Міністерство освіти і науки України

ОДЕСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

Кафедра теплохолодотехніки

М ЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання теплотехнічної частини дипломного проекту

для студентів професійних напрямів 7.0917704, 706, 708 денної та заочної форм навчання

Затверджено

радою спеціальностей 7.091704, 706, 708, 722

протокол №1 від 29 січня 2008 року

Одеса ОНАХТ 2008

Методичні вказівки до до виконання теплотехнічної частини дипломного

проекту для спеціалістів 7.0917704, 706, 708 денної та заочної форми навчання

/Укладач І.І. Луканов,  Одеса: ОНАХТ, 2008.  13 с.

Укладач: І.І. Луканов, канд. техн. наук, доцент

Відповідальний за випуск завідуючий кафедрою теплохолодотехніки

О. С. Тітлов, канд. техн. наук, доцент

Підписано до друку _________ 2008р. Формат 60×84/16. Папір офсетний. Ум. друк. арк. ___ . Замовл. № _______. Тираж 100 прим.

Надруковано з готових оригиналів-макетів.

ФОП Попова Н.М., м. Одеса, вул. Варненська 1/1.

Вступ

Ці методичні вказівки містять методику розрахунку витрат палива на харчових підприємствах, а також необхідні довідкові дані для виконання розрахунків. Методичні вказівки включають визначення кількості і типу котельних агрегатів. У методичних вказівках наведено приклад розрахунку теплопостачання харчового підприємства.

Методичні вказівки можуть бути використані студентами стаціонарної і заочної форм навчання технологічних спеціальностей при виконанні теплової частини дипломної роботи..

ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ ХАРЧОВОГО ПІДПРИЄМСТВА

Принципова теплова схема котельні з паровими котлами для споживачів пари і гарячої води подана на рис. 1. Виробництво пари здійснюється двома котлоагрегатами 1. Свіжа пара з котельні надходить на технологічне обладнання підприємства, яке споживає пару (пастеризатори, стерилізатори, автоклави, варильні котли і т.д.) 8, а також на підігрівники опалювальної води 9 і системи гарячого водопостачання 12. Конденсат від споживачів пари частково втрачається. Втрати конденсату компенсуються подачею хімводоочисної води Сира вода потрапляє з водопроводу і насосом 7 подається на підігрівник сироі води 6, де підігрівається до температури 20-30ºС. Далі вода потрапляє на фільтри механічної очистки та катіонні. Фільтри механічної очистки мають товстий шар піску, крізь який пропускають воду з маленькою швидкістю, в результаті механічні домішки залишаються у фільтрі. У катіонних фільтрах катіони солей кальцію Са і магнію Мg заміщаються на катіони натрію, амонію або водню. Таким чином вода пом'якшується – солі, які погано розчиняються

у воді, перетворюються на сполуки які добре розчиняються і не дають осаду (накипу). Фільтри 2, 3 рази на добу становлюють на регенерацію. Після фільтрів пом'якшена вода разом з конденсатом від споживачів надходить до деаератора. В деаераторі із води вилучаються розчинені гази, в тому числі кисень, який викликає корозію труб котла.

Рис. 1 - Схема теплопостачання харчового підприємства:

1- котлоагрегати; 2 - деаератор; 3 - живильний насос; 4 – фільтр механічної очистки води; 5 - фільтр катіонний для пом'якшення води; 6 – підігрівник сирої води; 7 – насос сирої води; 8 – технологічні споживачі пари; 9 - підігрівник опалювальної води; 10 – насос опалювальної системи; 11 – опалювальні прилади; 12 - підігрівник води системи гарячого водопостачання; 13 – насос подачі гарячої води; 14 – споживачі гарячої води.

Пара, необхідна для роботи харчового підприємства, найчастіше виробляється власною котельною установкою, у випадку її відсутності вона надходить з котельної іншого підприємства. При проектуванні або реконструкції заводу треба визначити потреби у парі. На харчовому підприємстві пара витрачається на:

1) технологічні потреби;

2) опалення;

3) гаряче водопостачання для санітарно-побутових потреб;

4) власні потреби котельної установки.

ВИТРАТИ ПАРИ НА ТЕХНОЛОГІЧНІ ПОТРЕБИ ПІДПРИЄМСТВА

Технологічні потреби пов'язані з виробництвом готової продукції (стерилізація, пастеризація, миття тари і т.д.). На консервних заводах ці витрати мають сезонний характер, більш-менш рівномірні на молокозаводах, хлібозаводах,м'ясокомбінатах. Розрахунок цих витрат можна виконати за даними таблиці 1.

Таблиця 1

№ п/п	Найменування обладнання	Витрати пари на одиницю обладнання	Кількість одиниць обладнання	Загальні витрати пари
	Витрати пари на технологічні потреби

ВИТРАТИ ПАРИ НА ОПАЛЕННЯ

Витрати теплоти на опалення дорівнюють втратам теплоти шляхом теплопередачі через зовнішні огорожі будівлі, а також інфільтрацією із-за надходження в приміщення холодного повітря через нещільності у зовнішній огорожі будівлі. Наближено втрати теплоти будівлями харчового підприємства можуть бути розраховані за формулою ,

де ÷0,3 – коефіцієнт інфільтрації враховує, теплові втрати шляхом інфільтрації повітря у відсотках від теплових втрат через зовнішні огородження і –ої будівлі;

- питомі теплові втрати будівлі, залежать від товщини і теплопровідності матеріалів, з яких виготовлені зовнішні стіни, кількості поверхів, площі вікон, типу даху і горища;

- об'єм і –ої будівлі;

- температура повітря в середині, залежить від призначення приміщення, для адміністративних будинків становить 18 ^оС, для виробничих приміщень 16 ^оС;

- розрахункове значення зовнішньої температури, яке дорівнює середній температурі найбільш холодної п'ятиденки з восьми найбільш холодних зим за останні 50 років, ці значення для деяких міст України наведені у таблиці 2.

Таблиця 2

№ п/п	Назва міста	Опалювальний період
		Тривалість, діб	Температура повітря, оС
			Розрахункова для проектування		Середня опалю-вального періоду	Середня самого холодного місяця
			Опалення	Вентиляції
	Київ	187	-21	-10	-1,1	-5,9
	Луганськ	180	-25	-10	-1,6	-6,6
	Львів	183	-19	-7	+0,3	-3,9
	Одеса	165	-17	-6	+1	-2,5
	Харків	189	-23	-11	-2,1	-7,3

Витрати теплоти на вентиляцію розраховують за формулою

,

де - питомі витрати теплоти на вентиляцію i-ої будівлі.

Таблиця 3

Найменування будівлі	Об'єм будівлі, тисячі м3	Питомі втрати теплоти будівлі qo, Вт/м3град	Питомі витрати теплоти на вентиляцію qв, Вт/м3град
Механічні цехи, слюсарні майстерні	5 – 10 10 – 50 50 – 100 100 - 200	0,64 – 0,53 0,53 – 0,47 0,47 – 0,44 0,44 – 0,42	0,47 – 0,29 0,29 – 0,18 0,18 – 0,14 0,14 – 0,095
Адміністративні, побутові і допоміжні приміщення	0,5 – 1 1 – 2 2 – 5 5 –10 10 - 20	0,69 – 0,53 0,53 – 0,47 0,47 – 0,39 0,39 – 0,35 0,35 – 0,29	- - 0,17 – 0,14 0,14 – 0,13 0,13 – 0,11
Склади	1 –2 2 – 5 5 - 10	0,94 – 0,81 0,81 – 0,69 0,69 – 0,53

Витрати пари на опалення і вентиляцію визначаються за формулою

,

де -ентальпії пари і конденсату на вході і виході з підігрівника води, яка іде на опалення приміщень.

ГАРЯЧЕ ВОДОПОСТАЧАННЯ

У побутових приміщеннях промислових підприємств усі душові працюють одночасно на протязі 45 хвилин після закінчення зміни.

Максимальні витрати теплоти на побутове гаряче водопостачання включають витрати гарячої води на душові сітки, крани гарячої води, приготування їжі в їдальнях, прибирання приміщень і становлять:

де - норма витрат гарячої води на одну душову сітку за

годину;

- норма витрат гарячої води на один кран умивальника за

годину;

- норма витрат гарячої води на одну порцію страви;

– кількість душових сіток;

N_p – кількість робітників на підприємстві;

n_p – кількість робітників на одну душову сітку ( табл. 4);

- кількість кранів гарячої води;

N_кр – кількість службовців, працюючих на підприємстві;

n_кр – кількість службовців на один кран гарячої води ( табл. 4);

- кількість порцій страв, яку виготовляють в їдальні за годину;

с_в=4,19 кДж/кг – теплоємність води;

t_гв=65^оС – температура гарячої води;

t_х – температура холодної водопровідної води, приймається в опалюваль-ний період t_хз=5^оС , а влітку - t_хл=15^оС.

Коефіцієнт 1,1 враховує витрати гарячої води на прибирання приміщень. Витрати пари на підігрів гарячої води дорівнюють

.

Таблиця 4

Група виробничих процесів	Санітарна характеристика виробничих процесів	Розрахункова кількість людей
		на одну душову сітку n д	на один кран nкр
1 1а 1б 1в	Процеси, які викликають забруднення речовинами 3-го і 4-го класу небезпеки: тільки для рук тіла і спецодягу тіла і спецодягу, яке вилучається із застосуванням спеціальних миючих речовин	25 15 5	7 10 20
2 2а 2б 2в 2г	Процеси, які відбуваються при надлишках наявної теплоти або несприятливих метеорологічних умовах: при надлишках наявного конвекційного тепла при надлишках наявного променистого тепла пов'язані з впливом вологи, що викликає намокання спецодягу при температурі повітря до 100 С, включаючи роботи на відкритому повітрі.	7 3 5 5	20 20 20 20
3 3а 3б	Процеси, які викликають забруднення речовинами 1-го і 2-го класу небезпеки, а також речовинами з стійким запахом тільки рук тіла і спецодягу	7 3	10 10

КІЛЬКІСТЬ КОТЛІВ У КОТЕЛЬНІ

Таким чином витрати пари на теплопостачання підприємства становлять .

Власні потреби котельні включають - витрати пари на підігрів сирої та хімочищеної води D_св, деаерацію живильної води D_д, підігрів мазуту D_м, обдування D_о і втрати у трубопроводах D_втр. У попередніх розрахунках витрати пари на власні потреби можна прийняти рівними від 7 до 14% від витрат пари на виробництво. Тоді сумарна кількість пари, яку повинні виробляти котельні агрегати становить

÷ .

Після визначення сумарної максимальної потреби у парі, необхідно визначити тип і кількість котлоагрегатів, враховуючи, що при зупинці одного агрегату інші повинні забезпечити максимальні потреби теплопостачання підприємства. За рекомендаціями будівельних норм і правил котлоагрегати повинні бути однотипні, а їх кількість становитиме два або три. Котлоагрегати підбирають за каталогами заводів виготовлювачів з необхідними параметрами пари - тиском і температурою. Паропродуктивність одного котла визначають таким чином, щоб виконувалась умова

,

де n ~2,3- кількість котлоагрегатів з урахуванням одного резервного.

З таблиці 5 підбираємо тип котла , приймаючи до уваги що паропродук-тивність залежить від виду палива. При переведенні котла ДКВР з вугілля на газ або мазут паропродуктивність збільшується на 30-50%. Наприклад, котел ДКВР 10-13 при роботі на кам'яному вугіллі має паропродуктивність 10 т/год, при переведенні на газ або мазут 13-15 т/год.

Таблица 5

Тип котла	ДКВр-10	ДКВр – 6,5	ДКВр - 4	ДКВр- 2,5
Паропродуктивність на кам'яному вугіллі	10	6,5	4	2,5
Паропродуктивність на газі або мазуті	13 - 15	8,5 – 9,7	5,2 - 6	3,25 – 3,75

ВИТРАТИ ПАЛИВА

1. Вид палива .

2. Теплота згоряння палива (таблиця 2) - кдж/кг(м³);

3. Коефіцієнт надлишку повітря при вході в топку складає для газоподібного палива - 1,05-1,1; для мазуту - 1,1-1,5; для вугілля - 1,4 –1,6.

4. Присос повітря в котельному агрегаті типу ДКВР - Δα_ка = 0,25;

5. Коефіцієнт надлишку повітря у відхідних газах

6. Ентальпії теоретичного об'єму повітря при температурах 100 і 200ºС за таблицею 6.

7. Ентальпії теоретичного об'єму продуктів згоряння при температурах 100 і 200 ºС за таблицею 6.

8. Ентальпії дійсного об'єму продуктів згоряння при температурах

100 і 200 ºС I_від = I_г^о + ( α_від - 1)·I_п^о.

9. Температура відхідних газів становить θ_від=140 - 180 ºС.

10. Ентальпія відхідних газів

.

11. Теоретичний об'єм повітря , необхідний для згоряння 1 кг палива за таблицею 6.

12. Ентальпія теоретичного об'єму холодного повітря - I_хп = с_хп ·V_п^о· t_хп ,

де с_хп = 1,32 кДж/м³ - теплоємність холодного повітря;

t_хв = 30 ºС – температура холодного повітря.

13. Втрати теплоти від хімічної неповноти згоряння складають

q₃ = 0,5 - 1%.

Таблиця 6

№ п/п	Вид палива	Нижча теплота згоряння	Теоретичний об'єм повітря для згоряння 1 кг или 1 м3 палива	Ентальпія теоретичного об'єму продуктів згоряння		Ентальпія теоретичного об'єму повітря
				t =100 oC	t =200 oC	t =100 oC	t =200 oC
		,	, нм³/кг	,	,	,	,
1	Мазут малосірчаний	40280	10,62	1587	3207	1409	2830
2	Мазут сірчаний	39700	10,45	1557	3149	1382	2780
3	Мазут высокосірчаний	38770	10,2	1516	3069	1348	2717
4	Газ Шебелинський	37300	9,96	1537	3107	1319	2650
5	Газ Туркменнафта	38000	10,11	1557	3149	1336	2692

14. Втрати теплоти від механічної неповноти згоряння для вугілля

q₄ = 5 – 10 %, для газу и мазуту q₄ = 0.

15. Втрати теплоти з відхідними газами

,

16. Втрати теплоти через зовнішні стінки котла

q₅ = 4,62-1,93 ·D_од + 0,402 ·D_од² -0,0302·D_од³,

де D_од - паропродуктивність одного котла у кг/с.

17. ККД котельного агрегату

ŋ = 100- (q2 + q3 + q4 + q5).

18. Температура живильної води t_жв = 70 - 80ºС.

19. Ентальпія живильної води - i_жв =с_жв ·t_жв , кДж/кг.

20. Ентальпія пари - i_п , кДж/кг;

21. Витрати палива

ПРИКЛАД ВИКОНАННЯ РОЗРАХУНКУ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ ХАРЧОВОГО ПІДПРИЄМСТВА