Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Характеристика промислових підприємств та теплових навантажень
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Конспект лекцій
Предмет:
Інші
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Лекція 1
Характеристика промислових підприємств та теплових навантажень
На промисловому підприємстві теплоту споживають на опалення, вентиляцію, кондиціонування повітря, гаряче водопостачання та для технологічних потреб.
За призначенням будівлі та споруди промислових підприємств поділяютьна
1.адміністративні будівлі
2.виробничі будівлі, де розташовані цехи для виробництва продукції
3.підсобно-виробничі, де розташовані цехи для обслуговування виробництва (ремонтні, упаковочні та інше)
4.енергетичні будівлі (котельні, компресорні,трансформаторні та ін.)
5.складські приміщення
6.транспортні приміщення (гаражі, депо та ін.)
7.сантехнічні приміщення (ЦТП, насосні, венткамери та ін.)
Споживачами теплоти є системи опалення, вентиляції, гарячого водопостачання та технологічні процеси.
Системи теплопостачання промислових підприємств залежно від потужності та технологічних вимог споживачів теплоти використовують як теплоносій гарячу воду або пар різних параметрів. Потрібно намагатись використовувати, якщо цього не потребують технологічні процеси гарячу воду, як теплоносій. Бо вона має значні переваги порівнюючи з парою.
Наприклад гаряча вода використовується як теплоносій на паперових та текстильних виробництвах для теплопостачань систем опалення, вентиляції, гарячого водопостачання та технологічних процесів. Пара як теплоносій використовується на залізобетонних, цукрових, машинобудівних підприємствах для теплопостачання тільки технологічних процесів. Але якщо витрата теплоти на технологічні потреби порівнюючи з витратою теплоти на санітарно-технічні вимоги значна та за техніко-економічними розрахунками неефективно прокладати паропровід та трубопровід гарячої води для санітарно-технічних вимог також використовують пару та вторинні енергоресурси.
Головні технологічні процеси, які використовують теплоту поділяють на:
1)випарювання – нафтопереробна. Цукрова промисловість, фармакологія. Температура випарювання 50-200°С. Як теплоносій використовують воду, пару, полум’я.
2)сушарка – паперова, текстильна, деревообробна промисловість. Температура – 30-150°С. Як теплоносій використовують пару, гарячу воду, димові гази.
3)нагрівання – консервна промисловість, медицина, виробництво залізобетонних виробів. Температура 20-120°С та більше. Теплоносій гаряча вода, пара.
4)промивка – текстильна, хімічна, металообробна промисловість. Температура – 30-90°С. Теплоносій гаряча вода.
Класифікація систем теплопостачання промислових підприємств
I Залежно від джерела теплоти:
а) централізовані (від ТЕЦ або котельні),
б) децентралізовані.
Рис. 1.1. Схема ТЕЦ
1.Парогенератор (паровий котел);
2.Перегріта пара;
3.Турбіна;
4.Конденсатор;
5.Насос;
6.Відбір насиченої пари з турбіни;
7.Мережний паро-водяний підігрівач;
8.Зворотний трубопровід теплової мережі;
9.Мережний насос;
10.Пікове джерело теплоти (котел);
11.Подавальний трубопровід теплової мережі.
Перегріта пара з парогенератора подається на турбіну для виробництва електроенергії. З турбіни відбирається насичена пара, яка використовується для нагрівання мережної води із зворотного трубопроводу. Якщо температура води після підігріву не відповідає температурному графіку, вода догрівається в піковому джерелі теплоти, яке розташоване безпосередньо на ТЕЦ або по трасі теплової мережі.
II Залежно від теплоносія:
а) водяні;
б) парові.
Переваги водяного теплоносія:
Більша акумулююча здатність;
Можливість транспортування на великі відстані;
Можливість якісного регулювання.
Недоліки водяного теплоносія:
Значний гідростатичний тиск;
Значні витоки при аварії;
Додаткові затрати електроенергії на транспортування.
Переваги пари, як теплоносія:
Розповсюдження пари за рахунок власного тиску;
Невеликі витрати при аварії.
Недоліки пари, як теплоносія:
Складність регулювання температури на поверхні опалювальних приладів;
Постійний дренаж паропроводу;
Транспортування на відстань до 5км.;
Складність збору та повернення конденсату.
Потрібно завжди намагатися використовувати воду, як теплоносій. Пару використовують лише тоді, коли цього потребує технологічний споживач.
III Залежно від системи збору та повернення конденсату:
а) з поверненням конденсату;
Виготовлення живильної води на джерелі теплоти потребує значних витрат коштів, тому потрібно намагатися повертати конденсат на джерело теплоти, якщо його очищення ефективно за техніко-економічним розрахунком. Конденсат є теплоносій який не містить солей жорсткості та розчинених агресивних газів, а також дозволяє повернути до 15% теплоти, яка міститься в парі.
б) без повернення конденсату.
Системи без повернення конденсату використовуються тільки при техніко – економічному обґрунтуванні, якщо очищення конденсату не ефективне.
IV Залежно від типу баку збору конденсату системи поділяють на:
а) системи з відкритим баком, який використовується при витраті конденсату до 10 т/год;
б) системи з закритим баком.
Рис. 1.2. Схема парового абонентського вводу з закритим
баком збору конденсату.
Паропровід насиченої пари;
Гребінка високого тиску;
Редукційний клапан для зменшення тиску пари;
Гребінка низького тиску;
Пара до технологічних споживачів;
Пара до санітарно – технічних споживачів;
Пароводяний підігрівач системи гарячого водопостачання;
Конденсатовідвідник;
Регулятор тиску в баці збору конденсату;
Повернення конденсату від технологічних та санітарно – технічних споживачів;
Закритий бак збору конденсату в якому підтримується надлишковий тиск;
Конденсаційний насос;
Напірний конденсатопровід;
Емульсійний конденсатопровід;
Пара вторинного скипання;
Регулятор температури води для системи гарячого водопостачання.
Насичена пара подається на гребінку високого тиску з якої розподіляється до технологічних споживачів. За допомогою редукційного клапану тиск пари зменшується, а вона подається на гребінку низького тиску і розподіляється до санітарно – технічних споживачів. Конденсат від гребінок та після споживачів через конденсатовідвідник збирається до закритого баку збору конденсату в якому підтримується надлишковий тиск за допомогою регулятора тиску. Температура конденсату в баці може перевищувати 100(, при зменшенні тиску в баці збору конденсату частка конденсату скипає та пара вторинного скипання подається на паро – водяний підігрівач системи гарячого водопостачання (далі ГВП), якщо пари вторинного скипання не вистачає для підігріву водопровідної води до 60( на підігрів обов’язково подається пара з гребінки низького тиску. Якщо рівень конденсату в баці досягає верхньої відмітки вмикаються конденсатні насоси, які перекачують конденсат на джерело теплоти. Коли рівень конденсату досягає нижньої відмітки, конденсатні насоси вимикаються.
Преваги закритого баку збору конденсату:
Можливість використання вторинних енергоресурсів (ВЕР);
Зменшення втрат теплоти;
Поліпшення комфортних умов в приміщенні, де розташований бак.
Недоліки системи з закритим баком збору конденсату:
Відкриті баки використовуються при витраті конденсату до 10 т/год та при відстані до джерела теплоти до 500 м.
Витрата конденсату з баку в приміщення та додаткові витрати теплоти;
Насичення конденсату киснем з повітря, в наслідок цього – збільшення корозії конденсатопроводів.
На промисловому підприємстві рекомендується встановлювати не менше ніж два бака збору конденсату, якщо конденсат незабруднений, та не менше ніж три якщо конденсат потребує контролю за чистотою.
V Залежно від регулювання:
а) з ручним регулюванням;
б) з автоматичним регулюванням.
VI Залежно від тиску (для зовнішніх парових мереж):
Низького тиску до 0,3 МПа;
б) Середнього тиску 0,3...0,9 МПа;
в) Підвищеного тиску 0,9...1,5 МПа;
г) Високого тиску > 1,5 МПа.
VII Залежно від призначення паропроводів:
магістральні;
б) внутріквартальні, які проходять по території промислового підприємства;
в) внутріцехові.
VIII Залежно від стану пари:
а) з насиченою парою;
б) з перегрітою парою.
IX Залежно від кількості трубопроводів:
а) однотрубні;
б) двотрубні;
в) багатотрубні.
Рис. 1.3. Однотрубна парова система теплопостачання
Паропровід;
Технологічний споживач;
Конденсатовідводник;
Конденсатопровід;
Бак збору конденсату;
Система ГВП;
Каналізація;
Рис. 1.4. Трьохтрубна система теплопостачання
1,2. Трубопроводи з різними параметрами теплоносія;
Зворотній трубопровід;
Споживачі.
Лекція 2
Вибір системи теплопостачання промислових підприємств
Вибір системи теплопостачання здійснюється за результатами техніко – економічного обгрунтування.
Теплове навантаження промислового підприємства складається з навантаження системи опалення, вентиляції, гарячого водопостачання та технологічного навантаження.
Навантаження системи опалення та вентиляції є сезонними, а навантаження системи гарячого водопостачання та технологічних об’єктів є цілорічними. Навантаження системи опалення, вентиляції та гарячого водопостачання складають орієнтовно 30% від загального теплового навантаження. Час використання сумарного теплового навантаження складає 3000 – 4000 годин за рік. Це пояснюється значною питомою вагою сезонного навантаження в технологічних процесах.
До теплоємких галузей відносять – хімічну, нафтопереробну, харчову, машинобудівну, та виробництва будівельних матеріалів.
При виборі теплоносія слід вибирати гарячу воду, якщо середня температура теплоносія у споживача дорівнює 100 - 110°С, якщо більша вибирати пар.
При виборі системи теплопостачання промислових підприємств потрібно максимально намагатися використовувати ВЕР. Якщо промислове підприємство не допускає тимчасового відключення від системи теплопостачання у випадку аварій, тобто належать до першої категорії споживачів, потрібно передбачити резервне джерело теплоти. Як резервне джерело теплоти можна використовувати:
Індивідуальну резервну котельню;
Резервні теплові мережі від іншого джерела теплоти;
Електричну енергію.
При розрахунку теплових навантажень промислових підприємств потрібно враховувати нерівномірність споживання теплоти на промислових підприємствах: добову, годинну, тижневу та річну.
Якщо значну долю теплового навантаження складає парове навантаження технологічних об’єктів слід за техніко-економічними розрахунками вибирати теплоносій пару.
Однак де це можливо слід використовувати гарячу воду, як теплоносій.
В процесі роботи технологічних установок виділяється теплота нагрітого продукту, виходящих газів, пари, гарячої води, які можливо використовувати для енергопостачання.
Режим теплоспоживання систем опалення, вентиляції, гарячого водопостачання, та теплопостачання технологічних процесів значно відрізняються.
Графіки теплоспоживання мають добову, часову нерівномірність, а також нерівномірність залежить від дня тижня та від місяця, сезону та робочої зміни. Нерівномірність витрати теплоти на технологію зв’язана з циклічністю виробництва, неритмічністю роботи, кількості змін та ін.
Теплове навантаження системи опалення та вентиляції залежить від температури зовнішнього повітря та від режиму роботи підприємства.
Теплове навантаження різних споживачів можуть співпадати або ні за часом. Для зрівняння навантажень за часом на промислових підприємствах використовують баки-акамулятори.
Для визначення потужності джерела теплоти потрібно визначити максимальну витрату теплоти за годину, за рік, середню витрату теплоти за найбільш холодний місяць та максимальну витрату теплоти за годину в неопалюваний період.
Вибір здійснюється враховуючи технологічні особливості роботи підприємства. Залежно від цього приймається кільцева або тупикова схема ТМ, та визначається необхідність побудови резервного джерела теплоти.
Регулювання теплових потоків.
Регулювання – це приведення у відповідність режимів використання теплоти і режимів теплоспоживання. Воно залежить від теплового навантаження, від режиму роботи підприємства, та від режиму роботи джерела теплоти.
Для Т/Н пара на джерелі теплоти підтримується тільки тиск і температура, а кількісне регулювання здійснюється безпосередньо біля споживача.
Для Т/Н вода здійснюється центральне якісне регулювання на джерелі теплоти температури і витрати. Додаткове кількісне регулювання здійснюється на ЦТП.
Для підвищення надійності роботи теплової мережі використовують секційні засувки і перемички.
Теплові навантаження
Визначення теплових навантажень за укрупненими показниками.
Теплові навантаження промислових об’єктів визначають для кожного окремого споживача системи опалення, вентиляції, ГВП та технологічного споживача. Теплові навантаження санітарно – технічних споживачів визначаються за відповідними проектами, якщо проекти відсутні – визначаються за укрупненими показниками.
Тепловий потік на опалення для окремо розташованих будівель визначають за формулою:
Qo(max = (*qоп*V * (ti - to( ), (2.1)
де ( - коефіцієнт, який враховує нагрівання повітря, яке надходить в будівлю з інфільтрацією; ( = 1,05...1,1
qоп – характеристика опалення, яка залежить від об’єму будівлі, призначення будівлі, а також від розрахункової температури зовнішнього повітря на опалення:
qоп = (*qо (Вт/м3*(С(, (2.2)
де ( - коефіцієнт, який залежить від to(;
qо – наведено в таблицях, залежить від призначення будівлі і об’єму, Вт*м3/град;
V – об’єм за зовнішнім обміром, м3;
ti – розрахункова температура внутрішнього повітря, °С;
to( - розрахункова температура зовнішнього повітря на опалення, °С.
Тепловий потік на вентиляцію визначають за формулою:
Qv max = qv*V * (ti - to( ), (2.3)
де qv – характеристика на вентиляцію, яка залежить від типу та об’єму будівлі, Вт/м3 (С;
Тепловий потік на гаряче водопостачання визначають за формулою:
Qh max = qoh,hmax*( * c(th – tc ), (2.4)
де N – кількість душових сіток;
T3 – час зарядки бака-акумулятора;
qoh,hmax – норма витрати води на 1 душову сітку за годину максимального водоспоживання;
( - густина води, (( = 1000);
с – теплоємність води, Дж/кг (С;
th = 55 – температура гарячої води;
tc – температура холодної води в опалювальний період (tc=+5).
Якщо на промисловому підприємстві встановлено більше ніж 10 душових сіток слід встановлювати баки-акумулятори гарячої води. Об’єм баків-акумуляторів визначається з умови, що час зарядкибаку Тз дорівнює
якщо N= 10...20, Т3 = 2 год.,
якщо N = 20...30, Т3 = 3 год.,
якщо N > 31, Т3 = 4 год.
Тепловий потік на технологію визначається за даними технологів з урахуванням нерівномірності споживання теплоти або за Формулою:
Qт = qт *П, (2.5)
де qт – питомий тепловий потік на виробництво 1 продукції,
П – кількість однакової продукції за одиницю часу.
Сумарний розрахунковий тепловий потік визначають за формулою:
Q( = Qo( max + Qv( max + Qh max +Qт. (2.6)
Якщо нерівномірність дії технологічних споживачів невідома та графік теплоспоживання відсутній допускається вводити коефіцієнт 0,9 до сумарного розрахунку теплоспоживання
Q( = (Qo( max + Qv( max + Qh max +Qт )*0,9. (2.7)
Розрахункові витрати води та пари
Розрахункова витрата на опалення
води
Gmax =
Qo( max
, (2.8)
с((1.0(-(2.0()
де (1.0(,(2.0( - max температура мережної води в подавальному та зворотному трубопроводі.
Штрихом позначаються всі параметри при розрахунковій температурі на опалення.
пари
Do( =
Qo( max
, (2.9)
(і
(і – різниця ентальпій.
Розрахункова витрата на вентиляцію
води
Gmax =
Qv( max
, (2.10)
с((1.0(-(2.0()
пари
Dv( =
Qv( max
, (2.11)
(і
Розрахункова витрата на гаряче водопостачання
розрахункові витрати води залежать від схеми підключення підігрівачів
пари
Dh( =
Qh max
, (2.12)
r
r – питома теплота пароутворення
Розрахункова витрата пари на технологію
Dт =
Qт
=
Qт
, (2.13)
r
(і
Витрати пари на технологію визначаються окремо для кожного споживача. Якщо графік нерівномірності споживання пари технологічними споживачами відсутні, то сумарні технологічні витрати пари можна визначити за формулою
Dт( = Q1max +0.8 Q2max+Dim, (2.14)
Q1max – споживач, який споживає max кількість пари,
Q2max – другий за величиною споживання пари,
(Dim – сума середніх витрат пари всіх споживачів, крім двох найпотужніших.
Сумарну розрахункову витрату теплоносія визначають як суму витрат різними споживачами. Якщо графік нерівномірності споживання невідомий, допускається вводити коефіцієнт 0,9:
D( = 0.9(Do ( +Dv (+Dh (+Dт ), (2.15)
де Do – витрата пари на опалення;
Dv – витрата пари на вентиляцію;
Dh – витрата пари на гаряче водопостачання;
Dт – витрата пари на технологію.
Лекція 3
ГІДРАВЛІЧНИЙ РОЗРАХУНОК ТРУБОПРОВОДІВ ТЕПЛОВИХ МЕРЕЖ
Основні задачі і розрахункові залежності
При проектуванні теплових мереж основною задачею гідравлічного розрахунку є визначення діаметрів трубопроводів, які надають можливість транспортування теплоносія з найменшими затратами. В процесі експлуатації теплових мереж виникає потреба вирішення зворотних задач по визначенню витрат теплоносія на ділянках теплової мережі або тисків в окремих точках при зміні гідравлічних режимів. Результати гідравлічного розрахунку використовують для побудови п’єзометричних графіків, вибору схем теплових пунктів, підбору насосного обладнання та інше.
При транспортуванні теплоносія по трубам втрати тиску складаються з втрат тиску на тертя по довжині трубопроводу та втрат тиску в місцевих опорах :
(3.1)
Втрати тиску на тертя, Па, по довжині трубопроводу визначають за формулою:
(3.2)
де R – питомі втрати тиску по довжині, Па/м; – геометрична довжина ділянки трубопроводу, м.
Втрати тиску в місцевих опорах можливо замінити на еквівалентні втрати тиску на тертя по довжині на ділянці з довжиною , втрати тиску на тертя в якій чисельно дорівнюють втратам тиску в місцевих опорах. Значення еквівалентної довжини місцевих опорів для розрахункової ділянки визначають як суму еквівалентних довжин місцевих опорів (засувок, компенсаторів відводів та інше), які розташовані на ділянці. Значення еквівалентної довжини приблизно можна визначити за формулою:
(3.3)
де а – коефіцієнт, який враховує долю втрат тиску в місцевих опорах від опорів по довжині.
Так втрати тиску в місцевих опорах визначають за формулою:
(3.4)
Таким чином гідравлічний розрахунок трубопроводів теплових мереж виконують за методом еквівалентної довжини, тому повні втрати тиску на ділянці визначають за формулами:
(3.5)
де R – питомі втрати тиску по довжині, Па/м, пр – приведена довжина ділянки трубопроводу, м.
Сумарні втрати тиску в магістралі або відгалуженні , визначають як суму втрат тиску всіх ділянок, що з’єднанні послідовно за формулою:
(3.6)
Відгалуження розраховують за наявним тиском Рн, який визначають з умови рівності втрат тиску в відгалуженні та в магістралі за точкою приєднання відгалуження за формулою:
(37)
В ідеальному випадку втрати тиску від джерела теплоти до кожного споживача повинні бути рівні.
Гідравлічний розрахунок паропроводів
При гідравлічному розрахунку паропроводи класифікують на паропроводи систем низького тиску – до 0,02 МПа та високого тиску – більше за 0, 02 МПа.
При транспортуванні пари її кількість зменшується по довжині внаслідок попутної конденсації, зменшується також її густина при падінні тиску. Зменшення густини супроводжується збільшенням об’єму пари, що приводить до зростання швидкості руху пари.
В системах низького тиску ці складні процеси викликають практично не значні зміни параметрів пари, тому витрату пари приймають постійною на кожній ділянці паропроводу системи. Так гідравлічний розрахунок паропроводів систем низького тиску виконують без врахування зміни густини пари на ділянках паропроводу за питомими втратами тиску, виходячи з теплових навантажень ділянок.
Пару для технологічних процесів подають, як правило, від зовнішніх джерел теплоти при високому тиску. Для технологічних споживачів, систем опалення та вентиляції промислових підприємств як правило використовується насичена пара. Перегрівання пари економічно не доцільно, бо додаткова кількість теплоти незначна (пара має невелику теплоємність) порівняно з тепловим ефектом фазового перетворення пари у воду. Тому розрахунки паропроводів систем високого тиску частіше виконують за показниками сухої насиченої пари, тиску якої завжди відповідає температура. Відносно використання насиченої або перегрітої пари слід враховувати:
коефіцієнт тепловіддачі до стінок трубопроводу від перегрітої пари менше ніж від насиченої, але це незначно впливає на коефіцієнт теплопередачі в ізольованому паропроводі. Тому при однаковому діаметрі трубопроводу та однаковій товщині ізоляції втрата теплоти при значному перегріванні пари більше за абсолютним значення ніж при транспортуванні насиченої пари;
коефіцієнт в’язкості μ у перегрітої пари більше, ніж у насиченої. У зв’язку з цим коефіцієнт опору та втрата тиску в трубопроводах при рівних умовах для перегрітої пари більше ніж для насиченої.
Таким чином використання перегрітої пари практично не дає переваг порівняно з використанням насиченої пари з таким самим тиском, що значно впливає на вибір параметрів тепловикористовуючих установок та на розрахунок парових мереж. Отже доцільно використовувати для транспортування незначно перегріту пару з умови, щоб в парової мережі не виникало насичення та конденсації.
При транспортуванні пари по трубам її тиск та густина зменшуються, що ускладнює гідравлічний розрахунок, бо втрати тиску та середня густина пари на ділянці залежать від діаметра трубопроводу, тому гідравлічний розрахунок виконують за методом послідовних наближень.
Гідравлічний розрахунок парових теплових мереж систем високого тиску виконують в наступній послідовності:
Визначають розрахункові теплові навантаження споживачів пари Qmax та параметри пари (тиск, температуру та густину пари на джерелі теплоти Рп, tп rп та біля споживача Рк, tк rк);
Визначають розрахункові витрати пари окремими агрегатами за даними проектів Др в кг/с, або за формулою:
або (3.8)
де - максимальне розрахункове теплове навантаження споживачів пари; Вт; r – питома теплота пароутворення при середньому тиску пари в агрегаті; Дж/кг; - різниця ентальпій на вході та на виході споживача; Дж/кг.
На генплан об’єкту теплопостачання наносять трасу парових мереж від джерела теплоти до споживачів. Головні принципи, якими потрібно керуватись при виборі траси – найменша довжина та вартість будівництва і експлуатації, надійність роботи, ув’язка з існуючими інженерними комунікаціями та існуючою і перспективною забудовою.
Попередній розрахунок
Метою попереднього розрахунку є попереднє визначення діаметрів трубопроводів.
Схему теплових мереж розбивають на розрахункові ділянки. За розрахункову ділянку приймають трубопровід діаметр та витрата теплоносія в якому не змінюються.
Для кожної розрахункової ділянки визначають довжину та розрахункову витрату пари . Розрахункову витрату теплоносія на ділянках визначають простим додаванням розрахункових витрат споживачів, рухаючись від споживачів проти руху теплоносія до джерела теплоти. Сумарну розрахункову витрату пари в парових мережах, які забезпечують підприємства з різними добовими режимами роботи визначають з врахуванням розбіжності максимальних витрат пари окремими підприємствами. При відсутності проектних добових графіків витрати пари допускається до сумарної витрати пари вводити коефіцієнт 0,9.
Визначають середній коефіцієнт втрат тиску в місцевих опорах для попередніх розрахунків за формулою:
(3.9)
де zp – коефіцієнт, який залежить від виду теплоносія (для пари zp = 0,2-0,4), Дd – витрата теплоносія на початковій ділянці розгалуженого трубопроводу, кг/с.
Вибирають головну розрахункову магістраль. Для цього визначають орієнтовне значення питомих втрат тиску від джерела теплоти до кожного споживача за формулою:
(3.10)
де– довжина головної розрахункової магістралі, м; аср – середній коефіцієнт втрат тиску в місцевих опорах; Рп, Рк – тиск пари на початку та на кінці головної розрахункової магістралі, Па.
За головну розрахункову магістраль приймають відгалуження теплової мережі, для якого величина питомої втрати тиску на тертя найменша. В першу чергу виконують розрахунок головної розрахункової магістралі, а потім розраховують відгалуження.
Визначають орієнтовні значення зменшення тиску починаючи з першої ділянки головної розрахункової магістралі від джерела теплоти за формулою:
(3.11)
де - довжина і-тої ділянки, м.
Визначають орієнтовні значення тиску в вузлових точках з умови рівномірного зменшення тиску в напрямку головної розрахункової магістралі за формулами:
(3.12)
де - тиск пари на початку та в кінці ділянки, Па; - довжина ділянки.
Визначають орієнтовні значення температури пари на кінці ділянки для попередження конденсації пари в трубопроводах за рахунок втрат теплоти в навколишнє середовище, зменшення температури пари по довжині паропроводу приймають приблизно рівним 2оС на 100 м.
(3.13)
де температура пари на початку та на кінці ділянки, оС; - довжина і-тої ділянки, м.
Визначають за значенням та густину на кінці ділянки rк за таблицями властивостей водяної пари.
Визначають орієнтовне значення середньої густини пари на ділянці в кг/м3 за формулою:
(3.14)
де (пі; (кі – густина пари на початку та на кінці ділянки відповідно, кг/м3; - орієнтовне значення середньої густини пари на ділянці, кг/м3.
Визначають табличне значення питомих втрат тиску по довжині в головної магістралі за формулою:
(3.15)
де - табличне значення густини пари, = 1 кг/м3.
За значенням табличних питомих втрат тиску в головної розрахункової магістралі та розрахунковою витратою пари Дd на ділянці визначають діаметри паропроводів Dз*s за таблицями (додаток 16) або номограмами [3, 5], які складені при еквівалентній шорсткості труб 0,2 мм та густині пари (т = 1 кг/м3, а також визначають табличні питомі втрати тиску та табличну швидкість руху пари на ділянці wт, які відповідають стандартним діаметрам.
Кінцевий розрахунок
Кінцевий розрахунок виконують послідовно по ділянкам з метою точного визначення діаметрів трубопроводів, а також тисків та температур у вузлових точках теплової мережі.
Визначають фактичні значення питомих втрат тиску R та швидкості пари w на ділянці , які відповідають за формулами:
(3.16)
де Rт , wт – табличні значення питомих втрат тиску та швидкості, - середня густина пари на ділянці, яку визначають за (3.14).
При розрахунку паропроводів потрібно враховувати, що дійсна швидкість пари не повинна перевищувати максимальних значень: для насиченої пари wmax = 35/60 м/с; для перегрітої 50/80 м/с (значення в чисельнику приймаються для паропроводів з Dу <200 мм, а в знаменнику з Dу >200 мм).
Розміщують на схемі теплових мереж всі місцеві опори: засувки, компенсатори, відводи, трійники та інше.
Визначають еквівалентні довжини місцевих опорів та приведені довжини ділянок головної розрахункової магістралі за формулою , м.
Визначають фактичні втрати тиску на ділянці та тиск пари на кінці ділянки за формулами:
(3.17)
Визначають втрати теплоти ділянки паропроводу в навколишнє середовище за формулою:
(3.18)
де qп – питомі втрати теплоти паропроводом, Вт/(м.оС); tо – середньорічна температура навколишнього середовища, приймається залежно від способу прокладання теплової мережі, (С; tср – середня температура пари на ділянці, (С, дорівнює ; - довжина ділянки, м.
Уточнюють зменшення температури пари на ділянці (t, температуру пари на кінці ділянки tк, які потрібні для визначення густини пари на кінці ділянки (к та середньої густини пари на ділянці (ср за формулами:
(3.19)
де теплові втрати ділянки паропроводу Qп визначають за формулою , а теплоємність перегрітої пари приймають ср = 2,1 кДж/(кг.оС) .
За значенням тиску та температури на кінці ділянки по таблицям властивостей водяної пари визначають густину пари на кінці ділянки та уточнюють значення середньої густини пари на ділянці за формулою . Якщо орієнтовне значення середньої густини пари на ділянці не збігається з розрахованим значенням середньої густини на ділянці розрахунок ділянки паропроводу повторюють.
Результати розрахунків заносять до таблиці 3.1.
Таблиця 3.1.
Гідравлічний розрахунок паропроводів
№ ділянки
Попередній розрахунок
Розрахункова витрата пари, Дd, кг/с
Геометрична довжина ділянки, l,м
Початок
ділянки
Кінець
ділянки
Середня густина пари на ділянці, (/ср, кг/м3
Середня температура пари на ділянці, tср, (C
Діаметр паропроводу на ділянці, D х s, мм
Табличні питомі втрати тиску на ділянці, Rт, Па/м
Таблична швидкість пари на ділянці, wт, м/с
Тиск пари, Pn, МПа
Температура пари, tn, (C
Густина пари, (n кг/м3
Тиск пари, Pк, МПа
Температура пари, tк, (C
Густина пари, (к кг/м3
№ ділянки
Кінцевий розрахунок
Питомі втрати тиску на ділянці, R, Па/м
Швидкість пари на ділянці, w, м/с
Довжина ділянки
Втрати тиску на ділянці, (Р=R( lnp, Па
Тиск на кінці ділянки, Pк, МПа
Питомі втрати теплоти паропроводом qп, Вт/(м.оС)
Втрати теплоти на ділянці, Qn, Вт
Уточнені параметри пари на ділянці
еквівалентна, le, м
приведена, lпр, м
Температура пари на кінці ділянки, tк, (C
Густина пари на кінці ділянки, (к кг/м3
Середня густина пари, (к кг/м3
Якщо температура пари на кінці ділянки tк не нижче температури насичення, яка відповідає тиску на кінці ділянки Рк , то конденсація пари на ділянці виключається. Якщо температура пари на ділянці менше температури насичення потрібно враховувати додаткову витрату пари на конденсацію, яка виникає за рахунок втрат теплоти в трубопроводі. Витрату пари на конденсацію в кг/с визначають за формулою:
(3.20)
де r – питома теплота пароутворення при середньому тиску на ділянці, Дж/кг; Qп – тепловтрати розрахункової ділянки ізольованого паропроводу, Вт, визначають за формулою (3.18).
Таким чином розрахункову витрату насиченої пари на ділянці визначають за формулою:
(3.21)
де Др – розрахункова витрата пари на ділянці без врахування витрати на конденсацію, кг/с; 0,5 Дк – половина витрати пари на конденсацію на розрахунковій ділянці, кг/с; – витрата пари на конденсацію на всіх ділянках після розрахункової за рухом пари, кг/с.
Розрахунок починають від джерела теплоти по ділянкам, кінцевий тиск на першій ділянці дорівнює тиску на початку наступної ділянки. Після розрахунку головної магістралі виконують розрахунок відгалужень, починаючи з визначення орієнтовних питомих втрат тиску на відгалуженні від точки підключення відгалуження до головної магістралі до точки підключення споживача та далі аналогічно розрахункам ділянок головної магістралі.
Розрахунок паропроводу вважають закінченим, якщо тиск пари біля споживачів близький до заданого тиску Рк, але не менше заданого.
Лекція 4
Конденсатопроводи системи теплопостачання
Конденсатопроводи залежно від стану конденсату поділяють на однофазні, в яких рухається рідина та двохфазні або емульсійні, в яких рухається двохфазна суміш пари та рідини. Методика розрахунку конденсатопроводів залежить від стану конденсату, який в ньому рухається. Якщо температура конденсату в конденсатопроводі tкон менше за температуру насичення ts при тиску в конденсатопроводі, то в ньому рухається однофазна рідина без домішок пари. Якщо tкон ( ts, то виникає скипання частини конденсату, а конденсатопровід стає емульсійним. Стан конденсату та тип конденсатопроводу залежить від технологічних пристроїв, які споживають пару, та пристроїв для відведення конденсату. Після технологічних пристроїв пара, яка сконденсувалась проходить через конденсатовідводник та подається в конденсатопровід по якому рухається до баку збору конденсату, а з баку збору конденсату насосом перекачується до джерела теплоти.
Конденсатопроводи після споживачів пари, в яких конденсат охолоджується до температури, яка забезпечує відсутність перетворення конденсату в пару по всієї довжині конденсатопроводу до баку збору конденсату розраховують як однофазні напірні з рухом конденсату за рахунок тиску після споживача пари та різниці рівня конденсату в споживачі пари та в баці збору конденсату.
Конденсатопроводи після споживачів пари без охолодження конденсату (температура конденсату tкон приблизно дорівнює температурі насичення ts) до конденсатовідводників розраховують як двофазні самотічні, де емульсія рухається за рахунок різниці рівня конденсату в споживачі пари та в конденсатовідводнику.
Конденсатопроводи за конденсатовідводниками при відсутності охолодження конденсату у споживачів пари також являються двофазними напірними з рухом емульсії за рахунок тиску після конденсатовідводника та різниці геодезичних відміток. Конденсатопроводи, які розташовані після конденсатних насосів завжди однофазні напірні, бо насоси вибирають за тиском, який забезпечує нескипання конденсату. Конденсатопроводи між баком збору конденсату та насосом повинні забезпечувати роботу насосів під заливом з підпором, якого достатньо для попередження кавітації (при температурі конденсату приблизно 100(С потрібен підпір води приблизно 5м).
Розрахункові витрати конденсату Gкон визначають за витратою пари споживачами з врахуванням втрат пари у споживачів (приблизно 10-30%) з врахуванням неодночасності роботи споживачів пари. Однофазні напірні конденсатопроводи рекомендується розраховувати на максимальні годинні витрати конденсату при роботі з повним перерізом. При цьому потрібно перевіряти, щоб тиск в конденсатопроводах в усіх режимах був вище за тиск скипання при температурі конденсату та був вище за атмосферний тиск, щоб не було вакууму в конденсатопроводі, та не виникало підсмоктування повітря в конденсатопровід крізь нещільності.
Гідравлічний розрахунок однофазних напірних конденсатопроводів виконують аналогічно гідравлічному розрахунку водяних теплових мереж, але при еквівалентній шорсткості трубопроводів ке = 1 мм, та з умови, що питомі втрати тиску рекомендується приймати R/ ( 100 Па/м за таблицями або номограмами для розрахунку конденсатопроводів.
Повернення конденсату від споживачів до джерела теплоти є достатньо складним. Але повернення конденсату, якщо його очищення є ефективним забезпечує економію теплоти та зменшує об’єм хімводоочищення.
ГІДРАВЛІЧНИЙ РОЗРАХУНОК КОНДЕНСАТОПРООДІВ.
Конденсатопроводи поділяють на емульсійні та напірні.
В емульсійних конденсатопроводах рухається суміш пари та води. Температура суміші більше або дорівнює температурі скипання.
На емульсійні конденсатопроводи, для відведення конденсату, встановлюють конденсатовідводники які неповинні пропускати пару.
Рис. 4.1. схема збору та повернення конденсату
Паропровід
Споживач пари.
Емульсійний конденсатопровід в якому рухається суміш пари і води.
Конденсатовідводник.
Емульсійний конденсатопровід в якому на початковій ділянці рухається рідина за рахунок надлишкового тиску, а на кінцевій ділянці утворюється суміш пари та рідини за рахунок зменшення тиску та температури скипання.
Бак збору конденсату.
Конденсатний насос.
Напірний конденсатопровід в якому рухається рідина а тиск створюємий насосом забезпечує її не скипання.
ПОСЛІДОВНІСТЬ РОЗРАХУНКУ ЕМУЛЬСІЙНИХ КОНДЕНСАТОПРОВОДІВ.
1. Визначаємо витрату конденсату яка складає від 70 до 90% від розрахункової витрати пари за формулою:
GK=(0,7÷0,9)·DP , (4.1)
де DP – розрахункова витрата пари.
2. Визначаємо тиск конденсату після споживача пари перед конденсатовідводником за формулою:
Р'К=0,95·РП , (4.2)
де РП – розрахунковий тиск пари у споживача.
3. Визначаємо тиск пари після конденсатовідводника.
Р''К=А·(Р'К - 0,1)+0,1, МПа, (4.3)
де А – коефіцієнт який дорівнює 0,4 - 0,5 якщо тиск менше 0,17 МПа, А=0,5 - 0,7 якщо тиск більше або дорівнює 0,17 МПа.
4. Визначаємо допустимі втрати тиску конденсатопроводів.
ΔР= Р''К – РКБ – 0,01·(hп-hк), (4.4)
де РКБ – тиск в баці збору конденсату, МПа;
hп-hк – геодезична відмітка початку та кінця конденсатопроводу.
Після конденсатовідводника конденсат знаходиться у вигляді рідини та транспортується за рахунок власного тиску. При транспортуванні тиск зменшується та конденсат може частково скипати внаслідок того що зменшується температура скипання.
5. Визначаємо попереднє значення питомих втрат тиску в конденсатопроводі за формулою,
R'=
ΔР
(4.5)
l·(1+α)
де α - коефіцієнт втрат тиску в місцевих опорах; l – довжина конденсатопроводу.
6. Таблиці та номограми для гідравлічного розрахунку складаються для густини ρ=958 кг/м3 та еквівалентної шорсткості ке=1 мм. Густина конденсату відрізняється від густини для якої складені таблиці тому для розрахунку вводять коефіцієнт
φ=958/ρср , (4.6)
де ρср – середня густина конденсату на ділянці, визначається по таблицям або за формулою:
ρср=
ρ'∙ρ''
, (4.7)
х(ρ'- ρ'')+ ρ''
де х – доля пари вторинного скипання яка утворюється при транспортуванні конденсату
х=
ір1 - ір2
, (4.8)
rр2
де ір1 - ір2 – інтальпія конденсату при тиску на початку та вкінці ділянки; rр2 – теплота пароутворення при тиску в кінці ділянки.
7. Визначаємо табличне значення питомих втрат тиску за формулою:
R'т=
R'
, (4.9)
φ
за значенням R'т – та витратою Gк по таблицям або номограмам визначаємо діаметр конденсатопроводу з найближчим меншим значенням Rт.
8. Визначаємо реальне значення питомих втрат тиску та швидкості, та перевірити що швидкість емульсії не перевищує 35 м/с, якщо діаметр менше 200 мм, та 60 м/с якщо діаметр більше 200 мм.
9. Визначаємо еквівалентну довжину для кожного окремого місцевого опору за діаметром по таблицям.
10. Визначаємо дійсні витрати тиску на ділянці
ΔРд=R·(l+Σlе), (4.10)
та визначити дійсне значення тиску перед баком збору конденсату Р2
Р2= Р''К – ΔРд – 0,01·(hп-hк), (4.11)
та перевірити щоб Р2 було більше Ркб
Р2 >Ркб, (4.12)
Гідравлічний розрахунок напірних конденсатопроводів
Гідравлічний розрахунок напірних конденсатопроводів виконано аналогічно гідравлічного розрахунку водяних теплових мереж по таблицям або номограмам для гідравлічного розрахунку конденсатопроводів при ρ=958 кг/м2; ке=1 мм, але питомі втрати тиску рекомендується приймати R<100 Па/м
Лекція 5
Транспортування насиченої пари
При транспортуванні насиченої пари здійснюється попутній та пусковий дренаж конденсат який утворюється в паропроводі відводиться в конденсатопровід відстань між дренажними пристроями залежить від параметрів пари, діаметру паропроводу, та ухилу (попутній ухил чи ухил проти руху пари). Потрібно намагатися об’єднувати попутній та пусковий дренаж.
Пусковий дренаж – дренаж паропроводу під час першого пуску пари до прогрівання паропроводу.
Рис. 5.1. Дренаж паропроводів насиченої пари
Паропровід
Карман в який стікає конденсат
Прочистка
Засувка
Зворотній клапан
Конденсатовідводник
В конденсатопровід.
КОНДЕНСАТОВІДВОДНИКИ
Рис. 5.2. Конденсатовідводники
а) з гідравлічним затвором; б) механічний конденсатовідводник.
Розрахунок конденсатовідводник з гідравлічним затвором полягає в розрахунку висоти h за формулою:
h=
Р1-Р2
, (5.1)
ρg
де ρ – густина конденсату; g – прискорення вільного падіння; Р1,Р2 – тиск до та після конденсатовідводник.
ПОКЛАДАННЯ ТЕПЛОВИХ МЕРЕЖ ПО ТЕРИТОРІЇ
ПРОМИСЛОВОГО ПІДПРИЄМСТВА
На території промислового підприємства використовується надземне прокладання теплових мереж на високих та низьких опорах, та на кронштей...
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора