Тепловая нагрузка

РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

 

1.РАСЧЁТ  ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ.

 

Расчётную тепловую нагрузку котельной отопительно-производственного типа определяют отдельно для холодного и тёплого периодов года. В зимнее время она складывается из максимальных расходов теплоты на все виды теплопотребления:

где – коэффициент запаса, учитывающий потери теплоты в тепловых сетях, расход теплоты на собственные нужды котельной и резерв на возможное увеличение теплопотребления хозяйством;

       - максимальные потоки теплоты, расходуемой всеми потребителями системы теплоснабжения соответственно на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологические нужды, Вт.

В летнее время нагрузку котельной  составляют максимальные расходы теплоты на технологические нужды и горячее водоснабжение:

Расход теплоты  на отопление и вентиляцию.

Максимальный поток  теплоты (Вт), расходуемой на отопление  жилых и производственных зданий и подогрев воздуха в приточной системе вентиляции:

 

где - Расход теплоты на отопление соответственно жилых, общественных и производственных зданий.

где - удельная отопительная характеристика здания;

      - строительный объём здания;

   

 

  - средняя расчётная температура воздуха, характерная

большинства  помещений  здания;

      - расчётная зимняя температура наружного воздуха;

      - поправочный коэффициент, учитывающий влияние расчётной

разности  температур.

Найдём расход теплоты  на отопление и вентиляцию для:

Расход  теплоты  на  производственные  здания  определяется по  формуле:

      

  

Максимальный поток  теплоты, расходуемый на отопление общественных зданий, определим по формуле:

где - расход теплоты на все жилые здания

Расход  теплоты  на  вентиляцию общественных зданий определяем  по  формуле:

 

 

 

 

Расход  теплоты  на  вентиляцию  производственных  зданий определяем по  формуле:

где - расчетная зимняя вентиляционная температура наружного   воздуха

- Вентиляционная характеристика здания, Вт/(м³∙⁰С)

Суммарный расход теплоты на вентиляцию определяется по формуле:

Расход теплоты  на горячее водоснабжение

Средний поток теплоты, расходуемый за отопительный период на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий:

где - укрупнённый показатель  среднего  потока  теплоты, расходуемой на  горячее водоснабжение  одного человека с  учётом  общественных зданий  посёлка, =376 (Вт)

    - число жителей (из расчёта 4 человека в одной квартире).

 

 

 

 Максимальный поток теплоты, расходуемый на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий:

Максимальный поток теплоты, расходуемый  на горячее водоснабжение производственных зданий:

где - часовой расход горячей воды, (м³/ч)

- плотность воды (983 кг/м³),

- удельная теплоёмкость воды, равная 4,19 кДж/(кг∙ºС),

  - расчётная температура горячей воды, равная 55 ºС,

- расчётная температура холодной  воды 5 ºС,

    

где - число душевых сеток (2 сетки на каждое производственное здание),

      - расход воды на 1 душевую сетку, равную 250 л/ч,

Максимальный поток теплоты, расходуемый  на горячее водоснабжение в животноводческих помещениях:

где - коэффициент неравномерности потребления горячей воды в течение су  ток, равный 2,5;  - число животных данного вида в помещении;    - среднесуточный расход воды на одно животное, =5кг

 

 

 

 

Определим  суммарный  расход  на  горячее  водоснабжение по  формуле:

Поток теплоты, расходуемый на горячее  водоснабжение жилых, общественных и производственных зданий в летний период, по отношению к отопительному снижается и определяется:

Расход теплоты  на технологические нужды.

Расчётный  поток  теплоты, расходуемой  на  технические  нужды  ремонтных  мастерских и гаражей, находим по формуле:

 где   - коэффициент спроса, равный 0,6…0,7; 

- энтальпия  пара, кДж/кг;

- коэффициент  возврата  конденсата  или  обратной воды, обычно  принимаемый  равным 0,7

- энтальпия  возвращаемого конденсата  или обратной воды,

 

 

 

 

Поток теплоты, расходуемый на технологические  нужды животноводческих помещений, определяют по укрупнённым нормам расхода пара и горячей воды на тепловую обработку кормов:

где - коэффициент неравномерности потребления теплоты на технологические нужды в течение суток, принимают равным 4;

      - число видов корма;

      - количество подлежащего тепловой обработке корма данного вида в суточном рационе животных, кг;

      - удельный расход пара или горячей воды на обрабатываемый корм данного вида, кг/кг;

      - энтальпия используемого пара или горячей воды, кДж/кг.

Пастеризация молока и пропаривание молочных фляг:

   

    

  

    

Суммарный  поток  теплоты,  расходуемый  на  технологические  нужды, определяем  по  формуле:

 

 

 

 

Расчёт  общего  расхода тепла  в отопительный  сезон:

Рассчитаем  летнюю  нагрузку  котельной:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Построение годового графика  тепловой нагрузки

 

Средневзвешенная расчётная температура.

где , ,…, - объёмы зданий по наружному обмеру, м³;

       , ,…, - расчётные внутренние температуры в этих зданиях,⁰С.

 

 

Определяем площадь  годового графика нагрузки

 

 

 

    

Определяем годовой  расход всеми потребителями, (ГДж/год):

 

Годовой график тепловой нагрузки

Расход теплоты:

1- на отопление жилых  и общественных зданий;

2- на отопление производственных  зданий;

3- на вентиляцию общественных  зданий;

4- на вентиляцию производственных  зданий;

5- на горячее водоснабжение  и технологические нужды;

6- суммарный график  расхода теплоты;

7- график тепловой  нагрузки за отопительный период;

8- нагрузка летнего  периода.

 

 

 

 

 

 

2. ВЫБОР ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ.

 

Согласно СНиП 2.04.07-86 «Тепловые  сети. Нормы проектирования» при  централизованном теплоснабжении для отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и, если возможно, для технологических целей в качестве теплоносителя должна использоваться вода.

Температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети принимается 

95 ⁰С, а в обратном трубопроводе 70 ⁰С. Температура пара - 115⁰С.

 

 

3. ПОДБОР  КОТЛОВ

 

Расчётную тепловую мощность котельной принимают по тепловой нагрузке для зимнего периода:

где - суммарная тепловая мощность всех котлов,

   установленных в котельной, кВт.

 

Выберем  паровые  котлы  по  летней  нагрузке:

 

Выберем  водогрейные  котлы  по  следующей  формуле:

 

Принимаем к установке:

1. 4 водогрейных котла “Энергия -6 ”, тепловой мощностью 738 кВт.
2. 2 паровых котла “Минск - 1 ”, тепловой мощностью 430 кВт;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. РЕГУЛИРОВАНИЕ ОТПУСКА ТЕПЛОТЫ КОТЕЛЬНОЙ.

 

 

5. ПОДБОР  ПИТАТЕЛЬНЫХ   УСТРОЙСТВ  И  СЕТЕВЫХ НАСОСОВ.

 

Бесперебойное снабжение паровых  котлов водой обеспечивается питательными устройствами, к которым относятся конденсатные и питательные баки и насосы.

Для паровых котлов низкого давления (избыточное давление пара до 68,7 кПа) применяются  питательные баки, одновременно выполняющие  функции и конденсатных баков. В них поступают конденсат, возвращаемый от потребителей, и питательная вода, восполняющая потери конденсата.

 

Паропроизводительность  паровых котлов (кг/ч):

где - тепловая мощность всех паровых котлов, Вт;

- энтальпия пара, для избыточного давления 68,7 кПа равная 2660 кДж/кг. Энтальпия воды зависит от её  температуры h=4,19t. Конденсат пара, являющийся питательной водой для парового котла, имеет температуру 70ºС,

 

 

 

 

Расход питательной  воды:

 

 

 

 

 

 

 

 

где - расчётная паропроизводительность всех котлов, кг/ч;

        - продувка котлов, % (при питании котлов химически очищенной водой    = 0.5 …3.0 %)

Вместимость питательных баков (м³) из расчёта часового запаса воды:

В качестве  питательных насосов  устанавливают два центробежных насоса с электроприводом (рабочий и резервный). Подача каждого насоса должна быть не менее 110 % суммарной максимальной паропроизводительности всех котлов, т.e.

 

Выбираем  насос типа 2ПМ-1,6/20

Подача, м3/ч	Напор, кПа	КПД, %
1,6	1960	46

 

Мощность (кВт), потребляемая насосом  с электроприводом:

где - подача насоса, м³/ч;

        - давление, создаваемое насосом, кПа;

        - КПД насоса.

 

Для принудительной циркуляции воды в тепловых сетях в котельной устанавливают два сетевых насоса с электроприводом (один из них резервный). Подача сетевого насоса (м³/ч), равная часовому расходу сетевой воды в подающей магистрали:

 

 

 

 

 

 

 

где - расчетная тепловая нагрузка, покрываемая теплоносителем - водой, Вт;

    

  - тепловая нагрузка, покрываемая паром, Вт;

     - тепловая мощность, потребляемая котельной на собственные нужды (подогрев и деаэрация воды, отопление вспомогательных помещений и др..);

       и - расчетные температуры прямой и обратной воды, °С;

       - плотность обратной воды (при =70ºС, =977,8 кг/м³).

Найдем  тепловую нагрузку, покрываемую паром,

 

Тепловая мощность, потребляемая котельной на собственные нужды, находится по формуле:

 

Выбираем сетевой насос  типа 4КМ-12

Подача, м3/ч	Напор, кПа	КПД, %
120	275	75

 

 

 

 

Находим мощность (кВт), потребляемую насосом с электроприводом:

 

Подпиточные насосы компенсируют разбор воды из открытых тепловых сетей на горячее водоснабжение и технологические нужды, а также восполняют утечки сетевой воды, составляющие 1..2%  часового расхода. Подача подпиточного насоса (м³/ч):

где - расчетная тепловая нагрузка горячего водоснабжения, (по формуле без учёта пара) 

   

  - часть расчетной технологической нагрузки, покрываемой теплоносителем водой, Вт;

      и - расчетная температура горячей и холодной воды, равные соответственно  55 и 5 °С;

      - плотность подпиточной воды, можно принять равной , кг/м³

 

 

Выбираем подпиточный насос типа 1,5К-6б

Подача, м3/ч	Напор, кПа	КПД, %
4.5	126	50

 

Мощность (кВт), потребляемая насосом с электроприводом:

 

 

   

6. РАСЧЕТ ВОДОПОДГОТОВКИ

 

В производственно-отопительных котельных получила распространение докотловая обработка воды в натрий-катионитовых фильтрах с целью ее умягчения. Объем катионита (м³), требующийся для фильтров:

где - расчетный расход исходной воды, м³/ч;

- период между регенерациями  катионит (принимают равным 8…24 ч);

- общая жесткость исходной воды, мг экв/кг;

- обменная способность катиононита, г экв/м³ (для сульфоугля

  Е = 280...300 г экв/м³).

Расчетный расход исходной воды (м³/ч):

где - расход воды на регенерацию 1 м³ катионита, м³;

      - расход исходной воды, м³/ч.