Consommation de vapeur par heure. Détermination de la consommation de vapeur estimée

Selon la valeur obtenue de oe, la consommation de vapeur de conception préliminaire est déterminée

qui sera ensuite affiné.

Pour les turbines avec une extraction de vapeur contrôlée (sur demande), le débit de vapeur préliminaire est déterminé par une formule approximative (en supposant que le rendement interne relatif de la partie haute pression et de la turbine dans son ensemble sont les mêmes) :

(13)

où g par la valeur de la sélection régulée (industrielle, chauffage) à la pression R par (en mission) ; N t 0chvd - différence de chaleur d'une turbine idéale par rapport à la pression initiale R 0 pour enlever la pression R selon (fig. 6).

Lors du calcul de la trajectoire d'écoulement d'une turbine à extraction contrôlée :

1) toutes les étapes avant l'extraction contrôlée sont calculées pour le débit de vapeur total trouvé par la formule (13) ;

2) les étapes après extraction contrôlée sont calculées pour le débit en mode purement condensant, déterminé par l'expression (12).

Les étages basse pression doivent assurer le passage de la vapeur lorsque la turbine fonctionne à la puissance électrique nominale avec l'extraction contrôlée coupée (mode condensation).

Le calcul du schéma thermique, la détermination de la consommation de vapeur dans les tronçons de la turbine et la réduction du bilan énergétique sont effectués pour deux modes de fonctionnement de la turbine :

a) avec prise réglable à la puissance électrique nominale (mode chauffage) ;

b) sans sélection réglable (mode condensation) à la puissance électrique nominale.

Correction des longueurs de la tuyère et des pales du rotor des étages avant que l'extraction contrôlée soit effectuée en fonction du débit de vapeur à travers les compartiments obtenus en mode chauffage, et les étages restants ― par consommation de vapeur à travers les compartiments en mode condensation.

EXEMPLE DE CALCUL D'UNE TURBINE À VAPEUR À ÉTAGE MULTIPLE

K-12-35 avec trois extractions régénératives pour le chauffage de l'eau d'alimentation jusqu'à 145 ° avec les données initiales suivantes :

nominal pouvoir électrique N e = 12 000 kW ;

fréquence de rotation m= 50 s -1 ;

pression de vapeur devant la turbine R"0 = 3,5 MPa ;

température de la vapeur devant la turbine t"0 = 435°C;

pression de la vapeur d'échappement R"k = 0,006 MPa ;

la distribution de vapeur est buse.

Détermination de la consommation de vapeur

Nous calculons la turbine pour la capacité économique. Nous accepterons

N ce = 0.9 N e = 0,9 12 000 = 10 800 kW.

Pression devant les buses de l'étage de commande en mode conception

R 0 = 0,95∙R« 0 = 0,95  3,5 = 3,325 MPa.

La perte de charge dans le tuyau d'échappement est déterminée par la formule

Δ p = p" À ∙ λ∙( Avec vp/100) 2,

adopter Avec vp = 120 m / s, = 0,07, on obtient

Δ R= 0,006 0,07 (120/100) 2 = 0,0006 MPa,

pression de vapeur derrière les pales du rotor du dernier étage

RÀ = p" À + Δ R= 0,006 + 0,0006 = 0,0066 MPa.

Nous décrivons grossièrement le processus dans h, s- diagramme

(voir Fig. 1), en traçant les points A "0, A 0, A" à t, A à t.

Trouver h 0 = 3304 kJ/kg ; hÀ t= 2143 kJ/kg ; hÀ t= 2162 kJ/kg ;

N t 0id = 3304-2143 = 1161 kJ/kg ; N t 0 = 3304-2162 = 1142 kJ/kg ;

dr = 1142/1161 = 0,984.

On prend η bvr = 1.0, η ′ o je= 0,8, selon les données de référence

m = 0,98 ; g = 0,97.

Ainsi, nous avons

oe = η dr ∙ η ′ o jeη vvr ∙ η m ∙ η g = 0,984 ∙ 0,8 1,0 ∙ 0,98 ∙ 0,97 = 0,748.

Consommation de vapeur de conception préliminaire pour la turbine

Tous les étages de turbine seront conçus pour cette consommation de vapeur.

Ligne de processus préliminaire dans h, s-le diagramme est tracé en fonction de la valeur acceptée "o je de la manière suivante :

N T je= 1142 0,8 = 913,6 kJ/kg.

Mettre hors N T je v h, s-diagramme, on obtient le point A k sur l'isobare Rà (fig. 6).

La tâche de tracer une ligne de référence pour changer l'état de la vapeur dans h, s-le schéma ne trouve que le volume spécifique de vapeur à la sortie du dernier étage. On retrouve l'état de vapeur à la sortie de cette étape en repoussant l'isobare Rà de A à la perte de sortie

N en z = c 2 2 z/2000.

En calcul préliminaire N en z se trouve à partir de l'expression

N en z = j'identifie un N t 0id ,

où id a est le coefficient de la perte de sortie du dernier étage.

Lors du calcul, ζ id a est estimé et trouvé N en z et Avec 2 z.

Figure 6. Processus d'expansion de la vapeur dans la condensation (a)

et cogénération (b) turbines dans h, s-graphique

Moins id a, moins, par conséquent, Avec 2 z - la vitesse de sortie de la vapeur dans la dernière étape, mais plus la longueur de la lame sera longue.

La valeur de id a doit être fixée sur la base des données disponibles sur des conceptions de turbines similaires.

Pour les petites turbines à condensation ζ id a = 0,015… 0,03 ; pour les grandes turbines à condensation ζ id a = 0,05 ... 0,08.

Pour turbines avec contre-pression id a<0,015.

Prenons ζ id a = 0,0177. Puis

Nà z = 0,0177 1161 = 20,55 kJ / kg.

L'état de vapeur au point a à z correspond au volume spécifique de vapeur v 2 z= 20,07m 3 /kg. Enthalpie de vapeur derrière la turbine h k =

2390.4 kJ/kg.

La première étape du calcul préliminaire se termine par la détermination du débit de vapeur approximatif à travers la turbine et du volume spécifique approximatif de vapeur à la sortie du dernier étage.

La deuxième étape consiste à vérifier la possibilité de mise en œuvre constructive de la dernière étape et à déterminer provisoirement la perte de chaleur isentropique dans celle-ci.

2. Calcul préliminaire de la dernière étape

Pour le calcul préliminaire de la dernière étape, les paramètres suivants sont connus :

N t 0id, Nà z, id a, G, n.

Dans le calcul ultérieur, l'indice z Jeter.

Vitesse de vapeur à la sortie de la grille de travail du dernier étage

Pour déterminer le diamètre du dernier étage, il faut régler le rapport ν = d / l 2, où ré- le diamètre moyen du dernier étage ; je 2 - la longueur de la lame de sortie du dernier étage.

Dans les turbines existantes, la valeur ν se situe dans la plage de 2,7 à 50,0. Les petites valeurs se réfèrent à de puissantes turbines à condensation, les grandes valeurs sont typiques pour les petites turbines à condensation et les turbines à contre-pression. Les aubes des derniers étages peuvent être réalisées soit à profil constant, soit à profil variable. La question du passage d'aubes à profil constant en hauteur à un profil tourbillonnant doit être résolue en comparant les pertes dues à l'écoulement autour des pales du rotor avec une évolution de la valeur de . Pour les valeurs ν<8 лопатки прихо­дится всегда выполнять закрученными. При ν >12, l'utilisation de la torsion ne donne pas un gain tangible d'efficacité.

Laisser , par exemple, le rapport = 5,2. Ensuite, en supposant la sortie de vapeur axiale dans le dernier étage, c'est-à-dire α 2 = 90 ° (et, par conséquent, Avec 2a = avec 2), on obtient :

Ainsi, la longueur des pales du rotor

je 2 = d /= 1,428 / 5,2 = 0,2746 m.

Vitesse périphérique au diamètre médian de la marche

u =π d ∙ n= 3,14 1,428 50 = 224,3 m/s.

Vitesse périphérique en bout de pale
vous v = u (d + l 2 ) / ré= 224,3 (1,428 + 0,2746) / 1,428 = 267,4 m / s .

De telles vitesses sont tout à fait acceptables.

Lors du calcul des turbines de faible puissance, il n'est pas nécessaire de vérifier la résistance des pales du rotor, si vous c ne dépasse pas 300 m/s .

Diamètre de la section radiculaire

réÀ = d - l 2 = 1,428 - 0,2746 = = 1,153 m .

La vitesse périphérique des aubes dans la section de racine

vousÀ = π dÀ n= 181,17 m/s.

La détermination de la perte de chaleur traitée dans l'étage de turbine axiale est effectuée pour des conditions de fonctionnement optimales, qui sont exprimées par le rapport de vitesse optimal

(14)

où – le degré de réactivité de la scène.

La perte de chaleur disponible traitée dans l'étage de turbine avec le plus grand rendement peut être déterminée à partir de l'expression (14) :

,

après la transformation de laquelle on trouve

Dans cette formule, les quantités toi,ρ , φ, α 1 se réfèrent à la section médiane de l'étape.

Étant donné que dans n'importe quelle section le long de la hauteur de la lame, la chute de chaleur N 0 doit être le même (la pression devant et derrière l'étage en hauteur est constante), alors elle peut être calculée par l'expression (15) et pour la section racine du dernier étage, où ρ à ≈0 (tous les étages de les turbines à chambre sont conçues avec un degré de réactivité dans la section racine à ≈0), u = uà, en prenant approximativement φ = 0.95 et 1 = 15 о :

A une chute de chaleur donnée N 0 diamètre optimal de la section racine de la marche ré k peut être déterminé après transformation de l'expression (15) :

. (16)

En prenant, par exemple, pour la section racine du pas ρ к = 0, φ = 0,955, α 1 = 15 о, on obtient le diamètre optimal de la section racine à N 0 = 78 kJ/kg :

3. Calcul de l'étage de contrôle

Nous choisissons l'étage réglant sous la forme d'un disque Curtis à deux couronnes. Prenons une chute de chaleur égale à 30% de la chute de chaleur totale N t 0, qui sera

N 0 pc = 0,3 1142 = 342,6 kJ / kg.

D'après le calcul préliminaire de la turbine, les éléments suivants sont connus :

1) consommation approximative de vapeur g= 12,436 kg/s ;

2) pression de conception devant les buses de l'étage de commande p 0 = 3,325 MPa ;

3) enthalpie de vapeur devant les buses de l'étage de commande h 0 = 3304 kJ/kg.

La méthode de calcul d'un étage de régulation à deux couronnes ne diffère pratiquement pas de la méthode de calcul décrite ci-dessus pour le calcul d'une turbine à un étage avec une roue à deux couronnes.

Nous construisons h, s-diagramme du processus d'expansion isentropique de la vapeur d'eau dans cette étape du point initial A 0 (Fig. 7) au point a à t pc, en reportant la chute de chaleur N 0 pc =

342.6 kJ/kg, et trouver la pression derrière l'étage de régulation R kpc = 0,953 MPa.

Riz. 7. Détermination de la pression en aval de l'étage de régulation et

chute de chaleur disponible N 0 (2-z )

Accepter le degré de réactivité du réseau

Le premier p1 de travail = 0,

Ligne directrice n = 0,05,

Le deuxième travail ρ p2 = 0.

Goutte de chaleur traitée dans le réseau de buses,

N 011 = (1- ρ p1 -ρ n - ρ p2) ∙ N 0 pc = 0,95 342,6 = 325,47 kJ/kg.

La pression derrière la première grille de travail, égale à la pression derrière les buses (puisque ρ p1 = 0), est déterminée par h, s-graphique:

R 11 = p 21 = 1,024 MPa.

Transfert de chaleur traité dans la grille de guidage,

N 012 = n N 0 pc = 0,05 432,6 = 17,13 kJ/kg.

La pression derrière la grille de guidage est égale à la pression derrière la platine (puisque ρ p2 = 0) :

R 12 = p 22 = p Haut Avec= 0,953 MPa .

Après avoir prédéfini le coefficient de vitesse = 0,965, nous déterminons la perte dans les buses :

N c = (1- 2) N 011 = (1-0,965 2) 325,47 = 22,384 kJ/kg.

Reporter la perte N de à h, s-schéma (voir Fig. 2), on retrouve sur l'isobare R 11 = p 12 point a 11, qui caractérise l'état de la vapeur derrière les buses. À ce stade, nous déterminons le volume spécifique de vapeur v 11 = 0,24 m 3 /kg .

Vitesse isoentropique (conditionnelle) du flux de vapeur sortant du réseau de buses

Avec de =.

Acceptons les valeurs u/c d'être égal à 0,2 ; 0,22 ; 0,24 ; 0,26 ; 0,28 et effectuer des calculs de variantes dont les résultats sont résumés dans

languette. 2 (dans toutes les versions, on suppose que α 11 = 12,5°).

Pour la première option attitude u/c de = 0,2. Vitesse périphérique dans cette variante

vous=(u/cà partir de)· c de = 0,2 827,8 = 165,554 m / s.

Diamètre moyen des marches d = u / (π N) = 1,054 m.

Vitesse réelle de la vapeur à la sortie de la grille de buse

778,57 m/s .

À partir de l'équation de continuité pour la section de sortie du réseau de buses

ε L 11 = Gv 11 / (π Dc 11 · sinα 11) =

12,436 0,24 / (π 1,054 778,57 sin12,5 °) = 0,00536 m .

Depuis ε L 11 <0,02 м, принимаем парциальный подвод пара к рабочим лопаткам и находим оптимальную степень парциальности

Longueur de sortie des lames de buse

je 11 = ε L 11 / opt = 0,0243 m.

Nous prenons la largeur des lames de buses b 11 = 0,04 m .

Le coefficient affiné de la vitesse du réseau de buses est déterminé à partir de la Fig. 4 à b 11 / je 11 = 0,04 / 0,0243 = 1,646 et la valeur de l'angle α 11 = 12,5 ° :

Le coefficient affiné de la vitesse du réseau de buses ne diffère pas de celui précédemment accepté, donc la vitesse de la vapeur à la sortie du réseau de buses est c 11 et perte d'énergie dans le réseau de buses H c n'est pas spécifié.

Les dimensions des lames de buses restent inchangées. Les dimensions des aubes de travail et de guidage sont prises pour assurer l'ouverture en douceur du chemin d'écoulement dans cette version du calcul comme suit :

je 21 = 0,0268 m, je 12 = 0,0293 m, je 22 = 0,0319 m ,

b 21 = 0,025 m, b 12 = 0,03 m, b 22 = 0,030 m .

Les principaux résultats des calculs de l'étage de commande de la turbine pour les cinq options sont résumés dans le tableau. 2. Les formules permettant de déterminer toutes les valeurs numériques des grandeurs sont données ci-dessus, dans l'exemple de calcul d'une turbine à pas de vitesse.

Des variantes de calcul (tableau 2), il s'ensuit que l'efficacité relative interne la plus élevée de l'étage de commande η o je max = 0.7597 avec un diamètre moyen ré pc = 1,159 m (variante avec le rapport de vitesse u/s de = 0,22). Enthalpie de vapeur derrière l'étage de commande dans cette version

h Haut Avec = h 0 - H i pc = 3304 -260,267 = 3043,733 kJ / kg.

Cette enthalpie correspond à l'état de la vapeur au point de p Avec sur l'isobare R Haut Avec= 0,953 MPa h, s- des diagrammes (voir Fig. 7) et prend en compte toutes les pertes aube et supplémentaires de l'étage de commande. À partir de ce point, le processus de détente de la vapeur commence dans les étages de turbine non régulés.

Tableau 2

Les principaux résultats du calcul de l'étage de commande de la turbine

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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.

Il est recommandé d'installer des chaudières de type E-35 / 40-11, E-50 / 40-11, E-75 / 40-11 dans les chaufferies des usines de confiserie de faible puissance et dans les usines de moyenne et haute puissance - les chaudières verticales à tubes d'eau 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 la 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 pendant la période de fonctionnement hivernale, et pendant la période estivale, il y avait la possibilité d'une révision majeure alternative des 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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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.

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 brasseurs ou pour 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 particulier, la charge thermique de l'appareil (chaleur consommée) peut être déterminée à partir du bilan thermique du procédé. 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.

Pour changer l'état d'agrégation d'une substance (solidification, fusion, évaporation, condensation), on consomme de l'énergie thermique dont la quantité est déterminée 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 fonctionnement périodique - par cycle de travail (J). Pour déterminer la consommation de chaleur par équipe (jour), il est nécessaire de multiplier le flux thermique par le temps de fonctionnement de l'appareil par équipe, jour, ou par le nombre de cycles de fonctionnement d'un appareil batch et le nombre d'appareils similaires.

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 - la consommation totale de chaleur ou la charge thermique de l'appareil de chauffage (kJ, kJ / s) est déterminée 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 au débit de 0,25 kg/min pour 1 m 2 de section de l'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.

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 des équipements technologiques (à l'exception des baromètres) indiquent généralement une surpression, c'est-à-dire 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 indique 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.