2.7. Розрахунок витрати пари

2.7.1. Технологічні потреби

Пара витрачається на технологічні потреби, опалення та вентиляцію, а також побутові потреби.

Споживачами технологічної пари є:

• устаткування для гідротермічної обробки деревини;

• установки для сушіння шпону.

Річна витрата пари на технологічні потреби становить:

при пресуванні – 4368 т;

всього – 4368 т.

2.7.2. Потреба пари на опалення і вентиляцію цехів

Розрахунок опалення та вентиляції деревообробних цехів включає вирішення у певній послідовності таких питань:

• встановлення метеорологічних параметрів у виробничих приміщеннях;

• вибір системи опалення та вентиляції;

• розрахунок повітрообміну у виробничих приміщеннях;

• визначення витрат тепла;

• підбір та розрахунок опалювально-вентиляційного устаткування.

Роботу у фанерному цеху можна віднести до категорії середньої важкості.

Приймаємо:

• температуру повітря в цеху – 18 С;

• відносна вологість повітря – 60 %;

• швидкість руху повітря – 0,3 м/с.

Оскільки в приміщеннях цеху передбачається штучний повітрообмін шляхом місцевих відсмоктувачів та загальнообмінної вентиляції застосовуємо повітряне опалення, суміщене з припливною вентиляцією.

Повітрообмін здійснюється з метою дотримання в повітрі приміщення певної концентрації шкідливих речовин, яка не повинна перевищувати граничних норм, так званих гранично допустимих концентрацій ( ГДК ). Повітрообмін допускається за рахунок вентиляції, яка буває трьох типів, а саме:

• загальнообмінна;

• локалізуюча (місцева);

• змішана.

Загальнообмінною вентиляцією називається повітрообмін, при якому в приміщення подається свіже зовнішнє повітря, яке не містить шкідливих парів та газів або містить їх в невеликій кількості і яке, проходячи через приміщення, змішується з шкідливими виділеннями (речовинами) і видаляється разом з ними.

Локалізуючою (місцевою) вентиляцією називається вловлювання шкідливих виділень безпосередньо на місцях їх утворення з допомогою спеціальних пристроїв, які не допускають проникнення шкідливих виділень в повітря приміщень.

В цеху застосовуємо змішану систему вентиляції, яка є комбінацією локалізуючої та загальнообмінної.

Кількісне визначення повітрообміну ведеться в залежності від виду шкідливих виділень. Виробничими шкідливими виділеннями на дільниці є тепло та волога.

При надлишкових тепловиділеннях повітрообмін визначається за формулою:

, кг/год. (2.53)

де Q_н – надлишкові тепловиділення, ккал/год.;

, ккал/год. (2.54)

де Q_в – загальна кількість тепловиділень в приміщенні, ккал/год.; Q_о – сумарні тепловтрати через огородження, ккал/год.; с – питома теплоємність сухого повітря, ккал /(кг·°С); t₁ – температура припливного повітря,°С; t₂ – температура повітря, яке видаляється в приміщення, °С.

Різниця t₂ – t₁ не повинна перевищувати 5°С.

При наявності надлишків вологи повітрообмін визначається за формулою:

, кг/год. (2.55)

де G_п – маса водяної пари, яка виділяється в приміщенні, кг/год.; d₂ – вологомісткість повітря, яке видаляється з приміщення, г/кг сухого повітря; значення d₂ приймається при максимально допустимих відносній вологості повітря в приміщенні та температурі повітря, яке видаляється; d₁ – вологомісткість поступаючого повітря, г/кг; приймається залежно від відносної вологості та температури зовнішнього повітря для відповідного періоду року згідно вимог.

В приміщеннях, де відсутні виробничі виділення шкідливих речовин та надлишкові тепло і волога, джерелом шкідливих виділень є люди, які виділяють вуглекислоту, тепло та вологу. У виробничих приміщеннях з об’ємом на одного працюючого менше 20 м³ необхідно передбачати подачу зовнішнього повітря не менше 30 м³/год на кожного працюючого, в приміщеннях з об’ємом на кожного працюючого від 20 до 40 м³ – не менше 20 м³/год. Якщо об’єм приміщення на одного працюючого перевищує 40 м³, допускається передбачати лише періодично діючу природну вентиляцію (відкривання вікон, фрамуг та ліхтарів).

Вид та кількість виділень у виробничих приміщеннях залежать від технологічних особливостей устаткування, місцевих умов тощо.

При розрахунку вентиляції необхідно враховувати видалення через місцеві відсмоктувачі технологічного устаткування, дані про яке наводяться в технічних характеристиках (паспортах) устаткування.

Тепловий баланс у виробничому приміщенні виражається таким рівнянням:

, ккал/год. (2.56)

де Q – загальні витрати тепла; Q_о – втрати тепла через будівельні конструкції (огородження); Q_в – витрати тепла на нагрівання повітря, яке видаляється з приміщення; Q_н.м. – витрати тепла на нагрівання матеріалів, устаткування та транспорту, які поступають в приміщення; Q_т – сума всіх тепловиділень в приміщенні.

Втрати тепла через будівельні огородження можуть приблизно визначатись на основі теплової характеристики будинку за формулою:

, ккал/год. (2.57)

де q_o – теплова характеристика будинку, ккал/(м³·год·град); V_б – об’єм будинку за зовнішнім обміром, м³; t_р – розрахункова температура повітря в приміщенні, град; t_з – розрахункова температура зовнішнього повітря для холодного періоду року.

Теплова характеристика залежить від об’єму (зменшується із збільшенням об’єму будинку) та призначення будинку і може коливатись в межах: для деревообробних цехів – від 0,60 до 0,38, для адміністративних будинків – від 0,42 до 0,26 для побутових та адміністративно-допоміжних приміщень – від 0,60 до 0,20. Рекомендується приймати такі значення теплової характеристики будинків:

• одноповерхових – 0,4 ккал/(м³·год·град);

• багатоповерхових – 0,35 ккал/(м³·год·град).

Значення розрахункової температури повітря в приміщенні приймається у відповідності з вибраними метеорологічними параметрами, а розрахункової температури зовнішнього повітря – на основі Будівельних норм та правил – за параметром Б для холодного періоду року в залежності від географічного розташування підприємства.

Витрати тепла на нагрівання повітря, яке видаляється в приміщення системою витяжної вентиляції, визначаються за формулою:

, ккал/год. (2.58)

де с – питома теплоємність повітря, ккал/(кг·град.); G_п – кількість повітря, яке видаляється з приміщення, кг/год.; t_п – температура повітря, яке видаляється, град; приймається рівною температурі повітря в приміщенні, тобто t_п = t_p; t_з.в. – розрахункова зовнішньо-вентиляційна температура, град.

Для природної та механічної загальнообмінної вентиляції, призначеної для видалення надлишків тепла, вологи або шкідливих газів, які характеризуються гранично допустимими концентраціями понад 100 мг/м³, розрахункова зовнішньо-вентиляційна температура приймається за параметром А для холодного періоду року. Для загальнообмінної вентиляції, призначеної для видалення шкідливих газів, які характеризуються гранично допустимими концентраціями до 100 мг/м³. або для компенсації повітря, яке видаляється місцевими відсмоктувачами і технологічним устаткуванням, значення t_з.в. приймається рівним параметру Б для холодного періоду року. У переважній більшості випадків для деревообробних цехів розрахунок ведеться за параметром Б повітря.

Якщо в холодний період року в цех поступав матеріал безпосередньо з відкритих або неопалюваних складів, необхідно враховувати витрати тепла на нагрівання такого матеріалу, які визначаються ва формулою:

, ккал/год. (2.59)

де G_м. – маса матеріалу, який завозиться в цех протягом години, кг; с_м – питома теплоємність матеріалу, ккал/(кг·град); t_п – температура повітря в приміщенні, град; t_м – температура матеріалу, який поступає в цех; приймається рівною: для несипучих матеріалів – на 10°C, а для сипучих – на 20°C вище температури (t_з) зовнішнього повітря ; для металу та металевих виробів – температурі зовнішнього повітря; В – коефіцієнт інтенсивності поглинання тепла матеріалом.

Значення коефіцієнта В залежить від виду матеріалів та тривалості перебування його в цеху і зростає із збільшенням останньої. При неперервному або періодичному з невеликими проміжками часу надходженні матеріалу в цех при зміні тривалості перебування матеріалу в цеху від 1 до 4-ох годин значення коефіцієнта В змінюється в межах: для несипучих матеріалів, виробів та транспорту – від 0,5 до 1,0, для сипучих матеріалів – від 0,4 до 0,92. Якщо матеріал перебуває в цеху понад 4 год., коефіцієнт В приймається рівним одиниці (В = 1).

При розрахунку балансу тепла необхідно враховувати теплові виділення від технологічного устаткування, електродвигунів, нагрітого матеріалу, електронагрівальних приладів, а також від людей, тобто:

, ккал/год. (2.60)

Тепловиділення від технологічного устаткування (преси і сушильні камери та ін.) визначають на основі даних технічних характеристик устаткування або теплових розрахунків.

Тепловиділення від електродвигунів визначають за формулою:

, ккал/год. (2.61)

де 860 - тепловий еквівалент однієї кВт·год; а – коефіцієнт, який характеризує відношення середньої фактичної потужності до встановленої (а = 0,2...0,25); Р_в – сумарна встановлена потужність всіх електродвигунів в цеху, кВт.

Кількість тепла, яке виділяється при охолодженні матеріалу (після розвантаження сушильних камер, пресів тощо) визначається за формулою:

, ккал/год. (2.62)

де G_м – маса нагрітого матеріалу, який завозиться в цех на протязі години, кг/год; с_м – питома теплоємність матеріалу, ккал/(кг·град); t_поч – початкова температура матеріалу, град; t_к – кінцева температура матеріалу, град; при тривалому (понад 3 год. ) перебуванні матеріалу в цеху кінцеву температуру можна приймати рівною температурі повітря в цеху.

Теплові виділення від електронагрівачів визначаються за формулою:

, ккал/год. (2.63)

де Р_в – сумарна встановлена потужність електронагрівачів, кВт.

Тепловиділення від людей при спокійній роботі складають 70 ккал/год, при роботі середньої важкості – 100 ккал/год, при важкій фізичній роботі – 150 ккал/год. Тепловиділення від людей не враховуються, якщо на одного працівника приходиться понад 50 м³ об’єму приміщення.

Максимальна годинна витрата пари визначається з виразу:

, кг/год. (2.64)

де Q – загальні витрати тепла цехом, ккал/год; і_п – тепломісткість пари, ккал/кг; і_к – тепломісткість конденсату при відповідному тиску пари, ккал/кг.

Річна витрата тепла складається з витрат в робочий (Q_рр) та неробочий (Q_рн) час, тобто:

, Гкал/рік (2.65)

Річні витрати тепла в робочий та неробочий час визначаються за формулами:

, Гкал/рік (2.66)

, Гкал/рік (2.67)

де п – число календарних днів опалювального сезону: визначається на основі кліматологічних даних міст та географічних регіонів; k – коефіцієнт, який характеризує відношення кількості робочих днів (за період опалювального сезону) до тривалості опалювального сезону: при шестиденному робочому тижні k = = 0,875, при п’ятиденному – k = 0,714; n – число робочих днів опалювального сезону; m - тривалість роботи цеху протягом доби, год; Q – максимальна годинна витрата тепла в робочий час, ккал/год; t_р – температура повітря в приміщенні в робочий час, °С; t_сер – середня зовнішня температура опалювального сезону (визначається на основі кліматологічних даних); – коефіцієнт переходу від максимальної годинної витрати тепла (Q) до середньої годинної витрати за опалювальний сезон в робочий час; Q_о – максимальна годинна витрата тепла на покриття втрати через огородження; t_нр – температура повітря в цеху в неробочий час (при розрахунках приймається рівною 5°С); – коефіцієнт переходу від максимальної годинної витрати тепла в неробочий час (Q_o) до середньої годинної витрати за опалювальний сезон в неробочий час; 10^-6 – коефіцієнт переведення ккал в Гкал.

Річна витрата пари визначається за формулою:

, т/рік (2.68)

де К_т – коефіцієнт, який враховує втрати тепла в трубопроводах, К_т = 1,05...1,15.