Теплотехника. И паровые, Паровые котлы обеспечивают паром технологические нужды сельскохозяйственного производства, систем ы отопления коммунальных, производственных и

• Название: И паровые, Паровые котлы обеспечивают паром технологические нужды сельскохозяйственного производства, систем ы отопления коммунальных, производственных и
• Анкор: Теплотехника
• Дата: 18.03.2022
• Размер: 194.5 Kb.
• Имя файла: 2.doc
• Тип: Документы; #402554

1 Введение

Основными источниками тепла, предназначенными для выработки водяного пара или получения горячей воды; являются котельные установки, состоящие из котлов и ряда вспомогательных устройств, число и характер которых определяются главным образом мощностью и назначением котельной (отопительная, производственная или отопительно-производственная). К ним относят циркуляционные и питательные насосы, тяго-дутьевые устройства, водо- и паропроводы, оборудование топливоподачи и золоудаления. Более мощные котельные оснащают, кроме того, экономайзерами, воздухоподогревателями, оборудованием для водоподготовки, элементами автоматики и др.

В системах отопления и горячего водоснабжения небольших домов, коммунально-бытовых учреждений или отдельных квартир в качестве источников тепла используют водонагреватели различных конструкций.

Для воздушного отопления и вентиляции животноводческих построек, теплиц, ремонтных мастерских, гаражей и других производственных и служебных помещений, а также для подсушивания травы способом актив­ного вентилирования и сушки сельскохозяйственных культур применяют теплогенераторы.

Получают развитие системы отопления, основанные на использовании газовых отопительных приборов и горелок инфракрасного излучения.

Главная часть всех котельных установок котлы. В соответствии с назначением их разделяют на водогрейные и паровые,

Паровые котлы обеспечивают паром технологические нужды сельскохозяйственного производства, систем ы отопления коммунальных, производственных и других зданий.

При помощи пара в пароводяных подогревателях (бойлерах) нагревают воду для систем горячего водоснабжения.

1

Каждый паровой котел характеризуется тремя основными параметрами: паропроизводительностью количеством пара, вырабатываемого за 1 ч (кг/ч, т/ч), давлением (Па, кПа)* и температурой (град) пара.

Чугунные секционные котлы, нагревающие воду до 115°С, нашли широкое применение в отопительных и отопителыно-производственных котельных малой мощности.

В соответствии с ГОСТ 10617—63 все чугунные секционные котлы унифицируются по их теплопроизводительности на три основных типа: малый (КЧ-1), средний (КЧ-2) и большой (КЧ-3).

Среди многих типов чугунных отопительных котлов, выпускаемых в нашей стране, котлы КЧ-1, «Универсал-6» (типа КЧ-2) и «Энергия-6» (типа КЧ-3), как наиболее экономически эффективные, получили широкое распространение в сельском хозяйстве.

Паровые котлы с давлением пара до 167 кПа (котлы-парообразователи типов КМ, КВ и Д-721) применяются для децентрализованного теплоснабжения животноводческих ферм. Пар, вырабатываемый этими котлами, используется для запаривания кормов, пастеризации молока, обработки молочной посуды, отопления бытовых и производственных помещений, нагрева воды и для других технологических целей.

Котлы типа КМ представляют собой вертикальные цилиндрические жаротрубные котлы с кипятильными трубками. В эксплуатации находятся четыре модели котлов этого типа: КМ-600, КМ-1300, КМ-1600 и КМ-2500, которые конструктивно подобны друг другу, а отличаются только паропроизводителыюстью и размерами.

2 Исходные данные вариант №2

Ульяновская область

Расчётная температура наружного воздуха ... -29 С Расчётные параметры внутреннего воздуха ...+12 С Относительная влажность ... 72%

Вид животного в помещении - коровы сухостойные
Число животных – 100

Средняя масса животного - 600 кг
Материал несущих стенок — глиняный кирпич.
Тип и материал перекрытия -

- деревянное по железобетонному каркасу- 5=0,14 м

Тип и материал полов - керамзитовые

Материал кровли - из асбоцементных листов по деревянной решётке

3. Расчет воздухообмена

Определение воздухообмена при условии удаления вредных газов из помещения коровника (по содержанию СО₂) .

Выделение СО₂ одним животным равно 162 л/ч. (определяется из данных приложений 3,5). Допустимое содержание СО₂ в помещении коровника С1= 2,5л/м³.

Концентрация СО₂в наружном воздухе С₂= 0,35 л/м³ . Подставляя эти значения в формулу, получим:


Lсо= м ³/ч.
Определение воздухообмена при условии удаления влаговыделений. Количество водяных паров, выделяемых одной коровой ω = 505 г/ч;

коэффициент, учитывающий испарение влаги с мокрых поверхностей, ζ=0,15

Тогда суммарное влаговыделение по формуле: Wж=n ·ωж·к1= 100·505·1,15=58075г/ч Wисп= 0,16·Wж =0,16 • 58075=9292 г/ч.

W=Wж +W=67367г/ч;

Плотность воздуха в помещении коровника определяем по формуле:

р = = 1,19 кг/м³.
Влагосодержание внутреннего и наружного воздуха определим по диаграмме (Н- d): при t_В=+12°С и φ= 74% d_в= 7,1 г/кг сухого воздуха;

при t_Н= -29°С и ф= 80% d_н= 0,44 г/кг сухого воздуха. Плотность воздуха при t_В = +12°С из приведенной выше зависимости с учетом интерполяции

ρ= 1,19кг/м³.

Подставляя найденные значения в формулу, находим по формуле:
Lw =

Воздухообмен для коровника принимаем по содержанию СO2 т.е. L=Lw= 8499 м³/ч.

Кратность воздухообмена подсчитываем по формуле



,что удовлетворяет требованиям .
4 Расчет естественной вытяжки

Площадь сечения вытяжных шахт F находят по формуле, предварительно определив скорость воздуха в шахте высотой h=8м





Число вытяжных шахт:


Принимаем шесть шахт сечением 400х400мм.

5 Составление теплового баланса помещения

Количество тепла, необходимое для отопления основного помещения коровника определится из балансового уравнения.

Qот = Qогр + Qинф + Qв + Qсп + Qисп – Qж, Вт.



где (Q_от- тепловая мощность системы отопления помещений для содержания животных, Вт,

Q_огр- поток теплоты, теряемой через наружные ограждения, Вт;

Qинф - поток теплоты, теряемой на инфильтрацию (естественную вентиляцию помещения), Qв- поток теплоты, расходуемый на нагрев приточного воздуха, Вт; Qисп - поток теплоты, расходуемый на испарение влаги с мокрых поверхностей помещения, Вт;

Q_СП- поток теплоты, расходуемой на случайные потери, Q_ж- поток свободной теплоты, выделяемой животными, Вт.

6 Определение теплопотерь через наружные ограждения

Рассчитаем площади наружных поверхностей помещения.

По типовому проекту площадь перекрытия F_п = 792м .

Площадь наружных стен F_с =488 м²..

Площадь оконных блоков F_Ок⁼72 м².

Площадь дверей F_д=18 м².

Определим сопротивление теплопередаче наружных стен по формуле



R 0 = Rв + + Rп =0,115+ =0,324(м²К)/Вт.

Сопротивление теплопередаче двойных окон Rо =0,345 (м²К)/Вт. Сопротивление теплопередаче дверей Rо=0,43 (мК)/Вт. Сопротивление теплопередаче перекрытия рассчитаем по форму

R о= 0,115 + (м²К)/Вт.

Q ис =

Одна стена направлена на север, поэтому подсчитаем дополнительные

потери тепла:



Общие потери тепла через наружные стены составят Qис= 75626Вт. Определим теплопотери через перекрытия.



Qпер =

Д ля расчета теплопотерь через пол составим схематично план коровника по зонам- полосам, параллельным наружным стенам.

Находим площади всех зон:

Пл,=240м²; R_уп1з= R_нп+ = 2.15 + 1,75 = 3,9

Пл₂=240м²; R_уп 2з =4,3+1,75=6,05 Пл₃=180м²; R_уп Зз =8,6+1,75=10,35. Рассчитаем теплопотери через пол.
Qпол=

Находим теплопотери всего ограждения

Qогр=Qнс+Qпер+Qп=89141 ВТ.

7 Расчёт тепловых потерь на нагрев инфильтрующегося воздуха

Теплопотери на нагрев инфильтрующегося воздуха составляют в среднем 30% основных теплопотерь через все ограждающие конструкции помешения, т.е. Qинф= 0,3·Qогр= 0,3·89141= 26742 Вт

8 Определение тепла, уносимого воздухом при вентиляции

Потери тепла при вентиляции: Q=0,278·8499·1,41·(12+5,8)=59304Вт.

9 Расчет теплопотерь на испарение влаги

Расчет теплопотерь с мокрых поверхностей коровника определяем по формуле: Q_исп=0,278·2,49·W_исп=0,692·9292=6340 Вт.

10 Расчет теплоты, выделяемой животными

Количество теплоты, выделяемое животными, определяется по формуле: Q_ж=nqк1=100·3140·0,278·0,985=85982 Вт.

11 Определение случайных потерь тепла

Q_сп=0,15(Q_огр+Q_вент)=0,15·(89141+59304)= 22266 Вт.

12 Определение тепла, необходимого для отопления

Qот = Qогр +Qинф + Qв +Qисп +Qсп –Qж=

=89141+26742+59304+6340+22266-85982=117902 Вт

После установления тепловой мощности выбираем схему отопления и вентиляции помещения в соответствии с его конструкцией. Устраиваем в коровнике воздушное отопление, совмещенное с вентиляцией и подогревом воздуха в калориферах.
13 Выбор калорифера

Устанавливаем две приточные системы в торцевых частях коровника. Дальнейшие вычисления будем вести на 1 приточную систему, которая должна обеспечить воздухообмен (L_о) в помещении для животных в объёме:

м ³/ч при подаче тепла в количестве:


Подбираем калориферную установку для нагревания воздуха в количестве равном 4249м³/ч. Определяем расчётную площадь живого сечения калорифера для прохода воздуха по формуле :


ƒр = м² .

Выбираем калорифер КФБ №3, для которого живое сечение по воздуху f=0,195 м² , а поверхность нагрева F=32,4 м² .

Действительную массовую скорость воздуха находим по формуле:



.

Определение теплоотдачи калорифера. Для калорифера типа КФБ №3 при теплоносителе воде по графику получим к=22,9 Вт/м²К. Вода имеет давление 137,3 КПа и температуру начальную 95°С.Так как Р воды>127_,5 КПа, то принимаем t= t₅^==:82₅5^ОС. Средняя температура нагреваемого воздуха равна:

Tср⁼ -8,5 С

Найдем теплоотдачу калорифера по формуле:

Qк = k·F·(tср- tср)=22,9·32,4·91=67518 Вт.

Находим запас по теплоотдаче:

[(Qk-Qо)/Qо]·100%=[ (67518-58951)/58951]·100%=14%,

что удовлетворяет условиям выбора калориферов. Принимаем 2 калорифера для обогрева всего коровника.

14 Выбор вентилятора.

Приточная механическая вентиляция осуществляется при помощи центробежных вентиляторов. Выбор вентиляторов производится по подаче L_в(м³/ч) и развиваемому напору Р_в. Напор находим по формуле: Р_в=1,1(Н_т+Н_мс+Рк)^=: 1,1(451+528+30)=1009 Па.

Определение потерь напора в трубопроводе.

Приточный воздухопровод принимаем длиной 60м прямоугольного сечения 500х400мм, тогда по формуле:

d = dz=

Скорость приточного воздуха V_пв=15 м/с, t=12°С₅ р=1,19 кг/м³. Подсчитаем потери напора в трубопроводе по формуле:
Н т=

Местные сопротивления подсчитываем по формуле:

Кроме этого учитываем сопротивление калорифера проходу воздуха, которое по графику при скорости Vр=4,7 кг/м²с для калорифера КФБ № 6

Р_к=5ЗПа,Р_в=1009Па.

Производительность вентилятора при воздухообмене, осуществляемом одной приточной системой, равна L_в= 1,5·4249=6374 м³/ч.

По номограмме для данной производительности и напора находим, что наиболее приемлем центробежный вентилятор-

Ц4-70№4,5. А=5000; ή=0,58, п=1110 об/мин.

Необходимую мощность в кВт на валу электродвигателя для приточной вентиляции определяют по формуле:


Установленную мощность находим по формуле:

N_уст=К.₃·N_в=1,1·3,59=4,5 кВт.

По каталогу выбираем электродвигатель для привода вентилятора.

15 Определение расхода теплоты на горячее водоснабжение и технологические нужды

В животноводческих помещениях максимальный расход теплоты (отопительный период) на горячее водоснабжение определяется:




Р асход теплоты на горячее водоснабжение в летний период: Qгвл = 0,82·Qгвз=0,82x7280=5970 Вт.

Расход теплоты на технологические нужды Qтн=Qк + Qм + Qф Qк-расход теплоты на нагрев кормов, Qм- расход теплоты на пастеризацию молока, Qф- расход теплоты на пропаривание молочных фляг. Находим расход теплоты на теплообработку кормов по формуле:


Расход теплоты на технологические нужды составит: Q_ТН⁼ 179831 Вт, так как в нашем случае коровы сухостойные.

16 Выбор котельной установки

Тепловую нагрузку котельной определяют для холодного и теплого периодов года.

В зимнее время она определяется по формуле:

Qз= 1,2(ΣQот+ΣQгв+ΣQтн= 1,2(65311+7280+179831)= 302906 Вт.

В летнее время тепловая нагрузка составит:

Q_л= 1,2(ξΣQгв+ΣQтн)= 1,2(0,82x7280+179831 )=222961 Вт.

Тепловую мощность всех котлов, устанавливаемых в котельных принимают по тепловой нагрузке для зимнего периода.

Qуст=Qз=302906 Вт.

Число котлов в котельной должно быть не менее 2 и не более 6 и определяется по формуле:


где Q_к- тепловая мощность одного котла. Принимаем по справочнику два котла КЧ-1 теплопроизводительностью 81,5-232 кВт каждый.

17 Технико- экономические показатели

Определим годовой расход теплоты по всем потребителям:

Qгод= Qот.год + Qвент.год + Qгв.год + Qтн.год.









Qгв.год = 3,6·ΣQгв·24·[Пот + ξ(350 – Пот)]=

=3,6·7280·325 = 204639771 КДж

Q_тнгод=3,6x0,87x179831x100=56323148 КДж;

Q_ГОД=510085424+289055809+204639771++56323148=1060104151 КДж. Годовой расход топлива (газа) определим :



Для расчета эксплуатационных расходов возьмем данные 2004г. по ценам на энергоносители, заработной плате, капитальным затратам.

Годовые эксплуатационные расходы С определяются по формуле:

С=Т+Э+В+Рт+Рк+3+У,

где - затраты на топливо,

Э- затраты на электроэнергию ,

В-годовые отчисления на восстановление кап. вложений,

Р_т и Р_к- годовые затраты на текущий и кап. ремонт системы теплоснабжения,

3- годовая заработная плата,

У- годовые затраты на управление, технику безопасности, охрану труда и

др.

Рассчитаем:

Т= 23,832тнт·1000руб.=23832 руб.;

Э=1,43x1060 ГДж·1,12руб=1698 руб.;

Ориентировочно определим В+ Р_т+ Р_к в размере 5% полной стоимости соответствующего здания с учетом зданий и строительных конструкций

В+ Р_т+ Р_к =1323100руб.·5%=66155 руб.;

Расходы на заработную плату определим из расчета средней численности 8 чел., средней заработной платы 1 работника 2000руб, с учетом дополнительных затрат на отпуска, соц.страхование и т.д.

3=8x2000x12x1,36 х 1,08=282010руб.;

У=0,01 х(Т+Э+В+Рт+Рк+3)=

(23832+1698+66155+282010)х1%=3737руб.

С=23832+1698+66155+282010+3737=377415руб.

Определим стоимость единицы вырабатываемой теплоэнергии.

Для котельной с паровыми котлами стоимость 1 т пара а равно



Вывод. В связи с небольшим объёмом потребляемой теплоэнергии в структуре затрат около 95% составляют условно- постоянные затраты, в т.ч. заработная плата с отчислениями- 77%, при низком удельном весе условно-переменных затрат (топливо и электроэнергия), что неприемлемо При условии компактного расположения объектов теплоснабжения данного населённого пункта подключение к центральной котельной более экономично.

Список использованной литературы

Основная.

Захаров А.А. Применение теплоты в сельском хозяйстве. М., Агропропромиздат, 1986, 288с. (1974)

Захаров А.А. Практимум по применению теплоты в сельском хозяйстве. М., Агропропромиздат, 1985 175с

Захаров А.А Применение тепла в сельском хозяйстве. М., Колос, 1980, 311с.

Дополнительная.

Жабо В.В., Лебедев Д.П., Морозов В.П. Справочник по теплоснабжению с/х предприятий. М., Колос, 1983, 319с.

Зайцев А.М., Жильцов В.П., Шавров А.В., Микроклимат животноводческих комплексов. М., Агропропромиздат, 1986 192с.

Короткое Е.Н. Вентиляция животноводческих помещений. М., Агропропромиздат, 1987 111с.

Методические рекомендации по расчету и применению систем электроснабжения молочных ферм и комплексов. М., ВИЭСХ, 1982.69с.

Панин В.. Справочник по теплотехнике в с/х. М., Россельхозиздат, 1979, 320с.

Рекомендации по расчету и проектированию систем обеспечения микроклимата животноводческих помещений с утилизацией теплоты выбросного воздуха. М., Гипроминсельхоз, 1987, 77с.

СОДЕРЖАНИЕ

1. 
   Введение 1
   
2. 
   Исходные данные з
   

3. 
   Расчет воздухообмена 4
   
4. 
   Расчет естественной вытяжки 5
   
5. 
   Составление теплового баланса помещения 5
   
6. 
   Определение теплопотерь через наружные ограждения в
   
7. 
   Расчёт тепловых потерь на нагрев инфильтрующегося воздуха 7
   

9. 
   Расчет теплопотерь на испарение влаги 8
   
10. 
    Расчет теплоты, выделяемой животными 8
    
11. 
    Определение случайных потерь тепла 8
    
12. 
    Определение тепла, необходимого для отопления 8
    
13. 
    Выбор калорифера 9
    
14. 
    Выбор вентилятора, ю
    
15. 
    Определение расхода теплоты на горячее водоснабжение и
    технологические нужды и
    
16. 
    Выбор котельной установки п
    
17. 
    Технико- экономические показатели и
    Список использованной литературы 15