Главная Коллекция "Revolution" Производство и технологии Реконструкция градирни цикла оборотного водоснабжения первичных газовых холодильников

Реконструкция градирни цикла оборотного водоснабжения первичных газовых холодильников

Понятие, классификация и конструкции градирен, их предназначение. Структура коксохимического производства (КХП) и характеристики оборудования насосной установки. Рекомендации по проведению ремонтных работ в секциях вентиляторной градирни цеха КХП.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 10.07.2017
Размер файла 1,6 M
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Для получения основных закономерностей испарительного охлаждения рассматривается стационарный процесс тепломассообмена в простейшей пленочной градирне, в которой вода и воздух приводятся в непосредственный контакт друг с другом по схеме противотока.

Рисунок 2.1 - Схема противоточной градирни

Баланс тепла, отдаваемого в градирне водой и воспринимаемого воздухом, представляется в следующем виде:

(2.4)

Материальный баланс (баланс влаги) определяется равенством между количеством испарившейся жидкости и приращением влагосодержания воздуха:

(2.5)

При тепловом расчете градирен обычно задаются расходы и начальные параметры воды и воздуха, а конечные параметры t2 , i2, x2 остаются неизвестными. Очевидно, что двух уравнений (2.4) и (2.5) для их определения недостаточно. Поэтому приходится обращаться к уравнениям, описывающим процесс тепломассообмена между водой и воздухом в оросителе градирни.

Для элементарного объема оросителя dV с единичной площадью и высотой dh (рис. 6) имеем:

(2.6)

где - энтальпия пара при температуре воды t1.

В (2.6) первый член правой части - тепло, передаваемое в элементарном объеме оросителя от воды к воздуху соприкосновением, а второй - тепло, передаваемое испарением.

Для определения количества испарившейся жидкости используют выражение:

(2.7)

подставляя которое в (4.6), получают

(2.8)

Полагают, что совместные процессы тепло- и массообмена протекают в градирне при условиях, удовлетворяющих существованию аналогии между ними и соответственно соотношению Льюиса:

(2.9)

С учетом (2.9)

(2.10)

Уравнение (2.10) с учетом известных зависимостей, характеризующих свойства влажного воздуха:

(2.11)

(2.12)

;

(2.13)

(2.14)

можно привести к виду

(2.15)

или

(2.16)

Левую часть (2.4) несколько упрощается путем ряда преобразований с использованием (2.5) и получается:

(2.17)

где

(2.18)

Тогда из (2.16) и (2.17) имеем:

(2.19)

Для элементарного объема оросителя dV, принимая с достаточной точностью K=cost, можно написать:

(2.20)

Из уравнений (2.19) и (2.20) могут быть получены формулы для подсчета объема оросителя:

(2.21)

(2.22)

(2.23)

При этом ?iср может быть представлено как:

(2.24)

(2.25)

(2.26)

Изменение энтальпии воздуха у поверхности воды и в основной массе потока (при противотоке) для наглядности показано графически на рис. 2.2. По оси ординат отложена энтальпия влажного воздуха, а по оси абсцисс - температура. Кривая AB представляет зависимость энтальпии насыщенного воздуха от температуры воды i"= f(t).

Линия СД показывает изменение энтальпии i основной массы воздуха при движении его вдоль поверхности воды в зависимости от ее температуры, которая, пренебрегая термическим сопротивлением, принимается одинаковой и в толще потока и на его поверхности.

Из (2.19) для энтальпии уходящего воздуха имеем:

(2.27)

Подставляя в (2.27) вместо t1 и i2 промежуточные (текущие) значения этих величин t и i, получим следующую зависимость между энтальпией воздуха и температурой воды в каждом сечении оросителя:

(2.28)

Для сечения оросителя, в котором температура воды равна t, разность энтальпий воздуха i"-i определяется на рис. 2.2 отрезком «aв», отсюда ее значение I в интервале температур t1 - t2 соответствует прямой СД, наклон которой составляет 1/(К•л), т.е. при данном значении К энтальпия i зависит только от относительного расхода воздуха л. Определив при помощи рис. 2.2 значения i"-i , отвечающие различным значениям i или t, можно построить кривую 1/( i"-i )=f(i) - рис. 2.3 или соответственно 1/( i"-i )=f(t) и найти значение интеграла, равное площади, заключенной между этой кривой, осью абсцисс и ординатами i1 и i2 или t1 и t2 [см. (2.22)-(2.26)].

Рис.2.2 - Изменение энтальпии воздуха у поверхности воды и в основной массе потока.

Рис.2.3 - Схема к определению интегралов f(i) или f(t)

Определение объемного коэффициента массотдачи. В расчетные формулы (2.21) - (2.23) для определения объема оросителя градирни входит объемный коэффициент массотдачи вxv, отнесенный к разности влагосодержаний воздуха. Теоретических методов для определения вxv на сегодняшний день не существует из-за неизвестной площади поверхности контакта воды с воздухом в этом объеме. Поэтому вxv находят экспериментально для каждого типа оросителя. Подсчеты его значения производят, исходя из уравнения (2.21), по формуле:

(2.29)

В которую подставляют результаты измерений параметров работы и размеров градирни (оросителя), входящих в эту формулу.

Однако значение вxv , подсчитанное по данной формуле, действительно только для заданной конкретной градирни (оросителя), работающей в тех условиях, при которых производились измерения входящих в эту формулу параметров, и не могут быть перенесены ни на другие градирни, ни на другие условия работы. Чтобы результаты испытаний оросителей можно было переносить на другие условия и сопоставлять с результатами испытаний других типов и конструкций, необходимо иметь соответствующие критерии, причем лучше в безразмерном виде.

Первые экспериментальные попытки установления таких критериев были выполнены Лихтенштейном в 1943г. В результате многолетних исследований различных авторов и организаций, отечественных и зарубежных, стало к настоящему времени общепринятым в мировой практике представлять экспериментальные данные в виде графика зависимости:

вxv/qж=f(л).

(2.30)

Этот график в логарифмических координатах представляет собой прямую линию, аналитическое выражение которой:

(2.31)

Уравнение (2.29) показывает зависимость коэффициента массоотдачи вxv от соотношения масс взаимодействующих воды и воздуха, а также от конструктивных особенностей оросителя градирни.

Учитывая, что

(2.32)

(2.33)

и решая совместно (2.27) и (2.9), получаем:

(2.34)

т.е.

(2.35)

Выражение (2.33) используется при построение графика Me=f(л) в логарифмических координатах. Многочисленные эксперименты подтверждают, что такой график для рабочей зоны оросителя можно представить в виде прямой линии, отвечающей уравнению . Строго говоря, эта линия в некоторых случаях может иметь небольшой излом, что объясняется изменением режима движения воздуха от переходного к турбулентному. Место излома на оси л зависит от конструкции оросителя и скорости воздуха между его элементами.

По графику Me=f(л) определяют значения A и m в формуле (2.32), которая является основным расчетным уравнением при обработке результатов испытаний охлаждающей способности оросителей градирни.

Из (2.29), (2.32) и (2.33) имеем:

(2.36)

Эти зависимости безразмерные и позволяют производить сопоставительные расчеты охлаждающей способности оросителей при различных условиях работы градирен.

Определение средней разности энтальпий воздуха. Обработка результатов измерений производится по формуле:

(2.37)

где

(2.38)

Величина К подсчитывается по (2.18) как функция значения t2:

(2.39)

Средняя разность энтальпий воздуха может быть найдена несколькими способами - приближенный по методу Л.Д.Бермана и интегральный, являющийся более точным.

Вычисление ?iср по методу Л.Д.Бермана производится с помощью формулы:

(2.40)

Значение энтальпии подсчитываются следующим образом:

- удельная энтальпия насыщенного воздуха у поверхности воды на входе в градирню, кДж/кг:

(2.41)

- удельная энтальпия насыщенного воздуха у поверхности воды на выходе из градирни, кДж/кг:

(2.42)

- удельная энтальпия воздуха в ядре потока при входе в градирню, кДж/кг:

(2.43)

- удельная энтальпия воздуха в ядре потока при выходе из градирни, кДж/кг:

(2.44)

Здесь t1 и t2 - температуры воды на входе в градирню и выходе из нее, °С; ? температура атмосферного воздуха по сухому термометру, °С; ц, ц” - относительные влажности атмосферного и влажного воздуха, %; Рб ? барометрическое давление, мм рт.ст; и ? плотность и давление насыщенного водяного пара, которые определяются в зависимости от t1 по таблице 2.2, кг/мі, Па; и ? при t2 по таблице 2.2, кг/мі, Па ; и ?при температуре атмосферного воздуха по сухому термометру, по таблице 2.2, кг/мі, Па; r - удельная теплота парообразования, равная 2493 кДж/кг; Rс.в - газовая постоянная сухого воздуха, равная 29,27 кг•м/(кг•°С); сж - удельная теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/ (кг·C); л - относительный расход воздуха, кг/кг.

Относительная влажность воздуха ц подсчитывается с помощью показаний психрометра по формуле:

(2.45)

При этом плотность и давления и насыщенного водяного пара определяются по таблице 2.2 как функции соответствующих измеренных температур воздуха и ф.

Таблица 2.2 - Давление и плотность насыщенного водяного пара

Температура воды t, °C

Парциальное давление насыщенных паров воды рп

Плотность насыщенных паров воды п•10-і

кПа

кгс/м2

Н/м3

кг/м3

15

1,704

173,8

125,5

12,8

16

1,817

185,3

133,4

13,6

17

1,936

197,4

142,2

14,5

18

2,062

210,3

151,0

15,4

19

2,196

223,9

160,0

16,3

20

2,377

238,3

169,7

17,3

21

2,485

253,4

179,5

18,3

22

2,642

269,4

190,3

19,4

23

2,808

286,3

202,0

20,6

24

2,981

304,0

213,8

21,8

25

3,168

323,0

225,6

23,0

26

3,364

343,0

239,3

24,4

27

3,560

363,0

253,0

25,8

28

3,776

385,0

266,0

27,2

29

4,001

408,0

281,5

28,7

30

4,246

433,0

297,2

30,3

31

4,492

458,0

314,8

32,1

32

4,756

485,0

332,5

33,9

33

5,031

513,0

350,1

35,7

34

5,315

542,0

368,7

37,6

35

5,619

573,0

388,4

39,6

36

5,943

606,0

409,9

41,8

37

6,276

640,0

431,5

44,0

38

6,630

676,0

454,1

46,3

39

6,992

713,0

477,6

48,7

Относительный расход воздуха, кг/кг, находится по формуле:

(2.46)

Расход воздуха равен:

(2.47)

где щ - скорость воздуха в оросителе, м/с; гв - плотность атмосферного воздуха, примерно равная 1,2 кг/мі или находится по формуле:

(2.48)

расход воды находится по (2.30).

Величина i?(поправка к удельной энтальпии воздуха, кДж/кг) определяется по формуле:

(2.49)

где определяется по формуле (2.39) только при средней температуре воды в градирне tm, равной, °С:

(2.50)

при этом г и Р определяются как функции tm по таблице 2.2.

По интегральному методу ?iср подсчитывается путем интегрирования способом Симпсона выражения:

(2.51)

в котором i определяется как функция текущей координаты t по (2.26), а значения t задаются шагом отрезков при вычислении интеграла.

Подставляя данные нескольких (обычно 15-25) опытов в (2.34) находят значения критерия Me для соответствующих условий, а затем по (2.33) определяют методом наименьших квадратов значения А и m для испытанной градирни или исследованной конструкции оросителя.

Значения критерия Me в зарубежных публикациях с некоторых пор считается наиболее удобным и достаточно точным подсчитывать четырех точечным численным методом Чебышева. Предварительно формула (2.35) путем подстановки в нее значения ?iср из (2.24) приводится к виду:

(2.52)

Решение интеграла (2.50) по методу Чебышева производится так:

(2.51)

где

; ?

значение i"-i при

; (i"-i)2 -

то же при

; (i"-i)3 -

то же при

; (i"-i)4 -

то же при

.

Значения энтальпий, соответствующие температурам T1 -T4, в (2.51) определяются по номограмме С или более точно ? как функции текущей координаты t по формулам (2.39)?(2.42) .

2.1.5 Аэродинамический расчет подачи вентиляторов градирен

Задача определения расхода воздуха может возникнуть при проектировании и привязке градирен, а также во время эксплуатации для проведения работ по реконструкции. С этой целью производят аэродинамический расчет градирни. Для его выполнения необходимо знать тип и конструкцию градирни, марку вентилятора, основные размеры градирни (секции), ее входных окон, воздухораспределителя, оросителя, водораспределителя и водоуловителя, полезно также иметь заводскую характеристику вентилятора, представляющую собой зависимость между подачей воздуха, создаваемым давлением, мощностью и коэффициентом полезного действия данного вентилятора.

Материалы натурных и лабораторных исследований позволяют выразить общее сопротивление секции или одновентиляторной градирни следующим образом:

(2.52)

где сопротивления элементов градирни обозначены: Рвх - входа в градирню, включая воздухораспределитель, с учетом поворота потока воздуха в ороситель; Рор - оросителя; Рвр - водораспределителя; Рву - водоуловителя; Рп.в - подхода воздуха к вентилятору на пути от водоуловителя до обечайки; Рд - сопротивление, добавляемое при подаче на градирню воды. Это сопротивление зависит от гидравлической нагрузки, типа оросителя, водораспределителя и размеров секции. Ф - коэффициент, учитывающий влияние формы секции в плане на общее сопротивление градирни (таблица 2.4).

Подсчет сопротивления секции производится по формуле, кг/м3:

(2.53)

где щ - скорость движения воздуха в свободном сечении градирни, м/с; г - плотность воздуха, обычно равна 1,2 кг/м3 ; жc - коэффициент сопротивления секции градирни, определяемый по формуле:

(2.54)

где коэффициенты сопротивления ж обозначены по аналогии с типовыми проектами (табл. 2.3). Все они безразмерные, кроме коэффициента жор, который, как принято, имеет размерность 1/м; h - высота оросителя, м.

Таблица 2.3 - Значения ж отдельных элементов градирни по результатам испытаний

Марка вентилятора

Коэффициенты аэродинамического сопротивления

1 ВГ 25

1

0,84

0,4

4,7

10

1 ВГ 50

1

077

0,4

4,7

10

2 ВГ 70

1

0,77

0,4

4,7

10

Значения определены на основании исследований на моделях с учетом натурных измерений, которые при различных отношениях площади входных окон Fвх к площади орошения секции Fc приведены ниже:

Fвх / Fc

0,5

0,48

0,46

0,44

0,42

0,4

0,38

0,36

0,34

0,32

0,3

жвх

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

2,0

3,0

5,0

7,0

10

Значение жп.в принято по данным анализа натуральных исследований, а жд определяется по формуле:

(2.55)

где 0,2 - коэффициент удельного сопротивления дождя под оросителем, отнесенный к скорости воздуха в свободном горизонтальном сечении градирни; l - половина длины воздухораспределителя, м; Квр -коэффициент сопротивления дождя в водораспределительном устройстве, принятый для трубчатого водораспределителя с тангенциальными пластмассовыми соплами по данным натуральных исследований равным 0,1; hвр - высота дождя в водораспределителе, при соплах факелами вниз обычно равна 0,8 м и факелами вверх - 2,35 м; П - коэффициент размерности для перехода к безразмерному значению при единицах измерения, принятых в данном случае, равен 1 ч/м2 ; Кор - коэффициент сопротивления дождя в оросителе, принимаемый в соответствии с данными, приведенными ниже:

Тип оросителя коэффициент

Пленочный деревянный…………………………………………0,075

Пленочный асбестоцементный………………………………….0,29

Пленочный пластмассовый из волнистых листов……………..0,12

Капельный деревянный…………………………………….……0,137

Брызгальный……………………………………………..............0,61

Характеристика рабочей зоны вентилятора на градирне, т.е. в пределах отклонений от номинальной подачи 10 ? 25%, аналитически она может быть выражена следующей зависимостью:

(2.56)

где Н - давление воздуха, создаваемое вентилятором, Па (кг/м2); Н0 - давление (условное) при нулевой подаче воздуха, Па (кг/м2); Кх - коэффициент характеристики вентилятора, (кг·ч2)/м8.

Значения величин Н0 и Кх определяются по характеристикам вентиляторов. Для вентиляторов типовых градирен они приведены в табл. 2.4

Таблица 2.4 - Аэродинамические характеристики вентиляторов градирен

Марка вентилятора

Номинальная подача воздуха, GВ, тыс. м3/ч

Полное давление,

Па (кг/м2)

Н0,

Па (кг/м2)

КХ•1010,

(кг ч2)/ м8

1ВГ 25

120

137 (14)

189 (19,2)

4,29

2ВГ 50

500

147 (15)

265 (27)

0,46

2ВГ 70

1100

157 (16)

217 (22,7)

0,055

(К-100)ВГ 104

2700

167 (17)

253 (25,8)

0,0182

3ВГ 25

156

137 (16)

198 (20,2)

2,49

Из зависимостей (2.53) и (2.56) с учетом

(2.57)

получаем формулу для подсчета подачи вентилятора, м3/ч:

(2.58)

Изложенный выше аналитический метод аэродинамического расчета вентиляторных градирен является приближенным в той части, что сопротивления отдельных элементов градирни, особенно подхода воздуха к вентилятору, еще недостаточно изучены и могут быть уточнены. В формуле (2.58) также не учитывается наличие в градирнях зон завихрений, образующихся при малых сопротивлениях оросительной части, например, у брызгательных, пленочных деревянных градирен, и снижающих фактический расход воздуха.

С учетом наличия в градирнях зон завихрений, образующихся при малых сопротивлениях некоторых типов оросителей, например, брызгальных, пленочных, разряженных, снижающих фактический расход воздуха, формулу (2.58) можно переписать в следующем виде:

(2.59)

Коэффициент заполнения сечения равен отношению площади растекания потока воздуха по оросителю Fp к площади секции Fc:

(2.60)

2.2 Расчет проектируемой градирни

градирня насосный вентиляторный коксохимический

2.2.1 Исходные данные

1. Расчетные параметры атмосферного воздуха

В качестве расчетных климатических данных выбраны параметры 1% обеспеченности атмосферного воздуха по г. Вологде:

Таблица 2.5 - Расчетные параметры атмосферного воздуха

Обеспеченность параметров атмосферного воздуха, (%)

Расчетные параметры

Температура воздуха по сухому термометру (оС)

Относительная влажность воздуха, (%)

Температура воздуха по влажному термометру (оС)

1

24,5

56

18,8

5

22,5

61

17,8

10

21,3

65

17,2

2. Технические данные градирни

Общий вид градирни представлен на рисунке 2.4, а технические данные приведены в таблице 2.6.

Расход воды на градирню Gж = 4500 мі/ч

Таблица 2.6 - Технические данные градирни

Данные

Ед измерения

Модель градирни

С принудительно-вытяжной тягой

Количество секций

3

Тип оросителя

Капельно-пленочный

Тип входа воздуха/Высота

Двухсторонний/4,5

М

Габариты секции D x C

12х12

М

Высота впуска воды над бортом бассейна B

7,03

М

Высота палубы вентиляторов над бортом бассейна A

8,65

М

Высота диффузора вентилятора

1,8

М

Диаметр рабочего колеса вентилятора

6,1

М

Потребляемая мощность каждой секции

54,5

кВт

Рис. 2.4 - Общий вид вентиляторной градирни

Ороситель: капельно-пленочный из сетчатых элементов БНС 5.5.5 (рис. 1.3.IV) высотой h=1м; характеристики А=0,971 и m=0,36 по табл.1.2; сопротивление .

Водоуловитель: водоуловитель «Полуволна» ВП 10.5.1,85 выполнен из пластин, изготовленных методом литья из полиэтилена низкого давления (рис.1.4.IV), сопротивление по табл.1.3 .

3. Требуется определить температуру охлажденной воды.

2.2.2 Аэродинамический расчет

Расчет градирни следует начать с аэродинамического расчета, т.к. чтобы определить искомую температуру охлажденной воды t2, необходимо знать относительный расход воздуха л.

Расход воздуха л находится по формуле (2.44). Общий расход воды на градирню известен, осталось найти общий расход воздуха Gв, подаваемый вентилятором.

Вентилятор ВГ-70:

- номинальная подача 1100 тыс.мі/ч;

- статический напор 157 Па;

- диаметр рабочего колеса 7 м;

- мощность электродвигателя 75 кВт.

Аэродинамические характеристики вентилятора ВГ-70 (по таблица 2.4):

H0 =22,7 кг/мІ

Kx=0,0055•10-10 (кг ч2)/ м8

Сначала определяются коэффициенты сопротивления элементов градирни.

Сопротивление входа в градирню находится по формуле:

мІ ? площадь входящих окон (5 окон);

мІ ? площадь секции;

=.

По таблице 2.3 находятся сопротивления:

оросителя ? жор=0,88 1/м;

водораспределителя ? жвр=0,4;

водоуловителя ? жв.у=4,7 ;

подхода воздуха к вентилятору ?жп.в.=10.

Зная подачу воды Gж (4500 мі/ч), площадь одной секции (12•12=144 мІ) и их количество - 3, несложно найти плотность орошения:

кг/(мІ•ч)

Сопротивление при подаче на градирню воды находится по формуле:

l =6/2=3 м ? половина длины водораспределителя;

Кор =0,12 - коэффициент сопротивления дождя в пленочном оросителе;

Квр = 0,1?коэффициент сопротивления дождя в водораспределительном устройстве;

hвр =0,8 м - высота дождя в водораспределителе (принимаем сопла факелами вниз);

П = 1 ч/м2 - коэффициент размерности .

жд = 10,4•(0,2•3+0,12•1+0,1•0,8)•1=8,32.

Зная все сопротивления, по формуле (2.54) находится сопротивление секции градирни (из табл. 2.3 коэффициент Ф равен 1):

жс = (0+0,88•1+0,4+4,7+10)•1+8,32 =24,3.

По формуле (2.59) подача воздуха вентилятором:

мі/ч.

Относительный расход л по формуле (2.44):

кг/кг

На рисунке 2.6 представлена аэродинамическая характеристика вентилятора 2ВГ-70.

Рисунок 2.6 - Аэродинамическая характеристика вентилятора марки 2ВГ 70:

а - зависимость мощности N , от подачи воздуха вентилятором G"в

б - напора Н от подачи воздуха вентилятором G"в

2.2.3 Тепловой расчет

В результате аэродинамического расчета найдено значение относительного расхода воздуха л:

(вентилятор ВГ-70)

Искомую температуру охлажденной воды t2 лучше вычислять более точным методом - методом приближений.

Температура нагретой воды, поступающей в градирню, известна и равна t1 =45°С.

Температура охлажденной воды t2 будет находиться в пределах:

25°С? t2 ? 33°С

Основным расчетным уравнением при нахождении охлаждающей способности оросителей градирни является:

Критерий Me можно найти по формуле:

а интеграл по методу Чебышева равен:

Получается, что нахождение t2 будет заключаться в решении уравнения:

Левую часть можно легко найти, все величины известны. А в правую часть как раз входит искомая температура t2 (). Получается, что надо подобрать такое значение t2, при котором левая и правая части будут равны, и это и будет искомая температура.

Левая часть будет равна:

Принимается t2=25°C

= 45-25=20°С

Значения энтальпий находятся по формулам (2.26), (2.41), (2.40):

? при

= 25+0,1•20=27°С

По таблице 2.2 при 27°С: кг/мі

кПа

(i"-i)2 - при

=25+0,4•20=33°С

По таблице 2.2 при 33°С: кг/мі

кПа

(i"-i)3 - при

=45-0,4•20=37°С

По таблице 2.2 при 37°С: кг/м3

кПа

(i"-i)4 - при

=45-0,1•20=43°С

По таблице 2.2 при 43°С: кг/мі

кПа

Находится значение интеграла (правой части):

Левая и правая части получились неравны друг другу (0,777?1,1087), принимаем t2=26°C.

Расчет проводится аналогично. Результаты представлены в таблице 2.7

Таблица 2.7 - Результаты расчета при

Принимаемая температура t2, °C

,

°C

T, °C

Значения энтальпий, кДж/кг

i" i

Коэфф-т К,

Me (по формуле 2.51)

25

20

T1=27

T2=33

T3=37

T4=43

85,59

100,43

115,05

146,66

53,62

60,02

70,92

86,62

0,9579

1,1087

26

19

T1=26,9

T2=29,6

T3=31,4

T4=34,1

84,94

98,98

105,41

122,74

53,31

58,16

62,49

67,89

0,9563

0,9516

27

18

T1=27,8

T2=30,2

T3=31,8

T4=34,2

88,89

99,76

110,29

122,88

55,27

59,71

62,66

67,08

0,9546

0,7391

28

17

T1=28,7

T2=30,8

T3=32,2

T4=34,3

93,57

104,62

111,06

123,25

58,38

62,18

64,71

68,51

0,9529

0,6534

29

16

T1=29,6

T2=31,4

T3=32,6

T4=34,4

98,98

105,41

111,56

123,56

58,16

61,39

64,86

68,88

0,9513

0,5748

Для наглядности лучше построить график:

Первая линия: Me=0,777

Вторая линия:

Таблица 2.7 - Значения критерия Me

температура t2

X

25

26

27

28

29

Критерий Me

Y

1,1087

0,9516

0,7391

0,6534

0,5748

Рисунок 2.8 - График значений Me

по графику t2 27 °C

Можно сделать вывод, что предлагаемая вентиляторная градирня будет охлаждать воду до температуры t2 ? 27 °C в зависимости от температуры наружного воздуха.

2.2.4 Гидравлический расчет системы водораспределения

Гидравлический расчет системы водораспределения заключается в определении диаметров магистральных и распределительных труб при заданном напоре воды в начале системы, при которых обеспечивается относительно равномерное распределение расходов воды по трубам и через разбрызгивающие сопла.

Характерной особенностью истечения воды через разбрызгивающие сопла является неполное заполнение водой выходного отверстия. В связи с этим при расчетах для сопел с закручиванием потока следует исходить не из фактического диаметра выходного отверстия сопла , а так называемого «приведенного» диаметра . При расчетном обеспечивается такая же подача сопла, что и при диаметре , но с совершенным сжатием струи, которое имеет место при истечении воды через цилиндрический внешний насадок с коэффициентом расхода .

Устанавливаем водоразбрызгивающие сопла ударного типа с чашечными отражателями СЧ М 36х3 производства ООО «Агростройсервис». Сопла устанавливаются на распределительных трубах с факелом разбрызгивания, направленным вниз.

Гидравлическая характеристика, согласно паспортных данных производителя ООО «Агростройсервис»:

производительность сопла = 6,84 м3/час;

диаметр проходного отверстия сопла = 28 мм;

напор сопла = 3 м;

критерий неравномерности орошения = 0,8;

радиус факела разбрызгивания сопла = 0,9.

Приведенный диаметр мм, определяется по формуле:

(2.61)

где - подача сопла, м3/с; - коэффициент расхода, принимаемый 0,82.

Приведенная площадь выходного отверстия:

.

Определяем число сопел в градирне:

.

Принимаем к установке 144 сопла. Составляем схему расположения магистральных и распределительных труб и сопел. Принимаем 12 распределительных труб длиной по 10 м. На каждой трубе устанавливаем по 12 сопел с шагом 0,9 м, с факелом разбрызгивания направленным вниз.

Площадь оросителя, обслуживаемая одним соплом:

.

Удельные потоки воды в факелах сопел распределяются неравномерно не только по радиусам, но и по окружности. Это принципиально усложняет теоретические расчеты распределения воды в градирнях при групповой работе сопел. Первой причиной неравномерности водораспределения в градирнях является неравномерность факела орошения от единичного сопла; второй - невозможность такой установки сопел, при которой суперпозиция этих факелов давала бы равномерное поле удельных потоков воды в оросителе.

Коэффициент неравномерности распределения воды по оросителю группой сопел определяется по формуле:

(2.62)

где - безразмерный коэффициент, зависящий от расстояния от сопел до оросителя и направления факелов разбрызгивания. При факелах сопел, направленных вниз и расстоянием от сопел до оросителя 1 м, значение этого коэффициента равно 0,8.

.

По всем оценкам наблюдается следующая закономерность: для сопел, установленных факелов вверх, с ростом напора неравномерность уменьшается, для сопел, установленных факелом вниз, - увеличивается.

Чтобы определить диаметр распределительной трубы, необходимо знать количество поступающей воды в трубу и площадь поперечного сечения трубы при = 0,2.

Поступление воды в трубу равно:

.

Площадь поперечного сечения трубы при = 0,2 равна:

(2.63)

Где

.

.

Диаметр распределительной трубы равен:

.

Принимаем распределительную трубу с внутренним диаметром 150 мм.

Показателем равномерности распределения воды трубой между установленными соплами служит отношение расхода воды через первое и последнее по ходу движения сопла:

(2.64)

Применительно к градирням следует добиваться, чтобы показатель равномерности распределения воды = 0,9 - 0,95.

Показатель равномерности распределения воды дырчатой трубой определяется формулой:

,

.

Расход воды через последнее сопло равен:

.

При этом напор воды перед ним равен:

.

Потери напора по длине распределительной дырчатой трубы = 10м:

.

При площади орошения градирни до 400 м2 потери напора в системе водораспределения не должны превышать 0,53 м. В данном расчете потери напора составляют 0,4 м, что не превышает допустимые.

2.2.5 Расчет потерь воды в градирне

При охлаждении воды в градирнях всегда происходит потеря воды за счет испарения и уноса капельной влаги с уходящим воздухом.

Количество испарившейся воды может быть подсчитано исходя из уравнений теплового и материального баланса:

(2.65)

где и - расход воды на входе и выходе из градирни, кг/с; - расход воздуха, кг/с.

Количество испарившейся воды может быть выражено также через расход и влагосодержание воздуха:

(2.66)

Решая совместно эти уравнения, получим следующую формулу для определения количества испарившейся воды:

(2.67)

Этой формулой удобно пользоваться при испытаниях действующих градирен в натуре или опытных установок в лабораторных условиях, когда требуется определить относительно точные количества испарившейся воды.

При проектировании систем оборотного водоснабжения для определения расхода добавочной воды (для восполнения ее потерь) можно исходить из предложения, что все тепло отнимается от воды только за счет испарения, и тогда можно написать:

(2.68)

Отсюда количество испарившейся воды P1, %, определяется по формуле:

(2.69)

где

(2.70)

При средних температурах воды в градирнях значение r можно принять равным 2,43 МДж/кг (580 ккал/кг), тогда коэффициент . В действительности благодаря наличию теплоотдачи соприкосновением особенно значительной при низких температурах наружного воздуха, этот коэффициент уменьшится. Значения коэффициента приведены ниже:

Температура воздуха , °С -20 -15 -10 0 10 20 30

Коэффициент , 0,035 0,042 0,055 0,087 0,12 0,14 0,15

Для данной вентиляторной градирни потери воды на испарение будут равны:

= 121,5 мі/ч

Для снижения потерь воды вследствие уноса капельной влаги P2 с уходящим воздухом в вентиляторных градирнях всех типов предусматриваются водоуловители. В таблице 2.10 приведены значения потерь воды с капельным уносом. Меньшие значения потерь P2 следует принимать для охладителей большей производительности, а также для расчетов режимов обработки оборотной воды в целях предотвращения карбонатных отложений.

Таблица 2.10 - Потери оборотной воды вследствие капельного уноса из градирен

Тип градирен

Значения P2, % от расхода охлаждаемой воды

Вентиляторные градирни с водоуловителями:

при отсутствии в оборотной воде токсичных веществ

при наличии токсичных веществ

0,1 - 0,2

0,05

Башенные градирни с водоуловителями

Не более 0,05

Башенные градирни без водоуловителей

0,5 - 1

Открытые и брызгальные градирни

1 - 1,5

Для рассматриваемой вентиляторной градирни:

P2 = 0,05% = 2,25 мі/ч.

Потери воды на сброс (продувку) из системы P3 предусматривают для поддержания расчетной концентрации растворимых в оборотной воде солей, не выпадающих в осадок.

Значение продувки открытых оборотных систем с мокрыми градирнями не превышает 3% расхода оборотной воды и устанавливается в каждом конкретном случае из условий поддержания рационального значения коэффициента концентрирования солей Куп:

(2.71)

или

(2.72)

Рациональное значение коэффициента Куп для каждой системы оборотного водоснабжения устанавливается индивидуально технологическими и технико-экономическими расчетами с учетом температурных параметров работы системы и качества добавочной воды. Значение Куп обычно поддерживается около 3 - 5; при определенных условиях Куп может оставлять 6 - 8.

Примем значение коэффициента Куп равным 4. Тогда потери воды на сброс (продувку) из системы P3 равны:

= 38,25 мі/ч.

Количество добавочной воды равно общей сумме потерь воды в системе:

(2.73)

Для данной градирни количество добавочной воды равно:

= 162 мі/ч.

Оборотная вода часто расходуется на технологические и другие нужды цеха, что компенсируется соответствующим увеличением количества добавляемой в систему воды дополнительно к .

3. Экономическая часть

3.1 Технико-экономическое обоснование проекта

В данном проекте предлагается произвести реконструкцию градирни цикла оборотного водоснабжения первичных газовых холодильников (ЦПХП-2, ЧерМК ОАО «Северсталь»).

Реконструкция градирни обусловлена необходимостью снижения удельных производственных затрат за счет увеличения производительности применения энерго- и ресурсосберегающих технологий.

Рассчитаем экономическую эффективность модернизации оборудования.

3.2 Режим работы оборудования и баланс рабочего времени оборудования

Под производительностью любой градирни понимается количество охлажденной в ней воды в единицу времени.

Часовая производительность градирни до реконструкции составляет 1000 мі/ч, а часовая производительность новой реконструированной вентиляторной градирни значительно выше ? 4500 мі/ч.

При обосновании экономической эффективности за единицу времени для расчёта производительности градирни принимается год.

Годовая производительность оборудования Q, т, рассчитывается по формуле:

Q = qчТэф, (3.1)

где qч - часовая производительность, т/ч; Тэф - эффективный фонд времени оборудования, ч.

Часовая производительность рассчитывается по формуле с учетом технических параметров оборудования.

Эффективный фонд времени оборудования принимается по балансу рабочего времени оборудования.

Баланс рабочего времени обеих градирен представлен в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Баланс рабочего времени оборудования

Наименование показателей

До реконструкции

После реконструкции

Дни

Часы

Дни

Часы

Календарный фонд времени

365

8760

210

5040

Планируемые целосменные остановы в работе и

-

-

-

-

перерывы:праздничные дни

общие остановы предприятия

Номинальный (режимный) фонд рабочего времени

365

8760

210

5040

Остановы оборудования на ремонт:

- капитальный

14

336

14

336

- текущий

4

96

4

96

- осмотр

3

72

3

72

Всего простой

21

504

21

504

Эффективный фонд времени

344

8256

189

4536

До реконструкции

После реконструкции

в час

в год

в час

в год

Производительность оборудования, т

1000

8256000

4500

20412000

...

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены