Теплотехнический расчет сельскохозяйственных объектов

Для детского сада принимаем: V=3000   g_от=0.44  g_в=0,29  t_в=20    a=0.971

                            

                                

Для гаража принимаем: V=1000    g_от=0.81     g_в - отсутствует        t_в=10    a=1.076

                              

 

                                   

2.1.2 Расход теплоты на горячее  водоснабжение

 

Средний поток теплоты, Вт, расходуемой за отопительный период на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий находят по формуле

 (2.6)

где q_г.в  - укрупненный показатель среднего потока теплоты, Вт, расходуемой на  горячее водоснабжение одного человека с учетом общественных зданий поселка,  принимается в зависимости от средней за  отопительный период нормы потребления воды  при температуре 55 ^оС на одного человека g, л/сут:

Для жилых домов квартирного  типа, оборудованных умывальниками, мойками и душами и  ваннами  g  =  105 л/сут; n - число жителей.

Для g  =  105 л/сут  принимаем   q_г.в=378 Вт

                               

Максимальный  поток теплоты, Вт, расходуемой на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий

 (2.7)

                               

 

Для  животноводческих  помещений  максимальный  поток теплоты, Вт, расходуемой на горячее водоснабжение (t_г = 40...60 ^оС)  для санитарно-технических нужд (подмывание вымени,  мытье молочной посуды, доильных аппаратов,  молокопроводов,  шлангов  и  другого  оборудования, уборка помещений), подсчитывают по формуле

            (2.8)

где b  - коэффициент  неравномерности потребления  горячей воды в течение суток, принимают           b = 2,5;  n_i  - число животных данного вида в помещении; g_i  - среднесуточный расход воды на одно животное, кг,  принимают   телят и молодняка 2 кг.

Поток теплоты, Вт, расходуемой на горячее водоснабжение (t_г  = 10...20 ^оС) для поения животных

            (2.9)

где m_i  - среднесуточная норма потребления горячей воды данной  группой животных, 10 кг

Поток теплоты, Вт,  расходуемой  на горячее водоснабжение жилых, общественных и производственных зданий в летний период, по отношению к отопительному снижается и определяется по следующим формулам:

для жилых и общественных зданий

                                             (2.10)

для производственных зданий

 

                                                                              

2.1.3 Расход теплоты на технологические  нужды

 

Поток теплоты, Вт, расходуемой на технологические нужды автогаражей, подсчитываем по формуле

 (2.11)

где y  - коэффициент спроса на теплоту, равный 0,7; D - расход теплоносителя , кг/ч;  h - энтальпия теплоносителя, кДж/кг; h_воз  - энтальпия обратной  воды, кДж/кг ( принимаем h_воз  = 270 кДж/кг); p - коэффициент возврата обратной  воды  ,    принимаем равным 0,7.

 

Ф_m=0.278*0.7*100*(2706-0.7*295)=42388.9

 

 

Поток теплоты, Вт, расходуемой на технологические нужды животноводческих помещений,  определяют по укрупненным нормам расхода пара воды на тепловую обработку кормов

 

               (2.18

 

 

 

где  b - коэффициент неравномерности потребления теплоты на технологические нужды в течение суток, принимают b = 4; M_i - количество подлежащего тепловой обработке корма данного вида  в суточном рационе одного животного, 6,5 кг; d_i - удельный расход пара на обрабатываемый  корм  данного вида, 5 кг/кг; h_i - энтальпия используемой пара, 2706 кДж/кг; n_i - число животных данного вида в помещении 180.

   Поток  теплоты, Вт, расходуемой на пастеризацию молока

Ф_m=0,278m_мС_м(t_м’’-t’_м)                                      (2,19)

где m_м-масса молока, обрабатываемая в пастерезаторе, кг/ч; С_м-теплоёмкость молока, равная 3,94 кДж/(кг оС); t_м”- температура молока после пастеризации, принимают 85 ^оС; t_м’- температура молока до пастеризации, ( у охлаждённого 5 ^оС, после дойки 35 ^оС)

Ф_m=0,278*2700*3,94*(85-35)=147868,2

Поток теплоты, Вт, расходуемой на пропаривание молочных фляг

Ф_m=0.278d_ф nh_{n                                                                        (2,20)}

где d_ф- расход пара на пропаривание одной фляги (0,2 кг); n-число фляг; h_n-энтальпия пара кДж/кг (h_n=2706 кДж/кг)

Ф_m=0.278*0.2*75*2706=11458.3

Ф_р=1,2(731101+59670+328717+946566+301382+271733)=3166929

=

2.2 Построение годового  графика тепловой нагрузки

 

Годовой расход теплоты на все виды  теплопотребления  можно определить  аналитически или графически из годового графика  тепловой нагрузки. По годовому графику  устанавливаются  также режимы работы котельной в течение всего  года. Строят такой график в зависимости  от длительности действия в данной местности различных наружных температур.

 На рисунке  2.1 приведен годовой график нагрузки  котельной,  обслуживающей жилую   зону поселка, общественные здания  и группу производственных зданий  со средневзвешенной расчетной  внутренней температурой соответственно t_в.ср=15,75 ^оС.

1 - расход теплоты на отопление  общественных зданий; 

2 - на отопление производственных  зданий;

3 - на  горячее водоснабжение   и  технологические нужды; 

4 - на вентиляцию зданий;

5 – на отопление жилых зданий;

6  - суммарный график расхода  теплоты;   график тепловой  нагрузки за отопительный период;

7 - график тепловой нагрузки  за отопительный период;

8 - нагрузка летнего периода.

 

Площадь, ограниченная осями координат,  кривой 7 и  горизонтальной линией 8, показывающей суммарную летнюю нагрузку, выражает годовой расход теплоты, ГДж/год 

 (2.14)

где  F - площадь годового графика тепловой нагрузки мм² ,F=16418,5; m_ф =20000 и m_t =50  -  масштабы расхода теплоты и времени работы котельной, соответственно Вт/мм и ч/мм.

2.3 Подбор котлов

 

Расчетную тепловую  мощность котельной принимают  по тепловой нагрузке для зимнего  периода

 (2.15)

где Ф_уст  - суммарная тепловая мощность всех  котлов,  установленных в котельной, Вт.

По таблице В 8 [2] выбираем котел:  «Энергия 6»,  мощность 738 кВт,    КПД - h_к.а.=0,73

Число котлов в котельной

    (2.16)

где  Ф_к - тепловая мощность одного котла, Вт.

Общее число  котлов =4.

В летний период будут работать 2 котла  с перегрузкой 23%

 

 

 

 

 

2.4 Составление  и расчет тепловой схемы котельной

2.4.1 Расчет расхода теплоносителя  в прямой и обратной магистрали сети теплоснабжения

 

 

При централизованном теплоснабжении для  отопления,  вентиляции,  горячего водоснабжения и,  если возможно,  для технологических целей в  качестве теплоносителя должна использоваться вода [19].

Температура воды  в  подающем трубопроводе тепловой сети при расчетной температуре наружного  воздуха принимается равной 150 ^оС,  в обратном трубопроводе она составляет 70 ^оС. И только в тех случаях, когда расчетная тепловая нагрузка Ф_р £ 5,8 МВт, допускается применение в подающей магистрали  воды  с температурой 95...110  ^оС  в соответствии с расчетной температурой в местных системах отопления.

Расход воды, м³/ч,  в подающей магистрали тепловой сети может быть найден по выражению 

 

 (2.21)

где  Ф_р.в  - расчетная тепловая нагрузка,  покрываемая теплоносителем водой, Вт; t_п  и t_о  - расчетные температуры прямой и обратной сетевой воды, ^оС; r_о - плотность обратной воды (при t_о = 70  ^оС   r_о = 977,8 кг/м³).

Расчетная тепловая нагрузка

 (2.22)

где  Ф_с.н - тепловая мощность, потребляемая котельной на  собственные нужды (подогрев  и  деаэрация воды, отопление вспомогательных помещений и др.) Ф_с.н = (0,03...0,1)( SФ_от+ + SФ_в + SФ_г.в.+ SФ_т).

 

                                                                                                                                       

 

 

 

 

 

 

Расход в обратной магистрали G_о меньше G_п  на  величину  потерь  в тепловых сетях (1...3 % от G_п) и расхода воды на горячее водоснабжение и технологические нужды.  Эти потери восполняются подпиткой тепловой сети G_пп, м³/ч, деаэрированной водой в количестве

 (2.23)

где  Ф_г.в - расчетная тепловая нагрузка горячего водоснабжения, Вт; Ф_т.н.в - часть расчетной тепловой  нагрузки  на  технологические нужды, покрываемой теплоносителем - водой, Вт;  t_г и t_х  - расчетная температура горячей и холодной воды,  ^оС; r_пп -  плотность подпиточной воды, можно принять равной  r_о, кг/м³.

 

 

 

 

Расход  воды в обратной магистрали, м³/ч

 (2.24)

                                                                          

2.4.2 Составление тепловой схемы  котельной

 

 

Тепловая схема иллюстрирует взаимосвязь между отдельными элементами оборудования котельной и отображает тепловые процессы,  связанные с  трансформацией теплоносителя и  исходной воды.

Принципиальная тепловая  схема  водогрейной котельной с отпуском теплоты в открытые тепловые сети показана на рисунке 2.2.  Вода из обратной магистрали  поступает  во всасывающий коллектор сетевых насосов СН. Сюда же насосами ПН подается подпиточная вода  в количестве  G_пп.

Исходная вода для подпитки сети поступает из водопровода,  проходит через подогреватель 1, фильтры  химводоочистки 2, подогреватель химочищенной воды 3 и вакуумный деаэратор 4. В этом деаэраторе поддерживается вакуум 0,03 МПа за счет отсасывания из колонки деаэратора паровоздушной смеси водоструйным эжектором 5.  Часть воды G_пер  после сетевых насосов перепускается в обвод котлов 6 и смешивается с водой, нагретой в котлах, регулируя температуру в подающей магистрали на уровне, соответствующем температурному графику сети.

Для поддержания температуры  на входе в котел t_вх на уровне,  исключающем выпадение конденсата из дымовых газов на хвостовых поверхностях нагрева котла, часть нагретой воды в количестве G_рец рециркуляционным насосом РН возвращается в напорный  коллектор сетевых насосов.

Теплота этой воды используется также для нагрева добавочной воды в подогревателях 3 и 1.

При расчете  тепловой  схемы  водогрейной  котельной  определяются температуры воды на входе  и выходе из котла и в линии  рециркуляции,  а также расходы  воды через котел,  в линии перепуска  и в линии  рециркуляции.

Принципиальная  тепловая схема водогрейной котельной  с отпуском теплоты в открытые тепловые сети.

 

1 - подогреватель исходной воды;  2 - фильтры химводоочистки; 3 -  подогреватель химочищенной воды; 4 - деаэратор; 5 - эжектор;  6 - котлы; 7 - бак аккумулятор. ЭН, ПН, РН и СН - насосы  соответственно эжекторный, подпиточный, рециркуляционный и сетевой.

 

Порядок расчета тепловой схемы следующий [4].

1. Температуру воды перед  сетевыми  насосами t_см определяют  из уравнения теплового баланса точки смешения A

 (2.25)

где  G_о  - расход воды в обратной магистрали, м³/ч; С_р - теплоемкость воды, принимаемая равной 4,19 кДж/(кг×^оС); t_пп - температура подпиточной воды, принимается равной температуре горячей воды,  разбираемой потребителями непосредственно из сети, t_пп  = 60...70  ^оС; r_пп - плотность подпиточной воды кг/м³,; r_см - плотность смешанной воды, принимают  r_см = r_о,  кг/м³;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расход воды на  перепуск G_пер по линии обвода котла находят из уравнения теплового баланса при смешении потоков в точке Б

 (2.26)

где  t_вых - проектная температура воды  за  котлом  (берется равным  95...115  ^оС ); r_вых и r_п -  плотность воды на выходе из котла и в подающей  магистрали, кг/м³.

 

 

 

 

 

3. Расход воды в линии  рециркуляции  G_рец  для предварительно принятого значения  t_рец  = 30...60 ^оС,  перед поступлением воды в напорный коллектор сетевых насосов определяют из выражения

 

 (2.27)

 

где  r_рец и r_доб - плотность воды рециркулируемой (для принятого значения t_рец) и добавочной (при температуре t_х), кг/м³; h_п   -  КПД подогревателя (h_п  = 0,97...0,98); G_доб -  расход  добавочной  воды с учетом потерь в тепловой схеме самой котельной  (G_доб = 1,05G_пп), м³/ч;  t_г -  температура воды, подаваемой в деаэратор, t_г  = 70  ^оС; t_х -  температура холодной воды,  t_х  = 5 ^оС.