Расход пара в час. Определение расчетного расхода пара

По полученному значению η оэ определяют предвари­тельный расчетный расход пара

который потом будет уточнен.

Для турбин с одним регулируемым отбором пара (по заданию) предварительный расходпара определяется по приближенной формуле (в предположении, что относитель­ный внутренний КПД части высокогодавления и турбины вцелом одинаковы):

(13)

гдеG по -величина регулируемого (промышленного, теплофикационного) отбора при давлении р по (по заданию); Н т 0чвд -теплоперепад идеальной турбины от начального давления р 0 до давления отборар по (рис. 6).

При расчете проточной части турбины с регулируемым отбором:

1) все ступени до регулируемого отбора рассчитывают­ся на полный расход пара, найденныйпо формуле (13);

2) ступени после регулируемого отбора рассчитываются на расход при чисто конденсационномрежиме, определяе­мый по выражению (12).

Ступени низкого давлении должны обеспечить пропуск пара при работе турбины с номинальной электрической мощностью при отключенном регулируемом отборе (конденсационный режим).

Расчет тепловой схемы, определениерасходов пара по отсекам турбины и сведение энергетическогобаланса прово­дится на два режима работы турбины:

а) с регулируемым отбором при номинальной электрической мощности (теплофикационный режим);

б) без регулируемого отбора (конденсационный режим) при номинальной электрической мощности.

Корректировка длин сопловых и рабочих лопаток ступеней до регулируемого отбора производится по расходам пара через отсеки, полученные при теплофикационном режиме, а остальных ступеней ― по расходам пара через отсеки при конденсационном режиме.

ПРИМЕР РАСЧЕТА МНОГОСТУПЕНЧАТОЙ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

К-12-35 с тремя регенератив­ными отборами для подогрева питательной воды до 145 °Спо следующим исходным данным:

номинальная электрическая мощность N э = 12000 кВт;

частота вращения n =50 с -1 ;

давление пара перед турбиной р " 0 = 3,5 МПа;

температура пара перед турбиной t " 0 = 435 o С;

давление отработавшего пара р " к = 0,006 МПа;

парораспределение сопловое.

Определение расхода пара

Расчет турбины проводим на экономическую мощность. Примем

N эк =0,9N э =0,9∙12000 = 10800 кВт.

Давление перед соплами регулирующей ступени при расчетном режиме

р 0 = 0,95∙р " 0 = 0,95∙3,5=3,325 МПа.

Потерю давления в выхлопном патрубке определим по формуле

Δр = р " к ∙ λ∙(с вп /100) 2 ,

приняв с вп =120 м/с, λ = 0,07, получим

Δр =0,006∙0,07∙(120/100) 2 = 0,0006 МПа,

давление пара за рабочими лопатками последней ступени

р к =р " к + Δр = 0,006 +0,0006 = 0,0066 МПа.

Ориентировочно изображаем процесс в h,s- диаграмме

(см. рис. 1), нанеся точки А" 0 , А 0 , А" к t , А к t .

Найдем h 0 = 3304 кДж/кг; h ′ к t = 2143 кДж/кг; h к t = 2162 кДж/кг;

Н т 0ид = 3304-2143 = 1161 кДж/кг; Н т 0 = 3304-2162= 1142 кДж/кг;

η др = 1142/1161 = 0,984.

Принимаем η ввр = 1,0, η ′ oi = 0,8, по справочным данным

η м =0,98; η г =0,97.

Таким образом, имеем

η оэ = η др ∙η ′ oi ∙η ввр ∙η м ∙η г =0,984∙0,8∙1,0∙0,98∙0,97=0,748.

Предварительный расчетный расход пара на турбину

На этот расход пара будут рассчитаны все ступени турбины.

Предварительная линия процесса в h,s -диаграмме наносится по принятому значению η " oi следующим образом:

Н т i = 1142∙0,8=913,6 кДж/кг.

Откладывая Н т i в h,s -диаграмме, получим точку А к на изобаре р к (рис. 6).

Задачей нанесения ориентировочной линии изменения состояния пара в h,s -диаграмме является только отыс­кание удельного объема пара на выходе из последней ступени. Состояние пара на выходе из этой ступени найдем, отложив вниз по изобаре р к от А к выходную потерю

Н в z =c 2 2 z /2000.

В предварительном расчете Н в z находят из выраже­ния

Н в z = ζ ид а ∙Н т 0ид ,

где ζ ид а -коэффициент выходной потери последней ступе­ни.

При расчете оценивают ζ ид а и находят Н в z и с 2 z .

Рис.6. Процесс расширения пара в конденсационной(а)

и теплофикационной (б) турбинах в h,s -диаграмме

Чем меньше ζ ид а, тем меньше, следовательно, с 2 z – выходная скорость пара в послед­ней ступени, но тем больше будет длина лопатки.

Величиной ζ ид а следует задаваться на основании име­ющихся данных по аналогичным конструкциям турбин.

Для небольших конденсационных турбин ζ ид а = =0,015…0,03; для крупных конденсационных турбин ζ ид а = =0,05 … 0,08.

Для турбин с противодавлением ζ ид а <0,015.

Примем ζ ид а =0,0177. Тогда

Н в z = 0,0177∙1161 =20,55кДж/кг.

Состоянию пара в точке а к z соответствует удельный объём пара v 2 z =20,07м 3 /кг. Энтальпия пара за турбиной h к =

2390,4 кДж/кг.

Определением ориентировочного расхода пара через турбину и приблизительного удельного объема пара на вы­ходе из последней ступени заканчивается первая стадия предварительного расчета.

Вторая стадия заключается в проверке возможности конструктивного осуществления последней ступени и ориен­тировочном определении изоэнтропийного теплоперепада в ней.

2. Предварительный расчет последней ступени

Для предварительного расчета последней ступени известны следующие параметры:

Н т 0ид, Н в z ,ζ ид а, G, n .

В дальнейшемрасчете индекс z отбрасываем.

Скорость пара навыходе из рабочей решетки последней сту­пени

Дляопределения диаметра последней ступени необхо­димо задаться отношением ν = d/l 2 , где d – средний диаметр последней ступени; l 2 – выходная длина лопаткипоследней ступени.

В существующих турбинах величина ν лежит в пре­делах 2,7 … 50,0. Малые значения относятся кмощным конденсационнымтурбинам, большие-характерны для кон­денсационныхтурбин небольшой мощности и турбин с противодавлением. Лопатки последних ступеней могут выпол­няться либо с постоянным, либо с переменным профилем. Вопрос о переходе от лопаток с постоянным по высоте профилем кзакрученным должен решаться на основании сопо­ставления потерь, вызываемых обтеканием рабочих лопаток, при изменении величины ν. При значениях ν <8 лопатки прихо­дится всегда выполнять закрученными. При ν >12 приме­нение закрутки не дает ощутимого выигрыша в КПД.

Пусть, например, отношениеν =5,2. Тогда, предполагая в последней ступени осевой выход пара, т.е. α 2 = 90° (и, следовательно, с 2а =с 2), получим:

Таким образом, длина рабочих лопаток

l 2 =d/ ν =1,428/5,2=0,2746 м.

Окружная скорость на среднем диаметре ступени

u = π∙d∙n = 3,14∙1,428∙50 = 224,3 м/с.

Окружная скорость на конце лопатки
u в =u∙(d+l 2 )/d =224,3∙(1,428+0,2746)/1,428=267,4м/с.

Такие скорости вполне допустимы.

При расчете турбин небольшой мощности нет необходи­мости производить проверку на прочность рабочие лопатки, если u в не превышает 300 м/с.

Диаметр корневого сечения

d к = d - l 2 = 1,428 - 0,2746 = =1,153 м.

Окружная скорость лопаток в корневом сечении

u к = π∙ d к ∙n =181,17 м/с.

Определение теплоперепада, перерабатываемого в осевой тур­бинной ступени, производится для оптимальных условий работы, которые выражаются оптимальным отношением скоростей

(14)

где ρ – степень реактивности ступени.

Располагаемый теплоперепад, перерабатываемый в турбин-ной ступени с наибольшей экономичностью, можно определить из выражения (14):

,

после преобразования которого находим

В этой формуле величины u, ρ, φ, α 1 относятся к среднему сечению ступени.

Поскольку в любом сечении по высоте лопатки теплоперепад Н 0 должен быть одинаков (давление перед и за сту­пенью по высоте постоянно), то его можно рассчитать по выражению (15) и для корневого сечения последней ступени, где ρ к ≈0 (все ступени камерных турбин проектируют со степенью реактивности в корневом сечении ρ к ≈0), u=u к,приняв ориентировочно φ=0,95 и α 1 = 15 о:

При заданном теплоперепаде Н 0 оптимальный диаметр корневого сечения ступени d к можно определить после преобразования выражения (15):

. (16)

Приняв, например, для корневого сечения ступени ρ к =0 , φ=0,955, α 1 =15 о, получим оптимальный диаметр корневого сечения при Н 0 =78 кДж/кг:

3. Расчет регулирующей ступени

Выбираем регулирующую ступень в виде двухвенечного диска Кертиса. Примем теплоперепад в ней равным 30 % от общего теплоперепада Н т 0 , что составит

Н 0 рс =0,3∙1142=342,6кДж/кг.

Из предварительного расчета турбины известны:

1) ориентировочный расход пара G = 12,436 кг/с;

2) расчетное давление перед соплами регулирующей ступени p 0 =3,325 МПа;

3) энтальпия пара перед соплами регулирующей ступе­ни h 0 =3304 кДж/кг.

Методика расчета двухвенечной регулирующей ступени практически не отличается от изложенной выше методики расчета одноступенчатой турбины с двухвенечным рабочим колесом.

Строим в h,s -диаграмме водяного пара изоэнтропийный процесс расширения в этой ступени из начальной точки А 0 (рис. 7) до точки а к t рс, откладывая теплоперепад Н 0 рс =

342,6кДж/кг, и находим давление за регулирующей ступенью р к рс =0,953 МПа.

Рис. 7. Определение давления за регулирующей ступенью и

располагаемого теплоперепада Н 0(2- z )

Принимаем степень реактивности решёток

Первой рабочейρ р1 =0,

Направляющей ρ н =0,05,

Второй рабочей ρ р2 =0.

Теплоперепад, перерабатываемый в сопловой решётке,

Н 011 =(1- ρ р1 -ρ н - ρ р2)∙Н 0 рс =0,95∙342,6=325,47 кДж/кг.

Давление за первой рабочей решёткой, равное давлению за соплами (т. к. ρ р1 =0), определяем по h,s -диаграмме:

р 11 =р 21 =1,024 МПа.

Теплоперепад, перерабатываемый в направляющей решётке,

Н 012 = ρ н ∙ Н 0 рс =0,05∙432,6=17,13 кДж/кг.

Давление за направляющей решёткой равно давлению за ступенью (т. к. ρ р2 =0):

р 12 =р 22 = р к рс =0,953 МПа.

Задавшись предварительно коэффициентом скорости φ=0,965, определяем потерю в соплах:

Н с =(1- φ 2) Н 011 =(1-0,965 2)∙325,47 =22,384 кДж/кг.

Откладывая потерю Н с в h,s -диаграмме (см. рис. 2), находим на изобаре р 11 =р 12 точку а 11 , характеризующую состояние пара за соплами. В этой точке определяем удельный объём пара v 11 =0,24 м 3 /кг.

Изоэнтропийная (условная) скорость истечения пара из сопловой решетки

с из = .

Примем значения u/c из равными 0,2; 0,22; 0,24; 0,26; 0,28 и проведем вариантные расчеты, результаты которых сведены в

табл. 2 (во всех вариантах принято α 11 =12,5°).

Для первого варианта отношение u/c из = 0,2. Окружная скорость в этом варианте

u =(u/c из)·c из = 0,2·827,8= 165,554 м/с.

Средний диаметр ступени d=u/(π·n)= 1,054 м.

Действительная скорость пара на выходе из сопловой решетки

778,57 м/с.

Из уравнения сплошности для выходного сечения сопловой решетки

ε·l 11 = G·v 11 / (π·d·c 11 · sinα 11)=

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

Так как ε·l 11 <0,02 м, принимаем парциальный подвод пара к рабочим лопаткам и находим оптимальную степень парциальности

Выходная длина сопловых лопаток

l 11 = ε·l 11 / ε опт =0,0243 м.

Ширину сопловых лопаток принимаем b 11 = 0,04 м.

Уточненный коэффициент скорости сопловой решетки определяем по рис. 4 при b 11 /l 11 = 0,04/0,0243 = 1,646 и значении угла α 11 = 12,5°:

Уточненный коэффициент скорости сопловой решеткиφне отличается от принятого ранее, поэтому скорость пара на выходе из сопловой решетки c 11 и потерю энергии в сопловой решетки H c не уточняем.

Размеры сопловых лопаток остаются неизменными. Размеры рабочих и направляющих лопаток принимаем для обеспечения плавности раскрытия проточной части в этом варианте расчёта такими:

l 21 = 0,0268 м, l 12 =0,0293 м, l 22 =0,0319 м,

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

Основные результаты расчетов регулирующей ступени турбины для всех пяти вариантов сведены в табл. 2. Формулы для определения всех численных значений величин приведены выше, в примере расчёта турбины со ступенями скорости.

Из вариантных расчётов (табл. 2) следует, что наибольший внутренний относительный КПД регулирующей ступени η oi max =0,7597 при среднем диаметре d рс =1,159 м (вариант с отношением скоростей u/с из =0,22). Энтальпия пара за регулирующей ступенью в этом варианте

h к рс =h 0 - H i рс =3304 -260,267=3043,733 кДж/кг.

Эта энтальпия соответствует состоянию пара в точкеа к рс на изобаре р к рс =0,953 МПа h,s -диаграммы (см. рис. 7) и учитывает все лопаточные и дополнительные потери регулирующей ступени. Из этой точки начинается процесс расширения пара в нерегулируемых ступенях турбины.

Таблица 2

Основные результаты расчета регулирующей ступени турбины

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Теплоснабжение

Источниками теплоснабжения для предприятий кондитерской промышленности могут быть собственная котельная или посторонний централизованный источник тепла.

Расход тепловой энергии складывается из расходов горячей воды и пара на различные нужды:

технологические;

хозяйственно-бытовые;

санитарно-технические (отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха).

В качестве теплоносителя для технологических нужд используется насыщенный пар (без присутствия гидрозина или других канцерогенных веществ) давлением 0,05-1,0 МПа (для специализированных шоколадных цехов 0,8-1,0; для других цехов 0,05-0,6 Мпа).

Теплоносителем для системы вентиляции и отопления служит высокотемпературная вода с параметрами 150 - 70 0 С, 130 - 70 0 С; для горячего водоснабжения - высокотемпературная вода тех же параметров ли пар давлением 0,3 Мпа - для нужд вентиляции и 0,07 МПа - для отопления.

В котельных кондитерских фабрик малой мощности рекомендуется устанавливать котлы типа Е-35/40-11, Е-50/40-11, Е-75/40-11, на фабриках средней и большой мощности - вертикально-водотрубные котлы типа ДКВР. Котлы работают при давлении 0,9 МПа и без перегрева пара. Пар с меньшим давлением для различных нужд получают редуцированием.

Возвращаемый в котельную конденсат для систем отопления и вентиляции принимается за 100 %, для производственного пароснабжения - 80 %, системы горячего водоснабжения - 90%.

Расчет расхода пара

Расход пара на технологические нужды может быть определен по нормам потребления отдельными аппаратами и машинами или по укрупненным показателям.

Проектируемая или реконструируемая фабрика может включать различные цеха, в которых вырабатывается 2-3 группы кондитерских изделий (конфеты, карамель, печенье и т.д.).

Расход пара на технологические нужды Д 1 , кг/ч определяется по формуле:

Д 1 = Р 1 * q t

Где Р t - часовая производительность по готовой продукции, т/ч;

q t - удельный расход пара, кг/т.

Д 1 = 2,88*1200= 3456 кг/ч

Расход пара на отопление Д 2 , кг/ч рассчитывается по формуле:

где Q ОТ - максимальный тепловой расход теплоты на отопление, Вт;

ТО - КПД теплообменника (ТО =0,95).

При определении необходимого расхода теплоты следует учитывать район расположения кондитерской фабрики, длительность отопительного сезона, расчетные температуры.

Расход теплоты на отопление здания Q от, Вт определяется по формуле:

Q ОТ = Х 0 * V * q ОТ * (t П - t H)

Где Х 0 - удельная тепловая характеристика здания, Вт/(м 3 *К);

q ОТ - удельные теплопотери 1 м 3 здания, кдж/м 3 ;

V - объем отапливаемой части, м 3 (V=11750 м 3);

t П - средняя температура отапливаемого помещения, 0 С (t П =18-20 0 С);

t H - расчетная зимняя температура наружнего воздуха для отопления, 0 С;

Q ОТ = 0,5 * 11750 * 1,26 * (20-(-18))=281295 Вт

Расход пара на вентиляцию Д 3 , кг/ч определяется по формуле:

где Q в - часовой расход количества теплоты на вентиляцию (подогрев воздуха), Вт;

i n - энтальпия пара, кДж/кг (при давлении пара 0,07 МПа, i n =2666.6 кДж/кг);

i k - энтальпия конденсата, кДж/кг (i k =375,6 кДж/кг);

ТО - КПД теплообменника (ТО = 0,95).

Расход теплоты на вентиляцию Q в, Вт определяется по формуле:

где V в - общее кол-во вентилируемого воздуха, м 3 /ч;

Х в - удельная характеристика здания, Вт/(м 3 *К);

Плотность воздуха, кг/м 3 (= 1,2 кг/м 3);

с - массовая удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг*К) (с= 1,0 кДж/(кг*К);

t П - средняя температура вентилируемых помещений, 0 С (t П = 18-20 0 С);

t H - расчетная температура наружного воздуха в отопительный период, 0 С.

Общее кол-во вентилируемого воздуха V в, м 3 /ч определяется по формуле:

где П в - процент вентилируемых помещений (50-60);

V - объем зданния, м 3 ;

n - средняя кратность воздухообмена в час (n=3-5).

Расход пара на хозяйственно-бытовые нужды, Д 4 , кг/ч определяется по формуле:

где Q х/б - количество теплоты на подогрев воды для хозяйственно-бытовых нужд, Вт

где W - расход воды на хозяйственно-бытовые нужды, кг/ч (W=800 кг/ч);

с - удельная теплоемкость воды (с=4,19 кДж/кг*К);

t H , t K - начальная и конечная температура воды, (t H =10 0 С, t K = 75 0 С).

Суммарный расход пара на производство Д с, кг/ч равен:

Для определения расхода пара на собственные нужды котельной необходимо определить потери конденсата.

Возврат конденсата от системы производственного пароснабжения W k 1 , кг/ч кондитерской фабрики составляет 80 %, тогда

W k 1 = 0,8*Д 1

W k 1 = 0,8*3456=2764,8 кг/ч

Возврат конденсата W k 4 , кг/ч от системы горячего водоснабжения составляет 90 %, тогда

W k 4 = 0,9*Д 4

W k 4 = 0,9*100,11=90,1 кг/ч

Потери конденсата Д n . к, кг/ч составляют

Д n . к = Д с - (W k 1 - W k 4)

Д n . к = 4562,99 - (2764,8 + 90,1)=1708,1 кг/ч

Расход сырой воды В, кг/ч для покрытия потерь конденсата принимают на 20 % больше, тогда

В = 1,2 * Д n . к

В = 1,2 * 1708,1=2049,72 кг/ч

Расход пара на подогрев воды Д п.в. , кг/ч равен:

где i 1 - энтальпия воды при =40 0 С (168 кДж/кг);

i 2 - энтальпия воды при =5 0 С (21 кДж/кг);

i n - энтальпия пара при 0,6 Мпа (2763 кДж/кг);

i k - энтальпия конденсата, (669 кДж/кг);

КПД парового водонагревателя (= 0,95).

Расход пара на деаэрацию воды Д аэ, кг/ч равен

где i cp - средняя энтальпия воды, поступающей в деаэратор, кДж/кг (i cp = 433кДж/кг);

W п.в. - конденсат от водоподогревателя перед химводоочисткой, кг/ч (W п.в = Д п.в.).

Общая потребность котельной в паре Д к, кг/ч

Д к = Д с + Д пв + Д аэ

Д к = 4562,99 + 151,46 + 683,31 = 5397,76 кг/ч

С учетом тепловых потерь в паропроводах, агрегатах и т.д., которые могут составлять 8-10 %, расчетная потребность в паре Д общ, кг/ч (для зимнего периода) будет

Д общ = Д к * 1,1

Д общ = 5397,76* 1,1 = 5937,54 кг/ч

Выбор паровых котлов

Выбор типа и количества котлов для обеспечения всех нужд предприятия производится из такого расчета, чтобы они обеспечили максимальную потребность пара в зимний период работы, а в летний период была возможность поочередного капитального ремонта котов. Подбор котлов производится по их паро- и теплопроводности. Если в справочной литературе приведена площадь поверхности нагрева, то суммарная площадь поверхности F, м 2 нагрева опредиляется по формуле:

где Д общ - расчетная потребность в паре для зимнего периода, кг/ч;

ч - коэффициент запаса, равный 1,1-1,2;

q k - удельный парообъем, кг/м 2 ч, равный 30-40 в зависимости от котла и вида топлива;

Определив суммарную поверхность нагрева, подбираем котел Е-35/40-11, и устанавливаем 2 шт.

теплоноситель вентиляция конденсат

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Расчетная тепловая нагрузка на горячее водоснабжение. Определение расхода пара внешними потребителями. Определение мощности турбины, расхода пара на турбину, выбор типа и числа турбин. Расход пара на подогреватель высокого давления. Выбор паровых котлов.

курсовая работа , добавлен 26.01.2016


Построение процесса расширения пара в турбине в H-S диаграмме. Определение параметров и расходов пара и воды на электростанции. Составление основных тепловых балансов для узлов и аппаратов тепловой схемы. Предварительная оценка расхода пара на турбину.

курсовая работа , добавлен 05.12.2012


Процесс расширения пара в турбине в h,s-диаграмме. Баланс основных потоков пара и воды. Определение расхода пара на приводную турбину. Расчет сетевой подогревательной установки, деаэратора повышенного давления. Определение тепловой мощности энергоблоков.

курсовая работа , добавлен 09.08.2012


Краткое описание тепловой схемы турбины Т-110/120–130. Типы и схемы включения регенеративных подогревателей. Расчет основных параметров ПВД: греющего пара, питательной воды, расход пара в подогреватель, охладителя пара, а также охладителя конденсата.

курсовая работа , добавлен 02.07.2011


Расчет тепловой нагрузки и построение графика. Предварительный выбор основного оборудования: паровых турбин и котлов. Суммарный расход сетевой воды на теплофикацию. Расчет тепловой схемы. Баланс пара. Анализ загрузки турбин и котлов, тепловой нагрузки.

курсовая работа , добавлен 03.03.2011


Описание тепловой схемы, ее элементы и структура. Расчет установки по подогреву сетевой воды. Построение процесса расширения пара. Баланс пара и конденсата. Проектирование топливного хозяйства, водоснабжение. Расчет выбросов и выбор дымовой трубы.

курсовая работа , добавлен 13.12.2013


Параметры пара и воды турбоустановки. Протечки из уплотнений турбины. Регенеративные подогреватели высокого давления. Деаэратор питательной воды. Установка предварительного подогрева котельного воздуха. Расширитель дренажа греющего пара калориферов.

курсовая работа , добавлен 06.03.2012


Определение предварительного расхода пара на турбину. Расчет установки по подогреву сетевой воды. Построение процесса расширения пара. Расчёт сепараторов непрерывной продувки. Проверка баланса пара. Расчёт технико-экономические показателей работы станции.

курсовая работа , добавлен 16.10.2013


Определение максимальной тепловой мощности котельной. Среднечасовой расход теплоты на ГВС. Тепловой баланс охладителей и деаэратора. Гидравлический расчет тепловой сети. Распределение расходов воды по участкам. Редукционно-охладительные установки.

курсовая работа , добавлен 28.01.2011


Построение процесса расширения пара в h-s диаграмме. Расчет установки сетевых подогревателей. Процесс расширения пара в приводной турбине питательного насоса. Определение расходов пара на турбину. Расчет тепловой экономичности ТЭС и выбор трубопроводов.

3.2.2 Расчёт расхода пара на отопление и вентиляцию

Расчёт затрат тепла на отопление и вентиляцию определяется по формуле:

Q=q · V · (t пом – t расч ) · Т год , кВт/год, (3.11)

где q – удельный расход тепла на отопление и вентиляцию 1м 3 помещения при разности температур в 1°С, кВт/(м 3 .град).

Усреднённое значение этой величины можно принять: для отопления – 0,45 · 10 -3 кВт/(м 3 .град), для вентиляции 0,9 · 10 -3 кВт/(м 3 .град).

V – суммарный объём помещений участка без учёта объёма сушильных камер, м 3 ;

t пом – температура в помещении, принимается 20°С;

t расч – расчётная температура для отопления и вентиляции;

Т год – продолжительность отопительного сезона определяется по формуле:

Т год = 24*τ от, ч,

где τ от – продолжительность отопительного сезона, дни.

Т год = 24 · 205 = 4920 ч.

Q от = 0,45 · 10 -3 · 4456,872 · (20-(-26)) · 4920 = 453,9 · 10 3 кВт/год.

Q вент = 0,09 · 10 -3 · 4456,872 · (20-(-12)) · 4920 = 63,15 · 10 3 кВт/год.

Таблица 3.3 – Расчёт расхода тепла на отопление и вентиляцию

Расчёт годовой потребности в паре на отопление и вентиляцию определяется по формуле:

3.2.3 Расчёт расхода тепла (пара) на бытовые нужды

Расчёт расхода тепла (пара) на бытовые нужды определяется по формуле:

где q – расход пара на 1 человека в смену;

m – число человек, работающих в наиболее загруженную смену;

n – число смен работы участка (целесообразно принять 2);

τ – число дней работы участка в год.

3.2.4 Расчёт общей годовой потребности в паре на технологические и бытовые нужды, отопление и вентиляцию

Расчёт общей годовой потребности в паре на технологические и бытовые нужды, отопление и вентиляцию определяется по формуле:

D общ = D уч год + D от + D быт , т/год . (3.14)

D общ =8,13+891,47+2,6=902,2 т/год.

На предприятиях водяной пар расходуют на технологические и бытовые и силовые цели.

Для технологических целей глухой и острый пар используют как тепло­носитель. Острый пар используют, например, для разваривания сырья в варильниках или нагрева и перемешивания жидкостей барботированием, для создания избыточного давления в автоклавах, а также на изменение агрегатного состояния вещества (испарение или выпаривание жидкости, сушка материалов и т.д.). Глухой пар используют в поверхностных теплообменниках с паровым обогревом. Давление пара, используемого на мясообрабатывающих предприятиях, колеблется от 0,15 до 1,2 МПа (1,5÷12 кг/см 2).

Для каждой технологической операции с использованием водяного пара определяют его расход по данным теплового баланса каждого теплового процесса. При этом используют данные материальных балансов продуктовых расчетов. Для периодических процессов учитывают время термообработки по каждому циклу.

В каждом конкретном случае тепловая нагрузка аппарата (затраченное тепло) может быть определена из теплового баланса процесса. Например, тепло, затраченное на нагрев продукта от начальной (t н) до конечной (t к) тем­пературы для аппарата непрерывного действия, определяют по формуле 72:

Q = Gc (t к – t н)φ, (72)

где Q – тепло, затраченное на нагрев, Дж/с (Вт), т.е. тепловая нагрузка аппарата;

G

с – удельная теплоемкость продукта при его средней температуре, Дж/кг·К;

t к, t н – начальная и конечная температура, °С;

φ – коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую
среду (φ = 1,03÷1,05).

Теплоемкость продукта выбирают либо по известным справочникам, ли­бо рассчитывают по принципу аддитивности для многокомпонентных систем.

На изменение агрегатного состояния вещества (затвердение, плавление, испарение, конденсация) расходуется тепловая энергия, количество которой определяют по формуле 73:

где Q – количество тепла, Дж/с (Вт);

G – массовый расход продукта, кг/с;

r – теплота фазового перехода, Дж/кг.

Значение r определяют по справочным данным в зависимости от вида продукта и вида фазового перехода вещества. Например, теплота плавления льда принимается равной r 0 = 335,2·10 3 Дж/кг, жира

r ж = 134·10 3 Дж/кг. Теплота парообразования зависит от давления в рабочем объеме аппарата: r = f (P a). При атмосферном давлении r = 2259·10 3 Дж/кг.

Для аппаратов непрерывного действия рассчитывают расход тепла за единицу времени (Дж/с (Вт) – тепловой поток), а для аппаратов периодическо­го действия – за цикл работы (Дж). Чтобы определить расход тепла за смену (сутки), необходимо умножить тепловой поток на время работы аппарата в смену, сутки или на число циклов работы аппарата периодического действия и количество подобных аппаратов.

Расход насыщенного водяного пара как теплоносителя при условии его полной конденсации определяют по уравнению:

где D – количество греющего водяного пара, кг (или расход, кг/с);

Q общ – общий расход тепла или тепловая нагрузка теплового аппарата (кДж, кДж/с), определяют из уравнения теплового баланса аппарата;

– энтальпия сухого насыщен­ного пара и конденсата, Дж/кг;

r – скрытая теплота парообразования, кДж/кг.

Расход острого пара на перемешивание жидких продуктов (барботирование) принимают по норме 0,25 кг/мин на 1 м 2 поперечного сечения аппарата.

Расход пара на хозяйственные и бытовые нужды по этой статье пар расходуется для нагрева воды для душей, прачечной, мытья полов и оборудования, прошпарки оборудования.

Расход пара на прошпарку оборудования и инвентаря определяют по истечению его из трубы по уравнению расхода:

(75)

где D ш – расход пара на прошпарку, кг/смену;

d – внутренний диаметр шланга (0,02÷0,03 м);

ω – скорость истечения пара из трубы (25÷30 м/с);

ρ – плотность пара, кг/м 3 (по таблицам Вукаловича ρ = f (ρ ));

τ – время прошпарки, ч (0,3÷0,5 ч).

Если в уравнении принять τ = 1 ч, то расход пара определяется в кг/ч.

Расчет расхода пара по всем статьям сводят в таблицу 8.3.

Таблица 8.3 - Расход пара, кг

Удельный расход пара вычисляют по формуле 76.

В статье приведен фрагмент таблицы насыщенного и перегретого пара. С помощью этой таблицы по значению давления пара определяются соответствующие значения параметров его состояния.

Столбец 1: Давление пара (p)

В таблице указано абсолютное значение давления пара в бар. Этот факт необходимо иметь ввиду. Когда речь идет о давлении, как правило говорят об избыточном давлении, которое показывает манометр. Однако, инженеры-технологи в своих расчетах используют значение абсолютного давления. В практике эта разница часто приводит к недоразумениям и обычно с неприятными последствиями.

С введением системы СИ было принято, что в расчетах должно использоваться только абсолютное давление. Все приборы измерения давления технологического оборудования (кроме барометров) в основном показывают избыточное давление, мы подразумеваем абсолютное давление. Под нормальными атмосферными условиями (на уровне моря) понимают барометрическое давление 1 бар. Избыточное давление обычно указывается в бари (barg).

Столбец 2: Температура насыщенного пара (ts)

В таблице, наряду с давлением, приведена соответствующая температура насыщенного пара. Температура при соответствующем давлении определяет точку кипения воды и таким образом температуру насыщенного пара. Значения температуры в этом столбце определяют также температуру конденсации пара.

При давлении 8 бар температура насыщенного пара составляет 170оС. Конденсат, образованный из пара при давлении 5 бар, имеет соответствующую температуру 152 оС.

Столбец 3: Удельный объем (v”)

Удельный объем указывается в м3/кг. С увеличением давления пара величина удельного объема уменьшается. При давлении 1 бар удельный объем пара составляет 1,694 м3/кг. Или иначе говоря 1 дм3 (1 литр или 1 кг) воды при испарении увеличивается в объеме в 1694 раза по сравнению с первоначальным жидким состоянием. При давлении 10 бар удельный объем составляет 0,194 м3/кг, что в 194 раза больше, чем у воды. Значение удельного объема используются в расчетах диаметров паро- и конденсатопроводов.

Столбец 4: Удельный вес (ρ=ро)

Удельный вес (также называется плотность) указан в кДж/кг. Он показывает, сколько килограмм пара содержится в 1 м3 объема. С увеличением давления удельный вес увеличивается. При давлении 6 бар пар объемом 1м3 имеет вес 3,17 кг. При 10 бар – уже 5,15 кг и при 25 бар – более 12,5 кг.

Столбец 5: Энтальпия насыщения (h’)

Энтальпия кипящей воды указана в кДж/кг. Значения в этом столбце показывают, какое количество тепловой энергии необходимо, чтобы 1 кг воды при определенном давлении довести до состояния кипения, или какое количество тепловой энергии содержит конденсат, который при том же давлении сконденсировался из 1 кг пара. При давлении 1 бар удельная энтальпия кипящей воды составляет 417,5 кДж/кг, при 10 бар – 762,6 кДж/кг, и при 40 бар – 1087 кДж/кг. С увеличением давления пара энтальпия воды увеличивается, причем ее доля в суммарной энтальпии пара при этом постоянно растет. Это значит, чем выше давление пара, тем больше тепловой энергии остается в конденсате.

Столбец 6: Суммарная энтальпия (h”)

Энтальпия указан в кДж/кг. В этом столбце таблицы приведены значения энтальпии пара. Из таблицы видно, что энтальпия растет до давления 31 бар и при дальнейшем увеличении давления снижается. При давлении 25 бар значение энтальпии 2801 кДж/кг. Для сравнения значение энтальпии при 75 бар составляет 2767 кДж/кг.

Столбец 7: Тепловая энергия парообразования (конденсации) (r)

Энтальпия парообразования (конденсации) указана в кДж/кг. В этом столбце приведены значения количества тепловой энергии, которое требуется для полного испарения 1 кг кипящей воды при соответствующем давлении. И наоборот – количество тепловой энергии, которое высвобождается в процессе полной конденсации (насыщенного) пара при определенном давлении.

При давлении 1 бар r = 2258 кДж/кг, при 12 бар r = 1984 кДж/кг и при 80 бар r = лишь 1443 кДж/кг. С увеличением давления количество тепловой энергии парообразования или конденсации снижается.

Правило:

При увеличении давления пара количество тепловой энергии, необходимое для полного испарения кипящей воды, уменьшается. И в процессе конденсации насыщенного пара при соответствующем давлении высвобождается меньше тепловой энергии.