Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Петрозаводский государственный университет» (ПетрГУ)

Карельский региональный институт управления, экономики и права

Выпускная квалификационная работа

Расчёт системы теплоснабжения деревообрабатывающего предприятия

Выполнил:

Качурин Д.С.

Научный руководитель:

Беляев С.В.

Петрозаводск 2017



Задание на проектирование

Задачей данной выпускной работы является расчёт системы теплоснабжения деревообрабатывающего предприятия на основе котельной установки "Гефест" ассоциации "КАМИ".

Необходимо будет определить тепловые потери, теплопоступления в помещения от различных источников, количество теплоты необходимое для горячего водоснабжения, вентиляции и для собственных нужд предприятия (сушильная камера). После этого будет подобрана котельная установка требуемой мощности. Далее будет сделана тепловая схема котельной и тепловых узлов в зданиях. Также необходимо будет рассчитать нагревательные приборы в помещениях, подобрать циркуляционные насосы для контуров.



Содержание

• Реферат

Введение

1. Исходные данные

2. Расчёт тепловых потерь всех зданий предприятия

3. Расчёт теплопоступлений в помещения

3.1 Теплопоступления от людей

3.2 Теплопоступления от искусственного освещения

3.3 Теплопоступления от электродвигателей технологического оборудования

3.4 Теплопоступлений от солнечного излучения через световые проёмы

4. Расчёт сушильной камеры

5. Расчёт теплоты для горячего водоснабжения

6. Расчёт теплоты для вентиляции

7. Общий тепловой баланс предприятия

8. Выбор и описание котельной установки

9. Разработка тепловой схемы котельной и тепловых пунктов

10. Расчёт и выбор нагревательных приборов

10.1 Радиаторы отопления

10.2 Воздушное отопление

11. Расчёт и выбор насосов

Заключение

Список использованных источников

Приложение



Реферат

Выпускная работа: с. 57, 4 рис., 23 табл., 14 источников.

Объектом расчёта является система теплоснабжения деревообрабатывающего предприятия.

Система теплоснабжения предприятия деревообработки подразумевает под собой совокупность оборудования и устройств, необходимых для обеспечения его теплотой для различных нужд.

Цели работы:

- произвести расчёт тепловых потерь, теплопоступлений, затрат тепла на вентиляцию и горячее водоснабжение. а также на сушку древесины

- подобрать котельную установку для покрытия всех тепловых затрат

- составить тепловую схему котельной и тепловых узлов

- составить таблицу оборудования котельной и тепловых узлов

- выбрать нагревательные элементы в зданиях

- выбрать циркуляционные насосы в котельной и в тепловых пунктах зданий

Чтобы решить поставленные цели буду использованы методики по определению различных тепловых затрат, которые необходимы для составления общего теплового баланса. Данные методики взяты из различных источников литературы, которые будут приведены в конце работы.



Введение

Открытие собственного предприятия всегда приводит к многочисленным вопросам и проблемам. Так, например, ставится вопрос о том, как обеспечить теплоснабжение предприятия, какую использовать котельную установку, на каком топливе она будет работать и т.д.

А если данное предприятие является деревообрабатывающим? Открытие такого предприятия вызывает множество вопросов в плане участка, необходимого количества зданий, отопления и многих других вопросов. Появляется вопрос: как обеспечить теплоснабжение предприятия? Ведь подключиться к системе централизованного теплоснабжения города будет очень трудно, да и тепловые затраты для предприятия будут очень большими. В этом случае проектируют собственную котельную. Это может быть и котельная на газу, если рядом проходит магистральный газопровод, и на мазуте, и на других видах топлива. Но лучшим вариантом будет использование такой котельной, которая может работать на топливе, получаемом на самом производстве. А так как предприятие является деревообрабатывающим, то следовательно, в качестве топлива лучше всего использовать отходы, получаемые на производстве. А с учётом различных экологических проблем в мире, нехваткой топлива и его подорожанием использование котельных установок, которые могут работать на отходах деревообработки и при этом не выделять вредных и опасных веществ в окружающую среду, является перспективным и экологичным способом отопления.

Предприятие деревообработки в ходе своей работы выделяет большое число отходов, которые в основном не используются, но они имеют определённый тепловой потенциал, который можно использовать при отоплении зданий. Сюда относятся: опилки, стружка, отходы ДСП и МДФ, горбыль и различные кусковые отходы. Но также при недостаточных отходах можно использовать и саму древесину, необходимо лишь рассчитать и подобрать древесную дробилку .

Поэтому в данной выпускной работе, целью которой является расчёт системы теплоснабжения, будет использоваться котельная установка "Гефест", работающая на отходах деревообработки для покрытия всех потерь предприятия. Такие котельные установки используют принцип газогенерации, что приводит к высокому кпд установок, а также к уменьшению вредных выбросов, что также имеют огромную роль в современном мире, в котором огромное количество проблем, связанных с загрязнением окружающей среды. Такие установки уже устанавливаются на многих предприятиях по всей стране.

Котельные установки серии "Гефест" предоставляют котлы, которые имеют широкий предел тепловой мощности. Он составляет от 60 до 2000 кВт. Это даёт покупателю большой выбор и самое главное можно произвести подбор котла необходимой мощности.

Но произвести необходимый тепловой расчёт и подобрать котельную установку это лишь часть задачи о теплоснабжении предприятия. Также встаёт вопрос о том, какие использовать нагревательные приборы в помещениях, какое оборудование будет установлено в котельной, какую выбрать сушильную камеру и другие вопросы.

Если говорить об актуальности данной темы, то в современное время она намного больше, нежели раньше, так как сейчас стали чаще открывать собственные предприятия. И это не обязательно деревообрабатывающее предприятие, им может быть любое. Для этих предприятий безусловно необходим расчёт системы теплоснабжения.



1. Исходные данные

Располагаться предприятие будет в городе Беломорск. Имеется участок, на котором расположено несколько зданий. Далее будет приведена схема участка.

Здания расположенные на участке:

1. Административное здание (1 этаж, 2,5 м)

2. Склад сырья (1 этаж, 5 м)

3. Склад готовой продукции (1 этаж, 5 м)

4. Цех обработки древесины (1 этаж, 6 м)

5. Котельная (1 этаж, 3 м)

6. Сушильная камера (1 этаж, 5 м)

Таблица 1.1 - Коэффициенты теплопроводности материалов стен зданий

Здание	Материал	Коэффициент теплопроводности	Толщина слоя
Административное здание и котельная	Газосиликатные блоки D600	л= 0,15	20 см
	Минеральная вата	л= 0,05	10 см
	Гипсокартон	л= 0,35	2 см
Склад готовой продукции и цех обработки древесины	Железобетон	л= 1,69	10 см
	Пенополистирол	л= 0,038	5 см
	Внутренний слой железобетона	л= 1,69	8 см

Таблица 1.2 - Коэффициенты теплопроводности материалов полов

Здание	Материал	Коэффициент теплопроводности	Толщина слоя
Административное здание и котельная	Газосиликатные блоки D600	л= 0,15	20 см
	Пенополистирол	л= 0,038	10 см
	Слой цементно - песчаной стяжки	л= 0,76	2 см
Склад готовой продукции и цех обработки древесины	Железобетон	л= 1,69	10 см
	Пенополистирол	л= 0,038	5 см
	Слой цементно - песчаной стяжки	л= 0,76	2 см

Таблица 1.3 - Коэффициенты теплопроводности материалов потолков

Здание	Материал	Коэффициент теплопроводности	Толщина слоя
Административное здание и котельная	Газосиликатные блоки	л= 0,15	20 см
	Минеральная вата	л= 0,05	10 см
	Гипсокартон	л= 0,35	2 см
Склад готовой продукции и цех обработки древесины	Железобетон	л= 1,69	10 см
	Минеральная вата	л= 0,05	10 см

Данные, представленные в таблицах 1.1; 1.2; 1.3 взяты согласно приложению 3 [1]

Таблица 1.4 - Размеры окон и их коэффициенты сопротивления теплопередачи

Здание	Окно	Тип стеклопакета	Размеры (ширина Ч высота)	Сопротивление теплопередаче, м2Ч°С/Вт
Административное здание	Трёхстворчатое окно	двухкамерный	2Ч1,4 м	R= 0,32
	Двухстворчатое окно	двухкамерный	1,3Ч1,5 м	R= 0,32
Склад готовой продукции и цех обработки древесины	Окна большого размера	двухкамерный	4,8 Ч 3,6	R= 0,32

Данные в таблице 1.4 представлены в соответствии с таблице 4 [2]

Таблица 1.5 - Размеры дверей и ворот зданий и их коэффициенты теплопроводности3

Здание	Двери и ворота	Размеры (ширина Ч высота Ч толщина)	Материалы	Коэффициент теплопроводности
Административное здание	Входные двери (в здание и в тепловой пункт)	1,4Ч2 Ч0,1	Дерево (5 см)	л= 0,18
			Пенополистирол (5 см)	л= 0,038
Склад готовой продукции и цех обработки древесины	Ворота (ворота из стали, утеплённые минеральной ватой)	3Ч4 Ч0,11	Сталь (1 см)	л= 45,4
			Минеральная вата (10 см)	л= 0,05
Котельная	Ворота (ворота из стали, утеплённые минеральной ватой)	3Ч2,5 Ч0,11	Сталь (1 см)	л= 45,4
			Минеральная вата (10 см)	л= 0,05

Данные в таблице 1.5 представлены в соответствии с ГОСТ 31174 - 2003 и ГОСТ 24698-81

Таблица 1.6 - Расчётные температуры воздуха

	Температура наружного воздуха, tн.в., °С	Температура внутреннего воздуха, tв.в., °С	Средняя максимальная температура воздуха наиболее теплого месяца
Административное здание	-29 (температура воздуха наиболее холодной пятидневки)	+20	20,3 °С
Склад готовой продукции	-29	+5 (нижняя зона); +6,5 (верхняя зона);
Цех обработки древесины	-29	Отопление в рабочее время	Дежурное отопление
		+16 (нижняя зона) ; +21,4 (верхняя зона);	+5 (нижняя зона) ; +10,4 (верхняя зона);

Расчётные температуры наружного воздуха взяты согласно таблице 1 [3], а внутри помещений - таблице 1 [4]

Для помещений высотой более 4 метра расчётные теплопотери считаются для нижней и верхней зоны. Для нижней зоны расчётная температура воздуха берётся согласно нормативам, а для верхней зоны из - за повышения температуры по высоте расчётная температура рассчитывается по следующей формуле:

, °C

где - расчётная температура внутри согласно таблице 1.6;

- температурный градиент, учитывающий повышение температуры воздуха по высоте помещения на каждый метр выше рабочей или обслуживаемой зоны, °C/м, - для помещений без значительных тепловыделений и - для помещений со значительными тепловыделениями;

- высота помещения от пола до потолка здания, м;

В соответствии с формулой (1.1) для цеха обработки древесины при отоплении в рабочее время:



, °C

В соответствии с формулой (1.1) для цеха обработки древесины при дежурном отоплении:

, °C

В соответствии с формулой (1.1) для складов:

, °C

Рисунок 1.1 - Планировки зданий

а) Административное здание

б) Цех обработки древесины



Так как в оставшихся зданий нет как такового разделения на помещения, то можно не приводить их планировки.



2. Расчёт тепловых потерь всех зданий предприятия

Произведём расчёт тепловых потерь каждого здания предприятия деревообработки. Потери тепла будут рассчитаны через каждую ограждающую конструкцию помещения. Данные значения понадобятся в дальнейшем для выбора котла, который сможет покрыть все тепловые потери.

Первое, что необходимо рассчитать это площади наружных стен здания по формуле:

,

где S-площадь стен,м2;

a-длина стены, м;

h-высота потолков, м.

Расчёт теплопотерь будем производить по следующей формуле согласно главе 1 [5]:

, Вт

где - коэффициент теплопередачи наружной ограждающей конструкции, Вт/(м2·°C);

- сопротивление теплопередаче наружной ограждающей конструкции, (м2·°C)/Вт;

- расчетная площадь наружной ограждающей конструкции, м2;

- расчетная температура воздуха в помещении с учетом повышения ее в зависимости от высоты помещений, °C;

- расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года, °C;

- коэффициент, учитывающий добавочные потери теплоты от доли основных:

- в зависимости от расположения наружной ограждающей конструкции по сторонам света ( - север, восток, северо-восток, северо-запад; - юго-восток, юг, юго-запад, запад).

- через наружные двери, не оборудованные воздушными или воздушно-тепловыми завесами, при высоте зданий Н, м: 0,22 H -- для одинарных дверей

- через наружные ворота, не оборудованные воздушными и воздушно-тепловыми завесами, -- в размере 3 при отсутствии тамбура

Значение теплового сопротивления R определяется по следующей формуле:

, (м2*°C)/Вт ,

где d - толщина ограждающей конструкции, м;

- коэффициент теплопроводности материала (материалов) ограждающей конструкции,

В соответствии с формулой (2.1) произведём расчёт площадей стен для каждого помещения каждого здания и полученные значения занесём в таблицу 2.1.1.



Таблица 2.1 - Данные о площадях помещений ,наружных стен, ворот и/или дверей и окон.

Здание	Помещение	Площадь помещения, м	Площадь окон, м	Площадь наружных ворот (дверей), м2	Площадь наружных стен , м	Площадь наружных стен за вычетом окон и/или ворот (дверей), м
1	2	3	4	5	6	7
Административное здание	Столовая	36	4,75	-	31,25	26,5
	Медпункт	24	1,95	-	7,5	5,55
	Диспетчерская	26	2,8	-	16,25	13,45
	Тепловой пункт	6	-	2,8	13,75	10,95
	Коридор	24	-	2,8	7,8	5
	Офис	40	5,6	-	32,5	26,9
	Санитарный узел	16	-	-	3,75	3,75
	Гардероб	40	2,8	-	32,5	29,7
Склад готовой продукции	Склад	100	-	12	240	228
Цех по обработке древесины	Цех	855	34,6	12	630	583,4
	Узел управления	45	-	-	90	90
Здание котельной	Котельная	25	-	-	60	60

Используя исходные данные, таблицу 2.1.1 и формулы (2.2) и (2.3) проведем расчеты потерь в каждом помещении каждого здания через различные ограждающие конструкции.

Для примера сделаем расчёт столовой административного здания:

1. Теплопотери через наружные стены:

В исходных данных даны значения коэффициентов теплопроводности материалов стен и их толщины. Зная это рассчитаем тепловое сопротивление наружной стены по формуле (2.3):

(м2*°C)/Вт

Коэффициент, учитывающий добавочные потери теплоты равен, так как одна наружная стена расположена на южной стороне, а вторая - на западной стороне, следовательно, в соответствии с формулой (2.2)

Вт

2. Теплопотери через окна:

Коэффициент, учитывающий добавочные потери теплоты такой же, как и для расчёта теплопотерь через наружные стены. По формуле (2.2):

Вт

3. Теплопотери через потолок:

В соответствии с формулой (2.3):

(м2*°C)/Вт

По формуле (2.2):

Вт

4. Теплопотери через пол:

При расчёте данных теплопотерь температура наружного воздуха берётся как средняя температура грунта зимой и принимается равной -2,5 °C для города Петрозаводск.

В соответствии с формулой (2.3):

(м2*°C)/Вт

По формуле (2.2):

Вт

Просуммировав все теплопотери получим общее количество теплоты, уходящее из помещения через различные ограждающие конструкции столовой:

Вт

Таким образом проведём расчёт для каждого помещения административного здания, далее для склада готовой продукции, цеха обработки древесины и котельной и внесём все полученные данные в таблицу 2.2.

Для склада готовой продукции будет рассчитано только дежурное отопление. Оно предусматривает поддержание постоянной температуры в нерабочее время в размере 5 согласно [17, п.2.5]. Для склада сырья расчёт производить не будем, так как это здание не отапливается. Для цеха обработки древесины помимо стандартного отопления, также будет рассчитано дежурное отопление.



Таблица 2.2 - Суммарные потери теплоты всех помещений предприятия деревообработки.

Здание	Наименование помещения	Ограждение	Расчётная площадь ограждения S, м2	Коэффициент теплопередачи наружной ограждающей конструкции , Вт/(м2·°C);	,°C		, Вт
1	2	3	4	5	6	7	8
Административное здание	Столовая	Наружные стены	26,50	0,295	49	0,2	460
		Окна	4,75	3,125	49	0,2	873
		Потолок	36,00	0,295	49	0	520,4
		Пол	36,00	0,250	22,5	0	202,5
							Qобщ.=2056
	Медпункт	Наружные стены	5,55	0,295	49	0,1	88,3
		Окна	1,95	3,125	49	0,1	328,5
		Потолок	24,00	0,295	49	0	347
		Пол	24,00	0,250	22,5	0	135
							Qобщ.=899
	Диспетчерская	Наружные стены	13,45	0,295	49	0,2	233,3
		Окна	2,80	3,125	49	0,1	471,6
		Потолок	26	0,295	49	0	375,8
		Пол	26	0,250	22,5	0	146,3
							Qобщ.=1277
	Тепловой пункт	Наружные стены	10,95	0,295	49	0,2	190
		Окна	-	-	-	-	-
		Потолок	6	0,295	49	0	86,7
		Пол	6	0,250	22,5	0	33,8
		Наружная дверь	2,8	0,63	49	0,55	134
							Qобщ.=1444,5
	Коридор	Наружные стены	5	0,295	49	0,1	80
		Окна	-	-	-	-	-
		Потолок	24	0,295	49	0	347
		Пол	24	0,250	22,5	0	135
		Наружная дверь	2,8	0,63	49	0,55	134
							Qобщ.=696
	Офис	Наружные стены	26,9	0,295	49	0,30	506
		Окна	5,6	3,125	49	0,30	1114,8
		Потолок	40	0,295	49	0	578,2
		Пол	40	0,250	22,5	0	225
							Qобщ.=2424
	Санитарный узел	Наружные стены	3,75	0,295	49	0,15	62,3
		Окна	-	-	-	-	-
		Потолок	16	0,295	49	0	231,3
		Пол	16	0,250	22,5	0	90
							Qобщ.=383,6
	Гардероб	Наружные стены	29,7	0,295	49	0,25	546,6
		Окна	2,8	3,125	49	0,1	471,6
		Потолок	40	0,295	49	0	578,2
		Пол	40	0,250	22,5	0	225
							Qобщ.=1821,4
	Общие потери тепла для всех помещений административного здания Qобщ.=9951,5 Вт
Склад готовой продукции (склад сырья)	Склад	Наружная стена (нижняя зона)	148	0,7	34	0,5	5283,6
		Наружная стена (верхняя зона)	40	0,7	39,4	0,5	1654,8
		Потолок	100	0,49	39,4	0	1930,6
		Пол	100	0,7	7,5	0	525
		Наружные ворота	12	0,5	34	3,15	642,6
							Qобщ.=10037
	Общие потери тепла для склада Qобщ.=10037 Вт
Цех обработки древесины	Цех	Наружная стена (нижняя зона)	373,4	0,7	45 (34)	0,5	17643,2 (13330,4)
		Наружная стена (верхняя зона)	210	0,7	50,4 (39,4)	0,5	11113,2 (8687,7)
		Потолок	100	0,49	50,4 (39,4)	0	2469,6 (1930,6)
		Пол	100	0,7	18,5 (7,5)	0	1296 (525)
		Окна	34,6	3,125	45 (34)	0,1	5352,2(4044)
		Наружные ворота	12	0,5	45 (34)	3,15	1120,5 (642,6)
							Qобщ.=38994,7 (29160,3)
	Узел управления	Наружная стена (нижняя зона)	60	0,7	45 (34)	0,15	2173,5 (1642,2)
		Наружная стена (верхняя зона)	30	0,7	50,4 (39,4)	0,15	1217,2 (951,5)
		Потолок	45	0,49	50,4 (39,4)	0	1111,3 (868,8)
		Пол	45	0,7	18,5 (7,5)	0	582,8 (236,3)
			Qобщ.=5031 (3699)
	Общие потери тепла для цеха обработки древесины Qобщ. = 44025,7 (32859,3) Вт
Здание котельной	Котельная	Наружная стена	52,5	0,295	49	0,5	1138,3
		Потолок	25	0,295	49	0	361,4
		Пол	25	0,250	18,5	0	116
		Наружные ворота	7,5	0,5	49	0,15	211,3
							Qобщ.=1827
	Общие потери тепла для здания котельной Qобщ. = 1827 Вт
Примечание: в скобках для цеха обработки древесины приведены данные по расчёту дежурного отопления.
Суммарные тепловые потери для всех зданий предприятия деревообработки составили: Вт.



3. Расчёт теплопоступлений в помещения

Для более точного определения тепловых потерь необходимо также рассчитать теплопоступления от освещения, людей, оборудования и т.д. в каждом помещении. Так как данные значения будут необходимы при составлении общего теплового баланса предприятия.

3.1 Теплопоступления от людей

Теплопоступления от людей рассчитываются по следующей формуле:

, Вт

где - расчетное количество человек в помещении; (на территории предприятия находятся 25 человек)

- количество теплоты, выделяемое человеком при определенной температуре внутреннего воздуха и определенном виде выполняемых им работ, Вт/чел.; в соответствии с таблицей 2.2 [7];

- коэффициент, учитывающий то, кто находится в помещении (для мужчин , для женщин ).

Для примера проведём расчёт тепловыделений от людей в цеху обработки древесины:

В самом цеху одновременно находится 15 человек (мужчин). Количество теплоты, выделяемое одни мужчиной принимается Вт согласно таблице 2.2 [7]; следовательно в соответствии с формулой (3.1.1):

Вт



Таким же образом проведём расчёт для каждого помещения и полученные результаты занесём в таблицу (3.5.2)

3.2 Теплопоступления от искусственного освещения

Теплопоступления от искусственного освещения рассчитываются по следующей формуле:

, Вт

где - нормируемая освещенность помещения, лк, согласно таблице 1 [6];

- удельное тепловыделение от ламп, Вт/(м2·лк), в соответствии с таблицей 2.6 [7];

- площадь пола помещения, м2;

-коэффициент перехода электрической энергии в тепловую. (0.95 для ламп накаливания и 0.5 для люминесцентных ламп)

Для примера проведём расчёт тепловыделений от искусственного освещения в цеху обработки древесины:

Нормируемая освещенность для цеха составляет , лк. Удельное тепловыделение составит , Вт/(м2·лк). Площадь помещения S=855 м2

В соответствии с формулой (3.2.2):

, Вт



3.3 Теплопоступления от электродвигателей технологического оборудования

В цеху обработки древесины расположены различные электродвигатели, которые необходимы для привода вентиляторов, рабочих станков, насосов и т.д. И каждый этот электродвигатель выделяет при работе тепловую энергию из - за трения частей механизмов. Данную тепловую энергию необходимо также учесть при составлении общего теплового баланса предприятия. На предприятия установлены лесопильная линии для более эффективной распилки древесины в больших объёмах, также находятся различные станки для обработки древесины. Они приводятся в действие электродвигателями. Для некоторых электродвигателей предусмотрено водяное охлаждение, это означает, что для них не нужно производить расчёт тепловыделений. Суммарная установленная мощность оставшихся электродвигателей составляет кВт.

Теплопоступления от электродвигателей, установленных в цеху определяются по выражению согласно главе 2 стр.189 [5];

, Вт

где - установленная мощность электродвигателей, кВт;

- КПД электродвигателя:

- при установленной мощности двигателя 3,1…15 кВт ;

- коэффициент перехода теплоты в помещение (

- коэффициент спроса на электроэнергию (для деревообрабатывающего производств

В соответствии с формулой:



Вт

3.4 Теплопоступлений от солнечного излучения через световые проёмы

Данные теплопоступления рассчитываются только для тёплого периода года для дальнейшего составления теплового баланса. Расчёт производят только для цеха обработки, так как необходимо вычислить избытки тепла летом и решить как их компенсировать.

В цеху установлены два окна, расположенные на южную сторону. Размеры даны в таблице 1.4.

Для дальнейших расчётов понадобится широта города Петрозаводска. Она составляет 610

Количество теплоты, поступающее в помещение цеха обработки древесины каждый час расчетных суток через заполнение световых проемов рассчитывается по следующей формуле согласно разделу 2.3 [7]:

, Вт

где - количество теплоты, поступающее в помещение через заполнение световых проемов площадью за счет радиации, Вт;

- количество теплоты, поступающее в помещение через заполнение световых проемов площадью за счет теплопередачи, Вт;

- удельные теплопоступления от солнечной радиации через горизонтальные, вертикальные и наклонные поверхности окон, Вт/м2;

- удельные теплопоступления за счет теплопередачи через горизонтальные, вертикальные и наклонные поверхности окон, Вт/м2;

- площадь заполнения световых проемов, м2.

Удельные теплопоступления для вертикального заполнения световых проёмов:

, Вт

где и - количество теплоты от солнечной радиации прямой и рассеянной соответственно, поступающее в помещение цеха каждый расчетный час через 1 м2 одинарного стекла, Вт/м2; согласно таблицы 2.3 [7]

- коэффициент относительного проникания солнечной радиации через заполнение светового проема, отличающегося от обычного одинарного остекления, принимаемого в соответствии с таблицей 2.4 [1];

- коэффициент, учитывающий затенение светового проема переплетами, принимаемый согласно таблице 2.5 [1];

- коэффициент инсоляции для вертикального заполнения световых проёмов. Определяется по следующей формуле:

,

где H - высота светового проема, м;

B - ширина светового проема, м;

а, с - расстояние соответственно от горизонтального и вертикального элементов затенения до откоса светового проема, м;

, - размеры соответственно горизонтальных и вертикальных выступающих элементов затенения, м;

а, с, , принимаются в зависимости от конструкции оконных проёмов (3 см, 3, см, 5 см, 5 см соответственно)

в - угол (для горизонтальных затеняющих устройств) между вертикальной плоскостью остекления и проекцией солнечного луча на вертикальную плоскость, перпендикулярную рассматриваемой плоскости остекления, град.

Угол в определяется по выражению:

, град

где h - высота солнцестояния, град.; согласно таблице 2.8 [7];

- азимут солнца, град.; в соответствии с таблицей 2.8 [7];

- солнечный азимут остекления, град.; согласно таблице 2.6 [7]

Согласно таблице 2.6 [7] ==110

- коэффициент облучения, определяемый в соответствии с рисунком 2.6 [7] в зависимости от углов и :

, град

, град

Теплопоступления, обусловленные теплопередачей определяются:

, Вт/м2

где - расчетная температура внутреннего воздуха, согласно таблице 1.6°C;

- сопротивление теплопередаче заполнения световых проемов, (м2·°C)/Вт, согласно таблице 2.4 [7];

- условная температура наружной среды, °C, которая рассчитывается по следующей формуле:

, °C (3.4.7)

где - средняя температура наружного воздуха наиболее жаркого месяца, °C, согласно таблице 1 [1];

- суточная амплитуда температуры наружного воздуха, °C, в соответствии с [2, табл. 1];

- коэффициент, учитывающий гармоническое изменение температуры наружного воздуха, согласно таблице 2.9 [7];

, - количество теплоты прямой и рассеянной радиации соответственно, поступающей на вертикальную поверхность, Вт/м2; в соответствии с таблицей 2.10 [7];

- приведенный коэффициент поглощения солнечной радиации заполнением световых проемов, согласно таблице 2.4 [7];

- коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения, Вт/(м2·°C), определяемый по формуле в зависимости от скорости ветра:

, Вт/(м2·°C )

- средняя скорость ветра, определяемая согласно таблице 1 [1];

Зная все необходимые формулы и данные произведём расчёт и определим количество теплоты, поступающее в помещение цеха обработки древесины. Полученные результаты занесём в таблицу 3.5.2.

Таблица 3.5.1 - Теплопоступления от солнечного излучения.

Наименование	Ориентация	, Вт
Окна	Юг	12149

Были посчитаны все необходимые теплопоступления и составлена общая таблица 3.5.2

Таблица 3.5.2 - Теплопоступления в помещения

Здание	Помещение	Количество человек, n	Теплопоступления от людей,	Теплопоступления от освещения	Теплопоступления от ЭД технологического оборудования
				Вт/чел.	Вт	E, лк	, Вт/(м2·лк),	S, м2	Qосв, Вт	Ny, кВт	з	km	kc	Q эд, Вт
Административное здание	Столовая	2 (ж)	0,85	105	178,5	200	0,077	36	221,8	-	-	-	-	-
	Медпункт	1 (ж)	0,85	99	84,15	500	0,077	24	924	-	-	-	-	-
	Диспетчерская	2 (м)	1	99	99	200	0,077	26	400,4	-	-	-	-	-
	Тепловой пункт	0	-	-	-	75	0,077	6	13,9	-	-	-	-	-
	Коридор	0	-	-	-	75	0,077	24	55,4	-	-	-	-	-
	Офис	2 (1 ж и 1 м )	0,85 и 1	90	166,5	300	0,077	40	370	-	-	-	-	-
	Санитарный узел	0	-	-	-	75	0,077	16	37	-	-	-	-	-
	Гардероб	0	-	-	-	200	0,077	40	246,4	-	-	-	-	-
Цех обработки древесины	Цех	15 (м)	1	135	2025	200	0,067	855	4583	15	0,84	0,9	0,5	6870
	Узел управления	3 (м)	1	135	405	200	0,067	45	241,2	-	-	-	-	-
Склад готовой продукции	Склад	0	-	-	-	200	0,067	100	536	-	-	-	-	-
Котельная	Котельная	0	-	-	-	200	0,067	25	134	-	-	-	-	-

Для цеха обработки древесины необходимо составить таблицу теплопоступлений для летнего и холодного периода

Таблица 3.5.3 - Теплопоступления в помещение цеха для холодного и теплого периода

Вид теплопоступления
	Холодный период	Летний период
Теплопоступления от людей , Вт	2430	2430
Теплопоступления от освещения Qосв, Вт	4824	4824
Теплопоступления от ЭД технологического оборудования Q эд, Вт	6870	6870
Теплопоступления от солнечного излучения , Вт	-	12149
Суммарные теплопоступления, кВт	14,1 кВт	26,3 кВт
Примечание: теплопоступления от солнечного излучения не учитываются для холодного периода.



4. Расчёт сушильной камеры

На предприятия деревообработки обязательна должна быть сушильная камера пиломатериалов. Чтобы полученные пиломатериалы отвечали требованиям качества, необходимо удалять из них влагу, которая приводит к уменьшению срока службы изделий, изготовленных из дерева. Также удаление влаги увеличивает рабочие качества материалов.

Сушильной камерой на производстве будет конвективная сушильная камера "Гелиос" ассоциации Ками СКВ-50ФА, но необходимо произвести расчёт количества теплоты, требуемого для сушки пиломатериалов, а также тепловые потери камеры, чтобы узнать подходит ли данная камера. Всё этого необходимо, чтобы в дальнейшем составить общий тепловой баланс предприятия и выбрать необходимый котёл для покрытия всех затрат.

Расход тепла на сушку складывается из затрат тепла на начальный прогрев материала, испарение влаги и потерь тепла через ограждающие конструкции камеры.

Таблица 4.1 - технические характеристики сушильной камеры СКВ-50ФА согласно [8]

Параметр	Значение
Наружные размеры сушильной камеры: - длина - ширина - высота	7100 мм 7000 мм 4950 мм
Полезный объём загрузки пиломатериала	57 м3
Количество калориферов и тепловая мощность каждого при подаче воды 90 °C	6 шт. по 48 кВт
Толщина минераловатного на основе базальта утеплителя, мм	100
Время сушки древесины, ч	72 ч



Таблица 4.2 - Характеристики древесины (сосны)

Параметр	Значение
Начальная влажность древесины , %	60
Конечная влажность древесины , %	12
Базисная плотность древесины , кг/м3	400
Удельная теплоёмкость древесины с,	2,72
Плотность древесины расчётного материала при заданной начальной влажности , кг/м3	640

Расчёты производим согласно главе 13 [9]

1. Определение расхода тепла на начальный прогрев древесины:

Сначала необходимо определить массу влаги, испаряемой из 1 м3 пиломатериалов::

, кг/м3

Где - базисная плотность древесины, кг/м3

- начальная и конечная влажность древесины соответственно, %

В соответствии с формулой (4.1):

кг/м3

Масса влаги, испаряемой из камеры за 1 секунду:

, кг/с

где Е - объём сушильной камеры, м3

- время сушки древесины , ч

Согласно формуле (4.2):

кг/c

Расход теплоты на начальный прогрев 1 м3 древесины определяется по следующей формуле:

, кДж/м3

где - плотность древесины расчётного материала при заданной начальной влажности, кг/м3

с - удельная теплоёмкость древесины,

tкам - температура прогрева древесины в сушильной камере, (tкам =70)

В соответствии с формулой (4.3):

кДж/м3

Расход теплоты на начальный прогрев древесины на 1 кг испаряемой влаги определяется по следующей формуле:

, кДж/кг

В соответствии с формулой (4.4):

кДж/кг



2. Определение расхода тепла на испарение влаги

Удельный расход теплоты на испарение влаги определяется по следующей формуле:

,

где , - тепло и влагосодержание отработанного воздуха, уходящего из камеры, определяются исходя из диаграммы I-d влажного воздуха.

, - тепло и влагосодержание свежего воздуха, поступающего в камеру и равны соответственно 40 кДж/кг и 10 г/кг согласно рисунку 13.1 [9] ; теплопоступление освещение электродвигатель нагревательный

- удельная теплоёмкость воды, 4,19

- температура нагретой влаги в древесине, (принимается равной tкам =70)

В соответствии с формулой (4.5):

3. Определение потерь тепла через ограждающие конструкции сушильной камеры.

На выбранной сушильной камере теплоизоляционным материалом является минеральная вата на основе базальтового утеплителя толщиной 100 мм и коэффициентом теплопроводности л= 0,034 согласно приложению 3 [1]

Расчёт теплопотерь аналогичны пункту 2 данной работы, только в качестве температуры наружного воздуха tн.в. будет использована среднегодовая температура для города Петрозаводск (tн.в =+3,3 ), а температурой внутреннего воздуха - температура при которой будет производиться сушка древесины (tкам =70). Зная все необходимое, произведём расчёт теплопотерь по формуле (2.2).

Суммарные тепловые потери для сушильной камеры составят Q=8279,2 Вт Удельные тепловые потери на 1 кг испаряемой влаги определяются по формуле:

,

В соответствии с формулой (4.6):

Суммарная удельная теплота для сушильной камеры определяется по формуле:

Согласно формуле (4.7) суммарная удельная теплота, необходимая для сушки пиломатериалов:

Полученное значение по формуле (4.7) переведём в кДж, для этого необходимо данный результат умножить на массу влаги, полученной из формулы (4.1) и ещё раз умножить на объём пиломатериалов (57 м3). Следовательно:

Столько теплоты необходимо на одну целую сушку древесины, которая длится 72 часа. Если перевести, полученное значение в кВт,...