Практическое занятие №4. Тепловая нагрузка промпредприятий

Задача 4-1. Определить суммарный расчетный расход теплоты на технологические нужды, отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение хлебозавода производительностью 12 т/ч продукции, расположенного в районе с расчетной наружной температурой воздуха t_н.о. = -25°С. Объем отапливаемых помещений по наружному обмеру составляет 50·10³ м³, а объем вентиляционных помещений – 80% от отапливаемых. Удельный расход теплоты на выработку единицы продукции принять 12 ГДж/т. Расход горячей воды на технологические нужды принять 6 кг/с, среднюю температуру горячей воды - 60°С, а холодной - 10°С.

РЕШЕНИЕ. Определим расчетный расход теплоты на технологически нужды по формуле, приняв = 0:

Q_тех = q_iП_t = 1,2·10⁶·12 = 14,4 ГДж/ч.

Расчетный расход теплоты на отопление находим, предварительно определив отопительную характеристику здания:

кДж/(м³·ч·К).

Учитывая, что t_н.о. = -25°С, примем температуру воздуха внутри помещения t_в.р. = 18°С. Тогда

Q₀ = q₀V(t_в.р. - t_н.о.) = 1,44·50·10³ (18+25) = 3,1·10⁵ кДж/ч = 3,1 ГДж/ч.

Определим расчетный расход теплоты на вентиляцию, приняв q_в = 0,85 кДж/(м³·ч·К):

Q_в = q_вV(t_в.р. - t_н.о.) = 0,85·50·10³·0,8(18+25) = 1,36 кДж/ч.

Средний расход теплоты на горячее водоснабжение найдем из уравнения теплового баланса

= 6·3600·4,19(60-10)=4,52 кДж/ч.

Учитывая поправки на неравномерность потребления горячей воды по суткам и неделям, принимаем расчетный расход теплоты на горячее водоснабжение 2·4,52·10⁶ = 9,04·10⁶ кДж/ч.

Суммарный расход теплоты

Q_сум = Q₀ + Q_в + = 3,1 + 1,36 + 9,04 = 13,5 ГДж/ч.

Задача 4-2. Для района городской застройки с жилой площадью =1 млн м² определить по укрупненным показателям суммарную тепловую нагрузку отопления, а также годовой расход теплоты всех указанных видов теплопотребления. Построить годовой график продолжительности тепловой нагрузки.

В качестве исходных данных принять:

- расчетная температура наружного воздуха для отопления = -26 ^оС;

- средняя температура наружного воздуха в наиболее холодный месяц ^оС;

- средняя за отопительный период температура наружного воздуха = -1,8^оС;

- продолжительность отопительного периода 220 сут.;

- обеспеченность жилой площадью = 18 м²/чел.;

- укрупненный показатель максимальной нагрузки на 1 м² жилой площади q =163 Вт/м²(принимается по СНиП);

- коэффициент, учитывающий нагрузку отопления общественных зданий района городской застройки k _общ= 0,25;

- коэффициент, учитывающий тепловую нагрузку вентиляции общественных зданий районов k _в=0.4;

- средненедельный расход воды на ГВС на одного жителя в сутки = 110 л/сут по жилым зданиям и = 20 л/сут по общественным зданиям;

- данные длительности стояния температур наружного воздуха взять из табл. 3.1;

-длительность работы вентиляции 16 ч/сут. или 220·16 = 3520 ч/год.

Таблица 3.1

Среднесуточные температуры наружного воздуха, ^оС	Ниже -30	-25	-20	-15	-10	-5		+8
Продолжительность периода стояния, ч

РЕШЕНИЕ

Определить расчетную относительную нагрузку жилых и общественных зданий района жилой застройки, МВт:

.

Определить расчетную тепловую нагрузку вентиляции общественных зданий района, МВт:

.

Число жителей района, чел.:

.

Определить средненедельную тепловую нагрузку ГВС жилых и общественных зданий для зимнего периода при t _г=60 ^оС и t _x=5 ^оС, МВт:

.

Суммарная расчетная тепловая нагрузка района, МВт:

.

Летняя тепловая нагрузка ГВС при φл = 0,8 и t хл = 15 ^оС, МВт:

.

Средняя за относительный период нагрузка отопления, МВт:

.

Годовой расход теплоты на отопление при n_o=220·24=52804 ۬۬۬۬۬۬۬۠ч = 19·10⁶ с, МДж/год:

.

Средняя за отопительный период нагрузка вентиляции при ее работе по отопительному графику, МВт:

.

Годовой расход теплоты на вентиляцию при n_в=3520 ч =12,7·10⁶ с и , МДж/год:

.

·

Годовой расход теплоты на ГВС при длительности зимнего периода n _o= 19·10⁶ с и летнего периода n _л= 8400 - 5280= 3120 ч= 11,2·10⁶ с, МДж/год:

.

Суммарный годовой расход теплоты района городской застройки, ГДж/год:

.

При уточненных расчетах Q^год необходимо учитывать еще и тепловые потери трубопроводов тепловой сети, k _пот=1,1.

Перед построением графика продолжительности тепловой нагрузки (рис. 3.6) строится график тепловой нагрузки в зависимости от температуры наружного воздуха. Для этого рассчитываются тепловые нагрузки каждого вида теплопотребления при трех характерных температурах наружного воздуха: t_н= 8 ^оС (начало отопительного периода), ^оС (средняя температура наружного воздуха в наиболее холодный месяц) и t_но= -26 ^оС (расчетная температура наружного воздуха для отопления). Результаты расчета сводятся в таблицу по форме 4.1.

Рис.4.5. Графики тепловой нагрузки Q = f (t _н) и продолжительности тепловой нагрузки Q = f (n)

Форма 4.1

Величина	Формула или способ определения	Расчет	Численное значение при температуре наружного воздуха tн,^оС
+8	-7,8	-26
Тепловая нагрузка на отопление Qo, МВт
Тепловая нагрузка на вентиляцию (при работе 16 ч/сут) Qв, МВт
Тепловая нагрузка на ГВС Qг^ср ^.н, МВТ	Из расчета
Всего

По суммарной нагрузке и продолжительности стояния температур t _н строится график продолжительности тепловой нагрузки Q = f (n) (рис. 4.5). Площадь графика должна быть равна расчетному значению Q _год

Задача 4-3. Сетевой подогреватель теплофикационной установки ТЭЦ должен подогревать воду в количестве G = 288 кг/с от t₁ = 70 ^оС до t₂ = 116 ^оС паром P = 0,245 МПа ( ^оС). Требуется выбрать пароводяной сетевой вертикальный подогреватель типа ПСВ. Коэффициент загрязнения поверхности нагрева .

РЕШЕНИЕ

По заданному расходу воды из табл. 1 приложения (с. 103) выбираем для проверки наиболее близкий типоразмер ПСВ и записываем его технические характеристики: площадь поверхности нагрева F, м²; число ходов; диаметр трубок d_н/d_в, мм; число трубок n, шт.; площадь живого сечения для прохода воды f, м²; расчетную высоту трубок (расстояние между соседними перегородками) Н, м.

Необходимая тепловая производительность подогревателя, Вт:

,

где с –теплоемкость воды,Дж/(кг·К);

Температурный напор, ^оС:

.

Средняя температура воды, ^оС:

.

Средняя температура стенки теплообмена трубки, ^оС:

.

Число Григулля для конденсата при ^оС:

,

где A₁ определяется по табл. 2 приложения, с. 104

Коэффициент теплоотдачи конденсирующего пара к наружной стенке теплообменной трубки, Вт/(м²·К):

- при Z < 2300

,

где А₃ определяется по табл. 2 приложения по заданной , число Рейнольдса Re_н по формуле

- при Z > 2300

,

где А₄ определяется по табл. 2 приложения по заданной ,

,

где Pr и Pr_ст- критерии Прандтля для конденсата греющего пара при и .

Скорость движения нагреваемой воды в трубках теплообменника, м/с:

,

где - плотность воды при средней ее температуре;

Коэффициент теплоотдачи от внутренней стенки теплообменной трубки к нагреваемой воде, Вт/(м²·К):

,

где А₅-температурный множитель (табл. 2 приложения);

Расчетный коэффициент теплопередачи, Вт/(м²·К):

,

где - коэффициент теплопроводности стенки теплообменной трубки при t_cт (для условий задачи Вт/(м·К);

Необходимая площадь поверхности нагрева, м²

.

Принять к установке необходимое количество сетевых подогревателей, выбранных для проверки.

Задача 4-4. Определить тепловые потери 1 м подающего и обратного трубопроводов тепловой сети, наружный диаметр труб d = 273 мм, трубы проложены бесканально в грунте на глубине h = 1,8 м, расстояние между осями труб b = 520 мм.

Температура воды в подающем трубопроводе ^оС, в обратном трубопроводе ^оС. Температура грунта на глубине заложения труб t_o = 2 ^оС, коэффициент теплопроводности изоляции Вт/(м·К), толщина изоляции на подающем трубопроводе мм, на обратном мм. Теплопроводность грунта Вт/(м·К).

Задача 4-5. Решить задачу 3-4 для случая прокладки изолированных трубопроводов в непроходном канале с промежуточной стенкой и расстоянием между осями труб b = 600 мм. Ячейка непроходного канала для каждой из труб имеет форму квадрата с внутренними размерами 600× 600 мм.

Коэффициенты теплоотдачи от поверхности изоляции к воздуху и от воздуха к внутренним стенкам канала Вт/(м·К). При расчете коэффициенты теплопроводности стенок канала и грунта принять равными: .

Задача 4-6. Определить тепловые потери 1 м паропровода диаметром d / d _в = 273/259 мм, проложенного на открытом воздухе с температурой t _o = 10 ^оС. Средняя скорость движения воздуха w = 5 м/с. По паропроводу подается насыщенный пар с температурой 150 ^оС. Тепловая изоляция паропровода толщиной 80 мм, ее коэффициент теплопроводности 0,1 Вт/(м·K). Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке трубы 10000 Вт/(м²·К). Коэффициент лучеиспускания поверхности изоляции c _n = 5 Вт/(м²·К). Коэффициент теплопроводности стенки стального паропровода Вт/(м²·K).

Определить также тепловые потери паропровода при его длине l = 500 м и количество выпадающего конденсата.

Задача 4-7. Определить суммарный расчетный расход тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение района с населением Ж = 25000 человек, если объем отапливаемых зданий по наружному обмеру V_п = 1,4 ·10⁶ м³, объем вентилируемых зданий 20% от объема отапливаемых, удельная отопительная характеристика q₀ = 0,4 Вт/(м³·К), удельная вентиляционная характеристика q_в = 0,32 Вт/(м³·К), расход горячей воды одинм жителем G_в = 0,0011 кг/с, температура воздуха внутри помещения t_нар = -24ºС, температура горячей воды t_г.в. = 60ºС и температура холодной воды t_х.в. = 5ºС.

РЕШЕНИЕ

Расчетный расход тепла на отопление

.

Расчетный расход тепла на вентиляцию

.

Средний расход тепла на горячее водоснабжение

Расчетный расход тепла на горячее водоснабжение

.

Суммарный расчетный расход тепла равен

Q = + + = 24,64·10⁶ + 3,94·10⁶ + 12,66·10⁶ = 41,24·10⁶ Вт.

Приложение к задачам практических занятий

Табл. 1

Технические характеристики пароводяных вертикальных сетевых подогревателей ПСВ

Величина	ПСВ- 200-7-15	ПСВ- 200-14-23	ПСВ- 315-14-23	ПСВ- 500-14-23
Площадь поверхности нагрева, м^2
Номинальный расход воды, т/ч
Площадь живого сечения для прохода воды, м^2	0,123	0,123	0,137	0,226
Потеря напора с водяной стороны, м.в.ст	5,5	5,5	5,5	5,5
Число ходов воды
Число латунных трубок диаметром 17,5 мм
Диаметр корпуса, мм
Общая высота подогревателя, мм
Расстояние между соседними перегородками каркаса подогревателя, м	1,67	1,67	1,61	1,62
Рабочее давление (избыточное), МПа: - с водяной стороны - с паровой стороны	1,5 0,7	2,3 1,4	2,3 1,4	2,3 1,4
Максимальная температура среды, ^оС: - пара - воды
Масса, т: - без воды - с водой	6,6 11,5	6,6 11,5	19,4	11,9 25,4

Табл. 2

Температурные множители

Конденсирующийся пар	Вода при турбулентном движении
Температура насыщения t,^оС	A1	A2	А3	А4·10^3	А5
	5,16	-	-	1,62
	7,88	-	-	2,06
	11,40	-	-	2,55
	15,60	-	-	3,06
	20,90	-	-	3,62
	27,10	-	-	4,22
	34,50			4,88
	42,70			5,57
	51,50			6,28
	60,70			6,95
	70,30			7,65
	82,00			8,47
	94,00			9,29
	107,00			10,15
	122,00			11,09
	136,00			12,04
	150,00			12,90

Дата добавления: 2015-07-25