Тепловыделения от электрооборудования

В помещениях цеха установлены приборы с номинальными мощностями: электрическая плита мощностью 3800 Вт, холодильник - 300 Вт, СВЧ-печь - 2500 Вт, Станки ~ 10000 Вт.

Тепловыделения от оборудования определяются по формуле:

Q_ОБ = N_У •k_T •k_СП •k_o •k_з

где k_T - коэффициент перехода тепла в помещение, 0,7; k_СП - коэффициент спроса на электроэнергию, который составляет 0,5; k_o - коэффициент одновременности работы приборов, который равен 0,4; k_з - коэффициент загруженности прибора; NУ - номинальная мощность прибора.

Тепловыделения от всех приборов будут составлять

Q_ОБ = (3800?0,6 + 300?0,7 + 2500?0,7)?0,5?0,7?0,4 =593 Вт =2137 кДж/ч

Общие избыточные теплопоступления:

ДQ_П = Q_Л + Q_осв + Q_П + Q¹_ср +Q_ОБ

Теплый период:

ДQ_П = Q_Л +Q_П+Q¹_ср+Q_ОБ =391,7+ 112,1+812,5+2137=3453 кДж/ч

Переходный период:

ДQ_П = Q_Л + Q_осв + Q_П +0,5 Q¹_ср +Q_ОБ =

526,32+721,8+112,1+0,5? 812,5+2137= 3903кДж/ч

Холодный период:

ДQ_П = Q_Л +Q_осв + Q_П + Q_ОБ=605,88+721,8+112,1+2137 = =3577 кДж/ч

Определение избыточных влагопоступлений.

Поступление влаги в помещение происходит в результате испарения с поверхности кожи и дыхания людей, испарения со свободной поверхности, химических реакций

Количество влаги, выделяемой людьми, определяется по формуле:

МЛ = n*q,

где n - количество людей,

q - количество влаги, выделяемой одним человеком, г/ч.

Теплый период: МЛ = 54?115 = 6210,5 г/ч

Переходный период: МЛ = 54?91=4914,7 г/ч

Холодный период: МЛ = 54?75 = 3678,5 г/ч

Количество влаги, испарившейся с поверхности некипящей воды определяется зависимостью:

где а - коэффициент, зависящий от температуры поверхности испарения. а=0,03

р_ПОВ, р_ОКР - парциальное давление водяного пара при температуре поверхности испарения и в окружающем воздухе; В - барометрическое давление, кПа; н - скорость воздуха над поверхностью испарения, м/с.

Общее количество влаги, поступающее в помещение рассчитывают как сумму влагопоступлений от различных источников.

МВЛ = МЛ + МН2О , г/ч

Теплый период: МВЛ =6210,5 +25 = 6235,5 г/ч

Переходный период: МВЛ = 4914,7 + 25 = 4939,7 г/ч

Холодный период: МВЛ = 3678,5 + 25= 3697,5 г/ч

Определение газо- и паровыделений.

Количество двуокиси углерода СО2 , содержащейся в выдыхаемом человеком воздухе, зависит от интенсивности его труда и обычно определяется по табличным данным

М_СО2= 54? 25 = 1350 л/ч

Тогда в помещении объемом V = 50 м³ изменение концентрации загрязняющих веществ за 1 час составит:

Ацетона - 0,035 * 10⁶ / 50 = 700 мг/м³

Этанола - 0,05 * 10⁶ / 50 = 1000 мг/м³

Расчет вытяжного зонта.

Вытяжные зонты используют для улавливания теплоты и вредных веществ от теплоисточников, когда более полное укрытие их невозможно. Зонт следует делать с центральным углом раскрытия не более 60?. Рассчитываем расход воздуха для зонта, расположенного на высоте l=0,9 м над плитой длиной а =0,6 м и шириной b= 0,5 м в помещении средоварочной. Конвективная теплоотдача источника Q=1100 Вт. Скорость движения воздуха в помещении н_В = 0,2 м/с.

Осевая скорость в конвективном потоке на уровне всасывания зонта определяется по формуле:

где d- эквивалентный по площади диаметр

Использование вытяжных зонтов рационально, если

значит использование зонта рационально.

Размеры приемного отверстия зонта рекомендуется применять следующими:

А = а +2 Д ; В = b + 2 Д, где

Находим параметр

и назначаем размеры зонта

А = 0,6 + 2?0,086=0,772 м ; В=0,5 + 2?0,086= 0,672м

Расход воздуха для отсоса от источника равен:

где LO - характерный расход, м3/ч;

kП - множитель, характеризующий влияние геометрических параметров, характеризующих систему «источник-отсос»,

kП =1 ;

kВ - коэффициент, учитывающий влияние скорости движения воздуха в помещении;

kТ - коэффициент, учитывающий токсичность вредных выделений,

kТ = 1.

Для прямоугольных источников

Определяем расход воздуха

GМО = L сВ , кг/ч

Теплый период: Gмо =214,4 ?1,18=253 кг/ч

Переходный период: Gуд =214,4?1,192 =255,6 кг/ч

Холодный период: Gуд =214,4?1,2 =257,3 кг/ч

Расчет вытяжного шкафа.

Лабораторные химические шкафы предусматривают, как правило, комбинированное удаление воздуха. Расход воздуха из таких шкафов определяется по формуле:

где F - площадь рабочего проема шкафа, м2; н - расчетная скорость воздуха в проеме отсоса, м/с.

В нашем случае величину открывания проема установить невозможно и расход определяется по условным площадям проемов, принимаемым 0,2 м2 на 1 м длины вытяжного шкафа. Скорость принимаем равной 0,5 м/с при предельно допустимой концентрации вредных веществ ? 10 мг/м3 по Справочнику.

F = l ?0,2= 1,25?0,2=0,25 м2

Расчет воздухообмена помещения цеха.

В помещениях с тепло- и влаговыделениями воздухообмен определяется по I-d-диаграмме с одновременным учетом изменения энтальпии и влагосодержания воздуха.

Основной характеристикой изменения параметров воздуха в помещении является угловой коэффициент луча процесса, кДж/кг.

Эта характеристика определяется для трех периодов года.

Теплый период: е= 3453 /0,2205 =15660 кДж/кг

Переходный период: е =3903 /0, 1797= 21720 кДж/кг

Холодный период: е = 3577/ 0,1525= 23460 кДж/кг

Расчет воздухообменов сводится к построению процессов изменения параметров воздуха в помещении. Графическое построение процессов на I-d-диаграмме при заданной точке Н с параметрами наружного воздуха позволяет определить параметры воздуха в следующих характерных точках:

П - приточного воздуха;

В - воздуха в обслуживаемой зоне помещения;

У - воздуха, удаляемого из верхней зоны помещения;

МО - воздуха, удаляемого из помещения местными отсосами.

Для общеобменной вентиляции параметры приточного воздуха определяют в теплый период года по параметрам наружного воздуха.

tпр = tн + Д tв,

где ДtВ - подогрев воздуха в вентиляторе, ДtВ = 1-1,5 ?С.

В переходный период, также как и в теплый, параметры притока определяются по параметрам наружного воздуха с учетом теплового эквивалента работы вентилятора и подогрева воздуха в воздуховодах, проложенных в теплых помещениях.

Переходный период: tпр = 10 + 1,5 =11,5 оС

В холодный период года параметры воздуха, подаваемого приточной системой вентиляции, находятся на пересечении линии d=const, проведенной из точки Н для холодного периода и изотермы 10-16 ?С.

Холодный период: tпр = 16 оС

По заданному уровню температуры воздуха внутри помещения и лучу процесса, проведенному из точки П (в месте их пересечения на диаграмме), находят параметры воздуха в точке В. Здесь проводится проверка соответствия относительной влажности воздуха требуемым санитарно-гигиеническим условиям.

Точка У находится на пересечении луча процесса в помещении и изотермы tУХ.

Температура воздуха, уходящего из верхней зоны помещения

tух = tв + (Нпом - 1,5) grad t,

где Нпом - высота помещения, м

grad t - интенсивность изменения температуры по высоте здания, grad t = 1

Теплый период:

tух = 25 + (3 - 1,5) = 26,5 оС

Переходный период

tух = 22 + (3 - 1,5) =23,5 оС

Холодный период

tух = 20 + (3 - 1,5) = 21,5 оС

Точка МО обычно совпадает с точкой В, характеризующей состояние воздуха в рабочей зоне[1].

Определяем требуемый воздухообмен для трех периодов

1)Воздухообмен по избыткам тепла при общеобменной вентиляции и местной вытяжке(один приток - две вытяжки):

Теплый период:

Переходный период:

Холодный период:

Gп = Gу + Gмо

Теплый период: Gп=1160+253=1413 кг/ч

Переходный период: Gп = 50+255,6=305,6 кг/ч

Холодный период: Gп = 353,4+257,3=610,7 кг/ч

2) Воздухообмен по избыткам влаги

Теплый период:

Переходный период:

Холодный период:

Gп = Gу + Gмо

Теплый период: Gп=650,7+253=903,7 кг/ч

Переходный период: Gп = 37,6+255,6=293,2 кг/ч

Холодный период: Gп = 151+257,3=408,3кг/ч

11.6 Охрана окружающей среды

Увеличивающаяся потребность в воде для производственного процесса создает условия внедрения на предприятии повторного и оборотного водоснабжения.

Система оборотного водоснабжения состоит из сборника-резервуара, из которого сточная вода насосом перекачивается на фильтры, где очищается от взвешенных частиц и нефтепродуктов. Затем вода подается в сборник-резервуар чистой воды, откуда и расходуется на промышленные цели и для мойки автомобилей.

Сточные воды предприятия загрязнены в основном нефтепродуктами и взвешенными частицами, поэтому очистку проводят флотационным методом, при котором происходят прилипание частиц нефти, загрязнений к пузырькам воздуха и последующее всплывание полученного комплекса. Этот метод требует реагентной обработки воды коагулянтами - сернокислым алюминием или сернокислым железом, что не всегда гарантирует нужное качество очистки

При производстве оборотного водоснабжения в случае отказа от очистки сточных вод флотационным методом необходимо соблюдать следующие требования:

- проводить высококачественную очистку, не применяя постоянный лабораторный контроль;

- сооружения должны быть компактны и размещены на сравнительно небольшой площади;

- агрегаты очистных сооружений должны изготовляться серийно и быть просты в эксплуатации;

- установки должны иметь широкий диапазон производительности с целью переключения на различную производственную мощность предприятия.

12. Технико-экономический расчет схем внешнего электроснабжения

Строительство электроэнергетических объектов, к которым относятся системы электроснабжения промышленных предприятий, производится по проектным планам в соответствии с технико-экономическими расчётами, которые позволяют из двух-трёх рассматриваемых вариантов выбрать вариант с наименьшими затратами. Экономическая оценка рассматриваемого варианта заключается в определении капитальных вложений (К) и годовых эксплуатационных расходов (С_Э).

Сопоставление вариантов производится на основе определения экономической эффективности капитальных вложений, критерием которой являются минимальные приведённые годовые затраты (З). Также определяется срок окупаемости (Т_ок) для варианта с большими капитальными вложениями и меньшими эксплуатационными расходами, затем его сравнивают с нормативным (Т_н), после чего делается окончательный вывод и принимается решение по выбору одного из варианта системы электроснабжения.

Произведём экономическое обоснование выбора системы внешнего электроснабжения трансформаторных подстанций (ТП 1) и (ТП 2).

Вариант № 1

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

В качестве первого варианта принимаем исходную радиальную схему электроснабжения (см. рисунок 12.1). Ранее по экономической плотности тока до ТП 1 (S = 1455,54 кВ•А, Р = 1403,9 кВт) при I_р = 84,04 А был выбран кабель АСБ 3?50 с I_д = 140 А и r₀ = 0,64 Ом/км, до ТП 2 (S = 426,96 кВ•А, Р = 418,59 кВт)

при I_р = 24,65 А - АСБ 3?16 с I_д = 75 А и r₀ = 1,98 Ом/км.

Определим коэффициенты загрузки кабелей по формуле:

(12.1)

где К_з - коэффициент загрузки кабеля;

I_р - расчётный ток кабеля, А;

I_д - максимально допустимый ток кабеля, А.

Получим:

Найдём потери мощности в линии при действительной нагрузке по формуле:

(12.2)

где - потери мощности в линии, кВт;

I_д - максимально допустимый ток кабеля, А;

r₀ - удельное активное сопротивление кабеля, Ом/км;

l - длина кабеля, км;

К_з - коэффициент загрузки кабеля.

Тогда:

Определим потери электроэнергии в линии из выражения:

(12.3)

где - потери электроэнергии, кВт•ч/год;

- потери мощности в линии, кВт;

Т_max - время использования максимума нагрузки в год, ч.

Так как Т_max = 4000ч, то

Стоимость потерь электроэнергии в линиях равна:

(12.4)

где С_п - стоимость потерь электроэнергии в линии, руб/год;

- потери электроэнергии, кВт•ч/год;

С_0п - стоимость потерь 1 кВт•ч электроэнергии, руб.

Так как С_0п = 5 руб., то

Суммарная стоимость потерь электроэнергии для данной схемы электроснабжения составит:

Вычислим капиталовложения на сооружение сети:

(12.5)

где К - капиталовложения на сооружение линии, тыс. руб.;

К_уд - стоимость 1 км. кабельной линии проложенной в траншее, тыс. руб/км;

l - длина линии, км.

Учитывая, что стоимость прокладки в траншее кабеля АСБ 3?50 составляет

166 тыс. руб/км, кабеля АСБ 3?16 - 152 тыс. руб/км, получим:

Так как кабель до ТП 2 частично прокладывается в одной траншее с кабелем ТП 2 (см. рисунок 12.1), то капитальные затраты на его прокладку снизятся на 30 % и составят К₂ = 32,98 тыс. руб.

Общие капитальные затраты на сооружение кабельных линий составят К_1,2 = 71,16 тыс. руб.

Определим ежегодные амортизационные отчисления на обслуживание данной схемы электроснабжения цехов по формуле:

(12.6)

где С_а1,2 - ежегодные амортизационные отчисления, руб/год;

К_1,2 - суммарные капиталовложения на сооружение двух кабельных линий, тыс. руб.;

К_а - коэффициент амортизационных отчислений.

Так как для кабельных линий, проложенных в траншеях К_а = 0,03, то

Стоимость расходов на содержание персонала и ремонт при всех сечениях жил кабеля будет одинаковой, поэтому в расчётах её не учитываем.

Годовые эксплуатационные расходы составляют:

Приведённые затраты определим из формулы:

(12.7)

где З - приведённые затраты, тыс. руб/год;

Е_п - коэффициент приведения;

К_1,2 - общие капитальные затраты на сооружение кабельных линий, тыс. руб;

С_Э - годовые эксплуатационные расходы, тыс. руб/год.

Так как для электроснабжения Е_п = 0,12, что соответствует 8 годам, то

Вариант № 2

Произведём расчёт второго варианта электроснабжения цехов - магистральной схемы (см. рисунок 12.2).

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Выберем питающие кабели. Так как нагрузка магистрального кабеля до ТП 1 будет складываться из нагрузок ТП 1 и ТП 2, то

.

Тогда:

Найдём экономически целесообразное сечение кабеля: Выбираем кабель с ближайшим меньшим сечением АСБ 3?70, у которого I_д = 165 А и r₀ = 0,46 Ом/км.

Кабель до ТП 2 не изменится, т. к. I_р = 24,65 А, то - АСБ 3?16 с I_д = 75 А и r₀ = 1,98 Ом/км.

Так как ТП 2 подключено к ТП 1, то в цеховой подстанции ТП 1 необходимо установить ячейку распределительного устройства 10 кВ типа КСО. Стоимость данной ячейки 64 тыс. руб. Амортизационные отчисления на обслуживание этой ячейки составят (К_аКСО = 0,06):



Дальнейший расчёт производится аналогично первому варианту, но с учётом затрат на ячейку КСО, результаты расчётов приведены в таблице 5.1.

Таблица 12.1. Выбор экономически целесообразного варианта электроснабжения цехов.

характеристики вариантов схем электроснабжения	1 вариант	2 вариант
Стоимость потерь электроэнергии в линиях, тыс. руб/год	85	81
Капиталовложения на сооружение линий, тыс. руб/год	71,16	117,56
Ежегодные амортизационные отчисления, руб/год	2134,8	5446,8
Годовые эксплуатационные расходы, тыс. руб/год	87,13	86,5
Приведённые затраты, тыс. руб/год	95,67	92,93

Так как приведённые годовые затраты обоих вариантов отличаются мало, то выясним целесообразность использования варианта имеющего большие капитальные вложения, но меньшие эксплуатационные расходы (вариант 2).

Для сравнения используем формулу срока окупаемости:

(12.8)

где Т_ок - срок окупаемости, год;

К₁, К₂ - капитальные вложения в вариантах, тыс. руб;

С_Э1, С_Э2 - годовые эксплуатационные расходы тех же вариантов, тыс. руб/год.

Получим:



Сравниваем вычисленное значение срока окупаемости Т_ок с нормативным Т_н. Для расчётов в электроэнергетике Т_н = 8 лет [20, с. 61]. Так как вычисленное значение Т_ок много больше нормативного, то более экономичным будет вариант с меньшими капитальными вложениями и большими эксплуатационными расходами, т. е. вариант № 1. Следовательно, для электроснабжения двух цехов применим радиальную схему, т. е. первый вариант.

Заключение

В процессе выполнения дипломной работы была спроектирована система электроснабжения цеха №2 механической обработки Тульского оружейного завода. Были выполнены следующие этапы проектирования:

- выбор режима нейтрали электрической сети;

- определение расчётных нагрузок цеха;

- компенсация реактивной мощности;

- выбор числа и мощности силовых трансформаторов КТП;

- выбор сечений, проводов и жил кабелей;

- проверка электрических сетей по потере напряжения;

- расчёт токов КЗ;

- выбор и проверка пускового и защитного оборудования;

- экономически обоснован выбор схемы внешнего электроснабжения цехов;

- произведён анализ и даны рекомендации по технике безопасности.

В ходе выполнения работы были показаны навыки по проектированию электроэнергетических систем и выбору силового электрооборудования.

Библиографический список

1. Алиев И.И, Электротехнический справочник - М Радио Софт, 2000В.М.

2. Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению пром. предприятий. Учебное пособие для вузов. -М. Энергоатомиздат, 1987 - 368 с.: ил.

3. Кнорринг Г.М. Справочник для проектирования электрического освещения.- С.П.:Энергия, 1968.-392с.

4. Раух Я.Я., Борщан Е.Д., Борисенко Р.А. Электроснабжение промышленных предприятий. Методические указания для курсового и дипломного проектирования. Новомосковск. 1989 - 121 с.

5. Электротехнический справочник. Общие вопросы. Электротехнические материалы. Т1. Под общей редакцией профессоров МЭИ. М. Энергия, 1989.

6. Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий. Учебное пособие для студентов вузов по специальности “Электрический привод и автоматизация промышленных установок” 3-е издание, переработанное и дополненное - М. Высшая школа, 1986 - 400 с.

7. Правила устройства электроустановок. - М.:Госэнергонадзор, 2000.

8. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстаций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. Учебное пособие для вузов-4 изд, переработанное и дополненное.-М. Энергоатомиздат 1989 - 605 с.: ил.

9. Постников Н.П., Рудаков Р.М. Электроснабжение промышленных предприятий. Учебник для техникумов, 2-ое издание переработанное и дополненное.-Л. Стойиздат, 1989 - 352 с.

10. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1995.-416с.

11. Синягин Н.Н., Афанасьев Н.А., Новиков С.А. Система планово-предупредительного ремонта оборудования и сетей промышленной энергетики-2-ое изд,перераб.-М. Энергия,1978-408 с.:ил.

12. Федоров А.А. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. Том 1.-М. Энергоатомиздат,1986.

13. Охрана труда в химической промышленности / Макиров Г.В., Васин А.Я. и др - М., Химия,1989-496 с.:ил.

14. Электрические станции и сети (системы). Итоги науки и техники. Т15. Заземляющие устройства электрических установок высокого и низкого напряжения.-М,1989.

15. Бургсдорф В.В., Якобс А.И. Заземляющие устройства электроустановок.-М. Энергоатомиздат 1987 - 400 с.

16. Под редакцией Барыбина Ю.Г. и др. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования.-М.Энергоатомиздат, 1989 - 464 с: ил.

17. Федоров А.А., Никульченко А.Г. Методические указания по курсовому проекту “Внутризаводское электроснабжение”-М. 1976 - 85 с

18. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 472 с., ил.

19. Светотехнические расчеты в установках искусственного освещения. Л. Энергия», 1973. 200 с. с ил.

20. Л.Л. Коновалова, Л.Д. Рожкова. Электроснабжение промышленных предприятий и установок: Учебное пособие для техникумов. - М.: Энергоатомиздат, 1989.

21. http://www.ruscable.ru/info/pue/

22. http://www.kontaktor-m.ru

23. http://www.tulaavtomatika.ru

Размещено на Allbest.ru