Теплотехнический расчет сельскохозяйственных объектов

 

 

 

 

 

 

 

           4.Температура воды на входе  в котел  t_вх определяется из уравнения теплового баланса точки смешения В

 

=  (2.28)

где r_вх - плотность воды на входе в котел, кг/м³.

 

 

 

 

 

 

 

 

Температура t_вх  должна быть не менее 65  ^оС, если топливо - газ, и 45..55 ^оС, если топливо - уголь или мазут. В случае невыполнения этого условия следует повторить расчет пп.  3 и 4,  приняв  другие  значения t_рец и соответствующее ему значение G_рец.

 

 

 

 

 

 

5. Расход воды через котлы  G_к, м³/ч, с учетом необходимости подогрева добавочной воды

 (2.29)

где  r_вых  - плотность воды при температуре t_вых, кг/м³.

 

 

 

 

 

 

 

 

Полученное значение должно соответствовать значению G_к из выражения

 (2.30)

 

              Если это условие не выполняется расчет необходимо повторить, приняв новое значение t_рец  и соответствующее ему значение G_рец п.3.

2.5.               Компоновка котельной.

Компоновка  предусматривает правильное размещение котельных агрегатов и вспомогательного оборудования в помещении котельной.

В зависимости  от  климатической  зоны котельные строят закрытыми (при  температуре t_н < -30  ^оС),  полуоткрытыми (t_н = -20…-30 ^оС)  и открытыми (t_н > -20  ^оС).  В закрытых котельных все оборудование размещают внутри здания;  в полуоткрытых часть оборудования,  не требующего постоянного наблюдения,  выносят из здания; в открытых защищают только фронт котлов, насосы и щиты управления.

Оборудование котельной  компонуют  таким образом,  чтобы здание ее можно было построить из унифицированных  сборных конструкций. Одна торцевая стена  должна  быть свободной  на случай расширения котельной.  В котельных площадью более 200 м² предусматриваются два выхода,  находящихся в противоположных сторонах помещения,  с дверьми, открывающимися наружу. Одна из дверей по размерам должна обеспечивать возможность переноса оборудования котельной (хотя бы в разобранном виде). При размещении оборудования необходимо соблюдать следующие требования.

Расстояние от фронта котлов до противоположной  стены должно  быть не менее 3 м,  при механизированных топках не менее 2 м.  Для котлов, работающих на газе или мазуте,  минимальное расстояние от стены до горелочных устройств 1 м. Перед фронтом котлов допускается устанавливать дутьевые вентиляторы,  насосы и тепловые щиты. При этом ширина свободного прохода вдоль фронта принимается не менее 1,5  м.  Проходы между котлами, котлами и стенами котельной оставляют равным не менее    1 м,  а между котлами с боковой обдувкой газоходов - 1,5 м.  Чугунные котлы с целью сокращения  длины котельной устанавливают попарно в общей обмуровке. Просвет между верхней отметкой котлов и нижними частями конструкций покрытия здания должен быть не менее 2 м.

 

2.6 Технико-экономические показатели работы котельной

Работа котельной оценивается  ее технико-экономическими  показателями.

Часовой расход топлива, кг/ч

 (2.31)

где  Ф_р  - расчетная тепловая нагрузка котельной, Вт; q - удельная теплота сгорания топлива, кДж/кг (кДж/м³),; h_к.а   - КПД котельного агрегата. Если в котельной установлены паровые и водогрейные котлы,  то под h_к.а  понимают его среднезвешенное значение для котлоагрегатов  обоего вида с учетом доли вырабатываемой им теплоты.

 

                        

 

 

Часовой расход условного  топлива, кг/ч

 (2.32)

 

Годовой расход топлива (т  или тыс.м³)

 (2.33)

где  Q_год  - годовой расход теплоты, ГДж/год.

 

 

 

 

 

 

Годовой расход условного  топлива (т или тыс.м³)

 (2.34)

 

Удельный расход топлива (т/ГДж или тыс.м³/ГДж)

   (2.35)

 

 

Удельный расход условного  топлива (т/ГДж или тыс.м³/ГДж)

 (2.36)

 

 

Коэффициент использования  установленной мощности котельной

 (2.37)

где  Ф_уст  - суммарная тепловая мощность котлов, установленных в котельной, МВт; 8760 - число часов в году.

 

 

 

3 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ И ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ

СЕТИ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

 

Для гидравлического  и теплотехнического расчета  выбираем участок надземной тепловой сети от котельной до коровника длиной l=300 м с температурой теплоносителя 150... 70 ^оС. Участок имеет 2 задвижки, 5  П образных компенсатора.

 

3.1 Гидравлический расчет  тепловых сетей

 

Цель  гидравлического расчета - определить диаметры теплопроводов,  потери напора в них, подобрать сетевые насосы и другое  оборудование,  предназначенное  для транспортировки теплоносителя.

Потери  давления в тепловой сети вызваны  трением воды или  пара  о стенки трубопроводов и местными сопротивлениями (котел, арматура, компенсаторы, фасонные части труб и др.)

Для участка  теплопровода  постоянного  диаметра  потери давления, Па,  определяют по выражению

     (3.1)

где  l  - длина прямого участка трубопровода, м; l_э  - условная дополнительная длина прямых труб,  эквивалентная по  потери давления  местным   сопротивлениям   рассматриваемого участка, м; Dр  -  потери давления на 1 м трубы (для магистральных тепловых сетей принимаем  Dр  = 60 Па/м).

Значение l_э находим по формуле

     (3.2)

где Sz - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке; d - внутренний диаметр трубы, м; l  - коэффициент трения.

                                  

По данным профессора С.Ф.Копьева,  коэффициент  трения  и  диаметр стальных водопроводов связывает зависимость

      (3.3)

Диаметр трубопровода м определяем по формуле

     (3.4)

где  G_п  - расход теплоносителя на участке, т/ч, с учетом плотности теплоносителя – воды); r=977,5 - средняя плотность теплоносителя, кг/м³.

 

 

 

Трубы тепловой сети выбираем по каталогу :  трубы стальные, условный проход труб 25 мм,  наружный диаметр 32 мм

 

Для паропроводов коэффициентов l уменьшают на 10…20%

                     l=0,00279

                   

 

3.2 Тепловой расчет сетей

 

Цель  теплового расчета сетей - определить толщину тепловой изоляции и падение  температуры теплоносителя на данном участке трассы.

Толщину теплоизоляционного слоя определяют по нормам удельных потерь теплоты  или  на основе технико-экономических расчетов. При этом толщина тепловой изоляции трубопровода данного  диаметра условного  прохода не должна превышать предельного  значения

Удельные  потери теплоты, Вт/м, 1 м трубопровода данного диаметра определяем по формуле

     (3.5)

где  t₁ - расчетная температура теплоносителя, ^оС: для водяных сетей - средняя за год температура воды, принимаем равной  ^оС  t₂- температура окружающей среды, ^оС: для надземной прокладки - среднегодовая температура наружного воздуха, принимаем равной 1,2 ^оС; R  - общее тепловое сопротивление, м²× ^оС /Вт.

Пренебрегая сопротивлением  тепловосприятию  от  теплоносителя  к стенке трубопровода и сопротивлением  теплопроводности  самой  стенки, общее тепловое  сопротивление  при  надземной прокладке  сети определяем по формуле

      (3.6)

Сопротивление теплопроводности слоя тепловой изоляции

     (3.7)

где  d_н.и и d_в.и  - наружный и внутренний диаметры изоляции, м; l_и - теплопроводность материала изоляции, Вт/(м²× ^оС)

Тепловое  сопротивление наружной поверхности  изоляции

     (3.8)

Коэффициент теплоотдачи поверхности изоляции, Вт/(м²× ^оС),  определяем по эмпирической формуле

            (3.9)

где  t_н.и - температура наружной поверхности изоляции, ^оС принимаем 30 ^оС; u  - скорость воздуха у поверхности изоляции, м/с принимаем 5,3 м/с.

                           

Для подающей магистрали t₁=150 ^оС  изоляция полуцилиндры  полые из минеральной ваты на синтетическом связующем марки 150  l_и=0,051+0,0002*65=0.064 Вт/(м²× ^оС)  d_н.и =0.087 м d_в.и = 0,032 м толщина изоляции 65 мм

                            

                                            

                                    

                  значение соответствует нормам.

Для обратной магистрали t₁=70 ^оС  изоляция полуцилиндры  полые из минеральной ваты на синтетическом связующем марки 150  l_и=0,051+0,0002*50=0.061 Вт/(м²× ^оС)  d_н.и =0.22 м d_в.и = 0,165 м толщина изоляции 45 мм

                            

                                            

                                    

                       Значение соответствует нормам, т.к. удельные потери теплоты для труб 32мм q=54 Вт/м.

Падение энтальпии теплоносителя пара, кДж/кг,  на  участке трубопровода длиной  l, м, находим из уравнения

             (3.10)

где b - коэффициент к длине трубопровода,  учитывающий потери теплоты изолированными компенсаторами, фланцевыми соединениями, арматурой. При надземной прокладке  b = 1,25, 

Для подающего  трубопровода:

            

Заключение

 

Современное сельскохозяйственное производство – крупный потребитель  топливно-энергетических ресурсов. В сельских районах тепловую энергию  расходуют на отопление, вентиляцию  и  горячее водоснабжение  производственных,  общественных и  жилых зданий, создание искусственного микроклимата в животноводческих помещениях, сооружениях защищенного грунта,  хранилищах и др. Данная курсовая работа наглядно иллюстрирует  проблему теплоснабжения сельскохозяйственных объектов.

Курсовой  проект  также способствовал закреплению  теоретических знаний  и приобретению практических навыков, формированию способностей самостоятельно решать теплотехнические задачи. 
Литература

 

1. Драганов Б.Х.,  Кузнецов А.В.,  Рудобашта С.П.  Теплотехника  и применение теплоты в сельском хозяйстве.  - М.: Агропромиздат, 1990.
2. «Курсовое проектирование по теплотехнике»  Методическое пособие П.Л.Лекомцев, Л.П.Артамонова.
3. Захаров А.А. Применение теплоты в сельском хозяйстве. - М.: Агропромиздат, 1986.
4. Курсовое проектирование  по теплотехнике и применению теплоты в сельском хозяйстве./ Под ред.  Драганова  Б.Х.  -  М.:  Агропромиздат, 1991.

5. Захаров  А.А. Практикум по применению  теплоты и теплоснабжению в                           

    сельском хозяйстве. - М.: Колос, 1995.