Расчет теплообменника

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

          исходные данные

реферат

ведение

1 Составление теплового  баланса предприятия ……………

2 Построение графиков  потребления теплоносителей….....

3 подбор котлов …………………………………………………………….

4 показатели работы  котельной……………………………………..

5  Гидравлический и тепловой расчет теплопроводов…….

4 Расчет водоподогревателей систем отопления и горячего  водоснабжения…………………………………………………………..

5 Подбор баков –  аккумуляторов………………………………...…..

6 Расчет установки по использованию      

пароконденсатной смеси  для нужд  горячего  

водоснабжения и воздушного отопления ………….…………..

  заключение …………………………………………………………... 

 Библиографический  список …………………………………….

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                        1 Составление теплого баланса предприятия

 

       Теплововой баланс предприятия показывает  распределение  теплоты  на

технологические   нужды,  на собственные нужды котельной. Он  необходим 

для  подбора  нужного  количества   и   типов теплогенераторов,   определение максимального   часового    и    годового    расхода      топлива,   обоснования мероприятий  по  обеспечению  надежности    теплоснабжения   предприятия.

Тепловой баланс составляют  для   наиболее   напряженного  режима  работы системы теплоснабжения в  период  массовой переработки  сырья в расчете на

дневную  рабочую смену.  

          Определение расхода теплоты на технологические нужды производим по формуле:

                                                   (1)

где Q_i – расход теплоты на выработку нормируемых видов энергоемкой продукции, ГДж/смена;

     Q_Н – расход теплоты на производство ненормируемого видов продукции, ГДж/смена.

                                       

                                                     (2)

 

где П_i – проектная мощность по выработке отдельных видов продукции, т/смена;

       q_i – удельные расходы теплоты на выработку отдельных видов продукции, ГДж/т (для консервов – ГДж/туб).

q_i=(h_i×(1-a_ГПi)+(h_i-h_ПКСi)×a_ГПi)×10^-3 ,                                 (3)

где h_i – энтальпия пара, поступающего в цех, кДж/кг;

      a_ГПi – доля «глухого» пара от его общего потребления при выработке отдельных видов продукции;

       h_ПКС – энтальпия паро-конденсатной смеси для отдельных видов продукции, кДж/кг.

                                                    ;                                                      (4)

    где h_i – энтальпия паро-конденсатной смеси при давлении P^* для отдельных видов продукции, кДж/кг;

            h_i^’ – энтальпия кипящей воды при давлении P_кот, кДж/кг;

r_i – теплота парообразования при давлении P^’_кот, кДж/кг;

Энтальпия кипящей воды при давлении P=1.0МПа   Х=0.97

h_i= 762.6+2014,1·0,97=2716.27 кДж/кг;

;                                                 (5)

 

где  r_i^’ - теплота парообразования при давлении P_i^’ для отдельных видов продукции, кДж/кг;

       x_ППi – доля «пролетного» пара в паро-конденсатной смеси для отдельных видов продукции.

        Давление  пара P,МПа для отдельных видов продукции ( по таблице 1[1]):

для мяса P=0.2МПа, колбасных изделий P=0.2МПа, сухих животных кормов P=0.4МПа, жир P= 0.2МПа, птицы P=0.2МПа, консервы P=0.4МПа,других видов продукции P=0.4МПа.

   По приложению М,[1] при P=0.2 МПа, x_ПП=0.17, h_i=504,7,r_i^’ = 2202,3кДж/кг:

При P=0.4 x_ПП=0.17, h_i=604,7,r_i^’ = 2134,3кДж/кг:

    h_{ПКС(1,2,4,5)} =504.7+2202.3 0.17=879.09 кДж/кг;

    h_{ПКС(3,5,6)} =604.7+2134,3 0.17=967.53 кДж/кг;

Доля горячего пара принимаем по таблице 1 [1]: для мяса a_ГП=0.3, колбасных изделий a_ГП=0.3,сухих животных кормовa_ГП=0.4, жир a_ГП=0.4 , птицы a_ГП=0.3, консервовa_ГП=0.4, и других видов продукции a_ГП=0.4.

Из формулы (3) находим:

q_i(1,2,5)=(2716.27 ·(1-0.3)+(2716.27-879.09) 0.3) · 10^-3=2.45ГДж/т        

q_i(3,6,7)=(2716.27 ·(1-0.4)+(2716.27-967.53) 0.3) ·10^-3=2.15 ГДж/т        

q_i(4)=(2716.27 ·(1-0.4)+(2716.27-879.09) 0.3) ·10^-3=2.18 ГДж/т    

 

 

 

          Расход   теплоты:

 Q₁=2.653·1 =2.653 ГДж/смена;

Q₂ =2.653·0=0 ГДж/смена;

Q₃=2.329·1=2.329 ГДж/смена;

Q ₄=2.382·5=11.91 ГДж/смена;

Q₅ =2.653·3=7.959 ГДж/смена;

Q₆=2.329·6=13.974 ГДж/смена;

Q₇ =2.329·6=13.974 ГДж/смена;

 

                                             ,                                                           (6)

где a_d – доля ненормируемого расхода пара на технологические нужды от нормируемого(таблица 2[1]) принимаем a_d = 0.11

Q_Н =0,11(2.653+2.329+11.91+7.959+13.974+13.974)=5.807 ГДж/смена

          Расход теплоты на технологические  нужды:

Q_Т.Н.= 2.653+2.329+11.91+7.959+13.974+13.974 =52.799 ГДж/смена

Расход пара на технологические  нужды D_ТН:

,                                                     (7)

где D_i – расход пара на выработку отдельных видов продукции, т/смена;

      D_Н – расход пара на производство ненормируемых видов продукции, т/смена.

D_i=d_iП_i ,                                                               (8)

где d_i – удельные расходы пара на выработку отдельных видов продукции, т/смена (для консервов – туб/смена) приведенные в таблице 2,3,4[1]

      Для мяса  d_i =0,3; для колбасных изделий d_i=2;сухих животных кормов d_i=6.5;  птицы di=0.6;  жира d_i=0.8; консервов d_i=4.8;

D₁=0,3·1=0.3 т/смена

D₂=2·0=0 т/смена;

D₃=6,5·1=6.5 т/смена;

D₄=0,6·5=3т/смена;

D₅=0,8·3=2,4 т/смена;

D₆=4,8·6=28.8 т/смена;

.                                                     (9)

 

 

 

 

  D_Н=0,11(0.3+6.5+3+2.4+28.8)=4.51 т/смена.

Из формулы (7) находим:

D_ТН=(0.3+6.5+3+2.4+28.8+4.51=45.51т/смена.

   Удельные расходы  пара и ряд  других  используемых  в  дальнейшем   расчетах  величин   определяются  методом   табличной интерполяции для характерного  типоразмера предприятия. Определяющим фактором при этом для предприятий мясной промышленности является проектная  выработка мяса.

    Результаты  расчета расхода пара и теплоты  на технологические нужды сводим  в таблицу 1.

              Таблица 1 Расходы пара и теплоты на технологические нужды

Виды продукции	Р*, МПа	h, кДж/кг	aГП	ХПП	hПКС, кДж/кг	ad	q, ГДж/т (ГДж/туб)	D, т/мену	Q, ГДж/смену
мясо	0,2	504,7	0,3	0,17	879,09	0,11	2.45	0.3	2.653
Колбасные изделия	0,2	504,7	0,3	0,17	879,09		2.45	0	0
Сухие животные корма	0,4	604,7	0,4	0,17	967,53		2.15	6.5	2.329
жир	0,2	504,7	0,4	0,17	879,09		2.18	3	11.91
птица	0,2	504,7	0,3	0,17	879,09		2.45	2.4	7.959
консерв	0,4	604,7	0,4	0,17	967,53		2.15	28.8	13.97
Другие виды продукции	0,4	604,7	0,4	0,17	967,53		2.15		13.97

 

Расход теплоты на горячее водоснабжение Q_г.в. производится по формуле:

 

Q_г.в.=D_г.в.×(h_кот-h_к)×10^-6,                                                      (10)

 

где h_кот – энтальпия пара, подаваемого в пароводяные подогреватели, кДж/кг (определяется по диаграмме h, s водяного пара при давлении Р_кот и степени сухости Х_кот);

      h_к – энтальпия конденсата, возвращаемого из пароводяных подогревателей, кДж/кг.ё

 

h_к=c_р.в.×t_к ,                                                                         (11)

 

 

 

где c_р.в.- теплоемкость воды (c_р.в.=4,19 кДж/кг);

       t_к – температура конденсата, ⁰С (принимается на 25…35⁰С выше температуры горячей воды);

 

                           h_к=4,19_.×30=125.7 кДж/кг

 

D_г.в. – расход пара на нагрев воды в пароводяных подогревателях системы горячего водоснабжения, кг/смена.

 

,                               (12)

 

 где r - плотность воды, кг/м³;

       t_Х.В. и t_Г.В. – соответственно температуры холодной и горячей воды, ⁰С;

       h - КПИТ в водоподогревателях (0,92…0,95);

       V_Г.В. – расход горячей воды, м³/смена.

 

,                                       (13)

 

где V_i – расход горячей воды на выработку отдельных видов продукции, м³/смена;

      V_Н – расход горячей воды на производство ненормируемого вида продукции и коммунальные нужды, м³/смена.

V_i=w_i ×П_i;                                                          (14)

 

                                  

,                                                           (15) 

 

                                                

где w_i – удельные расходы горячей воды на выработку отдельных видов продукции, м³/т (для консервов – м³/туб), приведены в таблицах 4,5,6;

        α_w – доля ненормируемого расхода горячей воды от нормируемого;

       V_СТ – отпуск горячей воды сторонним потребителям, м³/смена.

w_i=4,6; w_i=4,8;  w_i=15,4; w_i=5.5; w_i=6.7; w_i=10;

V=4.6_.×1=4.6 м³/смена;

V=4.8_.×0=0 м³/смена;

V=15.4_.×1=15.4 м³/смена;

V=5.5_.×5=27.4 м³/смена;

V=6.7_.×3=20.1 м³/смена;

V=10_.×6=60 м³/смена;

V_Н =0,21_.×( 0.3+6.5+3+2.4+28.8)=26.7м³/смена;

Здесь V_СТ=0, имеем V_ГВ=0.3+6.5+3+2.4+28.8+26.7=154.27м³/смена.

 

 

По формуле (12) находим D_г.в.:

                                   

   Из формулы (10) находим:

Q_г.в.=14.793_.×(2716,27-125.7)×10^-3=38.322 ГДж/смена.

Определение расхода теплоты на отопление Q_от, ГДж/смена, зданий и сооружений предприятия для средней за отопительный период температуры наружного воздуха t_ср.о производим по формуле:

,                           (16)

 

 

где q_отi – удельные отопительные характеристики отдельных зданий, Вт/(м³∙К);       V_Н – объемы отапливаемых зданий по наружному объему, м³;

       t_в – температура воздуха в отапливаемых помещениях, ⁰С (принять равной +18⁰С);

       t_ср – средняя за отопительный период температура наружного воздуха, ⁰С;

       τ_см – продолжительность смены, с(τ_см=8×3600с).

 Принимаем q_отi=0.24, q_отi=0.3, q_отi=0.27,q_отi=0, q_отi=0.38, q_отi=1.7, q_отi =0.44, q_отi =0.33,q_отi =0.65; V_Н=20000,  V_Н =8000,V_Н =2300, V_Н=0,V_Н =1800        V_Н=800, V_Н =6000, V_Н =3000,V_Н=1000

Q_от1=0.24 ·20000(18+6.5)×8×3600×10^-9=3.38 ГДж/смена.

Q_от2=0.3 8000(18+6.5)×8×3600×10^-9=1.69 ГДж/смена.

Q_от3=0.27 ·2300(18+6.5)×8×3600×10^-9=0.43 ГДж/смена.

Q_от4=0.24 ·20000(18+6.5)×8×3600×10^-9=3.38 ГДж/смена.

Q_от5=0.38 ·1800(18+6.5)×8×3600×10^-9=0.21 ГДж/смена.

Q_от6=1.7 ·8000(18+6.5)×8×3600×10^-9=9.6 ГДж/смена.

Q_от7=0.44· 6000(18+6.5)×8×3600×10^-9=1.86 ГДж/смена.

Q_от8=0.33· 3000(18+6.5)×8×3600×10^-9=0.7 ГДж/смена.

Q_от9=0.65·1000(18+6.5)×8×3600×10^-9=0.45 ГДж/смена.

 

∑Q_от=3.38+1.7+0.43+0.21+9.6+1.86+0.7+0.45=18.33ГДж/ смену

 

   Зная Q_от рассчитываем расход пара на нужды отопления для средней за отопительный период температуры наружного воздуха D_от, т/смена:

   ,                                      (17)

где h_к^от – энтальпия конденсата, возвращаемого из пароводяных подогревателей системы отопления, кДж/кг;

h_к^от=с_рв·t_к,                                                  (18)

 

 

где t_к – температура конденсата, ⁰С (принимаем на 35…45⁰С выше температуры обратной воды системы отопления).