Проектування транспортабельної котельної установки блочно-модульного виконання

R_I = 4,3 + 0,1/0,038 = 6,932.

Коефіцієнт теплопередачі, Вт/ (м^{2 о}С)

К = 1/6,932 = 0,14.

Дані розрахунку зводимо в таблицю 6.2.

Відповідно до наведених розрахунків приймаємо для котельні панель стінову ПТС.L.10.22.50-70 (товщиною по утеплювачі - 50 мм; товщиною цинкового лицювального аркуша - 0,7 мм).

Таблиця 6.2 - розрахунок тепловтрат конструкціями, що обгороджують, будівель

Найменування приміщення і його температура	Характеристика огородження	Коефіцієнт теплопередачі, К, ккал/година м2 •гр	Розрахункова різниця температур, (tв -tн)	Основні тепловитрати через огородження, Q=FK(tв -tн)n, ккал/ч	Додаткові тепловитрати, %	Коефіцієнт у загальних % надбавок	Загальна втрата тепла Q0=Q, ккал/година
	Найменування	Орієнтація по сторонах світла	Розміри, м	Площа, F, м2				На орієнтацію по сторонам світла	На … вітром	Інші
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Котельна	tпар=-230С
ХПГ tв=50С	НС	С	4,02,5	10	0,68	28	180,88	0,1	-	-	1,1	198,97
	НС	В	2,22,5	5,5	0,68	28	99,484	0,1	-	-	1,1	109,43
	НС	Ю	4,02,5	10	0,68	28	180,88	-	-	-	1,0	180,88
	НС	З	2,22,5	5,5	0,68	28	99,484	0,05	-	-	1,05	104,46
	ОО	В	1,00,9	0,9	6,67ч0,68	28	159,68	0,1	-	-	1,1	175,65
	БД	З	2,01,0	2,0	4,65ч0,68	28	247,38	0,05	-	-	1,05	259,75
	ПП	-	4,02,2	8,8	0,68	28	159,17	-	-	-	1,0	159,17
	ПЛi	-	-	8,8	0,14	28	32,77	-	-	-	1,0	32,77
												1221,08
ППГ tв=200С	tпар=-100С
	НС	С	4,02,5	10	0,68	30	193,8	0,1	-	-	1,1	213,18
	НС	В	2,22,5	5,5	0,68	30	106,59	0,1	-	-	1,1	117,25
	НС	Ю	4,02,5	10	0,68	30	193,8	-	-	-	1,0	193,8
	НС	З	2,22,5	5,5	0,68	30	106,59	0,05	-	-	1,05	111,92
	ОО	В	1,00,9	0,5	6,67ч0,68	30	171,09	0,1	-	-	1,1	188,19
	БД	З	2,01,0	2	4,65ч0,68	30	265,05	0,05	-	-	1,05	178,3
	ПП	-	4,02,2	8,8	0,68	30	170,54	-	-	-	1,0	170,54
	ПЛi	-	-	8,8	0,14	30	35,11	-	-	-	1,0	35,11
												1308,29

7. РОЗРАХУНОК ТЕПЛОПОВІТРЯНОГО БАЛАНСУ ПРИМІЩЕННЯ КОТЕЛЬНОЇ

7.1 Надходження тепла від технологічного устаткування

7.1.1 Надходження тепла від електроустаткування при переході механічної енергії в теплову

Q = NЧз₁Ч з₂Ч з₃Ч з₄ , (7.1)

де N - номінальна настановна потужність, Вт/год;

з₁ - коефіцієнт використання настановної потужності двигунів, прийнятий (0,7...0…0,9);

з₂-коефіцієнт завантаження встаткування, прийнятий (0,5...0…0,8);

з₃-коефіцієнт одночасності роботи двигунів, прийнятий 0,5...1…1;

з₄-коефіцієнт, що характеризує перехід механічної енергії в теплову, прийнятий 0,1...1…1,

N=УN_i , (7.2)

де N_i - номінальна потужність електродвигунів I^го типу, Вт;

Номінальна встановлена потужність, Вт/год

1) електродвигунів мережних циркуляційних насосів, Вт/год

УN_гор = nЧN_гор , (7.3)

де n - кількість насосів, шт.;

N_ц - потужність електродвигуна, Вт

УN_ц = 1Ч3000 = 3000.

2) електродвигуна мережного циркуляційного насоса, Вт/год

УN_ц = nЧN_ц , (7.4)

де n - кількість насосів, шт.;

N_ц - потужність електродвигуна циркуляційного насоса ГВП, Вт/год;

УN_ц = 1Ч750= 750.

3) електродвигуна живильного насоса, Вт/год

УN_п = nЧN_п , (7.5)

де n - кількість насосів, шт.;

N_п - потужність електродвигуна живильного насоса, Вт/год

УN_п = 1Ч480 = 480.

4) електродвигуна рециркуляційного насоса, Вт/год

УN_р = nЧN_р , (7.6)

де n - кількість насосів, шт.;

N_р - потужність електродвигуна рециркуляційного насоса, Вт/год;

УN_р = 1Ч750 = 750.

5) електродвигуна циркуляційного насоса гарячого водопостачання, Вт/год

УN_ГВП = nЧN_ГВП , (7.7)

де n - кількість насосів, шт.;

N_ГВП - потужність електродвигуна мережної води ГВП, Вт/год

УN_ГВП = 1Ч120 = 120.

N = 3000+750+480+750+120 = 5100.

Q = 5100Ч0,7Ч0,7Ч0,7Ч0,7 = 1225.

7.1.2 Надходження тепла від гарячого водопостачання

Визначаються як втрати тепла огороджувальними поверхнями, підігрівниками.

Відносне значення втрати тепла, %

q = (б_nЧF/Q)Ч(t_n - t_в) Ч100 , (7.8)

де б_n - результативний коефіцієнт тепловіддачі зовнішньої поверхні огородження підігрівника в навколишнє середовище, прийнятий у межах від 14 до 26 Вт/м^{2 0}C;

t_n, t_в - середні температури поверхні огородження підігрівника й повітря котельні (t_n=45 ⁰С; tв^ХПГ =5^про ; tв^ППГ =20⁰C);

F - сумарна зовнішня площа поверхні огородження підігрівника, м², F одного підігрівники 0,94 м²;

Q - теплова продуктивність підігрівника залежно від опалювального періоду, Вт

б_п = 1,66Ч³v t_n - t_в + 5,12Ч[((273+ t_n)⁴-(273- t_в)⁴)/(100⁴Ч( t_n - t_в))]. (7.9)

Для холодного періоду року, Вт/м²•с

б_п=1,66Ч³v45-5 + 5,12[((273+45)⁴-(273-5)⁴)/(100⁴Ч(45-5))]=12,17.

Відносне значення втрати тепла, %

g₅=(12,17Ч0,94)/(127Ч10³) Ч (45-5) Ч100=0,36.

Для перехідного періоду року, Вт/м²•с

б_п=1,66Ч³v45-20 + 5,12[((273+45)⁴-(273-20)⁴)/(100⁴Ч(45-20))]=17,4.

Відносне значення втрати тепла, %

g₅=(17,4Ч0,94)/(127Ч10³) Ч (45-20) Ч100=0,32.

Втрати тепла огороджувальними поверхнями підігрівника, Вт/год

Q₅=(g₅ЧQ_к)/100 . (7.10)

Для холодного періоду року, Вт/год

Q^ХПГ=(0,36Ч127Ч10³)/100=457,2.

Для перехідного періоду року, Вт/год

Q^ППГ=(0,32Ч127Ч10³)/100=406,4.

Втрати тепла огороджувальними поверхнями підігрівників котельні, Вт/год

УQ₅=n₅ , (7.11)

де n - кількість підігрівників, установлюваних у котельні, шт.

Для холодного періоду року, Вт/год

УQ^ХПГ=2Ч457,2=914,4.

Для перехідного періоду року, Вт/год

УQ^ППГ=2Ч406,4=812,8.

7.2 Надходження тепла від електроосвітлення

Характеристика приміщення котельні відповідно до ПУЭ - нормальне. Розряд зорових робіт у котельні у відповідності СНіП "Природне й штучне освітлення" - 6.

При роботі ламп накалювання електрична енергія переходить у світлову й теплову енергію.

Світлова становить 21 %, а теплова - 79 %.

Тепло надходження від електричного висвітлення, Вт

Q_осв=N_уств , (7.12)

де: N_уст - установлена потужність джерел висвітлення, Вт;

в - коефіцієнт, що показує яка частина електричної енергії переходить у тепло, в =0,79.

N_уст=Э^освF , (7.13)

де: Э^осв - питома витрата електроенергії на висвітлення котельні, Э^осв=9 Вт/м²;

F - площа котельні, м²

F=2,13,9=8,19 .

N_уст=98,19=73,71.

Приймаємо три лампи накалювання потужністю 100 Вт

N_уст=3100=300.

Теплопостачання від електроосвітлення, Вт/год

Q_осв=3000,79=237.

7.3 Надходження тепла від сонячної радіації

У перехідний період при t_н=10 °C і вище варто враховувати кількість тепла, що надходить у приміщення котельні від сонячної радіації, Вт/год

?Q_рад= Q_рад^ост+ Q_рад^огр , (7.14)

де: Q_рад^ост, Q_рад^огр - теплопостачання відповідно через засклені поверхні й покриття, що обгороджують.

Для засклених поверхонь, Вт/год

Q_рад^ост=F_остА_остg_ост , (7.15)

де F_ост - поверхня остеклення, F=0,9 м²;

g_ост - величина радіації через 1 м² поверхні остеклення, що залежить від її орієнтації по сторонах світла, g_ост=93 Вт/м² год;

А_ост - коефіцієнт, що залежить від характеристики остеклення, приймається А=0,8.

Q_рад^ост=0,90,893=66,96.

Для покриттів у перехідний період, Вт/год

Q_рад^огр=F_пg_пR_огр , (7.16)

де F_п - поверхня покриття, F_п=5,47=37,8 м²;

g_п - величина радіації через 1 м² поверхні покриття. G_п=14ч21 Вт/м² год;

К_огр - коефіцієнт тепловіддачі покриття, К_огр=0,68 Вт/м²•°C.

Теплопостачання від сонячної радіації через покриття котельні, Вт/год

Q_рад^огр=37,8140,68=360.

?Q_рад=221+360=581 .

7.4 Визначення кількості тепла, що втрачається в трубопроводах

7.4.1 Надходження тепла від ізолюючих трубопроводів

Q_{п і} +Q_{о й}=(Уg_пil_пi+Уg_{о i}l_{о i}) , (7.17)

де Q_{п і} ,Q_{о й} - втрати тепла через ізольовану поверхню, відповідно до подаючої і зворотньої лінії, Вт/год;

g_пi, g_{о i} - норми щільності теплового потоку через ізольовану поверхню трубопроводів, Вт/м•год;

l_пi, l_{о i} - довжина i-х ділянок трубопроводів відповідно подаючої й зворотної ліній, м;

n - кількість ділянок теплової мережі.

Для ділянок подаючої й зворотної ліній, Вт/м •год

g_пi (_{про і})=g'_н(t_т-t_вн)/(t'т-t'вн) , (7.18)

де g'_н - норма щільності потоку для розрахункової температури, Вт/м•год;

t'_вн =25 °C - розрахункова температура внутрішнього повітря;

t'_т =100 °C - розрахункова середня температура теплоносія;

t_т - температура теплоносія в розрахунковий період, °C;

t_вн - температура внутрішнього повітря в розрахунковий період, °C.

Для подаючої лінії.

= 42,6(95-5)/(100-25)=51,1 [Вт/м•год],L=7,72 м,d =894,0.

= 35,1(95-5)/(100-25)=4,5 [Вт/м •год], L=3,2 м,d =573,5.

= 42,6(95-20)/(100-25)=42,1 [Вт/м •год], L=3,02 м,d =894,0.

= 12,7(38,5-20)/(100-25)=3,1 [Вт/м• год], L=4,7 м,d =573,5.

Для зворотної лінії.

= 28,6(70-5)/(100-25)=24,8 [Вт/м• год],L=7,72 м,d =894,0.

= 24,6(70-5)/(100-25)=21,3 [Вт/м• год], L=1,4 м,d =573,5,0.

= 10,4(33,9-20)/(100-25)=1,9 [Вт/м •год], L=7,72 м,d =894,0.

= 9,6(33,9-20)/(100-25)=1,8 [Вт/м •год], L=1,35 м,d =573,5.

Для подаючої лінії ГВП.

= 20,5(60-5)/(100-25)=15,0 [Вт/м• год],L=0,8 м,d =573,5.

= 19,4(60-5)/(100-25)=14,2 [Вт/м •год], L=2,6 м,d =463,0.

= 20,5(60-20)/(100-25)=10,9 [Вт/м •год], L=0,8 м,d =573,5.

= 19,4(60-20)/(100-25)=10,3 [Вт/м •год], L=3,4 м,d =463,0.

Для мережної подаючої лінії ГВП лінії.

= 35,1(95-5)/(100-25)=42,1 [Вт/м •год],L=3,85 м,d =573,5.

= 35,1(95-20)/(100-25)=35,1 [Вт/м •год], L=3,85 м,d =573,5.

Для мережний подаючої лінії ГВП лінії.

= 22,5(65-5)/(100-25)=18,0 [Вт/м •год],L=5,0 м,d =573,5.

= 22,5(65-20)/(100-25)=13,5 [Вт/м •год], L=5,0 м,d =573,5.

Q_пи^ХПГ+Q_ои^ХПГ=51,17,7+42,13,2+24,87,72+21,31,4+150,8+14,22,6+

+42,1+3,85+18,0+5=118,1.

Q_пи^ППГ+Q_ои^ППГ=42,63,0+3,14,7+1,97,72+1,81,35+10,90,8+10,33,4+

+35,1+3,85+13,5+5=376,9.

7.4.2 Надходження тепла через поверхню ізольовану арматуру

Q_а=Уg_наil_наi , (7.19)

де g_наi - норма щільності теплового потоку i-го елемента, Вт/м год;

l_наi - довжина i-го елемента арматур, м

g= g'_наi(t_т-t_вн)/(t'т-t'вн) , (7.20)

де g'_наi - норма щільності потоку для розрахункової температури, Вт/м•год;

t_т ,t_вн ,t'_т,t'_вн - тіж, що й у формулі (7.18)

Для арматур подаючої лінії.

g_пна1^ХПГ=144(95-5)/(100-25)=172,8 [Вт/м •год] ,L=0,05 м,d =894,0.

g_пна2^ХПГ=136(95-5)/(100-25)=163,2 [Вт/м •год] ,L=0,4 м,d =573,5.

g_пна1^ППГ=144(95-20)/(100-25)=144 [Вт/м •год] ,L=0,05 м,d =894,0.

g_пна2^ППГ=136(95-20)/(100-25)=136 [Вт/м •год] ,L=0,4 м,d =573,5.

Для арматур на зворотній лінії

g_она1 ^ХПГ =144(70-5)/(100-25)=124,8 [Вт/м •год] ,L=0,05 м,d =894,0.

g_она2 ^ХПГ =136(70-20)/(100-25)=117,9[Вт/м •год] ,L=0,15 м,d =573,5.

g_она1 ^ППГ =144(33,9-20)/(100-25)=26,7 [Вт/м• год] ,L=0,05 м,d =894,0.

g_она2 ^ППГ =136(33,9-20)/(100-25)=25,2 [Вт/м •год] ,L=0,15 м,d =573,5.

Для арматур подаючої лінії ГВП

g_ГВПна1 ^ХПГ =136(60-5)/(100-25)=99,7 [Вт/м •год] ,L=0,1 м,d =573,5.

g_ГВПна2 ^ХПГ =130(60-5)/(100-25)=95,3[Вт/м• год] ,L=0,05 м,d =463,0.

g_ГВПна1 ^ППГ =136(60-20)/(100-25)=72,5 [Вт/м •год] ,L=0,1м,d =573,5.

g_ГВПна2 ^ППГ =130(60-20)/(100-25)=69,3 [Вт/м •год] ,L=0,15 м,d =463,0.

Для арматур мережної подаючої лінії ГВП

g_ГВПна1 ^ХПГ =136(95-5)/(100-25)=163,2 [Вт/м •год] ,L=0,3м,d =573,5.

g_ГВПна1 ^ППГ =136(95-20)/(100-25)=136,0 [Вт/м •год] ,L=0,25м,d =573,5.

Для арматур мережної зворотної лінії ГВП

g_{ГВПпна1} ^ХПГ =136(65-5)/(100-25)=108,8 [Вт/м •год] ,L=0,3м,d =573,5.

g_{ГВПпна1} ^ППГ =136(65-20)/(100-25)=81,6 [Вт/м •год] ,L=0,25м,d =573,5.

Q_а^ХПГ=172,80,05+163,20,4+124,80,05+117,90,15+99,70,1+95,30,05+

+163,2+0,3+108,8+0,3=194,2.

Q_а^ППГ=1440,05+1360,4+26,70,05+25,20,15+72,50,1+69,30,05+

+136+0,05+81,6+0,25=104,6.

7.4.3 Надходження тепла через поверхню теплолічильника, ізольованого на подаючій та зворотній лініях

Q_{т сч}=g_пl_э , (7.21)

де g_п - норма щільності теплового потоку через ізольовану поверхню трубопроводу, що подає, Вт/м•год;

l_э - еквівалентна одному елементу довжина ізольованого трубопроводу, l_э=2,5 м.

g_п= g'_н(t_т-t_вн)/(t'т-t'вн) . (7.22)

Для лінії подаючої лінії, Вт/м год

g_п^хпг=35,1(95-5)/(100-25)=42,1.

g_п^ппг=16,3(38,5-20)/(100-25)=4,0.

Для зворотної лінії, Вт/м год

g_п^хпг=35,1(70-5)/(100-25)=30,4.

g_п^ппг=16,3(33,9-20)/(100-25)=3,0.

Q_{т сч}^хпг=42,12,5+30,42,5=181,3.

Q_{т сч}^ппг=42,5+32,5=17,5.

7.4.4 Надходження тепла через поверхню неізольованого циркуляційного насоса, установленого на подаючій лінії

Q_{ц н}= g_пl_э . (7.23)

g^хпг=21,3 Вт/м год,

g^ппг=24,1 Вт/м год,

l_э=9,9 м.

Q_{ц н}^хпг=21,39,9=210,9.

Q_{ц н}^ппг=1,89,9=17,8

7.4.5 Надходження тепла через поверхню циркуляційного мережного насоса гарячого водопостачання, установленого на подаючій лінії

Q_g=g_gl , (7.24)

де g_g - норма щільності теплового потоку через ізольовану поверхню димоходу, Вт/м;

l - довжина ізольованих димоходів 9,9 м.

g_g= g'_н(t_g-t_вн)/(t'т-t'вн) , (7.25)

де g'_н - норма щільності потоку для розрахункової температури, Вт/м;

t_вн ,t'_т,t'_вн - те ж, що й по формулі (7.18)

g_g^хпг=42,1 Вт/м;

g_g^ппг=35,1 Вт/м;

G_g^хпг=42,19,9=416,8 Вт;

G_g^ппг=35,19,9=347,5 Вт.

7.4.6 Загальне надходження тепла від ізольованих трубопроводів і арматури

?Q_{т кіт}=Q_{п і}+Q_{о й}+Q_а+Q_сч+Q_g . (7.26)

?Q_{т кот}^хпг=1050,5+194,2+181,3+210,9+416,8=2053,7.

?Q_{т кот}^ппг=376,9+104,6+17,5+17,8+347,5=864,3.

7.4.7 Тепловтрати на нагрівання повітря, що надходить у котельню при загальнообмінній вентиляції

Q_в=V_{в до}сс(tв-tн)/3,6 , (7.27)

де V_{в до} - кількість вступника зовнішнього повітря, м³/год;

с - щільність повітря, с=1,2 кг/м³;

t_в,t_н - розрахункові температури відповідно внутрішнього й зовнішнього повітря, °C.

Для холодного періоду, Вт/год

Q_в^хпг=61,51,21,0(5-(-34))/3,6=799,5.

Для перехідного періоду, Вт/год

Q_в^ппг=61,51,21,0(20-10)/3,6=205.

7.4.8 Втрати тепла у водяних теплових мережах з витоком води із трубопроводів

Q_у=0,28G_уС_в((t_п+t₀)/2-tх _в ) , (7.28)

де G_у - витрата води на підживлення, G_у=330 кг/год;

Св - теплоємність води, с=4,19 кДж/кг•°C.

t_п,t₀ - температури, відповідно подаючої та зворотної води, °C.

эQ_у^хпг=0,283304,19((95+70)/2-5)=30004,6.

Q_у^ппг=0,283304,19((38,5+33,9)/2-20)=6271,9 .

Висновок

котельна установка теплова схема

У бакалаврській роботі ми розробили транспортабельну котельну установку блочно-модульного виконання, яка необхідна для невеликих об'єктів, як у місті, так і в сільській місцевості. Транспортабельні котельні установки призначені для опалення й гарячого водопостачання об'єктів виробничого, адміністративного, культурно-побутового призначення: шкіл, лікарень, житлових будинків, спортивних залів і т.д.

В першому розділі приведенні загальні відомості про транспортабельну котельну установку, технічний опис установки котельного агрегату, його призначення, технічні характеристики, робота котла й його складові. Склали загальний матеріальний баланс води.

У другому розділі був проведений розрахунок теплової схеми ТКУ, у результаті якої були знайденні: витрати води для окремих вузлів при характерних режимах роботи котельної, стан загального матеріального балансу води, температури різних потоків води (сітьової, підживлювальних, сирої, пом'якшуючої).

Для систем гарячого водопостачання в якості захисту трубопроводів від накипи встановлений магнітний активатор води ресиверний (МАВР) МАВР-25, який призначений для запобігання утворення й видалення вже відкладеного накипу. Використання пристрою МАВР дозволяє відмовитися від використання хімічних реагентів, не вимагає витрат на електроенергію, підвищує екологічність виробничих процесів. Застосовується в котельному обладнанні, теплообмінниках, компресорних установках, парогенераторах і т.д. так само в роботі вибрані сітьові, підживлювальних, рециркуляційні насоси, а також сітьові насоси гарячого водопостачання. У результаті гідравлічного розрахунку визначені діаметри трубопроводів і витрати тиску в трубопроводах. Таким чином, в дипломній роботі розроблено джерело теплопостачання нового типу, що відповідає всім сучасним вимогам.

Перелік використаних джерел

1. Киселев Н.А. Котельные установки: Учебное пособие для подготовки рабочих на производстве [2-е изд., перераб. и доп.]/ Киселев Н.А. - М.: Высш. шк., 1979. - 270 с.

2. Павлов И.И. Котельные установки и тепловые сети: Учебник для тенкумов [3-е узд., перераб. и доп.]/ Павлов И.И., Федоров М.Н. - М.: Стройиздат, 1986. - 584 с.

3. Тарасюк В.М. Эксплуатация котлов: Настольная книга для операторов котельных/ Тарасюк В.М. - Киев: Основа, 1999. - 287 с.

4. Правила устройства и безопасной эксплуатации парових и водогрейных котлов. - М.: НПО ОБТ, 1993. - 208 с.

5. Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод. - М.: Энергия, 1973. - 296 с.

6. Гидравлический расчет котельних агрегатов. Нормативный метод. - М.: Энергия, 1978. - 255 с.

Размещено на Allbest