

Производитель ЗАО Векторинжиниринг.

 

 

Кран шаровой запорный проходной

Рабочая среда – вода, пар

Температура рабочей  среды до +180 ºС

Материал корпуса:  углеродистая сталь

Тип присоединения: фланцевое

Тип привода: ручной

P_у=16 кгс/см²

Диаметр 50 мм

Масса 7,1 кг

Изготовитель: АО Алексинский  завод «Тяжпромарматура»

 

Кран шаровой  запорный проходной

Рабочая среда – вода

Температура рабочей  среды до +100 ºС

Материал корпуса:  чугун

Уплотнение штока: чугун

Тип присоединения: фланцевое

Тип привода: ручной

P_у=10 кгс/см²

Диаметр 65 мм

Масса 11,2 кг

Изготовитель: Производственное ЗАО «Южпромарматура-сантехник»

 

Клапан запорный

Рабочая среда: жидкость