Comment calculer la consommation de vapeur de la chaudière. Règles d'autosélection

3.2.2 Calcul de la consommation de vapeur pour le chauffage et la ventilation

Le calcul des coûts de chauffage pour le chauffage et la ventilation est déterminé par la formule :

Q = q · V · (t pompon – t règlement ) · T an , kW / an, (3.11)

où q est la consommation de chaleur spécifique pour le chauffage et la ventilation de 1m 3 de la pièce avec une différence de température de 1 ° C, kW / (m 3. deg).

La valeur moyenne de cette valeur peut être prise : pour le chauffage - 0,45 · 10 -3 kW / (m 3. Deg), pour ventilation 0,9 · 10 -3 kW / (m 3. Ville).

V est le volume total des locaux du site sans tenir compte du volume des chambres de séchage, m 3 ;

t pom - température ambiante, prise à 20 ° C;

t calc - température de conception pour le chauffage et la ventilation ;

T année - la durée de la saison de chauffage est déterminée par la formule:

T année = 24 * τ à partir de, h,

où de est la durée de la saison de chauffage, en jours.

T an = 24 · 205 = 4920 heures.

Q à partir de = 0,45 · 10 -3 · 4456,872 · (20-(-26)) · 4920 = 453,9 · 10 3 kWh/an.

Q évent = 0,09 · 10 -3 · 4456,872 · (20-(-12)) · 4920 = 63,15 · 10 3 kWh/an.

Tableau 3.3 - Calcul de la consommation de chaleur pour le chauffage et la ventilation

Le calcul de la demande annuelle de vapeur pour le chauffage et la ventilation est déterminé par la formule :

3.2.3 Calcul de la consommation de chaleur (vapeur) pour les besoins du ménage

Le calcul de la consommation de chaleur (vapeur) pour les besoins du ménage est déterminé par la formule :

où q est la consommation de vapeur pour 1 personne par quart de travail ;

m est le nombre de personnes travaillant dans le quart de travail le plus chargé ;

n est le nombre de postes de travail de la section (il est conseillé d'en prendre 2) ;

τ est le nombre de jours de fonctionnement du site par an.

3.2.4 Calcul de la demande annuelle totale de vapeur pour les besoins technologiques et domestiques, le chauffage et la ventilation

Le calcul de la demande annuelle totale de vapeur pour les besoins technologiques et domestiques, le chauffage et la ventilation est déterminé par la formule:

ré le total = ré année académique + ré à partir de + ré vie courante , t / an. (3.14)

ré le total = 8,13 + 891,47 + 2,6 = 902,2 t/an.

L'article contient un fragment du tableau de la vapeur saturée et surchauffée. À l'aide de ce tableau, les valeurs correspondantes des paramètres de son état sont déterminées à partir de la valeur de la pression de vapeur.

Colonne 1 : Pression de vapeur (p)

Le tableau indique la valeur absolue de la pression de vapeur en bar. Ce fait doit être pris en compte. Lorsqu'il s'agit de pression, ils parlent généralement de surpression, qui est indiquée par un manomètre. Cependant, les ingénieurs de procédés utilisent la valeur de pression absolue dans leurs calculs. En pratique, cette différence conduit souvent à des malentendus et généralement à des conséquences désagréables.

Avec l'introduction du système SI, il a été admis que seule la pression absolue devait être utilisée dans les calculs. Tous les instruments de mesure de pression équipement technologique(sauf pour les baromètres) indiquent principalement une surpression, nous entendons une pression absolue. Des conditions atmosphériques normales (au niveau de la mer) signifient une pression barométrique de 1 bar. La pression manométrique est généralement indiquée en barg.

Colonne 2 : Température de vapeur saturée (ts)

Le tableau indique la température de vapeur saturée correspondante ainsi que la pression. La température à la pression correspondante détermine le point d'ébullition de l'eau et donc la température de la vapeur saturée. Les températures dans cette colonne déterminent également le point de rosée de la vapeur.

A une pression de 8 bars, la température de la vapeur saturée est de 170°C. Le condensat formé à partir de vapeur à une pression de 5 bars a une température correspondante de 152°C.

Colonne 3 : Volume spécifique (v ”)

Le volume spécifique est indiqué en m3/kg. Avec l'augmentation de la pression de vapeur, le volume spécifique diminue. A une pression de 1 bar, le volume spécifique de vapeur est de 1,694 m3/kg. Soit en d'autres termes, 1 dm3 (1 litre ou 1 kg) d'eau lors de l'évaporation augmente en volume 1694 fois par rapport à l'état liquide initial. A une pression de 10 bars, le volume spécifique est de 0,194 m3/kg, soit 194 fois plus que celui de l'eau. La valeur de volume spécifique est utilisée pour calculer les diamètres des conduites de vapeur et de condensat.

Colonne 4 : Densité (ρ = po)

La densité (également appelée densité) est indiquée en kJ/kg. Il montre combien de kilogrammes de vapeur sont contenus dans 1 m3 de volume. Avec l'augmentation de la pression, la densité augmente. A une pression de 6 bars, la vapeur d'un volume de 1 m3 a un poids de 3,17 kg. A 10 bar - déjà 5,15 kg et à 25 bar - plus de 12,5 kg.

Colonne 5 : Enthalpie de saturation (h')

L'enthalpie de l'eau bouillante est indiquée en kJ/kg. Les valeurs de cette colonne indiquent la quantité d'énergie thermique nécessaire pour faire bouillir 1 kg d'eau à une certaine pression, ou la quantité d'énergie thermique contenue dans le condensat, qui a été condensé à partir de 1 kg de vapeur à la même pression. . À une pression de 1 bar, l'enthalpie spécifique de l'eau bouillante est de 417,5 kJ / kg, à 10 bar - 762,6 kJ / kg et à 40 bar - 1087 kJ / kg. Avec une augmentation de la pression de vapeur, l'enthalpie de l'eau augmente et sa part dans l'enthalpie totale de la vapeur augmente constamment. Cela signifie que plus la pression de vapeur est élevée, plus il reste d'énergie thermique dans le condensat.

Colonne 6 : Enthalpie totale (h ”)

L'enthalpie est donnée en kJ/kg. Cette colonne du tableau liste les valeurs de l'enthalpie de la vapeur. Le tableau montre que l'enthalpie augmente jusqu'à une pression de 31 bars et diminue avec une nouvelle augmentation de la pression. A une pression de 25 bars, la valeur d'enthalpie est de 2801 kJ/kg. A titre de comparaison, la valeur d'enthalpie à 75 bar est de 2767 kJ/kg.

Colonne 7 : Énergie thermique de vaporisation (condensation) (r)

L'enthalpie de vaporisation (condensation) est indiquée en kJ/kg. Cette colonne donne les valeurs de la quantité d'énergie thermique nécessaire pour évaporer complètement 1 kg d'eau bouillante à la pression correspondante. Et vice versa - la quantité d'énergie thermique libérée lors de la condensation complète de la vapeur (saturée) à une certaine pression.

A une pression de 1 bar r = 2258 kJ/kg, à 12 bar r = 1984 kJ/kg et à 80 bar r = seulement 1443 kJ/kg. Avec l'augmentation de la pression, la quantité d'énergie thermique de vaporisation ou de condensation diminue.

Régner:

À mesure que la pression de la vapeur augmente, la quantité d'énergie thermique requise pour l'évaporation complète de l'eau bouillante diminue. Et dans le processus de condensation de la vapeur saturée à la pression appropriée, moins d'énergie thermique est libérée.

La vapeur est distinguée selon le but.

La vapeur pour les besoins technologiques

Vapeur pour le chauffage

Vapeur pour la ventilation

Vapeur pour les besoins ménagers et ménagers.

La source d'approvisionnement en vapeur pour les entreprises de menuiserie est généralement leurs propres chaufferies ou centrales de chaleur et d'électricité de la ville, selon l'emplacement.

Après avoir calculé la vapeur pour chaque atelier de production et auxiliaire de l'entreprise, la consommation totale de vapeur est calculée et une chaufferie est sélectionnée, ou des conditions techniques sont obtenues pour connecter l'entreprise à la cogénération de la ville. V conditions techniques le point de raccordement de la conduite de vapeur de l'entreprise et le tracé de son passage sont indiqués.

L'élaboration de la documentation de conception-remplacement pour les chaufferies et le raccordement à une centrale de cogénération est réalisée par les organismes de conception de Santekhproekt.

Par spécifications techniques d'équipements technologiques, la consommation horaire moyenne de vapeur par heure est sélectionnée. Le calcul de la demande de vapeur est basé sur la consommation horaire moyenne de vapeur.

8.1 Consommation de vapeur pour le chauffage

Température de l'air en locaux industriels selon SNIP 245-87, il doit être de 18 ± 2°C à cet effet, le chauffage est assuré en automne, hiver et printemps. Le système de chauffage et le liquide de refroidissement sont sélectionnés conformément aux exigences de feu et normes sanitaires... Selon le liquide de refroidissement, les systèmes de chauffage sont divisés en : vapeur, eau, air et combiné.

La consommation de vapeur pour le chauffage est calculée selon la formule :

Q = * g * Z * N, (8.1)

où : V est le volume de la pièce V = 24 * 66 * 6 = 9504 ;

g - consommation de vapeur spécifique pour 1000 par heure g = 17;

N est la durée de la saison de chauffage N = 215 ;

Z - la durée de fonctionnement du système de chauffage par jour Z = 24.

Q = 0,009504 * 17 * 215 * 24 = 833,7 t

8.2 Calcul de la vapeur pour la ventilation

Tous les ateliers de menuiserie sont pourvus d'une ventilation puissante, ce qui entraîne une forte aspiration d'air chaud de ces locaux. Pour maintenir la température et l'humidité de l'air dans la pièce, il est nécessaire de prévoir, en plus de chauffage central... Artificiel aération d'alimentation avec préchauffage de l'air injecté dans la pièce.

La consommation de vapeur pour la ventilation est déterminée par la formule :

Q = * g * Z * N * K, (8.2)

où : Z = 16 - durée de ventilation en heures avec fonctionnement en 2 équipes ;

N - durée de travail par an N = 260 ;

K - facteur de charge de l'équipement K = 0,83 ;

G - consommation spécifique de vapeur pour la ventilation 1000 par heure g = 100.

Q = 16 * 260 * 0,009504 * 0,83 * 100 = 3281,5 t

8.3 Calcul de la vapeur pour les besoins des ménages

Afin de créer des conditions de travail sanitaires et hygiéniques normales pour les travailleurs, le chauffage est effectué eau froide bac pour les besoins ménagers et d'abreuvement, pour les douches et les lavabos.

Le calcul de la consommation de vapeur pour chauffer l'eau des douches et des lavabos se fait selon la formule :

G * n * ɽ, (8.5)

G * n * ɽ, (8.6)

où : g - consommation d'eau

Une salle de douche (500)

Un lavabo (180) ;

n est le nombre de douches ou de toilettes;

ɽ - durée d'utilisation

Douche (0.75h)

Lavabo (0,1h);

- le nombre de jours de travail des douches par an (260) ;

- Température eau chaude(50 ± 5 °C);

- température de l'eau froide (5°C) ;

- contenu calorifique de la vapeur (157,4 kJ/h).

8.4 Calcul de la vapeur pour les besoins ménagers et de consommation

Le calcul de la vapeur pour les besoins ménagers et de consommation est effectué selon la formule :

Q = , (8.7)

Dans les entreprises, la vapeur d'eau est consommée à des fins technologiques, ménagères et énergétiques.

À des fins technologiques, la vapeur sourde et vive est utilisée comme caloporteur. La vapeur vive est utilisée, par exemple, pour faire bouillir des matières premières dans les brasseries ou chauffer et mélanger des liquides par barbotage, pour créer une surpression dans les autoclaves, ainsi que pour modifier l'état d'agrégation d'une substance (évaporation ou évaporation de liquide, séchage de matériaux, etc.). La vapeur morte est utilisée dans les échangeurs de chaleur de surface avec chauffage à la vapeur. La pression de vapeur utilisée dans les usines de transformation de la viande varie de 0,15 à 1,2 MPa (1,5 12 kg / cm 2).

Pour chaque opération technologique utilisant de la vapeur d'eau, sa consommation est déterminée en fonction des données du bilan thermique de chaque procédé thermique. Dans ce cas, les données des bilans matières des calculs de produits sont utilisées. Pour les procédés batch, le temps de traitement thermique de chaque cycle est pris en compte.

Dans chaque cas charge thermique appareil (chaleur consommée) peut être déterminé à partir du bilan thermique du processus. Par exemple, la chaleur dépensée pour chauffer le produit de la première ( t n) à la finale ( t j) les températures pour un appareil continu sont déterminées par la formule 72 :

Q = Gc (t k - t n) , (72)

où Q- chaleur dépensée pour le chauffage, J / s (W), c'est-à-dire charge thermique de l'appareil ;

g

Avec- capacité thermique massique du produit à sa température moyenne, J/kg · K ;

tÀ, t n - température initiale et finale, ° ;

φ - coefficient tenant compte des déperditions de chaleur vers l'environnement
Mercredi ( φ = 1,03 1,05).

La capacité calorifique du produit est sélectionnée soit selon des ouvrages de référence bien connus, soit calculée selon le principe d'additivité pour les systèmes à plusieurs composants.

Un changement dans l'état d'agrégation d'une substance (solidification, fusion, évaporation, condensation) est passé l'énérgie thermique, dont le montant est déterminé par la formule 73 :

où Q- la quantité de chaleur, J/s (W) ;

g- consommation de masse du produit, kg/s ;

r- chaleur de transition de phase, J/kg.

Sens r déterminé par des données de référence en fonction du type de produit et du type de transition de phase de la substance. Par exemple, la chaleur de fonte de la glace est considérée comme étant r 0 = 335,2 10 3 J / kg, matière grasse

r w = 134 · 10 3 J / kg. La chaleur de vaporisation dépend de la pression dans le volume utile de l'appareil : r = F (P une). A pression atmosphérique r= 2259 · 10 3 J/kg.

Pour les appareils à fonctionnement continu, la consommation de chaleur est calculée par unité de temps (J / s (W) - flux de chaleur), et pour les appareils à action périodique - par cycle de travail (J). Pour déterminer la consommation de chaleur par équipe (jour), il est nécessaire de multiplier le flux de chaleur par le temps de fonctionnement de l'appareil par équipe, jour ou par le nombre de cycles de fonctionnement de l'appareil action périodique et le nombre de ces appareils.

La consommation de vapeur d'eau saturée en tant que caloporteur dans les conditions de sa condensation complète est déterminée par l'équation :

où ré- la quantité de vapeur d'eau de chauffage, kg (ou consommation, kg/s) ;

Q total - consommation totale de chaleur ou charge thermique appareil de chauffage(kJ, kJ / s), est déterminé à partir de l'équation du bilan thermique de l'appareil ;

- enthalpie de vapeur saturée sèche et de condensat, J/kg ;

r- chaleur latente de vaporisation, kJ/kg.

La consommation de vapeur vive pour le mélange des produits liquides (bullage) est prise à raison de 0,25 kg/min pour 1 m 2 la Coupe transversale appareil.

Consommation de vapeur pour les besoins ménagers et ménagers Selon cet article, la vapeur est consommée pour chauffer l'eau des douches, de la lessive, du nettoyage des sols et des équipements et des équipements d'étaiement.

La consommation de vapeur pour l'équipement de raclage et l'inventaire est déterminée par son débit sortant du tuyau selon l'équation de débit :

(75)

où ré w est la consommation de vapeur pour la mise au rebut, en kg/poste ;

ré- diamètre intérieur du tuyau (0,02 0,03 m) ;

ω - vitesse de sortie de vapeur du tuyau (25 30 m / s);

ρ - densité de vapeur, kg / m 3 (selon les tables de Vukalovich ρ = F(ρ ));

τ - temps d'échaudage, h (0,3 0,5 h).

Si on prend dans l'équation τ = 1 h, alors la consommation de vapeur est déterminée en kg/h.

Le calcul de la consommation de vapeur pour tous les éléments est résumé dans le tableau 8.3.

Tableau 8.3 - Consommation de vapeur, kg

La consommation spécifique de vapeur est calculée à l'aide de la formule 76.

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Alimentation en chaleur

Les sources d'approvisionnement en chaleur pour les entreprises de l'industrie de la confiserie peuvent être leur propre chaufferie ou une source de chaleur centralisée extérieure.

La consommation d'énergie thermique se compose de la consommation d'eau chaude et de vapeur pour différents besoins :

technologique;

Ménage;

sanitaire (chauffage, ventilation, climatisation).

Vapeur saturée (sans présence d'hydrozine ou d'autres substances cancérigènes) avec une pression de 0,05 à 1,0 MPa (pour les chocolateries spécialisées 0,8 à 1,0 ; pour les autres boutiques 0,05 à 0,6 MPa).

Le caloporteur pour le système de ventilation et de chauffage est de l'eau à haute température avec des paramètres 150 - 70 0 , 130 - 70 0 С; pour l'alimentation en eau chaude - eau à haute température des mêmes paramètres ou vapeur avec une pression de 0,3 MPa - pour les besoins de ventilation et 0,07 MPa - pour le chauffage.

Dans les chaufferies des usines de confiserie batterie faible il est recommandé d'installer des chaudières de type E-35 / 40-11, E-50 / 40-11, E-75 / 40-11, dans des usines de moyenne et grande capacité - chaudières à tubes d'eau verticales de type DKVR . Les chaudières fonctionnent à une pression de 0,9 MPa et sans surchauffe de la vapeur. La vapeur à plus faible pression pour différents besoins est obtenue par réduction.

Les condensats retournés à la chaufferie pour les systèmes de chauffage et de ventilation sont pris à 100 %, pour l'alimentation en vapeur industrielle - 80 %, pour les systèmes d'alimentation en eau chaude - 90 %.

Calcul de la consommation de vapeur

La consommation de vapeur pour les besoins technologiques peut être déterminée en fonction des taux de consommation d'appareils et de machines individuels, ou en fonction d'indicateurs agrégés.

Une usine projetée ou reconstruite peut comprendre divers ateliers dans lesquels sont fabriqués 2 à 3 groupes de produits de confiserie (bonbons, caramel, biscuits, etc.).

La consommation de vapeur pour les besoins technologiques D 1, kg/h est déterminée par la formule :

D 1 = P 1 * q t

Où P t - productivité horaire pour les produits finis, t / h;

q t - consommation spécifique de vapeur, kg / t.

L1 = 2,88 * 1200 = 3456 kg/h

La consommation de vapeur pour le chauffage D 2, kg/h est calculée par la formule :

où Q OT est la consommation maximale de chaleur pour le chauffage, W ;

TO - efficacité de l'échangeur de chaleur (TO = 0,95).

Lors de la détermination de la consommation de chaleur requise, il convient de prendre en compte l'emplacement de l'usine de confiserie, la durée de la saison de chauffage et les températures de conception.

La consommation de chaleur pour chauffer le bâtiment Q à partir de, W est déterminée par la formule :

Q OT = X 0 * V * q OT * (t P - t H)

Où X 0 est la caractéristique thermique spécifique du bâtiment, W / (m 3 * K);

q FROM - perte de chaleur spécifique de 1 m 3 du bâtiment, kJ / m 3;

V est le volume de la partie chauffée, m 3 (V = 11750 m 3);

t P - la température moyenne de la pièce chauffée, 0 (t P = 18-20 0 С);

t H - température hivernale de conception de l'air extérieur pour le chauffage, 0 ;

Q OT = 0,5 * 11750 * 1,26 * (20 - (-18)) = 281295 W

La consommation de vapeur pour la ventilation D 3, kg/h est déterminée par la formule :

où Q in - consommation horaire de la quantité de chaleur pour la ventilation (chauffage de l'air), W;

i n est l'enthalpie de la vapeur, kJ / kg (à une pression de vapeur de 0,07 MPa, i n = 2666.6 kJ / kg);

i k - enthalpie du condensat, kJ / kg (i k = 375,6 kJ / kg);

TO - efficacité de l'échangeur de chaleur (TO = 0,95).

La consommation de chaleur pour la ventilation Q in, W est déterminée par la formule :

où V in - la quantité totale d'air ventilé, m 3 / h;

X in - la caractéristique spécifique du bâtiment, W / (m 3 * K);

Densité de l'air, kg/m 3 (= 1,2 kg/m 3);

c - capacité thermique massique massique de l'air, kJ / (kg * K) (c = 1,0 kJ / (kg * K);

t P - température moyenne des locaux ventilés, 0 (t P = 18-20 0 С);

t H - température de conception de l'air extérieur pendant la saison de chauffage, 0 С.

La quantité totale d'air ventilé V in, m 3 / h est déterminée par la formule :

où P in - le pourcentage de pièces ventilées (50-60);

V est le volume du bâtiment, m 3;

n est le taux moyen de renouvellement d'air par heure (n = 3-5).

La consommation de vapeur pour les besoins ménagers, D 4, kg/h est déterminée par la formule :

où Q x / b est la quantité de chaleur pour chauffer l'eau pour les besoins du ménage, W

où W est la consommation d'eau pour les besoins du ménage, en kg/h (W = 800 kg/h) ;

c - capacité thermique massique de l'eau (c = 4,19 kJ / kg * K);

t H, t K - température initiale et finale de l'eau, (t H = 10 0 , t K = 75 0 С).

La consommation totale de vapeur pour la production de D s, kg/h est égale à :

Pour déterminer la consommation de vapeur pour les besoins auxiliaires de la chaufferie, il est nécessaire de déterminer les pertes de condensats.

Le retour des condensats du système d'alimentation en vapeur industrielle W k 1, kg/h de l'usine de confiserie est de 80%, alors

Wk 1 = 0,8 * D 1

Wk 1 = 0,8 * 3456 = 2764,8 kg / h

Le retour des condensats W k 4, kg/h du système d'alimentation en eau chaude est de 90 %, alors

W k 4 = 0,9 * D 4

Wk 4 = 0,9 * 100,11 = 90,1 kg / h

Perte de condensats D n. k, kg / h sont

D n. k = D s - (W k 1 - W k 4)

D n. k = 4562,99 - (2764,8 + 90,1) = 1708,1 kg/h

La consommation d'eau brute B, kg/h pour couvrir les pertes de condensats est prélevée 20% de plus, alors

B = 1,2 * Dn. À

B = 1,2 * 1708,1 = 2049,72 kg/h

Consommation de vapeur pour chauffer l'eau D p.h. , kg / h est égal à :

où i 1 est l'enthalpie de l'eau à = 40 0 ​​​​С (168 kJ / kg);

i 2 - enthalpie de l'eau à = 5 0 (21 kJ / kg);

i n est l'enthalpie de la vapeur à 0,6 MPa (2763 kJ/kg) ;

i k est l'enthalpie du condensat, (669 kJ/kg) ;

Rendement du chauffe-eau à vapeur (= 0,95).

La consommation de vapeur pour la désaération de l'eau Da, kg / h est

où i cp est l'enthalpie moyenne de l'eau entrant dans le dégazeur, kJ / kg (i cp = 433 kJ / kg) ;

W p.v. - condensats du chauffe-eau avant traitement chimique de l'eau, kg/h (W p.w = D p.h.).

La demande totale de la chaufferie en vapeur D k, kg/h

D k = D s + D pv + D ae

Dk = 4562,99 + 151,46 + 683,31 = 5397,76 kg/h

En tenant compte des pertes de chaleur dans les conduites de vapeur, les unités, etc., qui peuvent être de 8 à 10 %, la demande de vapeur estimée D total, kg / h (pour période hivernale) sera

D total = D k * 1,1

D total = 5397,76 * 1,1 = 5937,54 kg/h

Sélection de chaudières à vapeur

Le choix du type et du nombre de chaudières pour répondre à tous les besoins de l'entreprise est fait de manière à ce qu'elles fournissent la demande de vapeur maximale en période d'exploitation hivernale, et en période estivale il y avait une possibilité d'alternance révision chats. La sélection des chaudières se fait en fonction de leur conductivité vapeur et thermique. Si la surface de chauffe est donnée dans la littérature de référence, alors la surface totale F, m2 de chauffe est déterminée par la formule :

où D total est la demande de vapeur estimée pour la période hivernale, en kg/h ;

h - facteur de sécurité égal à 1,1-1,2 ;

q k - volume de vapeur spécifique, kg / m 2 h, égal à 30-40, en fonction de la chaudière et du type de combustible;

Après avoir déterminé la surface de chauffe totale, nous sélectionnons la chaudière E-35 / 40-11 et installons 2 pièces.

condensat de ventilation du liquide de refroidissement

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