Санька. Курсовой проект по дисциплине Технологические энергоносители предприятий Тема курсового проекта Энергосберегающая система технического водоснабжения промпредприятия
 Скачать 271.01 Kb.
|
1 2 2.8. Расчет диаметров трубопроводов и подбор насосов Задачей расчета является определение диаметров и выбор по сортаменту всех трубопроводов воды как внутренних, так и внешних, соединяющих теплонасосную установку и градирни с потребителями, а также подбор насосов Н1 …Н4 /см. рис1/ и насосов байпасных линий. При подборе насосов полагается, что длина внутренних трубопроводов пренебрежимо мала по сравнению с длиной внешних трубопроводов, а напор, развиваемый насосом, развиваемый насосами, определяется снижением напора, во внешних трубопроводах и требуемым напором у потребителя. Исходные данные для расчета. Объемный расход воды по участкам: V. Расстояние до потребителей ℓ, принимается ℓ = 50 … 100 м. Температурный напор у потребителя Нтр, принимается: Нтр = 15 … 20 м – для систем низкотемпературного отопления и вентиляции, Нтр = 10 …15 м – для систем горячего водоснабжения, Нтр = 25 … 35 м – для технологических потребителей охлажденной обратной воды. При подборе трубопровода вначале задаются значениями скоростей воды: во всасывающем трубопроводе wвс = 1 …1,5 м/с, в нагнетательном wнаг = 1,5 …2,5 м/с. Для каждого участка трубопровода оценивается внутренний диаметр трубопровода. Нагнетательный трубопровод: dв =  Всасывающий трубопровод: dв =  Полученный внутренний диаметр трубы округляется до ближайшего стандартного размера dв(наг) = 259 мм, dв(вс) = 150 мм /табл. V Приложения/. По выбранному диаметру трубы уточняется скорость воды. Нагнетательный трубопровод: ν =  м/сВсасывающий трубопровод: ν =  м/сНапор, развиваемый насосом, Для насосов: Н – 1, Н – 3. Н = (1,2 … 1,3) Нпр + Нтп = 1,2  42 + 15 = 65,4 м Для насосов: Н – 2, Н – 4. Н = (1,2…1,3)Нпр + Нтп = 1,2 38 + 15 = 60,6 мгде Нпр – снижение напора на прямых участках трубопровода. Числовой коэффициент в формуле учитывает снижение напора на местных сопротивлениях. Снижение напора на прямых участках Для насосов: Н – 1, Н – 3. Нпр =  мДля насосов: Н – 2, Н – 4. Нпр =  мгде λ – коэффициент сопротивления трения. Для турбулентного режима течения Для насосов: Н – 1 , Н – 3. λ = 0,11  Для насосов: Н – 2, Н – 4. λ = 0,11  где Re – число Рейнольдса; Кэ – абсолютная эквивалентная шероховатость стенки трубопровода. Для стальных трубопроводов в условиях нормальной эксплуатации /с незначительной или умеренной коррозией/ Кэ = 0,2 … 0,4 мм. По значениям объемного расхода и напора подбираются центробежные насосы консольного типа: для насосов Н – 1, Н – 3. К 160/20. для насосов Н – 2, Н – 4. К 90/20 /табл.IV Приложения/. Для обеспечения бесперебойной работы системы оборотного водоснабжения и теплонасосной установки в группе насосов Н 2, Н 4 устанавливаем три насоса с одинаковой подачей, один из которых является резервным, в остальных случаях – один рабочий и один резервный насос. Для проверки возможности использования комплексного электродвигателя насоса рассчитывается потребная мощность электродвигателя. Для насосов: Н – 1, Н – 3. Nэд =  кВтДля насосов: Н – 2, Н – 4. Nэд =  кВтгде Vн – объемная подача рабочего насоса в расчетном режиме; ηн – КПД насоса /см. табл. VI Приложения/; ηэд – КПД электродвигателя, равный 0,8 … 0,9. 2.9.Разработка принципиальной схемы системы водоснабжения Принципиальная /полная/ схема энергосберегающей системы технического водоснабжения промпредприятия предназначена для того, чтобы дать полное представление о составе оборудования и его взаимном соединении. Схема служит основанием для разработки других конструкторских документов, например, компоновки оборудования. В соответствии ранее составленной функциональной схемой изображают все элементы при помощи условных графических изображений, отражающих конструктивные особенности элементов. Число обозначений данного вида должно быть равно числу подобранных элементов. Изображения элементов располагают по ходу движения различных потоков воды и других сред, объединяя их в функциональные группы. Изображениям элементов и функциональных групп присваивают позиционные обозначения. Элементы, подобранные в виде полностью смонтированных на заводе агрегатов, например, изображают в виде функциональной группы элементов, составляющих данный агрегат. Если агрегатов данного вида несколько, то допускается для удобства чтения схемы приводить только одно подробное изображение агрегата, а остальные показывать рядом в виде штрихпунктирного прямоугольника с тем же позиционным обозначением. На условных обозначениях элементов показывают расположение всех штуцеров /патрубков/, манометров и предохранительных клапанов. Элементы установки соединяют основными и вспомогательными трубопроводами, воспроизводя полностью обвязку всех узлов в соответствии с техническими условиями завода – изготовителя, приведенными в каталогах, справочниках или технической литературе [1,3,5]. На трубопроводах показывают расположение всех необходимых запорных, обратных, регулирующих вентилей как ручных, так и автоматических, а также фильтров, грязевиков и осушителей. Разрабатываются дополнительные меры, обеспечивающие безопасную, надежную и эффективную работу отдельных элементов и системы в целом, а также возможность проведения вспомогательных операций, согласно примерному перечню технических решений /табл. VII Приложения/. Графическая информация, содержащаяся на принципиальной схеме, должна быть дополнена текстом в пояснительной записке. Описание принципиальной схемы системы водоснабжения может быть составлено в следующей последовательности: а) раскрываются общие принципы построения схемы, ее существенные и отличительные признаки с учетом использования вторичных энергетических ресурсов, охраны окружающей среды; б) указываются и характеризуются технические решения, обеспечивающие безопасную, надежную и эффективную работу отдельных элементов и системы в целом; в) описываются вспомогательные операции, проведение которых предусмотрено схемой. 2.10. Компоновка оборудования теплонасосной установки В помещении машинного отделения располагаются тепловые насосы, теплообменники и насосы. Предварительно определяется строительная площадь машинного отделения Fстр = Σkifi , где fi – площадь, занимаемая i – м элементом оборудования; ki – коэффициент, учитывающий дополнительную площадь для обслуживания оборудования, устройства подсобных и бытовых помещений. Значение коэффициента ki принимается в зависимости от площади в плане единицы оборудования: 4 при fi < 2 м2; 3,5 при 2 < fi < 4 м2; 3 при 4 < fi < 6 м2; 2,5 при 6 < fi < 10 м2; 2 при fi > 10 м2. При разработке чертежа общего вида плана машинного отделения уточняются размеры здания с учетом размеров типовых строительных конструкций. 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 3м /6,12,15 и т.д./, шаг колонн по длине здания – 6 м. Конструкция наружных стен: кирпичная кладка 510 мм или сборные бетонные панели 300 мм /в зависимости от климатических условий/. Конструкция внутренних стен: кирпичная кладка 250 мм, сборные бетонные панели 200 мм. Конструкции перегородок: кирпичная кладка 65 или 130 мм, сборные бетонные панели 100 мм. Кроме основных помещений предусматриваются вспомогательные 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 помещения 3м, и должна иметь наименьшую ширину: прохода 1м, двери 0,8 м, коридора 1,4 м, марша лестницы 1,05 м, лестничной клетки 2,15 м. примерный состав вспомогательных и подсобно- бытовых помещений машинного отделения приведены в табл. VIII Приложения. Здание машинного отделения должно иметь не менее двух выходов, максимально удаленных друг от друга. Один из выходов должен быть непосредственно наружу. Для зданий средних и северных зон этот выход оборудуется тамбуром. Второй выход делают через коридор подсобно- бытовых помещений. Расстояние от наиболее удаленного рабочего места до ближайшего выхода должно быть не более 100 м. все двери из помещений должны открываться в сторону выхода. Такое расположение и устройство выходов регламентируется требованиями по эвакуации людей в аварийных ситуациях. В здании машинного отделения не допускается устройство подвальных помещений для расположения теплообменных аппаратов, насосов и прокладки трубопроводов. В помещении главного щита автоматизации и пульта управления допускается устанавливать в стене, смежной с машинным залом, окно с остеклением площадью не более 3 м2. Трансформаторная подстанция проектируется отдельным блоком на одну или две камеры для трансформаторов. Двери из этих помещений выходят наружу. К трансформаторной подстанции примыкает помещение электрораспределительных устройств. Трансформаторная подстанция может проектироваться отдельно стоящим зданием. Оборудование размещают компактно по ходу движения оборотной и горячей воды в соответствии с принципиальной схемой, группируя машины и аппараты по их функциональному назначению. При этом необходимо соблюдать правила техники безопасности и обеспечивать удобства обслуживания, возможность проведения ремонтных работ и дальнейшего расширения машинного отделения. При расположении теплонасосных агрегатов регламентируются минимальные проходы и отступы: - главный проход между агрегатами не менее 1,5 м, на крупных установках 2,5 м; - проход между выступающими частями агрегатов не менее 1 м; отступ между стеной и агрегатом не менее 0,8 м, если требуется обслуживание со стороны стены; - при расположении насосных агрегатов необходимо соблюдать проход между агрегатами не менее 1 м; - расстояние между неподвижными частями агрегатов не менее 0,7 м; - расстояние от длинных сторон фундаментных плит агрегатов до стены должно быть не менее 1,25 м. Секционные подогреватели закрепляют на кронштейнах, заделанных в стене, или на рамной конструкции. Зазор между поверхностью изоляции подогревателя и стеной принимают не менее 0,15 м, а между рядами параллельно установленных секций подогревателя -0,4 … 0,6 м. Для разборки и ремонта оборудования предусматривают свободное место, достаточное для выемки наиболее длинной детали. Предусматриваются монтажные проемы /окна, ворота или двери/ в соответствии с габаритами оборудования. Для расширения помещения машинного отделения оставляют свободной площадку территории, примыкающую к одному из торцов здания. На чертеже плана компоновки машинного отделения показывают трубопроводы оборотной воды, горячей воды, а также воды, идущей на градирни, отопление и вентиляцию. При нижней разводке в пределах здания машинного отделения водяные трубопроводы допускается прокладывать в траншеях, закрытых съемными металлическими листами. При верхней разводке присоединение трубопроводов к общим магистралям делают сверху. Трубопроводы собирают в пучок и крепят на подвесках к балкам и закладным деталям. 2.11. Расчет показателей экономичности теплонасосной установки Энергетический КПД теплонасосной установки ηе = Эвφ = 0,1 • 3,5 = 0,35 где Эв – удельный расход электроэнергии в идеальном тепловом насосе, Эв = 1 -  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 Втн =  где Շ3 – продолжительность отопительного периода; Շл – продолжительность летнего периода; Q  - удельная низшая теплота сгорания условного топлива; ηст – КПД электростанции; ηлэп – КПД линии электропередачи. При выполнении расчетов принять: Q = 29310 кДж/кг; ηст = 0,38; ηлэп = 0,9. значения Շ3 приведены в табл. III Приложения.Годовой расход условного топлива в котельной установке, которую замещает ТНУ, Вк =  где ηк – КПД котельной установки, принимается ηк = 0,8. Годовая экономия условного топлива /в процентах/ ∆В =  3.Графическая часть Графическая часть проекта выполняется на одном листе чертежной бумаги формата А1 594х841/. Чертежи имеют следующие наименования. Система водоснабжения. Схема принципиальная гидравлическая. Поле листа принципиальной схемы заполняется следующим образом: с левой стороны на большей части листа располагается схема с обозначением всех элементов, основная надпись размещается в правом нижнем углу, над ней располагается в виде таблицы перечень основных элементов схемы, выше- таблица обозначений трубопроводов. Для изображения элементов схемы используют стандартизированные условные графические обозначения. Над условным изображением трубопровода следует указать наружный диаметр трубы и толщину ее стенки в мм, марку стали, из которой изготовлена труба /например, ∅57х3,5 – Ст.3сп/. Чертеж общего вида рекомендуется выполнять в масштабе 1:25 или 1:50. Приложения Таблица I Характеристики парокомпрессионных тепловых насосов в номинальном режиме
Таблица II Основные параметры водоводяных секционных подогревателей
Таблица III Параметры атмосферного воздуха
Таблица IV Характеристики вентиляторных градирен
Таблица V Характеристика стальных бесшовных труб
Таблица VI Характеристики центробежных насосов консольного типа
Таблица VII Дополнительные технические решения, разрабатываемые на принципиальной схеме системы водоснабжения
Таблица VIII Примерный состав вспомогательных помещений Машинного отделения теплонасосной установки
Литература 1. Холодильные машины и аппараты. Каталог. 4.2. – М.: ЦИНТИ – химнефтемаш. 1984. – 38 с. 2. Установки для трансформации теплоты: Рабочая программа, методические указания, задания на контрольную работу /Сост. Л.А. Филатов. – Л.СЗПИ, 1989 – 32 с. В.В. Филатов. –Л. СЗПИ, 1989 – 32с. Техника низких температур /атлас/ /Под ред. И.П.Усюкина – М.: Пищевая промышленность, 1977- 244 с. Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин /Под общ. Ред. И.А.Сакуна – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1987 – 423с. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник /В.И.Манюк, Я.И.Каплинский, Э.Б.Хиж и др. – М.: Стройиздат, 1938 – 432 с. Системы производства и распределения энергоносителей промпредприятий: Рабочая программа, методические указания, задание на контрольную работу /Сост. В.В.Филатов – Л.: СЗПИ, 1989 – 32 с. 1 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||