Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Кафедра «Машины и аппараты производственных процессов»

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине

«Машины и аппараты нефтегазопереработки»

Тема: Установка водооборотного охлаждения

металлического производства цеха прессования

АО «Новомет-Пермь»

Выполнил: студентка гр. МАПП-12з

Ширинкина Д. А.

Проверил: преподователь

Загидуллин С. Х.

Пермь, 2017 г.



• Содержание
• Введение
• 1. Описание технологической схемы
• 2. Исходные данные
• 3. Технологический расчет
• 3.1 Определение удельного расхода воздуха
• 3.2 Определение плотности орошения и числа секций градирни
• 4. Тепловой расчет
• Заключение
• Список литературы


Введение

Градирни применяются почти во всех отраслях промышленности, особенно велико их использование в энергетической, химической, нефтеперерабатывающей, металлургической, производства удобрений и других, поскольку на сегодняшний день отвод низкопотенциального тепла от промышленных аппаратов с помощью градирен - самый дешевый способ, позволяющий сэкономить не менее 95 % свежей воды.

Особенностью многих производственных технологий является отбор тепла в широком интервале температур охлаждаемых продуктов. Общая система эвакуации тепла включает ряд стадий, на которых применяются различные технические средства, включая градирни.

Температура оборотной воды, охлаждаемой на градирнях, существенно влияет на работу технологического оборудования.

Экологические проблемы работы градирен стали возникать по мере роста производительности этих сооружений и их числа на промышленной площадке, а так же с приближением производственных объектов к жилой застройке и транспортным магистралям.

Градирни как источник возможного негативного влияния на состояние окружающей среды могут рассматриваться в следующих аспектах: унос капельной влаги, выброс вредных веществ, паровой факел и шум.

При надлежащей эксплуатации и поддержании в исправном состоянии конструкций градирни не оказывают заметного влияния на состояние окружающей среды, в то же время применение градирен в составе охлаждающих систем оборотного водоснабжения обеспечивает экономию природной воды в 25 - 50 раз по сравнению с прямоточными системами и предотвращает тепловое загрязнение водоемов.

водоснабжение теплообменный плотность градирня



1. Описание технологической схемы

Установка оборотного водоснабжения предназначена для обеспечения охлаждающей водой теплообменной аппаратуры участка прессования деталей.

В состав установки входят: градирня, пластинчатые теплообменники, баки закрытого типа для сбора охлажденной воды (БО) и нагретой (БН) воды, насосные группы Н1 и Н2.

Работает система следующим образом.

Нагретая в пластинчатых теплообменниках вода по индивидуальному трубопроводу tc сливается в общий коллектор СК и самотеком направляется в бак БН. Из бака БН насосной группой Н2 вода с температурой 40°С по трубопроводу Тр 1 подается на охлаждение в градирню.

Охлажденная в градирне вода собирается в поддонах модулей и самотеком по трубопроводу ТР 2 сливается в бак охлажденной воды БО. Также в бак БО подаётся подпитка из водопровода по трубопроводу ТР 4.

Из бака БО насосами группы Н1 охлажденная вода с температурой 30°С , по трубопроводу Тр 3 направляется потребителю (пластинчатому теплообменнику).

Баки БО и БН собраны из нескольких ёмкостей объединяемых по типу сообщающихся сосудов. Переливная перемычка между баками БО и БН обеспечивает автоматическое согласование насосов Н1 и Н2 и исключает переполнение или опорожнение любого из них. В баке БО на трубопроводе подпитки устанавливается поплавковый клапан, отрегулированный на уровень, чуть ниже оси переливного патрубка. При непрерывном дренаже и подпитке, подпитка осуществляется автоматически.

Каждая насосная группа укомплектована тремя насосами, два рабочих и один резервный. В схеме представлен насос ЦМК 50/200-15/2 (центробежный моноблочный консольный)- является насосом сухого типа и применяется для подачи горячей и холодной воды.

Потребителем охлажденной воды являются пластинчатые теплообменники Р-0,025, предназначенные для охлаждения рабочей жидкости - масла.

Градирня размещена снаружи помещения в непосредственной близости от потребителей, баки БО-БН и насосы- внутри помещения, ниже нулевой отметки (чтобы исключалось замерзание воды в трубопроводах и баках в зимнее время).

Градирня 901-6-81 типа 3ВГ25 представляет собой двухсекционную градирню площадью 16 м² состоит из:

-оболочки (корпуса), состоящей из каркаса, обшитого листовым материалом;

-вентиляторной установки;

-водораспределительного устройства;

-оросителя;

-водоуловителя;

-водосборного бассейна

Вентилятор типа 3ВГ25 устанавливается на верху каждой секции градирни. Охлаждение двигателя - воздушное.

Водораспределительная система градирни напорная, с разбрызгивающими соплами, выполняется из стальных труб отдельными монтажными деталями. Сопла устанавливаются на распределительных трубах с направлением факела вниз. Сопла полиэтиленовые.

Ороситель градирни деревянный пленочного типа двухъярусный выполняется в виде блоков. Верхний ярус блоков устанавливается на балки, нижний - подвешивается.

Водоуловительные решётки устанавливаются перед вентилятором над водораспределительной системой, с целью уменьшения выноса капель воды через патрубок вентилятора.

Водосборные бассейны оборудуются трубопроводами: переливными, грязевыми и отводящими. Над отводящими трубами устанавливаются защитные решетки.

Аэродинамические козырьки устанавливаются над воздуховодными окнами с целью организации потока входящего воздуха в градирню, а также для сбора воды стекающей по внутренней поверхности обшивок.



2. Исходные данные

Технологический - тепловой и аэродинамический - расчет необходим при проектировании новых и привязке существующих проектов градирен к местным метеорологическим условиям с учетом требований к температуре охлажденной воды и гидравлическим нагрузкам.

Перед началом расчета новых градирен надлежит разработать тип и конструкцию градирни, наметить марку вентилятора, выбрать основные размеры градирни (секции), воздуховходных окон, воздухораспределителя, оросителя, водоуловителя.

По паспортным данным градирни 901-6-81 принимаем вентилятор марки 3ВГ25.

Таблица 1.1 - Характеристика вентиляторной установки 3ВГ25

Наименование показателя	Значение показателя
Номинальная подача воздуха, м3/час	156000
Статический напор, кг/м2	14
КПД вентилятора	0,63
Частота вращения, об/мин	365
Коэффициент Л, кг·ч2/м8	-424*10-12
Коэффициент М, кг·ч/м3	1,844*10-6
Коэффициент dв, кг/м2	23,152
Число лопастей вентилятора	6
Угол установки лопастей, град	22
Диаметр втулки, м	0,75
Диаметр рабочего колеса, м	2,5
Тип двигателя	ВАСО-10-19-16
Напряжение, В	380
Мощность, кВт	11
Частота тока, Гц	50
Охлаждение двигателя	воздушное

Водораспределительная система согласно проекта имеет следующие характеристики:

Таблица 1.2 - Характеристика водораспределительной системы градирни

Наименование показателя	Значение показателя
Максимальная гидравлическая нагрузка на одну секцию, м3/час	100
Максимальная плотность орошения, м3/м2 час	6,25
Диаметр проходного отверстия сопел, мм	20
Количество сопел на одну секцию, шт.	66
Производительность сопла, м3/час	1.5
Напор у сопла, м. в. ст.	3-4

По паспортным данным в зависимости от конструкции ороситель деревянный пленочного типа с параметрами:

Таблица 1.3 - Параметры оросителя проектируемой градирни

Номер чертежа (позиция)	Высота оросителя hор, м	А, м-1	A h	m	c.o, 1/м	kоp·103, м2·ч/кг	Расход материала на 1 м3 оросителя, м3
16 (III)	2,60	0,342	0,889	0,385	1,75	0,071	0,1380

Таблица 1.4 - Параметры оросителя проектируемой градирни в зависимости от проекта и марки вентилятора:

Марка вентилятора	Номер проекта	Площадь секции, м2	Вид оросителя	hор, м	A, м-1	m	с.о, м-1	kop·103, м·ч/кг	Gв·10-3, м3/ч
3 ВГ25	901-6-81	16	пленочный деревянный	3,76	0,357	0,5	1,18	0,075	140



Таблица 1.5 - Характеристика водоуловителя

Водоуловитель	Угол наклона планок, , град	Расстояние между планками, d, мм	Коэффициент сопротивления, ву	Унос капельной влаги, % расхода охлаждаю-щей воды
Деревянный двухрядный с толщиной планок = 8 мм при скорости воздуха = 2,0 м/с	60	70	3,7	0,1 - 0,2

Расчет градирен согласно СНиП 2.04.02-84 надлежит выполнять исходя из среднесуточных температур атмосферного воздуха по сухому и влажному термометрам (или относительной влажности воздуха) по многолетним наблюдениям при обеспеченности 1 - 10 % за летний период года (июнь, июль, август). Выбор обеспеченности можно производить в зависимости от категории водопотребителя по табл. 1.6, в которой все водопотребители условно разделены на три категории по уровню требований к температурам охлаждаемой воды.

Таблица 1.6 - Категории водопотребления

Категория водопотребителя	Зависимость технологического процесса производства или работы оборудования от превышения температуры охлажденной воды (или охлажденного продукта) над расчетной	Обеспеченность метеорологических параметров за летний период года (июнь, июль, август) при расчете градирен, %
I	Нарушение технологического процесса производства в целом и, как следствие, значительные убытки	1 (1 дн.)
II	Допускаемое временное нарушение технологического процесса отдельных установок	5 (5 дн.)
III	Временное снижение экономичности технологического процесса производства в целом и отдельных установок	10 (10 дн.)



Принимаем II категорию по водопотреблению. Расчетные параметры атмосферного воздуха для района строительства градирни определяются по табл. 1.7 - по величине выбранной в табл. 6 обеспеченности метеорологических параметров.

Таблица 1.7 - Расчетные параметры атмосферного воздуха

Пункт наблюде-ния	Обеспеченность параметров атмосферного воздуха, %
	1	5	10
	1	1	1	1	1	1	1	1	1
Пермь	25,5	50	18,3	23,2	56	17,7	21,9	60	17,2

Принимаем следующие параметры атмосферного воздуха:

°С - температура атмосферного воздуха по сухом

термометру;

°С - температура атмосферного воздуха по влажному термометру;

% - влажность воздуха;

кг*с/м²- барометрическое давление

Таблица 1.8 - Данные по вентиляторной градирне

Наименование показателя	Значение показателя
Расход охлаждаемой воды в градирне, м3/час	200
Площадь секции, м2	16
Температура воды на входе в градирню t1,	40
Температура воды на выходе из градирни t2,	30
Температура воды средняя tср,	35



Таблица 1.9 - Парциальное давление и плотность насыщенных паров

Температура воды t, °C	Парциальное давление насыщенных паров воды рп	Плотность насыщенных паров воды п
	кПа	кгс/м2	Н/м3	кг/м3
23	2,808	286,3	202,0	20,6
30	4,246	433,0	297,2	30,3
35	5,619	573,0	388,4	39,6
40	7,375	752,0	502,1	51,2

кгс м/ (кг·°С) - газовая постоянная сухого воздуха;

кДж/ (кг·C) - удельная теплоемкость воды;

кДж/к г - удельная теплота парообразования



3. Технологический расчет

3.1 Определение удельного расхода воздуха

Плотность влажного атмосферного воздуха ₁, кгс/м³, определяется по графику или по формуле:

кгс/м³

- температура атмосферного воздуха по сухому термометру, °С; - барометрическое давление атмосферного воздуха, кПа; - парциальное давление насыщенных паров воды, при °С кПа (таб. 1.9);

- плотность насыщенных паров воды, при °С кг/м3 (таб. 1.9);

- относительная влажность атмосферного воздуха, %

Величины удельных энтальпий воздуха у поверхности плёнки воды, кДж/кг:

кДж/кг

- температура воды на входе в градирню, °С;

- плотность насыщенных паров воды при °С, кг/м³(таб. 1.9);

- парциальное давление насыщенных паров воды, при °С, кПа (таб. 1.9);

- удельная теплота парообразования, кДж/кг

кДж/кг

- температура воды на выходе из градирни, °С;

- плотность насыщенных паров воды, при °С, кг/м³ (таб. 1.9) ;

-парциальное давление насыщенных паров воды, при °С кПа (таб. 1.9)

кДж/кг

- средняя арифметическая температура воды в градирне, °С;

- плотность насыщенных паров воды, при °С, кг/м³ (таб. 1.9);

парциальное давление насыщенных паров воды, при °С кПа (таб. 1.9)

Удельная энтальпия воздуха в ядре потока при входе в ороситель, кДж/кг:



кДж/кг

Поправка к удельной энтальпии воздуха, определяемая по формуле:

кДж/кг

Вспомогательная величина Y, по формуле:

Вспомогательная величина U по формуле:

- удельная теплоемкость воды, кДж/ (кг·C)

- коэффициент в упрощенном уравнении теплового баланса Вспомогательная величина R по формуле:

В тех случаях, когда в проекте применен ороситель другой высоты, но той же самой конструкции, необходимо произвести корректировку величины А :

- поправочный коэффициент к величине h_ор

- коэффициент, характеризующий охлаждающую способность градирни, принимаемый по таб. 1.4

-высота оросителя, м;

- принятая в проекте высота оросителя, м

По графику (рис. 1.1) определяется вспомогательная величина х по значениям вспомогательных величин Y=3,124 и R=0,856: х = 1,8

Рисунок 1.1- Зависимость величины х от Y и R при m = 0,5

Удельный расход воздуха вычисляется по формуле:

3.2 Определение плотности орошения и числа секций градирни

Плотность орошения определяется по уравнению:

Рассчитаем дополнительные коэффициенты. Коэффициент аэродинамического сопротивления элементов градирни, не зависящий от плотности орошения:

-

- коэффициент учитывающий дополнительное аэродинамическое сопротивление от стекающей по оросителю воды , (м·ч)/кг, (таб.1.4);

- длина воздухораспределителя, м

Коэффициент аэродинамического сопротивления, зависящий от плотности орошения:



- коэффициент аэродинамического сопротивления градирни без оборудования, определяется по графику (рис. 1.2), в зависимости от отношения площади воздуховходных окон градирни (секции) f_ок=7,163 м² к площади градирни (секции) в плане f_оp=19,948 м², f_ок / f_ор=0,359 м²

- коэффициент аэродинамического сопротивления одного метра высоты сухого оросителя, м^-1 ,(таб.1.4);

- коэффициент аэродинамического сопротивления водоуловителя, (таб.1.5)

Рисунок 1.2-График зависимости _гр от отношения f_ок / f_ор

Вспомогательная расчетная величина а:



- ускорение свободного падения, м/с²

Вспомогательная расчетная величина в:

площадь оросителя секции градирни, м², (таб.1.8)

- вспомогательная расчетная величина, кг·ч²/м⁸ (таб. 1.1)

Вспомогательная расчетная величина с:

- вспомогательная расчетная величина, кг·ч/м³ (таб. 1.1)

Уравнение с численными значениями коэффициентов имеет вид:

Вспомогательная расчетная величина р1:

- вспомогательная расчетная величина, кг/м², (таб. 1.1)

Вспомогательная расчетная величина р2:

Вспомогательная расчетная величина D:

Плотность орошения:

- кг/ (м²·ч)

Вычисляем число секций градирни N:

- расход охлаждаемой воды в градирне, м³/час (таб. 1.8)

Принимаем к установке одну двухсекционную градирню.

Подача воздуха вентилятором, G

- м³/ч

Номинальная подача вентилятора 156 тыс. м³/ч воздуха. Отклонение от номинальной подачи составляет 10 %, что можно считать допустимым.



4. Тепловой расчет

Объемный коэффициент массоотдачи:

-кг/(м³/с)

- плотность орошения, кг/(м³/с)

Поправочный коэффициент К, учитывающий уменьшение расхода воды в результате испарения:

теплота парообразования, при температуре , кДж/кг

Отношение количеств воды и воздуха по массе:

кг/кг

Удельная энтальпия воздуха в ядре потока при выходе из оросителя:

кДж/кг

Средняя разность удельных энтальпий влажного воздуха в оросителе:

кДж/кг

Объем оросителя:

м³

Тепловая нагрузка на градирню:



Заключение

В соответствии с исходными данными выполнен технологический и тепловой расчет градирни для установки водооборотного охлаждения.

Расчеты произведены в соответствии СНиП 2.04.02-84. На основании расчета выбрана одна двухсекционная градирня, длиной 8000мм и шириной 4000мм. Секция площадью 16 м² и вентиляторной установкой 3ВГ25.



Список литературы

1. Аксенов В.И., Ладыгичев М.Г. и др. Водное хозяйство промышленных предприятий: Справочное издание: В 2-х книгах. Книга 1/ Под ред. В.И. Аксенова - М.: Теплотехник, 2005.

2. Пономаренко В.С., Арефьев Ю.И. Градирни промышленных и энергетических предприятий: Справочное пособие/ Под общ. ред. В.С. Пономаренко. - М.: Энергоатомиздат: 1998. - 376 с.: ил.

3. Пособие по проектированию градирен (к СНиП 2.04.02-84). М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987г.

Размещено на Allbest.ru

...