Энергосберегающая система технического водоснабжения промпредприятия

• Название: Энергосберегающая система технического водоснабжения промпредприятия
• Дата: 29.12.2021
• Размер: 156.9 Kb.
• Имя файла: TEP (5).docx
• Тип: Документы; #321584
• страница: 3 из 3

7.2. Подбор насосов Н2

Исходные данные и параметры для расчета:

1.Объемный расход воды по участкам V_ов =0,0055 м³/с.

2.Расстояние до потребителей l, принимается 1 = 50...100 м.

3.Требуемый напор у потребителя Н_тр = 25…30 м вод.ст. - для технологических потребителей.

4.Скорость воды в нагнетательном трубопроводе w=1,5...2,5 м/с.

7.2.1. Внутренний диаметр, м:



Полученный внутренний диаметр трубы округляется до ближайшего стандартного размера [1].

Принимаем трубу DN200 с площадью сечения по внутреннему диаметру 0,0329 м².

7.2.2. По выбранному диа­метру трубы уточняется скорость воды



7.4.3. Число Рейнольдса



7.2.4. Коэффициент сопротивления трения для турбулентного режима течения



где -абсолютная эквивалентная шероховатость стенки трубопровода, м. Для стальных трубопроводов в условиях нормальной эксплуатации (с незначительной или умеренной коррозией)

7.2.5. Снижение напора на прямых участках, м вод.ст.:



7.2.6. Напор, развиваемый насосом, м вод.ст.:

H = (1,2...1,3)·H_пр+Н_тп = 1,2·1,1+15 = 16 м вод. ст.

7.2.7. Для проверки возможности использования комплектного электродвигателя насоса рассчитывается потребная мощность электродвигателя



где V_н - объемная подача рабочего насоса в расчетном режиме; _н -КПД насоса; _эд-КПД электродвигателя, рав­ный 0,8...0,9.



Выбираем насос типа К-100-80-160

Характеристика центробежного насоса консольного типа

Тип	Подача, м3/ч	Напор, м	КПД, %	Мощность двигателя, кВт	Габаритные размеры, мм
					В плане	Высота
К-100-80-160	100	32	77	15	1245х458	485

Расхождение между рассчитанной мощностью электродвигателя насоса и номинальной мощностью 44%. Требуется замена электродвигателя.

7.3. Подбор насосов Н3

Исходные данные и параметры для расчета:

1.Объемный расход воды по участкам V_гв =0,00133 м³/с.

2.Расстояние до потребителей l, принимается 1 = 50...100 м.

3.Требуемый напор у потребителя Н_тр=10…15 м вод. ст. - для систем ГВС.

4.Скорость воды в нагнетательном трубопроводе w=1,5...2,5 м/с.

7.3.1. Внутренний диаметр, м:



Полученный внутренний диаметр трубы округляется до ближайшего стандартного размера [1].

Принимаем трубу DN32 (38х4) с площадью сечения по внутреннему диаметру 0,000706 м².

7.3.2. По выбранному диа­метру трубы уточняется скорость воды



7.3.3. Число Рейнольдса



7.3.4. Коэффициент сопротивления трения для турбулентного режима течения



где -абсолютная эквивалентная шероховатость стенки трубопровода, м. Для стальных трубопроводов в условиях нормальной эксплуатации (с незначительной или умеренной коррозией)

7.3.5. Снижение напора на прямых участках, м вод.ст.:



7.3.6. Напор, развиваемый насосом, м вод.ст.:

H= (1,2...1,3)·H_пр+Н_тп = 1,2·4 + 13 = 17,8 м вод. ст.

7.3.7. Для проверки возможности использования комплектного электродвигателя насоса рассчитывается потребная мощность электродвигателя



где V_н - объемная подача рабочего насоса в расчетном режиме; _н -КПД насоса; _эд-КПД электродвигателя, рав­ный 0,8...0,9.



Выбираем насос типа К8/18.

Характеристика центробежного насоса консольного типа

Тип	Подача, м3/ч	Напор, м	КПД, %	Мощность двигателя, кВт	Габаритные размеры, мм
					В плане	Высота
К8/18	8	18	53	1,5	768х257	321

Расхождение между рассчитанной мощностью электродвигателя насоса и номинальной мощностью 64%. Требуется замена электродвигателя.

7. 4. Подбор насосов Н4

Исходные данные и параметры для расчета:

1.Объемный расход воды по участкам V_г =0,0488 м³/с.

2.Расстояние до потребителей l, принимается 1 = 50...100 м.

3.Требуемый напор у потребителя Н_тр=15..20 м вод.ст. - для систем низкотемпературного отопления и вентиляции.

4.Скорость воды в нагнетательном трубопроводе w=1,5...2,5 м/с.

7.4.1. Внутренний диаметр, м:



Полученный внутренний диаметр трубы округляется до ближайшего стандартного размера [1]. Принимаем трубу DN200 с площадью сечения по внутреннему диаметру 0,0329 м².

7.4 .2. По выбранному диа­метру трубы уточняется скорость воды



7.4.3. Число Рейнольдса



7.4.4. Коэффициент сопротивления трения для турбулентного режима течения



где -абсолютная эквивалентная шероховатость стенки трубопровода, м. Для стальных трубопроводов в условиях нормальной эксплуатации (с незначительной или умеренной коррозией)

7.4.5. Снижение напора на прямых участках, м вод.ст.:



7.4.6. Напор, развиваемый насосом, м вод.ст.:

H= (1,2...1,3)·H_пр+Н_тп=1,2·1+15=16,2 м вод. ст.

7.4.7. Для проверки возможности использования комплектного электродвигателя насоса рассчитывается потребная мощность электродвигателя

,

где V_н - объемная подача рабочего насоса в расчетном режиме; _н -КПД насоса; _эд-КПД электродвигателя, рав­ный 0,8...0,9.



Выбираем насос типа K-65-50-160.

Характеристика центробежного насоса консольного типа

Тип	Подача, м3/ч	Напор, м	КПД, %	Мощность двигателя, кВт	Габаритные размеры, мм
					В плане	Высота
K-65-50-160	25	32	64	5,5	865х340	375

Расхождение между рассчитанной мощностью электродвигателя насоса и номинальной мощностью 11%. Требуется замена электродвигателя.
7. 5. Подбор насосов Н5

Исходные данные и параметры для расчета:

1.Объемный расход воды по участкам V_БИ =0,0333 м³/с.

2.Расстояние до потребителей l, принимается 1 = 50...100 м.

3.Требуемый напор у потребителя Н_тр=0.

4.Скорость воды в нагнетательном трубопроводе w=1,5...2,5 м/с.

7.5.1. Внутренний диаметр, м:



Полученный внутренний диаметр трубы округляется до ближайшего стандартного размера [1].

Принимаем трубу DN125 с площадью сечения по внутреннему диаметру 0,0122 м².

7.5.2. По выбранному диа­метру трубы уточняется скорость воды



7.5.3. Число Рейнольдса



7.5.4. Коэффициент сопротивления трения для турбулентного режима течения



где -абсолютная эквивалентная шероховатость стенки трубопровода, м. Для стальных трубопроводов в условиях нормальной эксплуатации (с незначительной или умеренной коррозией)

7.5.5. Снижение напора на прямых участках, м вод.ст.:



7.5.6. Напор, развиваемый насосом, м вод.ст.:

H= (1,2...1,3)·H_пр+Н_тп=1,2·6,13 + 0 = 7,4 м вод. ст.

7.5.7. Для проверки возможности использования комплектного электродвигателя насоса рассчитывается потребная мощность электродвигателя

,

где V_н - объемная подача рабочего насоса в расчетном режиме; _н -КПД насоса; _эд-КПД электродвигателя, рав­ный 0,8...0,9.



Выбираем насос типа K-65-50-160.

Характеристика центробежного насоса консольного типа

Тип	Подача, м3/ч	Напор, м	КПД, %	Мощность двигателя, кВт	Габаритные размеры, мм
					В плане	Высота
K-65-50-160	25	32	64	5,5	865х340	375

Расхождение между рассчитанной мощностью электродвигателя насоса и номинальной мощностью 0,4%.

8.Разработка принципиальной схемы системы водоснабжения

Принципиальная схема водоснабжения предназначена для того, чтобы дать полное представление о составе оборудования и его взаимном соединении, служит основанием для разработки других конструкторских документов, например компоновки оборудования.

При построении схемы были решены следующие вопросы: сбор и хранение теплой оборотной воды, ее очистка и охлаждение, подача охлажденной воды потребителю, наиболее полная утилизация теплой оборотной воды, размещение основного оборудования.

С целью уменьшения энергозатрат на приготовление горячей воды перед испарителями тепловых насосов установлен предварительный теплообменник. Для подачи оборотной воды и воды в контурах тепловых насосов применяются центробежные консольные насосы.

Применены байпасные линии конденсатора и испарителя для обеспечения номинального расхода воды в системе.

Дополнительные технические решения, разрабатываемые на принципиальной схеме системы водоснабжения

Цель разработки	Техническое решение
Выполнение требований озоно-безопасности по предотвраще-нию эмиссии фреона в атмосфе-ру и воду питьевого качества	Применение агрегатированных тепловых насосов полной завод-ской готовности, установка разде-лительного теплообменника
Повышение теплопроизводитель-ности тепловых насосов	Использование теплоты масла тепловых насосов
Снижение затрат на нагрев воды	Установка предварительного теплообменника
Гибкость в работе	Устройство обводных линии с запорными вентилями
Повышение надежности	Предусматриваются: резерв обору-дования, обратные клапаны, грязе-вики, фильтры, обратная подача оборотной воды в бак теплой воды
Пополнение потерь воды	Прокладка трубопроводов подпитки свежей водой к градирне и расширительному баку
Поддержание температуры воды в системе горячего водоснабже-ния в периоды минимального водоразбора	Устройство линии циркуляции с насосом
Облегчение запуска и предотвра-щение кавитации насоса проме-жуточного контура	Установка расширительного бака выше уровня установки насоса
Выпуск воздуха из системы	Предусматриваются воздушники на насосах и коллекторах воды

9. Компоновка оборудования теплонасосной установки

В помещении машинного отделения располагаются теплообменники, гидравлические и тепловые насосы.

Строительная площадь машинного отделения

F_стр=k_if_i,

где f_i - площадь, занимаемая i-м элементом оборудования;

k_i -ко­эффициент, учитывающий дополнительную площадь для обслуживания обо­рудования, устройства подсобных и бытовых помещений.

Значение коэффициента k_i принимается в зависимости от площади в плане единицы оборудования: 4 при f_i <2м², 3,5 при 2i<4 м²; 3 при 4i<6м²; 2,5 при 6i<10м²; 2 при f_i10м².

F_стр=2,91·3,5+2,91·3,5+1,97·4·+5,7·3+2,37·3,5+

=47,72 м².

Для машинного отделения предусматривают одноэтажное, отдельно стоящее здание или пристройку к производственному зданию. Высота основных помещений должна быть кратной 0,6 м, но не менее 4,8 м, чтобы можно было смонтировать грузоподъемные средства. Ширина поперечного пролета здания принимается кратной 3 м (б, 12, 15 и т. д.), шаг колонн по длине здания - 6 м.

Конструкция и толщина наружных стен: кирпичная кладка 380 мм. Конструкция внутренних стен; кирпичная кладка 250 мм. Конструкции перегородок: кирпичная кладка 65.

Кроме основных помещений, предусматриваются вспомогательные и подсобно-бытовые помещения, необходимые для функционирования машинного отделения и обеспечения санитарно-бытовых условий обслуживающего персонала. Помещения размещают с одной или двух сторон здания. Вход в эти помещения должен быть через отдельный коридор, имеющий вход снаружи и связанный дверью с машинным отделением. Эта часть здания может выполняться в два этажа, с высотой помещений 3 м, и должна иметь наименьшую ширину: прохода - 1 м, дверей - 0,8 м, коридора- 1,4 м, марша лестницы - 1,05 м, лестничной клетки -2,15 м.

Здание машинного отделения должно иметь не менее двух выходов, максимально удаленных друг от друга. Один из выходов должен быть непосредственно наружу.

Оборудование размещают компактно по ходу движения оборотной и горячей воды, в соответствии с принципиальной схемой, группируя машины и аппараты по их функциональному назначению.
Расчет показателей экономичности теплонасосной установки

Эксергетический КПД теплонасосной установки:

_е= Э_в=0,108·6,01=0,649

где Э_в - удельный расход электроэнергии в идеальном тепловом на­сосе



Годовая экономия топлива от применения тепловых насосов для утилизации теплоты оборотной воды определяется путем сравнения годового расхода топлива на котельной установке, которую замещает теплонасосная установка, с расходом топлива на конденсационной электростанции, электроэнергия которой используется для привода электродвигателей компрессоров тепловых насосов. Теплопроизводительности теплонасосной и котельной установок полагаются одинаковыми.

Годовой расход условного топлива на конденсационной электро­станции



где ₃ = 219 - продолжительность отопительного периода;

_л = 105 - продолжитель­ность летнего периода;

= 29310 кДж/кг - удельная низшая теплота сгорания условного топлива;

_ст= 0,38 - КПД электростанции;

_лэп= 0,9 - КПД линии элек­тропередачи.

Годовой расход условного топлива в котельной установке, кото­рую замещает ТНУ



где _к- КПД котельной установки, принимается _к=0,8.

10.4. Годовая: экономия условного топлива



Выводы

Спроектирована оборотная система технического водоснабжения промышленного предприятия с использованием теплоты оборотной воды в тепловых насосах для нужд низкотемпературного отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Был произведен расчет режима работы теплонаносной установки и сделан выбор теплового насоса. Для улучшения энергетических показателей теплонасосной установки используются две байпасных линии. Одна при последовательной схеме включения конденсаторов тепловых насосов по нагреваемой воде, а вторая при последовательном включении испарителей при противоточной схеме движения охлажденной воды.

В качестве предварительного и разделительного теплообменников применяем водяные секционные подогреватели типоразмеров 9-168х2000-Р и 7-114х2000-Р.

В качестве водоохлаждающего устройства используем градирню. Трубопроводы являются связующим звеном в системе водоснабжения. В ходе проектирования определены диаметры и сделан выбор по сортаменту всех трубопроводов воды, как внутренних, так и внешних, соединяющих теплонасосную установку и градирни с потребителями, а также произведен подбор насосов Н1...Н6 и насосов байпасных линий.

Разработана принципиальная схема системы технического водоснабжения промышленного предприятия, предназначена для того, чтобы дать полное представление о составе оборудования и его взаимном соединении. Сделана компоновка оборудования теплонасосной установки. Оборудование размещено компактно по ходу движения оборотной и горячей воды, в соответствии с принципиальной схемой, группируя машины и аппараты по их функциональному назначению. При этом соблюдены правила техники безопасности и обеспечения удобства обслуживания.

Годовая экономия топлива от применения тепловых насосов для утилизации теплоты оборотной воды составляет 61 %. Таким образом применение оборотной системы водоснабжения на промышленном предприятии является экономически выгодным решением и обеспечивает нормальную работу предприятия.