, (3.6)

.

10. Средняя длина труб:

, (3.7)

.

11. Для определения коэффициента теплоотдачи от пара к стенке труб необходимо сначала установить режим движения пленки конденсата.

12. Значение числа Рейнольдса для пленки конденсата на нижней кромке поверхности:

, (3.8)

где - количество теплоты, передаваемое греющим конденсатом;

- средняя активная длина труб;

- плотность фреона;

- кинематическая вязкость фреона.

.

13. Поскольку , то средний коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к пару:

, (3.9)

.

14. Физические параметры конденсата, движущегося внутри труб, принимаются при следующем значении температуры:

, (3.10)

.

15. Число Рейнольдса в этом случае:

, (3.11)

.

16. Следовательно, , т.е. режим движения конденсата турбулентный. При , , а , тогда:

, (3.12)

.

17. Средний коэффициент теплоотдачи от конденсата к стенке труб:

, (3.13)

.

18. Коэффициент теплопередачи:

, (3.14)

.

Погрешность полученного значения составляет 1%, что допустимо.

Определим толщину стенки сварной цилиндрической обечайки горизонтального аппарата, работающего под внутренним давлением.

1. Исходные данные:

материал обечайки - сталь марки Ст3;

проницаемость материала обечайки в среде (, );

давление фреона ;

внутренний диаметр ;

плотность фреона ;

обечайка без отверстий;

продольный сварной шов ручной стыковой двусторонний ();

поправочный коэффициент .

2. Расчетное давление в нижней части обечайки с учетом гидростатического давления столба жидкости определяем по формуле:

, (3.15)

.

3. Номинальное допускаемое напряжение для стали марки Ст3 находим по графику .

4. Допускаемое напряжение определяем по формуле:

, (3.16)

.

5. Определим отношение определяющих параметров и с учетом коэффициента :

.

6. Номинальную расчетную толщину стенки обечайки для данного отношения определяем по формуле:

, (3.17)

.

7. Выбираем прибавку на округление толщины стенки (до ближайшего большего размера по сортаменту) .

8. Суммарную прибавку к номинальной толщине стенки при определяем по формуле:

, (3.18)

.

9. Толщину стенки обечайки с учетом прибавок определяем по формуле:

, (3.19)

.

10. Проверим условие:

,

т.е. условие выполнено.

11. Допускаемое давление в обечайке определяем по формуле:

, (3.20)

.

Определим высоту плоской круглой трубной решетки типа II в аппарате испарителя.

1. Исходные данные:

внутренний диаметр ;

давление фреона ;

давление конденсата ;

трубы 16х0,75мм;

число труб на диаметре ;

трубы размещены в решетке и закреплены в ней развальцовкой;

шаг между трубами ;

материал решетки - сталь ();

.

2. Номинальную расчетную высоту решетки снаружи определяем по формуле, выбрав значения величин по таблице , , :

, (3.21)

.

3. Коэффициент ослабления решетки отверстиями определяем по формуле:

, (3.22)

.

4. Номинальную расчетную высоту решетки посередине определяем по формуле, выбрав значение величин , и в ней по таблице: , и :

, (3.23)

.

5. С учетом прибавок на коррозию , на округление размеров, а также из конструктивных соображений, принимаем и .

3.2 Расчет конденсатора

Произведем тепловой расчет конденсатора - U-образного теплообменника горизонтального типа.

1. Исходные данные к расчету:

давление нагреваемой отопительной воды ,

температура воды на входе ,

температура воды на выходе ,

давление греющего фреона ,

температура фреона на входе в конденсатор ,

температура фреона на выходе из конденсатора ,

расход фреона .

2. Расход нагреваемой отопительной воды, поступающей в конденсатор, из уравнения теплового баланса:

, (3.24)

.

3. Количество теплоты, передаваемое греющим фреоном в конденсаторе:

, (3.25)

.

4. Требуемая площадь поверхности теплообмена может быть определена из уравнения теплопередачи:

. (3.26)

5. Значение температурного напора при принятых исходных данных:

, (3.27)

.

6. Коэффициент теплопередачи примем в первом приближении . Требуемая площадь поверхности в этом случае:

.

7. С учетом площади поверхности предварительно принимаются основные размеры конденсатора. Приняв шахматное расположение труб ( и ) с коэффициентом заполнения трубной доски и скоростью движения отопительной воды в трубах , можно определить число параллельных труб по ходу движения воды:

, (3.28)

.

8. При двухходовом движении воды общее число трубных концов, развальцованных в трубной доске:

.

9. Площадь трубной доски, занятая трубами:

, (3.29)

.

10. Средняя длина труб:

, (3.30)

.

11. Для определения коэффициента теплоотдачи от пара к стенке труб необходимо сначала установить режим движения пленки конденсата.

12. Значение числа Рейнольдса для пленки конденсата на нижней кромке поверхности:

, (3.31)

где - количество теплоты, передаваемое греющим фреоном;

- средняя активная длина труб;

- плотность фреона;

- кинематическая вязкость фреона.

.

13. Поскольку , то средний коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенкам труб:

, (3.32)

.

14. Физические параметры воды, движущейся внутри труб, принимаются при следующем значении температуры:

, (3.33)

.

15. Число Рейнольдса в этом случае:

, (3.34)

.

16. Следовательно, , т.е. режим движения воды турбулентный. При , , а , тогда:

, (3.35)

.

17. Средний коэффициент теплоотдачи от конденсата к стенке труб:

, (3.36)

.

18. Коэффициент теплопередачи:

, (3.37)

.

Погрешность полученного значения составляет 1%, что допустимо.

Определим толщину стенки сварной цилиндрической обечайки горизонтального аппарата, работающего под внутренним давлением.

1. Исходные данные:

материал обечайки - сталь марки Ст3;

проницаемость материала обечайки в среде (, );

давление фреона ;

внутренний диаметр ;

плотность фреона ;

обечайка без отверстий;

продольный сварной шов ручной стыковой двусторонний ();

поправочный коэффициент .

2. Расчетное давление в нижней части обечайки с учетом гидростатического давления столба жидкости определяем по формуле:

, (3.38)

.

3. Номинальное допускаемое напряжение для стали марки Ст3 находим по графику .

4. Допускаемое напряжение определяем по формуле:

, (3.39)

.

5. Определим отношение определяющих параметров и с учетом коэффициента :

.

6. Номинальную расчетную толщину стенки обечайки для данного отношения определяем по формуле:

, (3.40)

.

7. Выбираем прибавку на округление толщины стенки (до ближайшего большего размера по сортаменту) .

8. Суммарную прибавку к номинальной толщине стенки при определяем по формуле:

, (3.41)

.

9. Толщину стенки обечайки с учетом прибавок определяем по формуле:

, (3.42)

.

10. Проверим условие:

,

т.е. условие выполнено.

11. Допускаемое давление в обечайке определяем по формуле:

, (3.43)

.

Определим высоту плоской круглой трубной решетки типа II в аппарате конденсатора.

1. Исходные данные:

внутренний диаметр ;

давление фреона ;

давление отопительной воды ;

трубы 16х0,75мм;

число труб на диаметре ;

трубы размещены в решетке и закреплены в ней развальцовкой;

шаг между трубами ;

материал решетки - сталь ();

.

2. Номинальную расчетную высоту решетки снаружи определяем по формуле, выбрав значения величин по таблице , , :

, (3.44)

.

3. Коэффициент ослабления решетки отверстиями определяем по формуле:

, (3.45)

.

4. Номинальную расчетную высоту решетки посередине определяем по формуле, выбрав значение величин , и в ней по таблице: , и :

, (3.46)

.

5. С учетом прибавок на коррозию , на округление размеров, а также из конструктивных соображений, принимаем и .

4. ОХРАНА ТРУДА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕПЛОВОГО НАСОСА

При эксплуатации тепловых насосов необходимо руководствоваться «Правилами технической эксплуатации тепловых энергоустановок», утвержденными приказом Минэнерго РФ от 24 марта 2003г. №115. Тепловым насосам посвящен раздел 5.4.

1. Тепловые насосы, предназначенные для выработки тепловой энергии с использованием низкопотенциального тепла, должны удовлетворять требованиям действующих нормативно-технических документов и настоящих Правил.

2. Применение тепловых насосов целесообразно в качестве двухцелевых установок, одновременно производящих искусственный холод и тепловых энергию для целей теплоснабжения.

3. Резервирование тепловых насосов определяется требованиями надежности к источнику теплоты.

4. Систему теплоснабжения на основе тепловых насосов следует, как правило, проектировать их двух или большего числа машин или установок охлаждения; допускается проектировать одну машину или одну установку охлаждения с регулируемой мощностью.

5. Тепловые насосы поставляются в полной заводской готовности согласно комплекту поставки (компрессоры, трубопроводы, теплообменники, предохранительные клапаны, средства автоматики и т.п.) и монтируются специализированной организацией, имеющей разрешение и сертификат завода-изготовителя.

6. Материалы частей оборудования, подвергающиеся действию низких температур, не должны иметь необратимых структурных изменений и должны сохранять необходимую прочность при этих температурах.

7. Помещения для установки тепловых насосов и тепловые насосы по взрывопожарной и пожарной опасности по степени защиты от поражения электрическим током должны соответствовать установленным требованиям.

8. Эксплуатация теплового насоса с неисправными защитами, действующими на останов, не допускается. Помещения оборудования низкотемпературного источника теплоты с температурой 0С и ниже оборудуются системой светозвуковой сигнализацией «человек в камере», сигнал от которой должен поступать на пульт в помещение оперативного персонала.

9. Особенности эксплуатации теплового насоса определяются нормативно-технической документацией завода-изготовителя, проектом, требованиями, установленными Госгортехнадзором России и настоящими Правилами, что отражается в инструкции по эксплуатации.

10. Техническое освидетельствование установок (внешний, внутренний осмотр, испытания на прочность и плотность) производить до пуска в работу и периодически в процессе эксплуатации. Все результаты освидетельствования заносятся в паспорта оборудования.

5. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТА

Показатели экономической эффективности инвестиционных проектов позволяют потенциальному собственнику определить срок, необходимый для возврата первоначально инвестированной суммы, рассчитать реальный прирост активов от приобретения собственности, оценить потенциальную устойчивость к рискам денежного потока, формируемого конкретным объектом собственности.

Привлекательность инвестиционного проекта может быть оценена по большему числу факторов и критериев: ситуация на рынке инвестиций, состояние финансового рынка, профессиональные интересы и навыки инвестора, финансовая состоятельность проекта, геополитический фактор и т.д.

Однако на практике существуют универсальные методы инвестиционной привлекательности проектов, которые дают формальный ответ: выгодно или невыгодно вкладывать деньги в данный проект, либо - какой проект предпочесть при выборе из нескольких вариантов.

Инвестирование с точки зрения владельца капитала означает отказ от сиюминутных выгод ради получения дохода в будущем. Проблема оценки инвестиционной привлекательности состоит в анализе предполагаемых вложений в проект и потока доходов от его использования. Аналитик должен оценить: насколько предполагаемые результаты отвечают требованиям инвестора по уровню доходности и сроку окупаемости.

Для принятия инвестиционного решения необходимо располагать информацией о характере полного возмещения затрат, а также о соответствии уровня дополнительного получаемого дохода степени риска неопределенности достижения конечного результата.

Различают простые и усложненные методы оценки, основанные на теории временной стоимости денег. Простые методы традиционно использовались в отечественной практике. Методические рекомендации по расчету экономической эффективности капитальных вложений предусматривали систему показателей, отвечающую действующим условиям хозяйствования.

К важнейшим показателям относились:

1. коэффициент общей экономической эффективности капитальных вложений ():

, (5.1)

где - годовая прибыль;

- капитальные вложения.

2. срок окупаемости ():

; (5.2)

3. показатель сравнительной экономической эффективности, основанный на минимизации приведенных затрат:

, (5.3)

где - капитальные вложения по каждому варианту;

- текущие затраты (себестоимость) по тому же варианту;

- нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.

Отличительной чертой инвестиционного процесса является разрыв во времени, как правило, более одного года между вложением денег, имущества или имущественных прав и получением дохода.

Следовательно, основным недостатком ранее действовавших отечественных методик было игнорирование временной оценки затрат и доходов. Переход к рыночным отношениям, принятие законодательных актов, касающихся инвестиционной деятельности, предоставили инвесторам свободу выбора:

- объектов инвестирования;

- критериев оценки экономической эффективности;

- источников финансирования;

- способов использования конечных результатов.

Следовательно, оценка инвестиционной привлекательности проектов должна учитывать инфляционные процессы, возможность альтернативного инвестирования, необходимость обслуживания капитала, привлекаемого для финансирования.

Техника усложненных методов базируется на выводе о том, что потоки доходов и расходов по проекту, представленные в бизнес-плане, не сопоставимы. Для объективной оценки необходимо сравнивать затраты по проекту с доходами, приведенными к их текущей стоимости на момент осуществления затрат, исходя из уровня риска по оцениваемому проекту, т.е. доходы должны быть продисконтированы.

Экономическая оценка проекта характеризует его привлекательность в сравнении с другими альтернативными инвестициями. Оценка инвестиционных проектов с учетом временного фактора основана на использовании следующих показателей:

1. срок (период) окупаемости;

2. чистая текущая стоимость доходов;

3. ставка доходности проекта;

4. внутренняя ставка доходности проекта;

5. модифицированная ставка доходности;

6. ставка доходности финансового менеджмента.

Оценка инвестиционной привлекательности проекта предполагает использование, как правило, всей системы показателей. Это связано с тем, что каждому методу присущи некоторые недостатки, которые устраняются в процессе расчета другого показателя. Экономическое содержание каждого показателя неодинаково, аналитик получает информацию о различных сторонах инвестиционного проекта, поэтому только вся совокупность расчетов позволит принять правильное инвестиционное решение.

Период окупаемости определяется как ожидаемое число лет, необходимое для полного возмещения инвестиционных затрат. Период окупаемости рассчитывается следующим образом:

ТОК= число лет, предшествующих году окупаемости +

+невозмещенная стоимость на начало года окупаемости /

/ приток наличности в течение года окупаемости. (5.4)

Схема расчета срока окупаемости:

1. рассчитать дисконтированный денежный поток доходов по проекту, исходя из ставки дисконта и периода возникновения доходов;

2. рассчитать накопленный дисконтированный денежный поток как алгебраическую сумму затрат и потока доходов по проекту;

3. накопленный дисконтированный денежный поток рассчитывается до получения первой положительной величины.

4. определить срок окупаемости по формуле.

Данный показатель определяет срок, в течение которого инвестиции будут «заморожены», т.к. реальный доход от инвестиционного проекта начнет поступать только по истечении периода окупаемости. При отборе вариантов предпочтение отдается проектам с наименьшим сроком окупаемости.

Показатель «период окупаемости» целесообразно рассчитывать по проектам, финансируемым за счет долгосрочных обязательств. Срок окупаемости по проекту должен быть короче периода пользования заемными средствами, устанавливаемого кредитором.

Показатель является приоритетным в том случае, если для инвестора главным является максимально быстрый возврат инвестиций, например выбор путей финансового оздоровления обанкротившихся предприятий.

Для определения величины капиталовложений в проект необходимо определить его себестоимость - все издержки, понесенные предприятием на производство продукции или услуги.

Себестоимость делят на виды: себестоимость по статьям калькуляции и себестоимость по элементам затрат.

Себестоимость по статьям калькуляции представляет собой:

1. сырье, материалы, прочее (комплектующие, полуфабрикаты, агрегаты, узлы и т.д.);

2. топливо, энергия, идущие на производство;

3. амортизация основных производственных фондов;

4. основная заработная плата основного персонала;

5. дополнительная заработная плата основного персонала (% от пункта 4);

6. отчисления на социальные мероприятия;

7. общепроизводственные расходы (% от пункта 4);

8. командировочные расходы;

9. работы сторонних организаций;

10. административные расходы.

Себестоимость по элементам затрат:

1. материальные затраты:

- сырье, материалы, комплектующие изделия и т.д.;

- топливо, энергия;

общепроизводственные затраты;

2. оплата труда:

- основной производственный персонал;

- вспомогательный производственный персонал;

- интеллектуально трудовой персонал;

- служащие (руководство, менеджеры, бухгалтеры и т.д.);

- младший обслуживающий персонал;

3. отчисления на социальные мероприятия;

4. амортизация;

5. прочее.

Для определения срока окупаемости определим величину капитальных вложений и величину дисконтированных доходов.

1. По данным отчетности за 2008г.

Таблица 5.1 Затраты на отопительную воду за 2008г.

Месяц	Количество теплоты,	Стоимость,	Итого за месяц,
Январь	764	438,87	335297
Февраль	410	438,87	179937
Март	71	438,87	31160
Апрель	40	438,87	17555
Октябрь	110	438,87	48276
Ноябрь	292	438,87	128150
Декабрь	520	438,87	228212
ИТОГО	2207		968587

2. Затраты на привод компрессора:

, (5.5)

.

3. Затраты за услуги по поставке отопительной воды:

, (5.6)

.

Себестоимость установки теплонасосной установки:

1. Материалы, оборудование:

- стоимость агрегата - 1043 тыс. руб.;

- вентиль 15с22н/ж dy80 3 шт. - 4,5 тыс. руб.;

- регулирующий клапан dy65 - 20 тыс. руб.;

- труба Ст10 o89х4 25м - 1,0 тыс. руб.;

- щит управления - 5 тыс. руб.;

- манометр ОБМ 0…10 2 шт. - 1,06 тыс. руб.;

- термопара 2 шт. - 3 тыс. руб.

- труба Ст10 o15х2 30м - 1,0 тыс. руб.

2. Энергия:

- привод компрессора - 275 тыс. руб.

3. Амортизация - 108 тыс. руб.

4. Заработная плата основного персонал - 36 тыс. руб.

5. Заработная плата вспомогательного персонала - 6 тыс. руб.

6. Отчисления на социальные мероприятия - 5 тыс. руб.

7. Общепроизводственные расходы - 300 ты. руб.

8. Логистика - 70 тыс. руб.

9. Административные расходы - 14 тыс. руб.

10. Прочие - 7 тыс. руб.

Итого себестоимость равна 1900 тыс. руб., доход за 1-й год 1065 тыс. руб.

Таблица 5.2 Срок окупаемости

Период	0	1	2
Денежный поток	-1900	1065	1385
Дисконтированный денежный поток	-1900	926	1047
Ставка дисконта - 15%
Накопленный дисконтированный денежный поток	-1900	-974	73

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном дипломном проекте рассматривалась возможность использования нетрадиционных источников энергии, а именно теплонасосная установка, используемая для отопления в холодное время года и для кондиционирования в теплое.

Как и у любого объекта у теплового насоса есть свои преимущества и недостатки, которые были описаны в этом проекте.

В качестве испарителя и конденсатора установки были выбраны теплообменники с U-образными трубами, которые был рассчитаны.

Для данного административного здания выбираем тепловой насос фирмы STIEBEL ELTRON (Италия) марки WPL 604. Официальный представитель компании находится в г. Москва и г. Санкт-Петербург.

В ходе оценки экономической эффективности установки объекта было установлено, что срок окупаемости составляет всего 1,93 года, а с увеличением цен на энергоносители, эта цифра может существенно снизится.

Таким образом, цель и задачи в ходе выполнения проекта были успешно решены и достигнуты. Удалось предложить, разработать и исследовать совершенно новые идеи в отоплении административного здания заводоуправления ЗАО «Волжскрезинотехника».

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Богословский В.Н., Щеглов В.П., Разумов Н.Н. Отопление и вентиляция. - М.: Стройиздат, 1980. - 295с.

2. Боровков В.М., Аль Алавин А.А. Тепловой насос с двухступенчатым конденсатором // Промышленная энергетика. - 2007. - №8. - С. 40-43.

3. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1961. - 832 с.

4. Кравченко Г.М. Оценка эффективности работы водяных систем отопления // Теплоэнергетик. - 2004. - №4. - С. 72-75.

5. Лащинский А.А., Толчинский А.Р., Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. - Л.: Машиностроение, 1970. - 752 с.

6. Мартынов А.В. Установки для трансформации тепла и охлаждения. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 200с.

7. Назмеев Ю.Г., Лавыгин В.М. Теплообменные аппараты ТЭС. - М.: Энергоатомиздат, 1998. - 288 с.

8. Накоряков В.Е., Елистратов С.Л. Энергетическая эффективность комбинированных отопительных установок на базе тепловых насосов с электроприводом // Промышленная энергетика. - 2008. - №3. - С.28-33.

9. Николаев Ю.Е., Бакшеев А.Ю. Определение эффективности тепловых насосов, использующих теплоту обратной сетевой воды ТЭЦ // Промышленная энергетика. - 2007. - №9. - С. 14-17.

10. Поникаров И.И., Перелыгин О.А., Доронин В.Н., Гайнуллин М.Г. Машины и аппараты химических производств. - М.: Машиностроение, 1989. - 368 с.

11. Сканави А.Н. Конструирование и расчет систем водяного и воздушного отопления зданий. - М.: Стройиздат, 1983. - 304 с.

12. СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха» - М.: Стройиздат, 1997. - 80 с.

13. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.: Издательство МЭИ, 1999. - 472 с.

14. Теплоэнергетика и теплотехника. В 4-х т. Т.4 / Под общей редакцией А.В. Клименко, В.М. Зорина. - М.: Издательство МЭИ, 2004. - 632 с.

15. Чайковский Г.П., Путько А.В. Отопление и вентиляция здания. - Хабаровск: Издательство ДВГУПС, 2003. - 70с.

Размещено на Allbest.ru