Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы теплоэнергоснабжения. Практикум
.pdf
7.3 Пример расчета и задачи
′
рв 1 2 в
Q KKQ⋅⋅=
1
в
t
2
в
t
1
w
t
2
w
t
для самостоятельного решения
Пример 7.1
По стволу ВСС-1 шахты «Скалистая» рудника
«Комсомольский» ГМК «Норильский никель» нагнетается
воздух в шахту. Расход воздуха Qв = 127 м3/c. Требуется
определить: 1) тепловую мощность калориферов Q; 2) расход
нагретой воды Qw; 3) расчетную площадь фронтального сечения
калориферов fв; 4) массовую скорость воздуха в калориферах
Gв; 5) скорость воды в трубах калориферов w; 6) расчетный
коэффициент теплопередачи Kw; 7) температурный напор Δt;
8) фактическую тепловую мощность калориферов Q1; 9) запас
поверхности нагрева калориферов ϕ; 10) уточненный расход
воды калориферами
калориферов ΔPa.
Решение
1 Расчетный расход воздуха:
; 11) аэродинамическое сопротивление
G
w
= 1,1∙1,1∙127 = 153,67 м3/с,
ниже +2 °С.
пятидневку
калорифера в стволе
температура воды, возвращающейся в калорифер
Для заданных параметров воздуха и воды:
где K
= 1,1 – коэффициент резерва;
1
K2 = 1,1 – коэффициент, учитывающий утечки воздуха.
Необходимо подавать в ствол воздух с температурой не
Минимальная температура воздуха в наиболее холодную
= –55 °С. Принимаем температуру воздуха после
= +4 °С.
Температура воды на выходе из калорифера
= 150 °С,
= 70 °С.
- плотность воздуха ρв = 1,275 кг/м3;
- теплоемкость воздуха св = 1 013 Дж/(кг∙К);
- плотность воды ρw = 951 кг/м3;
- теплоемкость воды сw = 4233 Дж/(кг∙К).
Расчетный часовой расход воздуха:
= 153,67 ∙ 3600 = 553 212 м3/ч.
Q
рв
Масса воздуха:
= Qрв∙ ρв = 553 212 ∙ 1,275 = 705 345,3 кг/ч.
G
в
61
Для теплового баланса по воздушной стороне тепловая
3 ³6 0 0
( )
( )
12
117³ 101³ 03,5³
34,58
4³233 150 70
w
ww w
Q
G
ct t
= = =
⋅−
−⋅
=
к
56, 9F =
в
1, 6 6f′=
0,00255
w
f =
в
в
54, 42
32, 8
1, 6 6
f
nf= = =
′
( )
в
н
в
705³345,3
7,377
16 1,66 3³600
G
v
nf
ρ
= = =
′
⋅ ⋅⋅
мощность составляет
Q Gc tt =
= − = ⋅ ⋅ −− =
( )
вв вв
21
705³345,3
1³013 4 55 117³ 101³ 03,5³
( )
Вт
= 11 710 кВт.
2 Расчетный расход воды:
кг/с.
3 Принимаем массовую скорость воздуха в набегающем
потоке (во фронтальном сечении)
непрерывности определяем необходимую площадь фронтального
3,6v
ρ
н
кг/(м2∙с) и по условию
сечения калориферов:
G
705³345,3³
в
= = =
f
в
v
ρ
н
3 ³6 0 0 3 , 6
⋅
54, 42
м2.
Калориферов с такой площадью живого сечения нет.
Принимаем к установке калориферы КСк3-11-50АУ3.
Технические характеристики одного калорифера
(табл. Д.2):
- поверхность нагрева
- фронтальное сечение
- живое сечение для прохода воды
м2;
м2;
м2.
Расчетное количество калориферов:
Как выясняется при дальнейшем расчете, запас
поверхности нагрева оказывается излишним, поэтому
принимаем к установке n = 16 калориферов КСк3-11-50АУ3. По
воздуху все калориферы работают параллельно. По воде n′ = 8
параллельных ветвей, в каждой ветви по два калорифера.
4 Массовая скорость воздуха в калориферах:
шт.
кг/(м2∙с).
62
5 Скорость воды в трубках калориферов:
34,58
1,7 8
951 0,00255 8
w
ww
G
w
fn
= =
ρ⋅
′
=
⋅
( )
0,405
0,155
н
44,7 109,825
w
K vw
ρ
=⋅=⋅
( )
( )
б
м
150 4
146
1,1 6 8
70 ( 55 125
t
t
−
Δ
= = =
Δ −−
( )
146 125
135,5³
2
t+Δ= =
к
1
109,825 56,9 16 135,5 13³547³954,63
w
Q KF t= = ⋅ ⋅⋅ =⋅ ⋅Δ
1
13³547³954,63 117³ 101³ 03,5³
100 100 15,69³%
117³ 101³ 03,5³
QQ
Q
−
−
ϕ= ⋅= ⋅=
( )
( )
12
1
13³547³954,63
40,0
4³233 150 70
w
ww w
Q
G
ct t
′
=
⋅−
−⋅
= =
а
PΔ
м3/с.
6 Коэффициент теплопередачи [1]:
Вт/(м2∙К).
7 Средний температурный напор:
;
1,168 < 1,8;
°С.
8 Фактическая тепловая мощность всех калориферов:
Вт =
= 13 547,95 кВт.
9 Запас поверхности нагрева калориферов
.
Желательный запас достигнут:
10 < ϕ < 20.
10 Уточненный расход воды:
11 Аэродинамическое сопротивление одного калорифера:
Δ= ⋅ = ⋅ = Па.
а
Ответ: 1) Q = 11 710 кВт; 2) Q
ρ
= 34,58 кг/с; 3) fв = 54,42 м2;
w
1,9 16 1,91 6
4,6 4,6 7,377 211,64Pv
4) Gв = 705 345,3 кг/ч; 5) w = 1,78 м3/с; 6) Kw = 109,825 Вт/
(м2∙К); 7) Δt = 135,5 °C; 8) Q1 = 13 547,95 кВт; 9) ϕ = 15,69 %;
′
G
10)
= 40,0 кг/с; 11)
w
= 211,64 Па.
63
кг/с.
Задача 7.1
2
в
4Ct =+°
1
150 C
w
t = °
2
70 C
w
t = °
,C
В соответствии с исходными данными, приведенными
в табл. 7.1, выполнить расчет калориферной установки.
В расчетах принять параметры воздуха и воды по данным
примера 7.1: плотность воздуха ρв = 1,275 кг/м3; теплоемкость
воздуха с
теплоемкость воды с
после калорифера в стволе
на выходе из калорифера
возвращающейся в калорифер,
= 1 013 Дж/(кг∙К); плотность воды ρw = 951 кг/м3;
в
= 4 233 Дж/(кг∙К); температура воздуха
w
; температура воды
; температура воды,
.
Таблица 7.1 – Исходные данные (варианты заданий) для задачи 7.1
Расчетный
Вари-
расход воз-
ант
духа Qрв,
м3/с
1 10 –44 КСк4-6-50АУ3 4 4
2 20 –22 КСк3-6-02ХЛ3Б 6 6
3 30 –25 КСк3-7-02ХЛ3Б 6 3
4 40 –25 КСк4-8-02ХЛ3Б 6 3
5 50 –35 КСк3-9-02ХЛ3Б 10 5
6 60 –40 КСк3-10-02ХЛ3Б 10 5
7 70 –41 КСк4-6-02ХЛ3Б 20 10
8 80 –41 КСк4-7-02ХЛ3Б 16 8
9 90 –45 КСк4-8-02ХЛ3Б 16 8
10 100 –44 КСк4-9-02ХЛ3Б 14 7
11 110 –42 КСк4-10-02ХЛ3Б 10 5
12 120 –45 КСк4-11-02ХЛ3Б 4 2
13 130 –55 КСк4-12-02ХЛ3Б 4 2
14 140 –28 КСк3-6-50АУ3 52 26
15 150 –30 КСк3-7-50АУ3 44 22
16 160 –31 КСк3-8-50АУ3 38 19
17 170 –34 КСк3-9-50АУ3 38 19
18 180 –36 КСк3-10-50АУ3 32 16
19 190 –55 КСк3-11-50АУ3 14 7
20 200 –55 КСк3-12-50АУ3 10 5
Минимальная
температура
наружного
воздуха
t °
в
1
Рекомендуемые калориферы
тип
число
калориферов n,
шт.
число па-
раллельных
ветвей по
воде, n′, шт.
64
7.4 Контрольные вопросы
1 Почему оборудование КУ шахт должно быть во
взрывозащищенном исполнении?
2 По каким признакам классифицируют КУ?
3 Какие рекомендуют способы защиты КУ от замораживания?
4 Какая применяется методика расчета коэффициента
теплопередачи КУ?
5 Почему скорость движения греющего теплоносителя по
теплообменным трубкам калориферных секций в пределах 0,2 …
0,4 м/с считается оптимальной?
6 Как определяется температурный напор между воздухом
и греющим теплоносителем на теплообменных трубках
калориферных секций?
7 Какая плотность холодного или теплого воздуха
принимается при расчете тепловой мощности КУ?
8 Как определяется температурный рабочий режим КУ?
9 Какие возможны варианты компоновки КУ.
10 Как определяется аэродинамическое сопротивление
одного калорифера?
11 Какие применяются схемы компоновки КУ на горных
предприятиях?
12 Какие типы калориферов применяются на
предприятиях подземной разработки полезных ископаемых?
13 Как определяется масса воздуха, нагреваемого КУ?
14 Какой теплоноситель может применяться в КУ?
15 Какие исходные данные необходимы для выбора КУ?
16 Какие конструктивные исполнения теплообменных
элементов могут быть у калориферов?
17 Какое основное оборудование необходимо для работы
КУ?
18 Какие факторы учитывают при расчете возможной
депрессии в надшахтном здании?
19 Как определяется необходимая схема компоновки КУ?
20 Где и почему нашли наибольшее применение
электрические калориферы?
21 Какие затраты на сооружение КУ возможны у
предприятия подземной добычи полезного ископаемого?
22 Какие способы проветривания применяются на шахтах?
23 За счет чего в системах вентиляции шахт создается
перепад давления, необходимый для функционирования этих
систем?
65
8 Расход тепловой энергии на горячее
( )( )
зим
г гх
1, 2
р
Q mabt t C= ⋅⋅ + − ⋅
водоснабжение
8.1 Цель занятия
Приобретение навыков расчета горячего водоснабжения
поселка работников предприятия разработки месторождения
полезного ископаемого.
8.2 Методика расчета
Горячее водоснабжение (ГВС) имеет неравномерный
характер как по часам суток, так и по дням недели. При
известных нормах расхода горячей воды для потребителей
средний суточный расход теплоты на бытовое ГВС отдельных
жилых, общественных и промышленных зданий в зимний
период определяем по формуле [10], кДж/сут:
,
где 1,2 – коэффициент, учитывающий остывание горячей
воды в абонентских системах горячего водоснабжения;
m – количество потребителей или единиц измерения;
а – норма суточного расхода горячей воды в средние сутки
с температурой t
мерения; определяется по табл. Е.2 или Е.3;
b – расход горячей воды с температурой tг, кг (л), для об-
щественных зданий, отнесенный к одному жителю района; при
отсутствии более точных данных рекомендуется принимать
b = 25 кг (л) на 1 чел. в сутки;
tг – температура горячей воды, °С; для жилых, обществен-
ных и производственных зданий обычно принимают tг = 60 °С;
для детских учреждений – яслей-садов температура воды, поступающей в краны ГВС, должна быть tг = 37 °C;
tх – температура холодной водопроводной воды, °С; при
отсутствии данных о температуре холодной воды ее принимают
в отопительный период tхз = 5 °С, в летний период tхл = 15 °С;
Ср = 4,19 кДж/(кг∙град) – теплоемкость воды.
= 60 °C на одного потребителя или единицу из-
г
Средний зимний часовой расход теплоты на бытовое ГВС,
Вт:
66
зим
зим.ч
г
г
с
3,6
Q
Q
n=⋅
,
сут.ч зим.ч
г сут г
Q KQ⋅=
ср.с
г
Q
сут
1K =
макс.ч сут
г сут ч г
Q K KQ⋅⋅=
лет.ч зим
г хл
гг
г хз
tt
QQ
tt
−
= ⋅β
−
⋅
где 3,6 – коэффициент перевода кДж/ч в Вт;
– расчетная длительность подачи тепла на ГВС, ч/сут;
n
c
для жилых зданий, общежитий, гостиниц, больниц, санаториев, физкультурно-оздоровительных учреждений принимают
круглосуточный режим водоразбора nc = 24 ч/сут; для детских
яслей-садов принимают nc = 10 … 24 ч/сут, для промышленных
предприятии в зависимости от сменности nc = 6 … 24 ч/сут.
В соответствии с [12, п. 2.4] температура горячей воды
в местах водоразбора t
независимо от применяемой системы
г
теплоснабжения должна быть не ниже 60 °C и не выше 75 °C.
Средний часовой расход теплоты на бытовое ГВС за сутки
набольшего водопотребления определяем по формуле, Вт:
,
где K
– коэффициент суточной неравномерности расхо-
сут
да теплоты (табл. Е.2, Е.3).
При расчете среднечасового расхода
организаций за год можно принимать
предприятий и
.
Максимальный часовой расход теплоты на бытовое ГВС
определяем по формуле, Вт:
.
где K
– коэффициент часовой неравномерности расхода
ч
теплоты за сутки наибольшего водопотребления; определяем по
(табл. Е.2, Е.3).
Расход теплоты на ГВС в летнее время определяем по
формуле, Вт:
,
где β – коэффициент, учитывающий изменение среднего
расхода воды на ГВС в неотопительный период по отношению
к отопительному периоду; принимается для жилищно-коммунального сектора β = 0,8 (для курортных и южных городов
β = 1,5), для предприятий β = 1,0.
67
8.3 Примеры решений и задачи для
( )( )
зим
г гх
1, 2
р
Q mabt t C= ⋅⋅ + − ⋅
1³008³219
сут.ч зим.ч
г сут г
1,14 1³008³219 11³ 49³369³Q KQ= =⋅ ⋅=
макс.ч сут.ч
г чг
2 11³ 49³369 2³298³738³Q KQ= =⋅=⋅
−
самостоятельной работы
Пример 8.1
Определить расход тепла на ГВС для девяти жилых домов,
в каждом из которых проживает 350 чел. Дома находятся в I
климатическом районе. Квартиры с ваннами длиной более 1500
… 1700 мм.
Решение
Средний суточный расход теплоты в зимний период:
= 1,2 ∙ 350 ∙ 9 ∙ (100 + 0)(60 – 5) =
= 87 110 100 кДж/сут,
где а = 100 л/сут – норма суточного расхода горячей воды
в средние сутки с температурой t
(табл. Е.1).
Средний часовой расход теплоты в зимний период:
зим
Q
зим.ч
г
Q
г
= = =
3,6 3, 6 24
n
⋅⋅
с
Средний часовой расход теплоты на бытовое ГВС за сутки
наибольшего водопотребления:
= 60 °C на одного потребителя
г
8 7 1³ 1 0 1³ 0 0
Вт.
где K
= 1,14 – коэффициент суточной неравномерности
сут
расхода теплоты (табл. Е.2).
Максимальный часовой расход теплоты на ГВС:
где K
– коэффициент часовой неравномерности расхода
ч
теплоты, Kч = 2 (табл. Е.2).
Средний часовой расход теплоты в летний период:
871³ 101³ 00 0,8 ³2³3757³ 30³ .
=
лет.ч зим
= ⋅β=
QQ
гг
60 15
−
⋅ ⋅=
24 60 5
⋅−
( )
tt
⋅
nt t
с
68
г хл
(
−
г хз
Вт,
Вт,
)
кДж ч
ср
а
лет.ч
макс.ч
сут.ч
зим
г
Q
г
Q
г
Q
г
Q
ч
K
сут
K
л/сут кДж/ч Вт Вт Вт кДж/ч
4 12 1,0 1,73 40 928 711 711 1 229 1 116
Итого 601 080 707 7 056 456 8 051 301 16 524 592 16 393 110
Объект m
Пример 8.2
Определить расход тепла на ГВС для поселка (табл. 8.1), который находится в I климатическом
районе. Квартиры в домах с ваннами длиной более 1500 … 1700 мм.
Таблица 8.1 – Расчетный расход теплоты на горячее водоснабжение для поселка горного
предприятия
Аптека: 2 работника,
2 лаборанта
8 8 жилых домов 320 100 1,14 2 70 794 240 819 378 934 091 1 868 181 1 930 752
7 2 ясли-сада 500 20 1,0 4,8 2 765 76 817 76817 368 720 75 420
5 9 жилых домов 350 100 1,14 2 1 008 219 87 110 100 1 149 369 2 298 739 2 375 730
3 Продуктовый магазин 8 12 1,4 6,86 81 856 1 421 1 990 13 648 2 232
4 Учебное заведение 1 500 8 1,33 3,6 3 318 480 92 180 122 599 441 358 90 504
п/п
1
№
2 Промтоварный магазин 4 8 1,0 4,0 36 503 634 634 2 535 996
6 16 жилых домов 500 100 1,14 2 221 232 000 2 560 556 2 919 033 5 838 067 6 033 600
9 12 жилых домов 400 100 1,14 2 132 739 200 1 536 333 1 751 420 3 502 840 3 620 160
10 10 жилых домов 300 100 1,14 2 82 962 000 960 208 1 094 638 2 189 275 2 262 6000
69
Ответ: суммарный средний расчетный расход тепла
на ГВС всех объектов в зимний период – 7,056 МВт, или 601
ГДж/ч; суммарный максимальный расчетный расход тепла на
ГВС всех объектов в зимний период – 16,524 МВт; суммарный
средний расчетный расход тепла на ГВС всех объектов в летний
период – 16,393 ГДж/ч.
Задача 8.1
В соответствии с исходными данными (табл. 8.2, табл. Е.2,
Е.3) определить расход теплоты на ГВС для поселка, который
находится в I климатическом районе. Квартиры в домах с
ваннами длиной более 1500 … 1700 мм.
Таблица 8.2 – Исходные данные (варианты заданий) к задаче 8.1
Предприятие обще-
Учебное заведе-
Вариант
10 1400 800 19 320
11 1500 850 20 350
12 1600 900 21 370
13 1700 950 22 390
14 1800 1000 23 410
15 1900 1050 24 420
16 2000 1100 25 430
17 750 500 15 100
18 850 550 18 200
19 950 600 21 300
20 1050 650 23 350
ние, количество
учащихся
1 500 200 10 100
2 699 300 11 150
3 700 400 12 200
4 800 500 13 250
5 900 550 14 300
6 1000 600 15 350
7 1100 650 16 150
8 1200 700 17 220
9 1300 750 18 270
ственного питания
(каждому по три
блюда), количество
посетителей
Жилые дома
количество
домов
число жите-
лей в каждом
доме
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]