Проектирование системы теплоснабжения машиностроительного завода

Представлены  результаты проектирования системы теплоснабжения машиностроительного  завода. В ходе проектирования были определены нагрузки отопления, вентиляции и горячего водоснабжения каждого цеха и промышленного предприятия в целом. Определяются диаметры трубопроводов тепловых сетей завода и толщины изоляций. Производится выбор тепловой схемы котельной и последующий ее расчет. Теплоснабжение ведется от отопительно-производственной котельной с паровыми котлами, тип ДЕ, и водогрейными котлами, тип КВГМ.

Прилагаются графики продолжительности и  регулирования тепловой нагрузки, тепловая схема и компоновка котельной.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оглавление

Введение 4

1. Расчет тепловых нагрузок 6

1.1. Расчетные параметры внутреннего и наружного воздуха 6

1.2. Определение расчетного расхода тепла на отопление заготовительного цеха № 6 7

1.3. Расчет потерь тепла через наружные ограждения цеха № 6 7

1.4. Расчет расхода тепла на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха через ограждения цеха № 6 11

1.5. Расчет тепловыделений в цехе № 6 11

1.6. Определение расчетного расхода тепла на отопление остальных цехов машиностроительного завода 12

1.7. Определение расчетного расхода тепла на отопление сборочного       цеха № 1 12

1.8. Определение расчетного расхода тепла на отопление термического   цеха № 2 12

1.9. Определение расчетного расхода тепла на отопление механического цеха № 5 13

1.10. Определение расчетного расхода тепла на отопление ремонтного цеха  13

1.11. Расчет годового расхода тепла на отопление 13

2. Расчет расходов тепла на вентиляцию 15

3. Расчет расходов тепла на технологические нужды 16

4. Расчет расходов тепла на горячее водоснабжение 18

5. Суммарный график теплопотребления 19

6. Регулирование тепловой нагрузки машиностроительного завода 22

7. Гидравлический расчет 25

7.1. Гидравлический расчет водяной тепловой сети машиностроительного завода 25

7.2. Расчет ответвлений 27

7.3. Гидравлический расчет паровой сети машиностроительного завода 30

7.4. Расчет главной магистрали 31

7.5. Расчет ответвлений 35

8. Тепловой расчёт водяной сети машиностроительного завода 37

8.1. Толщина изоляционного слоя водяной сети 38

8.2. Тепловой расчет водяной сети 40

9. Расчет потерь тепла с утечками 42

10. Расчёт тепловой схемы котельной 43

10.1. Выбор типа котельной 43

10.2. Расчёт тепловой схемы котельной 45

10.2.1. Исходные данные 45

10.2.3. Расчет водяной части котельной 55

Заключение 56

Приложение 58

Список используемой литературы: 59

 

 

 

Введение

Удовлетворение  потребностей в тепле для целей  отопления, вентиляции, горячего водоснабжения  и технологических процессов  осуществляется различными системами  теплоснабжения. Одна из видов таких систем – это система центрального теплоснабжения. Она основана на применении промежуточных теплоносителей в виде пара или горячей воды. Системы теплоснабжения включают в себя три основных звена – источники тепла, теплопроводы и тепловые потребители. Потребителями являются: технологические агрегаты и подогреватели горячего водоснабжения, использующие пар, калориферы вентиляции и системы водяного отопления, использующие горячую воду.

При проектировании систем теплоснабжения промышленных предприятий главной целью является расчет тепловых нагрузок промышленного предприятия. Для достижения данной цели требуется решить ряд задач:

• определить максимальный расход тепла по каждому виду теплопотребления отдельных цехов и предприятия в целом;
• определить средний за определенный период и годовой расход тепла по каждому виду теплопотребления для всего предприятия с учетом режима его работы;
• провести анализ характера изменения тепловых нагрузок в течение всего времени работы предприятия, построить графики продолжительности и регулирования тепловых нагрузок предприятия.

Потребность в тепле у теплоиспользующих  потребителей не является постоянной и меняется как в зависимости  от метеорологических условий, так  и от ряда других факторов. Изменение  количества теплоты подаваемой потребителям в соответствии с графиками их теплопотребления и называется регулированием отпуска теплоты. Регулирование  повышает качество теплоснабжения, сокращает  перерасход тепловой энергии и топлива.

По полученным данным тепловых нагрузок провести гидравлический расчет системы теплоснабжения, включающий в себя:

• расчет диаметра трубопроводов тепловой сети;
• определение потерь давления в узловых точках магистрали и конечных давлений теплоносителей у цехов потребителей.

Основным  способом повышения эффективности работы систем теплоснабжения промышленного предприятия является снижение потерь тепла при транспортировке теплоносителя к потребителям

• выбрать материал тепловой изоляции;
• рассчитать толщину теплоизолирующего слоя;
• определить конечные температуры теплоносителей.

В современных  условиях эксплуатации потери тепла  в сетях составляют до 5…25% годового отпуска тепла. При правильном проектировании и надлежащей эксплуатации тепловых сетей они могут быть снижены  до 5…8% годового отпуска тепла. В  связи с этим существенно возрастает роль тепловой изоляции сетевых трубопроводов  как фактора, способствующего экономии топлива, а также обеспечивающего  необходимый температурный режим  в изолируемых тепловых системах. Тепловая изоляция может полностью  отвечать своему назначению только при  условии правильного ее выбора и  расчета.

Источником  тепла для машиностроительного  завода  является отопительно-производственная котельная с паровыми и водогрейными котлами. На котельной вырабатывается пар для подогрева воды горячего водоснабжения и на технологические нужды предприятия, в водогрейных котлах вырабатывается горячая вода для систем отопления и вентиляции. Расчет тепловой схемы котельной ведется в следующей последовательности:

• по имеющимся тепловым нагрузкам предприятия определить требуемую тепловую мощность паровых и водогрейных котлов;
• выбрать тип и количество паровых и водогрейных котлов, для обеспечения требуемых нагрузок.

 

1. Расчет тепловых нагрузок

1. Расчетные параметры внутреннего и наружного воздуха

Параметры воздуха в рабочей зоне нормируются  в зависимости от интенсивности  производимой работы и характера  тепловыделений в производственном помещении. Для имеющегося предприятия принимаем следующие расчетные параметры воздуха в рабочей зоне цехов [1,стр. 6]:

• температура воздуха 18°С,
• относительная влажность воздуха 75%,
• скорость движения воздуха 0,5 м/с.

           Следует учитывать изменение температуры по высоте цеха, поскольку его высота больше 4 м.

          Температура в верхней зоне определяется по формуле

где k_t – коэффициент нарастания температуры по высоте помещения, равный для заготовительного цеха 0,3°С/м.

           Определяем среднюю температуру воздуха

Расчетные параметры наружного воздуха устанавливаются исходя из данных метеорологических наблюдений в различных географических пунктах.

Расчетные параметры наружного воздуха  в городе Пенза [1,стр. 8]:

• температура воздуха t_но=-29°С,
• средняя температура воздуха самого холодного месяца =-12,1°С,
• средняя температура воздуха за отопительный период =-5,1°С,
• скорость ветра 3,8 м/с,
• сухая влажностная зона.

 

 

2. Определение расчетного расхода тепла на отопление заготовительного цеха № 6

Расчетный расход тепла на отопление помещения можно определить двумя способами:

• из уравнения теплового баланса помещения;
• по удельной отопительной характеристике здания.

Уравнение теплового баланса помещения имеет вид

,

где - основные и дополнительные теплопотери через отдельные ограждения и всего помещения, кВт,

 - расход тепла на подогрев инфильтрующегося воздуха, кВт,

- расчетный расход тепла на отопление, кВт,

 - суммарное тепловыделение помещения, кВт.

3. Расчет потерь тепла через наружные ограждения цеха № 6

Потери  тепла через наружные ограждения сборочного цеха состоят из потерь тепла через: продольные стены, торцевые стены, пол, перекрытие и остекление.

Основные  теплопотери через i-е ограждение Q_тпi , кВт, определяются по формуле

,

где n_i - коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху;

F_i – площадь ограждения, м²;

R_oi – сопротивление теплопередаче ограждения, м²·К/Вт.

          Коэффициент n для стен n_с, перекрытия n_пер и остеклений n_ост равен 1, а [1,стр. 11].

 

 

Найдем  площади продольной и торцовой стен, перекрытия и остекления:

F_пс = 0,4ВН = 0,4 · 100 · 8 = 320м²;

F_тс= АН = 40 · 8 = 320 м²;

F_пер = AB = 40 · 100 = 4000 м²;

F_ост = 0,6ВН = 0,6 · 100 · 8 = 480 м².

Сопротивление теплопередаче плоской многослойной стенки складывается из сопротивлений каждого из слоев:

R_oi = R_вi + ∑R_сi + R_впi + R_нi,

R_вi = 1 / α_вi;

∑R_сi = ∑(δ_ci / λ_ci);

R_нi = 1 / α_нi

где R_вi , ∑R_сi , R_нi - представляют собой отдельные сопротивления теплопередаче от воздуха помещения через строительные ограждения наружу;

R_впi - сопротивление теплопередаче замкнутых воздушных прослоек;

α_вi – коэффициент теплоотдачи от воздуха помещения к внутренней

поверхности ограждения, Вт/(м²·К);

α_нi - то же от наружной поверхности ограждения в окружающий воздух, Вт/(м²·К);

δ_ci, λ_ci – толщина, м, и коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К), материала каждого из слоев, составляющих ограждение.

Коэффициент теплоотдачи от воздуха помещения  к внутренней поверхности ограждения α_вп для стен α_впс и пола α_впп равен 8,7 Вт/(м²·К) , перекрытия α_вппер равен 7,6 Вт/(м²·К), [1,стр 11].

          Коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности ограждения в окружающий воздух α_нп для стен α_нпст равен 23 Вт/(м²·К), перекрытия α_нппер равен 12 Вт/(м²·К) и пола α_нпп равен 17 Вт/(м²·К) [1,стр 12].

         Замкнутых воздушных прослоек в цехе нет R_вп = 0.

 

          Влажность внутреннего воздуха φ = 75%, и его температура соответствуют влажному режиму помещения. Город Пенза расположен в нормальной зоне влажности, и при влажном режиме помещения выбираем условия эксплуатации Б. При данных условиях коэффициент теплопроводности железобетонных плит λ_жб = 2,04 Вт/(м·К) [1,стр. 14]. Сопротивление теплопередаче остекления R_оост = 0,34 м²·К/Вт, [1,стр. 15].

Найдем сопротивления теплопередаче стен, пола и перекрытия:

_{Сопротивление теплопередачи перекрытия и пола}

Определим основные теплопотери через продольную и торцевую стены, перекрытие, пол, остекление:

Добавочные теплопотери на ориентацию по сторонам света, [1,стр. 16]:

• для продольной стены и остекления на юго-западе и юго-востоке равны 10% от основных теплопотерь;
• для торцевой стены на северо-западе и для продольной стены и остекления стены на северо-востоке – 5%;
• для перекрытия и пола потери данного рода не учитываются.

Добавочные  теплопотери на скорость ветра для стен и остекления равны 10%, а для пола и перекрытия потери данного рода не учитываются. Таким образом, коэффициенты учета дополнительных потерь β равны: