Диплом. Среди продукции пищевой промышленности кондитерские изделия являются одними из самых популярных и востребованных во всем мире, так как они обладают особыми вкусовыми качествами и высокой энергетической ценностью
 Скачать 1.75 Mb.
|
|
Расход воздуха Расчет ведется по [23] Температура и влажность воздуха в помещении обеспечивается в летний период за счет вентиляции, согласно [24] . Количество вентилируемого воздуха Vв (м3/ч), определяется по формуле Vв=Vзд · n , (10.1) где Vзд - объем помещения, м3 ; n - кратность воздухообмена. Vв= 4 · 3024 = 12096 м3/ч Расход теплоты Q, Вт, на подогрев воздуха Q = Vв · Сv(tв - tн), (10.2) где Сv - удельная объемная теплоемкость воздуха, Сv = 1,206 кДж/(м3 · град); tв, tн - соответственно температура вентиляционного воздуха, подаваемого в помещение, и наружного, 0С. Q = 12096 · 1,206 (18-(-9)) = 14587,8 Вт Расход теплоносителя mт, кг/с, для подогрева вентиляционного воздуха mт = Q/Δiт · Кзап, (10.3) где Δiт - разность энтальпий теплоносителя на входе и выходе из калорифера, Дж/кг при этом для воды Δiт = r, (10.4) r - удельная теплота парообразования, Дж/кг. r = 2200 · 10-3 Дж/кг mт = 14587,8 / (2200 ∙ 103) · 1,2 = 0,055 кг/с Определение потерь тепла с вентиляционным воздухом При работе вентиляционной системы из здания будет выносится тепло. Его количество ΔQв, Вт, определяется по формуле ΔQв = Vв · Св · Δtв, (10.5) где Δtв - разница температур уходящего и поступающего воздуха, 0С. Δtв = ψ(Н-2) + 2…3, (10.6) где Н – расстояние от пола до оси отводящего отверстия,м; ψ-градиент температуры по высоте помещения, 0С/м, ψ = 0,5 - 1,5. Δtв = 1,5 ∙ (4,8 - 2) = 6,2 0С ; ΔQв = 14587,8 · 1,206 · 6,2 = 109075,8 Вт. Расчет и подбор калориферов Для подогрева воздуха, подаваемого в здание в холодный период года, используются калориферы, обогреваемые паром с давлением до 0,3 – 0,4 МПа. В результате расчетов был выбран калорифер КП 3-12. Число калориферов Zт = Q · Кз / Qк , (10.7) ZВ = Vв · Кз / VК, (10.8) где Кз = 1,2 – коэффициент запаса; QК – тепловая мощность одной секции калорифера, кВт; VК – пропускная способность секции калорифера по воздуху, м3/ч. ZТ = 14587,8 · 1,2 / 55230 = 0,7 ≈ 1 шт. ZВ = 12096· 1,2 / 25000 = 0,6 ≈ 1 шт. 10.1.1 Определение мощности электродвигателя привода вентилятора Потребная мощность электродвигателя N, кВт, для вентилятора определяется по формуле N = Vв · Рс / (ηв · ηпр) · 10 -3, (10.9) где Vв - количество вентилируемого воздуха, м3/с; Рс - cопротивление вентиляционной сети, Па; ηв - КПД вентилятора; ηпр - КПД привода или промежуточной передачи. Сопротивление вентиляционной сети определяется по формуле Рc = 1,2 ∙ (Рк + Рв), (10.10) где Рк – сопротивление калориферов, Па, Рк=190 Па; Рв – сопротивление воздуховодов, Па, Рв = 10 - 20 Па. Рс = 1,2 ∙ (190 + 15) = 246 Па; N = 1,72 · 246/ (0,6 · 0,97) · 10 -3 = 0,72 кВт. По данным расчетов подобрали вентилятор ВР 290-46 №6,3П. 10.2 Отопление В проектируемом цеху во всех помещениях, кроме котельной, трансформаторной, холодильного помещения предусмотрено центральное отопление. Отопительная система на фабрике двухтрубная с верхней разводкой. В качестве нагревательных приборов предусмотрены гладкие чугунные радиаторы типа М-140, которые расположены вдоль наружных стен под окнами. Расчет расход тепла на отопление Q, Вт QОТ = QПТ – QОБ + ΔQВ , (10.11) где QПТ - потери тепла зданием в окружающую среду через ограждения, Вт; QОБ – теплота, выделяющаяся в здании пари работе технологического оборудования и транспортных устройств, Вт; ΔQВ – теплопотери с вентиляционным воздухом. Потери теплоты зданием Qпт, Вт, можно приближенно определить по формуле QПТ = qОТ ∙ VЗД ∙ (tП – tН), (10.12) где qОТ - удельная тепловая характеристика здания, Вт/(м3·0С), qОТ=3,4Вт/(м3·0С); VЗД - объем здания, м3; tП, tН – температура помещения и наружного воздуха соответственно, 0С. QПТ = 0,34 ∙ 6048 ∙ (20 – (-9)) = 2056,32 Вт. Количество теплоты, Qоб, Вт, выделяющееся в здании при работе технологического оборудования и транспортных устройств QОБ = QТ + QЭ , (10.13) где QТ - тепловыделение от оборудования, Вт; QЭ - тепловыделение от электродвигателей, Вт. QТ может быть определено по формуле QТ = Мn r k, (10.14) где Мn – расход пара, Мn=0,25 кг/с; r – удельная теплота конденсации пара, r ≈ 2252∙103 Дж/кг; k – коэффициент, учитывающий потери теплоты через теплоизоляцию аппарата, ориентировочно k ≈ 0,03-0,05. QТ = 0,25 2252 103 0,04 = 22,52 кВт. Выделение теплоты (Вт) электродвигателями определяется по формуле QЭ = Ni k1i k2i (1/1i - 1 + k3i) 103 , (10.15) где Ni – суммарная мощность электродвигателей, установленных в здании,кВт, принимаем Ni=410,8 кВт по данным расчета электротехнической части; k1i – коэффициент, учитывающий загрузку электродвигателей, k1=0,7-0,98; k2i – коэффициент, учитывающий одновременность работы электродвигателей, k2=0,5-1,0; η1 – КПД электродвигателя при полной нагрузке, η1=0,75-0,92; kЗ – коэффициент, учитывающий какая часть общего фактического расхода энергии переходит непосредственно в теплоту, kЗ=0,1-1,0. QЭ = 410,8 0,8 0,7 ∙ (1/0,8 – 1 + 0,5) = 172,5 кВт; QОБ = 22,52 + 172,5 = 195,02 кВт; QОТ = 371,4 - 195,02 + 186 = 362,4 кВт. Годовой расход тепла на отопление Qгод, Дж QОТ(ГОД) = QОТ · Т · 86400, (10.16) где Т - продолжительность отопительного периода, сут; 86400 – количество секунд в сутках. QОТ(ГОД) = 362,4 · 201· 149,8 = 6293,5 · 106 кДж. Расход топлива, Вт, т, за отопительный сезон (годовой) 00 Вт = QОТ(ГОД) / (Qнр · ηк · ηт) 10-3, (10.17) где Qнр - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг; ηк - КПД котельной установки (ηк = 0,85); ηт - коэффициент, учитывающий потери теплоты теплотрассой (ηт = 0,95). Вт = 149,8 · 106 / (35600 · 0,85 · 0,95) · 10-3 = 5,21 тыс. м3 Требуемая площадь нагреваемых приборов F, м3 FОТ = QОТ / К · ΔtСР , (10.18) где К – коэффициент теплопередачи нагревательного прибора, Вт/(м2 · град); Δtср – средняя разность температур. FОТ = = 6293,5 / (9,76 · 150) = 4,29 м2 Количество секций радиаторов Z, шт, определяется по формуле Z = FОТ /f1, (10.19) где f1 – площадь поверхности нагрева одной секции радиатора, м2, f1 = 0,254 м2. Z = 4,29 / 0,254 ≈ 17 шт. 10.3 Водоснабжение Целью расчёта является определение общего расхода воды предприятием в период максимального водопользования согласно [17]. Общий расчётный расход воды предприятием, м3/ч qобщ = qт + qс-б + qпож - qобор , (10.20) где qт – расход воды на технологические нужды, м3/ч; qс-б,qпож – расходы воды на санитарно-бытовые нужды и пожаротушение, м3/ч; qобор – количество воды, поступающей из системы оборотного водоснабжения, м3/ч. Расход воды на пожаротушение принимаем из части безопасность и экологичность проекта qпож = 9 м3. Количество установленных санитарно-технических приборов Ni, шт. Ni = nнр / nio, (10.21) где nнр – число водопотребителей; nio – количество людей, обслуживаемых одним санитарно-техническим прибором. Nун = 28/12 + 22/12 ≈ 3 шт; Nум = 28/10 + 22/10 = 4 шт; Nдуш = 28/9 + 22/9 = 5 шт. Максимальный часовой расход воды по цеху определяется по формуле qоч = 0.001· qoiч · Ni, (10.22) qоч = 3 · 0,06 + 4 · 0,45 + 5 · 0,083 = 2,395 м3/ч qобщ = 0,11 + 2,395 + 9 – 0,5 = 11,0 м3/ч Расход воды на нужды горячего водоснабжения в течение часа максимального потребления Qчн, кВт Qчн = 1,16 qчм(55 - tс), (10.23) где tс – температура холодной воды, оС. qчм = 4 · 0,04 + 5 · 0,23 = 1,31 м3/ч Qчн = 1,16 · 1,31 ∙ (55 - 5) = 75,98 кВт. 10.4 Канализация Расход вод, сбрасываемых предприятием qст, м3/ч qст = qпр + qсб - qоб, (10.24) где qпр, qсб, qоб – расходы производственных, санитарно-бытовых сточных вод и воды, забираемой в систему обратного водоснабжения, м3/ч. qпр = Прi ∙ qi , (10.25) где Прi – производительность предприятия по каждому виду продукции, т/ч; qi – удельный расход сточных вод при выработке 1 т продукции. Количество санитарно-бытовых сточных вод определяется qсб = Ni ∙ qiс , (10.26) где Ni – количество санитарно-технических приборов; qiс – количество сточных вод от одного санитарно-технического устройства, м3/ч. qсб = 3 · 0,15 + 4 ∙ 0,2 + 5 ∙ 1,6 = 9,25 м3/ч; qст = 9,25- 0,5 = 8,75 м3/ч. 11 Теплотехнический расчет 11.1 Теплоснабжение Расчет расхода пара Расход пара на технологические нужды может быть определен по нормам потребления отдельными аппаратами и машинами или по укрупненным показателям. Расход пара на технологические нужды Д1, кг/ч определяется по формуле  , (11.1)где Pt – часовая производительность по готовой продукции, т/ч; qt – удельный расход пара, кг/т. Д1 = 290 ∙ 0,9 + 1200 ∙ 2,1 = 2781 кг/ч. Расход пара на отопление Д2, кг/ч рассчитывается по формуле  , (11.2)где QОТ – максимальный тепловой расход теплоты на отопление, Вт; in – энтальпия пара, кДж/кг (при давлении пара 0,07 МПа, in=2666,6 кДж/кг); ik – энтальпия конденсата, кДж/кг (ik=375,6 кДж/кг); ηТО – КПД теплообменника (ηТО=0,95). При определении необходимого расхода теплоты следует учитывать район расположения кондитерского цеха, длительность отопительного сезона, расчетные температуры. Расход теплоты на отопление здания QОТ, Вт определяется по формуле  , (11.3)где Х0 – удельная тепловая характеристика здания, Вт/(м3∙К); qОТ – удельные теплопотери 1 м3 здания, кДж/м3; V – объем отапливаемой части, м3; tП – средняя температура отапливаемого помещения, ˚С (tП=18-20 ˚С); tН – расчетная зимняя температура наружного воздуха для отопления, ˚С (tН=-9 ˚С) [26].  Вт; кг/ч.Расход пара на вентиляцию Д3, кг/ч определяется по формуле  , (11.4)где Qв – часовой расход количества теплоты на вентиляцию, Вт. Расход теплоты на вентиляцию Qв, Вт определяется по формуле:  , (11.5)где Vв – общее количество вентилируемого воздуха, м3/ч; Хв – удельная характеристика здания, Вт/(м3∙К); ρ – плотность воздуха, кг/м3 (ρ=1,2 кг/м3); с – массовая удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг∙К) (с=1,0 кДж/(кг∙К)). Общее количество вентилируемого воздуха Vв, м3/ч определяется по формуле  , (11.6)где Пв – процент вентилируемых помещений (Пв=50-60); V – объем здания, м3, n – средняя кратность воздухообмена в час (3-5).  м3/ч; Вт; кг/ч.Расход пара на хозяйственно-бытовые нужды Д4, кг/ч определяется по формуле  , (11.7)где Qх/б – количество теплоты на подогрев воды для хозяйственно-бытовых нужд, Вт.  , (11.8)где W – расход воды на хозяйственно-бытовые нужды, кг/ч (W=800 кг/ч); с – удельная теплоемкость воды (с=4,19 кДж/(кг∙К)); tн, tк – начальная и конечная температуры воды (tн=10 ˚С, tк=75 ˚С).  Вт; кг/ч.Суммарный расход пара на производство Дс, кг/ч равен  , (11.9)Дс = 2781 + 182,77 + 78 + 18,145 = 3060 кг/ч. Для определения расхода пара на собственные нужды котельной необходимо определить потери конденсата. Возврат конденсата от системы производственного пароснабжения Wк1, кг/ч кондитерской фабрики составляет 80%, тогда  , (11.10)Wк1 = 0,8 ∙ 2781 = 2225 кг/ч. Возврат конденсата Wк4, кг/ч от системы горячего водоснабжения составляет 90 %, тогда  , (11.11)Wк4 = 0,9 ∙ 18,145 = 16,33 кг/ч. Потери конденсата Дп.к., кг/ч составляют  , (11.12)Дп.к. = 3060 – (2225 + 16,33) = 818,7 кг/ч. Расход сырой воды В, кг/ч для покрытия потерь конденсата принимают на 20 % больше, тогда В = 1,2 ∙ Дп.к., (11.13) В = 1,2 ∙ 818,7 = 982,44 кг/ч. Расход пара на подогрев воды Дп.в., кг/ч равен  , (11.14)где i1 – энтальпия воды при t=40 ˚С (168 кДж/кг); i2 – энтальпия воды при t=5 ˚С (21 кДж/кг); in – энтальпия пара при 0,6 МПа (2763 кДж/кг); ik – энтальпия конденсата (669 кДж/кг); η – КПД парового водонагревателя (η=0,95).  кг/ч.Расход пара на деаэрацию воды Даэ, кг/ч равен  , (11.15)где iср – средняя энтальпия воды, поступающей в деаэратор, кДж/кг (iср=433 кДж/кг); Wn.в. – конденсат от водоподогревателя воды перед химводоочисткой, кг/ч (Wn.в.= Дn.в.).  кг/ч.Общая потребность котельной в паре Дк, кг/ч Дк = Дс + Дп.в. + Даэ , (11.16) Дк = 3060 + 72,6 + 400,9 = 3534 кг/ч. С учетом тепловых потерь в паропроводах, агрегатах и т.д., которые могут составлять 8-10 %, расчетная потребность в паре Добщ, кг/ч (для зимнего периода) будет Добщ = Дк ∙ 1,1 , (11.17) Добщ = 3534 ∙ 1,1 = 3887 кг/ч. Расчет тепловой схемы котельной в летний период. Суммарный расход пара на производство Дс, кг/ч равен: Дс = 2781 + 100,1 = 2881,1 кг/ч. Потери конденсата Дп.к., кг/ч составляют Дп.к. = 2881,1 – (2225 + 16,33) = 640 кг/ч. Расход сырой воды В, кг/ч для покрытия потерь конденсата В = 1,2 ∙ 640 = 768 кг/ч. Расход пара на подогрев воды Дп.в., кг/ч равен  кг/ч.Расход пара на деаэрацию воды Даэ, кг/ч равен  кг/ч.Общая потребность котельной в паре Дк, кг/ч Дк = 2881,1 + 47,3 + 344,5 = 3273 кг/ч. Расчетная потребность в паре Добщ, кг/ч (для летнего периода) будет Добщ = 3273 ∙ 1,1 = 3600 кг/ч. Выбор паровых котлов Выбор типа и количества котлов для обеспечения всех нужд предприятия производится из такого расчета, чтобы они обеспечили максимальную потребность в зимний период работы, а в летний период была возможность поочередного капитального ремонта котлов. Подбор котлов производится по их паро- и теплопроизводительности. Если в справочной литературе приведена площадь поверхности F, м2 нагрева определяется по формуле  , (11.18)где Добщ – расчетная потребность в паре для зимнего периода, кг/ч; х – коэффициент запаса, х=1,1-1,2; qк – удельный парообъем, кг/(м2∙ч) (qк=30-40 кг/(м2∙ч) в зависимости от котла и вида топлива).  м2.По рассчитанной пощади нагрева выбираем из [16] 1 котел ДКВР-4,0-13ГМ с площадью поверхности нагрева 138,3 м2. 11.2 Холодоснабжение Расчет расхода холода по фабрике Суточный расход холода Qс, Вт определяется: Qc = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 , (11.19) где Q1 – расход холода на технологические нужды, Вт; Q2 –расход холода на теплопередачу через внешние ограждения холодильной камеры, Вт; Q3 – расход холода на хранение сырья, Вт; Q4 – расход холода на кондиционирование воздуха, Вт; Q5 – расход холода на эксплуатационные нужды, Вт. Расход холода на технологические нужды Q1, Вт рассчитывается по сумме расхода на отдельные потребители или по указанным показателям на 1 т готовой продукции Q1 = G ∙ q , (11.20) где G – суточная выработка продукции, Вт; q – расход холода на 1 готовой продукции. Q1 = 334944Вт, по приложению 29, ВНТП 21-92. Расход количества холода на теплопередачу через внешние ограждения холодильной камеры Q2, Вт равен  , (11.21)где  - количество теплоты, предаваемое через внутренние стены, Вт; - количество теплоты, передаваемое через потолок, Вт; - количество теплоты, передаваемое через пол, Вт. , (11.22)где КI-III – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2∙град), (КI=0,41, КII=0,44,KIII=0,58); FI-III – площадь поверхности стен, потолка, пола, м2; tн – температура наружного воздуха, ˚С (tн=25 ˚С); tк – температура наружного воздуха, ˚С (tк=4 ˚С).  Вт; Вт; Вт.Q2 = 1131 + 220,4 + 290,5 = 1642 Вт. Расход холода на хранение сырья в холодильной камере Q3, Вт  , (11.23)где  - расход холода на хранение отдельных видов скоропортящегося сырья. , (11.24)где GI-n – суточный расход сырья, кг; сI-n – удельная теплоемкость сырья, кДж/(кг∙К); tH, tk – начальная и конечная температуры охлаждаемого сырья, ˚С (tH=15 ˚С, tк=4 ˚С).  Вт; Вт; Вт;Расход холода на кондиционирование воздуха Q4, Вт определяется по формуле:  , (11.25)где Vk – суммарный объем помещений, камер, шкафов, где производится кондиционирование, м3; с – объемная теплоемкость воздуха, кДж/(м3∙град), (с=1,29 кДж/(м3∙град)); Δt – разность температур между температурой воздуха до кондиционирования и после него (Δt=10-15 ˚С); m – кратность воздухообмена в помещении (m=2).  Вт.Расход холода на эксплуатационные нужды Q5, Вт равен Q5 = (Q2 + Q3) ∙ 0,2 , (11.26) Q5 = (1642 + 4377) ∙ 0,2 = 1204 Вт; Qс = 334944 + 1642 + 4377 + 1231 + 1204 = 343400 Вт. С учетом общезаводских потерь (20%) в коммуникациях общий расход холода в сутки Qо, Вт составит Qo = 1,2 ∙ Qc , (11.27) Qо = 1,2 ∙ 343400 = 412100 Вт. Часовая производительность холода в сутки Qчас, Вт составит  , (11.28) Вт.По рассчитанной потребности цеха в холоде выбираем компрессор FORMULA 30 с холодопроизводительностью 30 кВт (8/10 Бар, 4700/4350 л/мин, 439 кг) АВАС. 12 Электротехническая часть 12.1 Общая характеристика электроснабжения Предприятие получает электрическую энергию от трансформаторной подстанции по воздушной ЛЭП, напряжением 10 кВ длиной 2 км. Необходимо построить понижающую трансформаторную подстанцию. Для внутризаводских электрических сетей принимаем систему трехфазного тока напряжением 380/220 В с заземленным нулем. От трансформаторной подстанции предприятия электроэнергия поступает на общий распределительный щит для питания электродвигателей, внутреннего освещения и освещения территории. Распределение электроэнергии от фабричной подстанции до цеха осуществляется по кабелям и стенам внутри здания. Защита распределительных цепей от токов короткого замыкания осуществляется предохранителями. 12.2 Определение категории помещения Таблица 12.1 Категории помещений
12.3 Расчет электрической силовой нагрузки Надежная и экономичная работа технологического оборудования возможна только при правильном выборе типа, мощности приводного электродвигателя согласно режиму его работы и предполагаемой нагрузки. Мощность выбранного электродвигателя Р, кВт, должна соответствовать выражению Рном > Рм, где Рном - номинальная мощность электродвигателя, кВт; Рм - потребная мощность, кВт После того как будет определена номинальная мощность всех электродвигателей и выбран их тип, требуется рассчитать полную максимальную потребную мощность силовой нагрузки. Для этого основные технические данные рассматриваемых типов привода представлены в таблице 12.2. Таблица 12.2 Основные технические данные рассматриваемых типов приводов
Находим суммарную установленную мощность электродвигателей для однотипных приемников Σ Ру, кВт:  . (12.1)Для разнотипных приёмников:  . (12.2)ΣРу= 410,8 кВт Определим расчетную максимальную потребную активную и реактивную мощности силовой нагрузки:  , (12.3)Qmах = Рmах · tgφср , (12.4) где Кс - коэффициент спроса силовой нагрузки; tgφср - средневзвешенный тангенс сдвига фаз, соответствующие средневзвешенному коэффициенту мощности за год. Кс= 0,35 - для кондитерской фабрики Полная расчетная максимальная потребная мощность силовой нагрузки Sp, кВ·А;  (12.5)где с - коэффициент смещения максимумов, с = 0,85 - 0,9  , (12.6) . (12.7)cоsφ = 74,94/95 = 0,79; tgφср = 0,78; Рmах = 0,35 ∙410,8= 143,78 кВт; Qmax =143,78 · 0,78 = 112,1 квар;  кВ∙А. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||