Удельное линейное
падение давления
Предварительный расчет диаметров трубопроводов производится по формуле:
(23)
Расчет
действительного
удельного
падения давления
производится
по формуле:
(24)
где
– уточненный
диаметр трубопровода,
м.
Первый участок главной магистрали:
Уточняем
по ГОСТу диаметр:
Второй участок главной магистрали:
Уточняем
по ГОСТу диаметр:
Третий участок главной магистрали:
Уточняем
по ГОСТу диаметр:
При полученном
диаметре
уточняется
величина местных
потерь. При
этом принимается,
что на участке
через каждые
100 м установлены
компенсаторы,
на магистрали
у ответвления
и на ответвлении
устанавливаются
задвижка и
тройники.
Определяется
эквивалентная
длина местных
сопротивлений
,
м:
(25)
где
–
постоянный
коэффициент
(таблица 5-2 [1]),
–
сумма
местных сопротивлений
на участке
(приложение
10 [1]).
Для тепловой сети выбираем следующую арматуру:
компенсатор сальниковый разгруженный,
задвижки,
тройники.
Постоянный
коэффициент:
Длина местных сопротивлений на первом участке:
На линии по длине устанавливаются 14 компенсаторов, 3 задвижки и 2 тройника. Эквивалентную длину местных сопротивлений определим по формуле (25):
Длина местных сопротивлений на втором участке:
На линии по длине устанавливаются 4 компенсатора, 1 задвижка и 2 тройника.
Длина местных сопротивлений на третьем участке:
На линии по длине устанавливаются 4 компенсаторов, 1 задвижка и 2 тройника.
Определяется
падение давления
или напора в
подающей линии
на участке
:
(26)
(27)
где
Падение давления на первом участке:
Падение давления на втором участке:
Падение давления на третьем участке:
2.2.3 Гидравлический расчет ответвлений:
Определяется диаметр по формуле
По ГОСТу
определяется
диаметр:
Расчет действительного удельного падения давления определяется по формуле (24):
Эквивалентная длина местных сопротивлений рассчитывается по формулам (25):
Падение давления или напора на ответвлении определяется по формулам (26) и (27):
2.2.4 Гидравлический расчет ВТС на предприятие:
Определяется диаметр по формуле (23)
По ГОСТу
уточняем диаметр:
Действительное падение давления рассчитывается по формуле (24):
Эквивалентная длина местных сопротивлений рассчитывается по формулам (25):
Падение давления или напора на ответвлении определяется по формулам (26) и (27):
По результатам гидравлического расчета для водяной тепловой сети строится пьезометрический график, представленный на рис. 5.
2.2.5 Определение напора насоса:
К температуре
воды
добавим 30
для предотвращения
вскипания.
Получим температуру
.
По таблице для
воды и водяного
пара [2]
определяем
давление
насыщения при
этой температуре
:
или
Для предотвращения вскипания в ПВК добавляем 10 м и 25 м – статический напор. В результате напор насоса будет равен:
2.3 Гидравлический расчет паровой сети.
На предприятие
для технологических
нужд подается
пар из отбора
турбины. Расход
пара
определяется
по максимальному
часовому расходу
тепла, подаваемого
потребителю.
(28)
где
– энтальпия
пара у потребителя,
;
–
энтальпия
конденсата,
возвращаемого
от потребителя,
.
Определяем удельное падение давления главной магистрали:
(29)
где l – длина трубопровода, м.
Средняя плотность пара:
(30)
где
– плотность
пара в начале
участка,
– плотность
пара в конце
участка,
Определяем диаметр паропровода по формуле:
(31)
где
– постоянный
коэффициент
(таблица 5-2
[1])
Уточняем
по ГОСТу диаметр:
Определяем действительное удельное падение в паровой сети по формуле (24):
Эквивалентная длина местных сопротивлений рассчитывается по формулам (25):
Падение давления или напора на ответвлении определяется по формулам (26) и (27):
Определяем давление у потребителя:
(32)
где
– давление пара
в начале участка,
Па.
Расчет закончен, так как выполнено условие:
2.4 Гидравлический расчет конденсатопровода.
Определяется расход конденсата, возвращаемого на ТЭЦ,
(33)
где – коэффициент возврата конденсата
Определяем диаметр конденсатопровода по формуле (23):
Уточняем
по ГОСТу диаметр:
Определяем действительное удельное падение в паровой сети по формуле (24):
Эквивалентная длина местных сопротивлений рассчитывается по формулам (25):
Падение давления или напора на ответвлении определяется по формулам (26) и (27):
Вывод:
Гидравлический
расчет показал,
что для обеспечения
поселка и предприятия
необходимым
расходом сетевой
воды необходимы
следующие
диаметры
трубопроводов:
на первом участке
главной магистрали
на втором участке
главной магистрали
на
третьем участке
главной магистрали
на ответвлениях
в кварталах
для ВТС на
предприятие
Диаметр
трубопровода,
идущего на
предприятие
с ТЭЦ будет
равен
а диаметр
конденсатопровода
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе проделанной работы были произведены необходимые расчеты для проектирования системы теплоснабжения и выбора оборудования мини-ТЭЦ.
При расчете тепловой нагрузки района были определены следующие величины:
расчетный расход тепла на отопление:
расчетный расход тепла на вентиляцию:
расчетный расход тепла на горячее водоснабжение:
Температуры сетевой воды, в зависимости от температуры наружного воздуха, определенные при расчете режимных графиков, сведены в таблицу 2.
В результате
гидравлического
расчета были
определены
необходимые
расходы сетевой
воды и выбраны
диаметры
трубопроводов
водяной и паровой
сети. Расход
сетевой воды
на вентиляцию
составил
расчетный
расход воды
на вентиляцию
составил
расчетный
расход воды
на горячее
водоснабжение
составил
Общий расход
сетевой воды
на поселок и
предприятие
составил
Также была
составлена
схема водоснабжения
поселка, представленная
на рисунке 4.
При построении
пьезэлектрического
графика водяной
сети был определен
напор насоса,
где
В результате технико-экономического расчета определили издержки по транспорту тепла, которые составили
Для обеспечения тепловой нагрузки одного из предприятия располагается мини-ТЭЦ. На мини-ТЭЦ установлены два паровых котла К 50-40-1, две турбины Р-2,5-35/3М. Коэффициент теплофикации составил =0,45. Также были выбраны деаэратор подпиточной воды котла – ДА-100 и деаэратор подпиточной воды аккумуляторного бака – ДА-300. В качестве сетевого подогревателя используем кожухотрубчатый пароводяной теплообменник с числом ходов z=2; диаметром кожуха D =1200мм; долиной теплообменных труб L = 6м.
4 ВЫБОР И РАСЧЕТ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ МИНИ-ТЭЦ
4.1 Выбор типа и числа котлов.
4.1.1 Определяется расход теплоты, который необходим для подогрева сетевой воды, мВт:
,
(44)
где
– расход тепла
на отопление,
вентиляцию
и горячее
водоснабжение
поселка, мВт.
,
Определяем
требуемый
расход пара
на подогрев
воды
кг/с
(45)
где
– энтальпия
конденсата
пара сетевых
подогревателей,
кДж/кг:
=
419 кДж/кг;
– энтальпия
конденсата
пара, поступившего
на сетевой
подогреватель,
кДж/кг:
=
2777,1 кДж/кг;
– КПД соответственно
сетевого
подогревателя
и котла.
Определяем
расход пара
на деаэрацию
и подогрев
сырой воды
кг/с
(46)
где
– расход пара
на технологические
нужды, кг/с,
(рассчитано
выше).
Определяется
величина потерь
внутри мини-ТЭЦ,
,
кг/с:
Определяется
количество
пара, производимого
на мини-ТЭЦ,
,
кг/с:
(47)
или
4.1.2 По рассчитываемому количеству пара, необходимого для покрытия тепловых нагрузок поселка и предприятий, выбирается тип и количество паровых котлов, устанавливаемых на мини-ТЭЦ.
Выбор котла производится по таблице 8.24 [3]. В результате выбрали котел К-50-40-1. Параметры котла представлены в таблице 3.
Таблица 3. Параметры и производительность котла К-50-40-1.
|
Наименование |
К-50-40-1. |
|
|
Номинальная производительность, т/ч Избыточное давление пара, мПа
Температура,
пара питательной воды |
50 4 440 145 |
|
| Расчетное топливо | Каменный уголь | Бурый уголь |
|
Температура,
горячего воздуха Уходящих газов |
262 |
300 146 |
|
Объем топочного пространства, м3 |
238 | |
Таблица 3. (продолжение)
|
Наименование |
К-50-40-1. |
|
Барабан (диаметр и толщина стен), мм число ступеней испарения количество выносимых циклонов, шт |
150040 3 2 |
|
Габаритные размеры котла в осях колонн, м ширина длина наибольшая длина |
6,33 8,9 20,5 |
| Изготовитель | ПО «Белгородский завод энергетического машиностроения» |
Для покрытия
необходимого
расхода пара
на мини-ТЭЦ
устанавливает
два котла К-50-40-1
общей производительностью
4.2 Выбор типа и числа турбин.
Мини-ТЭЦ оборудуется на месте бывших котельных, поэтому экономически выгодно устанавливать турбины с противодавлением.
Выбор турбин производится по таблице 1.5 [4]. В результате выбрали турбину Р-2,5-35/3М. Характеристики турбины представлены в таблице 4.
Таблица 4. Технические характеристики турбины Р-2,5-35/3М.
Характеристика |
ТурбинаР-2,5-35/3М |
|
Мощность, кВт номинальная максимальная |
2500 2750 |
|
Номинальные начальные параметры абсолютное давление, мПа
температура,
|
3,43 435 |
| Частота вращения ротора, об/мин | 3000 |
| Номинальное противодавление, мПа | 0,29 |
| Номинальный расход пара, т/ч | 22,3 |
| Максимальный расход пара, т/ч | 27,0 |
| Изготовитель | ПО «Калужский турбинный завод» |
На мини-ТЭЦ
установим две
турбины с общим
номинальным
расходом пара
Коэффициент теплофикации рассчитывается по формуле:
где
– расход пара,
идущий на турбины,
т/ч;
D – расход пара на мини-ТЭЦ,
4.3 Расчет редуционно-охладительных установок.
P1; t1; i1
Рисунок 6. Схема РОУ
1 – редукционный охладитель
2 – охладитель
Z, кг
дренаж
4.3.1 Рассчитаем РОУ для пара, идущего на технологические нужды предприятия.
Параметры первичного пара имеют следующие величины:
– давление
первичного
пара;
– температура
первичного
пара;
– энтальпия
первичного
пара.
Параметры вторичного пара имеют следующие величины:
– давление
вторичного
пара;
– температура
вторичного
пара;
– энтальпия
вторичного
пара.
– расход
вторичного
пара.
Доля
испаряющейся
в ОУ воды:
Определяется количество воды, необходимое для охлаждения 1 кг первичного пара , кг/кг:
(49)
где
– энтальпия
охлаждающей
воды, кДж/кг:
=419кДж/кг
Определяется
расход охлаждающей
воды
,
кг/с:
(50)
Определяется
потребное
количество
первичного
пара
;
кг/с
(51)
Определяется
потребное
количество
воды, сливаемой
в дренаж
,
кг/с:
(52)
4.3.2 Рассчитаем РОУ для пара, идущего на сетевые подогреватели.
Параметры первичного пара имеют следующие величины:
– давление
первичного
пара;
– температура
первичного
пара;
– энтальпия
первичного
пара.
Параметры вторичного пара имеют следующие величины:
.
Доля
испаряющейся
в ОУ воды:
Определяется количество воды, необходимое для охлаждения 1 кг первичного пара , кг/кг, по формуле (49):
Определяется
расход охлаждающей
воды
,
кг/с, по формуле
(50):
Определяется
потребное
количество
первичного
пара
,
кг/с
(51)
Определяется
потребное
количество
воды, сливаемой
в дренаж
,
кг/с:
(52)
4.3.2 Рассчитаем РОУ для пара, идущего на сетевые подогреватели.
Параметры первичного пара имеют следующие величины:
– давление
первичного
пара;
– температура
первичного
пара;
– энтальпия
первичного
пара.
Параметры вторичного пара имеют следующие величины:
.
Доля
испаряющейся
в ОУ воды:
Определяется количество воды, необходимое для охлаждения 1 кг первичного пара , кг/кг, по формуле (49):
Определяется
расход охлаждающей
воды
,
кг/с, по формуле
(50):
Определяется
потребное
количество
первичного
пара
,
кг/с
Определяется
потребное
количество
воды, сливаемой
в дренаж
,
кг/с, по формуле(51):
4.3 Расчет сетевого подогревателя.
Сетевой
подогреватель
должен нагреть
воду в количестве
от температуры
до
паром с давлением
и
температурой
.
При средней
температуре
вода имеет
следующие
физико-химические
характеристики:
Физико-химические
характеристики
конденсата
при температуре
конденсации:
Определяем тепловые нагрузки аппарата Q, кВт:
(53)
Определяется
средняя разность
температур
:
(54)
Определяется
ориентировочное
значение поверхности
,
м2:
(55)
где
–
ориентировочный
коэффициент
теплопередачи,
Вт/м2К.
В качестве сетевого подогревателя выбираем кожухотрубчатый теплообменник. В соответствии с таблицей 2.9 [5] теплообменник имеет следующие параметры:
диаметр
кожуха:
диаметр
теплообменных
труб:
число ходов: z = 2
общее число труб: n = 1658 штук
длина теплообменной трубы: L=6000мм
поверхность теплообмена: F = 625м2.
Определяется действительное число Reв :
(56)
Коэффициент теплоотдачи к воде определим по уравнению:
(57)
Коэффициент теплоотдачи от пара, конденсирующегося на пучке вертикально расположенных труб, определяется из уравнения:
(58)
Сумма термических сопротивлений стенки труб из нержавеющей стали и загрязнений со стороны воды и пара равна:
Определяется коэффициент теплопередачи К, Вт/(м2К):
Требуемая поверхность теплопередачи определяется по формуле (45):
Затем по поверхности теплообмена:
(59)
Теплообменник
с номинальной
поверхностью
F =
625м2
подходит с
запасом
Диаметр присоединяемых штуцеров определяется по таблице 2.6 [5].
диаметр
штуцеров для
трубного
пространства:
диаметр
штуцеров для
межтрубного
пространства:
диаметр
штуцера для
слива конденсата
пара
4.5 Выбор деаэраторных установок
Выбор деаэраторов производится по таблице 12.37 [3].
Для подпиточной воды котлов выбираем атмосферный деаэратор ДА-100 со следующими характеристиками:
номинальная производительность: 100т/ч
рабочее давление: 0,12МПа
температура
деаэрированной
воды: 104
изготовитель: ПО “Красный котельщик”
Для подпиточной воды аккумуляторного бака выбираем атмосферный деаэратор ДА-300 со следующими характеристиками:
номинальная производительность: 300т/ч
рабочее давление: 0,12МПа
температура
деаэрированной
воды: 104
изготовитель: ПО “Красный котельщик”
4.6 Норма качества воды.
Требования к качеству воды после каждой ступени очистки определяется в таблице 3.3 и таблице 3.4 [3].
Полученные нормы качества сведем в таблицу 4.
Таблица 4. Нормы качества воды.
Наименование |
Вода после 1-ой ступени ХВО |
Вода после 2-ой ступени ХВО |
| Содержание взвешенных частиц, мг/кг | прозрачность по шрифту 40 | не допускается |
| Содержание железа в пересчете на мкг/кг | 300 | 100 |
|
Содержание растворенного О2 мкг/кг |
50 | 30 |
|
Значение
рН при t=25 |
от 7 до 8,5 | от 8,5 до 9,5 |
| Содержание свободной углекислоты | не допускается | не допускается |
Рабочий поселок около города Астрахань, поэтому водозабор может происходить из реки Волги, состав воды для которой следующий:
взвешенные вещества, мг/кг: 41,6
сухой остаток, мг/кг: 299
минеральный остаток. мг/кг: 277,2
общая жесткость, мг-экв/кг: 3,8
карбонатная жесткость, мг-экв/кг: 2,6
Вывод:
В ходе решения
данной главы
были выбраны
следующие
элементы мини-ТЭЦ:
два паровых
котла К-50-40-1 общей
паропроизводительностью
100т/ч, две турбины
З-2,5-35/3М. Коэффициент
теплсодержания
данной ТЭЦ
=0.45/
Также был выбран деаэратор подпиточной воды котлов: ДА-100 и деаэратор подпиточной воды аккумуляторного бака: ДА-300.
Были рассчитаны редукционно-охладительные устройства. РОУ пара, идущего на предприятие, потребляет 0,279 кг/с свежей охлаждающей воды, а РОУ пара, идущего на сетевой подогреватель, расходует 3,92 кг/с охлаждающей воды.
Нормы качества воды после каждой ступени ХВО сведены в таблицу 4.
В качестве сетевого подогревателя используем кожухотрубный теплообменник с числом ходов z=2; диаметром кожуха D=1200 мм; длиной теплообменных труб L=6м.
29-04-2015, 04:16