Расчет теплоснабжения цеха химической очистки воды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет теплоснабжения цеха ХВО с БПОВ (без учёта производственного помещения)

тепловой насос хладагент теплоснабжение

Исходные данные.

Объект теплоснабжения - цех ХВО с БПОВ

Площадь объекта

Fц=120м2

Высота потолков

Hц=2,7м

Численность технологической бригады

nч = 4 чел

Требуется спроектировать систему теплоснабжения с использованием теплового насоса (отопление и горячее водоснабжение).

Теплотехнический расчет системы теплоснабжения объекта:

Расчет тепловой энергии, требуемой на отопление

Объем объекта

Vц = Fц*Hц = 324 м3

Удельная отопительная характеристика жилых сооружений

По [1] для объема помещения до 400 м3 q0 = 0,7-0,8 Вт/(м3*К) ; примем q0 =

0,7 Вт/(м3*К)

Необходимая температура воздуха в помещении

Tв = 25 С

Средняя месячная температура воздуха (tнв) в г. Москва в отопительный сезон [2]

Октябрь	Ноябрь	Декабрь	Январь	Февраль	Март	Апрель
4	-2,4	-7,2	-10,4	-9,5	-4,4	4,3

Определим тепловую энергию необходимую для отопления помещения для каждого месяца Фi

Октябрь

Средняя месячная температура воздуха

tвнокт =4C

Температурный коэффициент

аокт = 0,54+ = 1,588

Энергия на отопление

Фокт = q0* Vц*(tв - tвнокт)* аокт = 7,56 кВт

Ноябрь

Средняя месячная температура воздуха

tвнноя = -2,4С

Температурный коэффициент

аноя =0,54+ = 1,343

Энергия на отопление

Фноя = q0*Vц*(tв-tвнноя)*аноя = 8,35 кВт

Декабрь

Средняя месячная температура воздуха

tвндек = -7,2С

Температурный коэффициент

адек=0,54+ = 1,223

Энергия на отопление

Фдек = q0*Vц*(tв-tвндек)*адек=8,39кВт

Январь

Средняя месячная температура воздуха

tвнянв= -10,4С

Температурный коэффициент

аянв=0,54+ = 1,161

Энергия на отопление

Фянв = q0*Vц*(tв-tвнянв)*аянв=9,33кВт

Февраль

Средняя месячная температура воздуха

tвнфев = -9,5С

Температурный коэффициент

афев=0,54+ = 1,178

Энергия на отопление

Ффев= q0*Vц*(tв-tвнфев)*афев=9,21кВт

Март

Средняя месячная температура воздуха

tвнмар = -4,4С

Температурный коэффициент

амар=0,54+ = 1,288

Энергия на отопление

Фмар = q0*Vц*(tв-tвнмар)*амар=8,59кВт

Апрель

Средняя месячная температура воздуха

tвнапр = 4,3С

Температурный коэффициент

аапр=0,54+ = 1,603

Энергия на отопление

Фапр= q0*Vц*(tв-tвнапр)*аапр=7,52кВт

Тепловая энергия, необходимая для горячего водоснабжения:

Снабжение горячей водой осуществляется круглогодично.

Норма потребления воды при 65 С на одного человека в сутки составляет 110-130 л.

При расходе 130л/сут норма расхода теплоты 32,7 МДж/сут.

Произведем пересчет на количество рабочих

Суточный расход горячей воды

130л/сут * nч =520 л/сут Мг = 520 л/сут

Расжод теплоты при этом

Qt = 32,7 МДж/сут * nч = 130,8 МДж/сут

Так как сут= 8,64*104 с

Qt=1,514*103 Дж/с = 1,51 кВт

Суммарное теплопотребление жилого дома

Месяц	Отопление	Горячее водоснабжение	Суммарное теплопотребление
Май		1,51	1,51
Июнь		1,51	1,51
Июль		1,51	1,51
Август		1,51	1,51
Сентябрь		1,51	1,51
Октябрь	7,56	1,51	9,07
Ноябрь	8,35	1,51	9,86
Декабрь	8,93	1,51	10,44
Январь	9,33	1,51	10,84
Февраль	9,21	1,51	10,72
Март	8,59	1,51	10,1
Апрель	7,52	1,51

Расчет системы теплового насоса

Хладагент - фреон-22.

Термодинамические свойства фреона-22 (дихлорфторметана)

объёмная теплопроизводительность qv

коэффициент преобразования ex

qv = 3869 кДж/м3 ex=6.384

На диаграмме для хладона 22 строим холодильный цикл по точкам согласно схеме



Рис. 1

и задаваясь температурами хладагента

В испарителеи =0C

в конденсаторе

tкон=50С

При этом давление в испарителе составит (по диаграмме)

Pи=5 атм

А давление в конденсаторе

Pкон=19,3 атм

Расчет проводим на максимальную тепловую нагрузку (по январю)

Qв=10,84кВт

Сняв с холодильного цикла значения энтальпий в точках 1и4 определим холодопроизводительность хладагента

i1=405 кДж/кг i4=263 кДж/кг

q= i1-i4 = 142 кДж/кг

Далее рассчитаем массовый расход хладагента

Gx=

Рассчитаем объёмную производительность хладагента

По графику находим коэффициент подачи компрессора в зависимости от степени сжатия

л=0,79

Определим описываемый объём компрессора

Теоретическая (адиабатическая) мощность при энтальпии в точке 2

i2=439 кДж/кг

Nт =Gx*(i2-i1)= 2.595 кВт

Принимаем индикаторный КПД по рекомендации [4]

зt=0.7

Действительная мощность компрессора составит

Nк=

Эффективная мощность на валу компрессора при

зм=0,9

Nв=

По хладопроизводительности и действительной мощности подбираем компрессор Компрессор холодильный 1П10-2-02-поршневой вертикальный сальниковый одноступенчатый

По заданной теплопроизводительности определяется теплопередающая поверхность конденсатора

Ориентировочный коэффициент теплопередачи для системы жидкость-жидкость составляет

Kt=300 Вт/м2*С

Температуру горячей воды в системе принимаем на 5 С ниже температуры хладагента

tгв=tкон-5С=45С

При этом минимальный температурный напор составит

Дt=tкон-tгв

Тепловой поток в конденсаторе определяется с учетом теплопритока от работы компрессора и определяется как

Qк=Qв+Nк=1,455*104Вт

Поверхность теплообмена конденсатора составит

Fто= м2

По заданной теплопроизводительности также определяется теплопредающая поверхность испарителя

Для испарения хладагента в качестве источника тепла используем воду циркулирующую в системе водоочистки, забираемую из Москва-реки.

Температуру принимаем 25С

Температуру отдающей тепло воды в системе принимаем на 5 С ниже начальной температуры

tхв=t-5C=20C

При этом для определения температурного напора определим минимальную и максимальную разность температур. Температура хладагента в испарителе неизменна, так как идет процесс его испарения и составлякт

tи=0C

Дt=

Поверхность теплообмена испарителя составит

Fто= м2

Принимаем в качестве испарителя стандартный однопоточный теплообменник типа труба в трубе с диаметром теплообменной трубки 89х5, длиной труб 4,5м и поверхностью 2,52 кв.м. по Дытнерский «Пособие по курсовому проектированию ПАХТ стр.61.

Определим диаметр штуцеров межтрубного пространства по которому будет двигаться испаряющийся хладагент (диаметры штуцеров тркбного пространства будут равны диаметру теплообменных трубок вследствие конструктивных особенностей теплообменника)

Скорость хладагента на входе в испаритель принимаем равной

vxa=2 м/с

dвх=

Принимаем трубу диаметром 50x4

Скорость пара хладагента на выходе из испарителя принимаем равной

vxa=15м/с при плотности пара хладагента равной сxa=3.86 кг/м3

dвх=

Аналогично принимаем трубу диаметром 50х4.

Размещено на Allbest.ru