Расчет теплоснабжения объектов пищевой промышленности

Размещено на http:www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГОУ ВПО ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

КАФЕДРА «ТРАКТОРЫ И АВТОМОБИЛИ»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по Теплотехнике

НА ТЕМУ: Расчет теплоснабжения объектов

пищевой промышленности

Выполнила:

студентка 3 курса ТИ гр.5218(1)

Тузова А.В

Проверил: Белякина О.Ф.

Благовещенск 2010 г.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение

2. Исходные данные для расчетов

3. Определение теплопотерь помещениями по укрупненным измерениям

4. Расход теплоты на горячее водоснабжение

5. Выбор теплоносителя

6. Регулирование отпуска теплоты котельной (построение графика температур воды в тепловой сети)

7. Построение годового графика тепловой нагрузки

8. Подбор котлов

9. Схема теплоснабжения предприятия от собственной котельной

10. Расчет калорифера

11. Расчет вентиляторов

12. Расчет холодильника

13. Расчет теплообменника

14. Список используемой литературы

ВВЕДЕНИЕ

Около 20% всей тепловой энергии, потребляемой хозяйством страны, расходуется на нужды сельского хозяйства. Она расходуется на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение производственных, жилых и общественных зданий, создание искусственного микроклимата в животноводческих и птицеводческих помещениях, сооружениях защитного грунта, применяется при производстве и тепловой обработке кормов для животных и птицы, используется для сушки сельскохозяйственных продуктов, получения искусственного холода и на другие цели. Поэтому непрерывное совершенствование условий эксплуатации, ремонта и обслуживание теплотехнического оборудования, систем теплоснабжения и теплоиспользования оказывает большое влияние на развитие всех отраслей сельского хозяйства.

Выбор систем теплоснабжения, а также теплового оборудования, должен проводиться с учетом характера, особенностей и величин тепловых нагрузок. Правильно подобранное оборудование значительно уменьшает расход тепловой энергии. Экономия топливно-энергетических ресурсов возможно за счет использования возобновляемых и вторичных энергоресурсов.

ВАРИАНТ 7,6

Шимановский район: =96,5 кПа; =-30;=-16;=+25

Исходные данные: теплоснабжение котельная водоснабжение

количество работающих на предприятии человек, m - 200

количество часов зарядки баков-аккумуляторов, - 2

количество душевых стенок,n - 2

число посадочных мест в столовой, в - 30

параметры теплоносителя воды, , - 95/70

количество технологических машин, n - 2

количество первичного сырья, кг - 5500

количество бутылок и банок, n - 1400

производительность, m, кг/ч - 5200

максимальное давление пара, , МПа - 0.6

температура начальная, ,- 15

температура конечная, , - 45

	удельная тепловая характеристика, Вт/м?·?С
	Отопительная,	Вентиляционная,
Административные	0,5	0,1	18
Производственные	0,52	0,23	18
Столовая	0,41	0,81	18
душевая	0,33	1,16	18

Виды пользователей	Норма потребления
водозаборный кран	5
душевая кабина	150
столовая (на одно блюдо)	25
столовая (на одно тех. оборуд.)	250
мытье и дезинфекция (на одну машину)	80
мытье первичного сырья для 1 кг	2
мытье банок и бутылок для одной штуки	1

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОПОТЕРЬ ПОМЕЩЕНИЯМИ ПО УКРУПНЁННЫМ ИЗМЕРЕНИЯМИ

Расход теплоты на отопление

Для определения тепловой мощности котельной расчет теплопотерь можно произвести, пользуясь приближенный методом. Расчет ведут в соответствии с рекомендациями СНиП П-36-73.

Максимальный тепловой поток, расходуемый на отопление Q, Вт, определяем отдельно для всех видов помещений, указанных в таблице 1 (кроме данных для калориферов).

где - удельная отопительная характеристика Вт/(м )

- объем помещения по наружному обмеру, м

- температура в помещении,

- средняя зимняя температура наружного воздуха,

- поправочный коэффициент

Влияние разности температур на значение учитываем поправочным коэффициентом, который определяем по формуле

где - расчетная зимняя вентиляционная температура,

Общий расход на отопление

Расход теплоты на вентиляцию

Максимальный тепловой поток, расходуемый на вентиляцию, , Вт, Определяем отдельно для всех видов помещений,

где - удельная вентиляционная характеристика здания, Вт/(м )

Общий расход на вентиляцию

2 РАСХОД ТЕПЛОТЫ НА ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Водозаборные каналы

Определяем расход теплоты на горячее водоснабжение водозаборных кранов общего пользования

где С - удельная теплоемкость воды, принимаемая 4,19 кДж/(кг)

m - работающих на предприятии человек

а - норма расхода горячей воды на одного потребителя, л/сут,

- температура горячей воды, равная 55

- расчетная температура холодной воды, принимаемая в зимний период 5

- количество часов зарядки баков-аккумуляторов в системе горячего водоснабжения в сутки

Душевые кабины

Определяем расход теплоты на горячее водоснабжение душевых кабинок

где n - количество душевых сеток

- количество часов работы душевой в сутки, =1 ч.

В столовой для приготовления пищи

Определяем расход на горячее водоснабжение для приготовления пищи

где а - среднесуточная норма расхода горячее воды в столовой на одно блюдо, л/сут

в - число посадочных мест

- плотность воды, 1000 кг/ м

В столовой для технологического оборудования

Определяем расход теплоты на горячее водоснабжение в столовой на мытьё посуды

где а - среднесуточная норма расхода горячей воды в столовой на одно технологическое оборудование, л/сут,

На технологические нужды

Определяем расход теплоты на горячее водоснабжение отдельно для мытья и дезинфекции технологического оборудования; мытья первичного сырья , бутылок и банок

где а - среднесуточная норма расхода горячей воды на мытьё и дезинфекцию на одну машину, мытьё первичного сырья для 1 кг, мытьё бутылок и банок для одной штуки, л/сут,

n - количество технологических машин, первичного сырья, бутылок и банок

Общий расход на горячее водоснабжение

На технологическое оборудование

Тепловая обработка продуктов производится паром. Расход теплоты на оборудование определяем по уравнению отдельно для всех видов обработки, согласно специальности

где m - производительность всего однотипного оборудования, кг/ч

- удельная теплоемкость продукта, кДж/(кг)

- начальная температура продукта,

- конечная температура продукта,

Общий расход на технологическое оборудование

Общий расход на горячее водоснабжение и технологическое оборудование

3. ВЫБОР ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ

Расчетные параметры по температуре воды в подающем трубопроводе тепловой сети принимаем С или и в обратном - , согласно исходным данным. Для технологических нужд применяется перегретый пар, температура которого зависит от марки парового котла.

4. РЕГУЛИРОВАНИЕ ОТПУСКА ТЕПЛОТЫ

При теплоснабжении жилых, общественных, производственных и других сооружений регулирование теплового режима обычно ведем по отопительной нагрузке. Температуру теплоносителя изменяем в соответствии с температурным графиком, который строим в зависимости от расчётных температур наружного воздуха.

При построении данного графика исходим из аналитических зависимостей температуры воды в подающем и обратом трубопроводах, и от наружной температуры воздуха. Так как эти зависимости близки к линейным, то график строим следующим образом. Пусть теплоноситель имеет параметры 95/70 и климатический район с температурой .

По оси абсцисс откладываем значение наружной температуры, а по оси ординат температуру теплоносителя. Расчетная внутренняя температура совпадает с началом координат и равна +18.

На пересечении перпендикуляров, восстановленных из соответствующих температур, определяем точки А и В, с началом координат получим график изменения температуры прямой и обратной воды в зависимости от температуры наружного воздуха . При наличии нагрузки горячего водоснабжения температуры теплоносителя в подающей линии сети открытого типа не должна опускаться ниже 60, поэтому температурный график для подающей воды имеет точку излома С, левее которой температура теплоносителя остается величиной постоянной. Подачу теплоты на отопление при регулирует изменением расхода теплоносителя.

Минимальная температура обратной воды определяем путем пересечения перпендикуляра, восстановленного из точки С к оси абсцисс, и графика обратной воды, точка Д.

Перпендикуляр, восстановленный из точки, соответствующей расчетной наружной вентиляционной температуре , пересекает прямые АС и ВД в точках Е и F, показывающих максимальные температуры прямой и обратной воды для систем вентиляции.

5. ПОСТРОЕНИЕ ГОДОВОГО ГРАФИКА ТЕПЛОВОЙ НАГУЗКИ

Годовой расход теплоты на все виды теплопотребления может быть подсчитан по аналитическим уравнениям, но удобнее определять его графически из годового графика тепловой нагрузки, который необходим также для установления режимов работы котельной в течение всего года.

Такой график строят в зависимости от длительности действия в данной местности различных наружных температур.

График строится следующим образом. В правой части его по оси абсцисс откладываем продолжительность работы котельной (в часах), в левой части - температуру наружного воздуха; по оси ординат откладываем расход теплоты.

Откладываем по оси ординат суммарный максимальный поток теплоты. Для этого на оси ставим точку, которая будет соответствовать сумме всех полученных расходов теплоты

Замеряем полученный отрезок от начала координат до поставленной точки и обозначаем его ?.

Найдем масштаб для оси расхода теплоты, Вт/мм,

Для того чтобы отложить на оси все полученные в пунктах 1 и 2 расходы теплоты, надо найти длины (в мм), согласно полученному масштабу

Откладываем от начала координат полученные длины расхода теплоты на все нужды хозяйства.

В левой части по оси абсцисс откладываем температуры наружного воздуха. Началом является , а крайняя точка - усредненная расчетная внутренняя температура производственных и общественных помещений . Замеряем длину от начала координат до точки, соответствующей .

Находим масштаб оси температур, /мм,

Определяем длины (в мм) соответствующие температурам 8, 0,-5, -10,-15, -20,-25,-30 и .

Откладывается от начала координат полученные длины наружной температуры число часов отопительного сезона (с нарастающим потом), которые берем из таблицы

температура наружная,	-30	-25	-20	-15	-10	-5	0	+8
Число часов отопительного периода, ч	205	488	910	1550	2430	3290	4270	5450

Находим масштаб , ч/мм, оси продолжительности работы котельной. Для этого замеряем длину от начала координат до самой удаленной точке 8760 часов (период работы котельной равен 365 дней)

; ;

Определяем длины (в мм) остальных часов отопительного периода согласно таблице

Откладываем от начала координат полученные длины часов отопительного сезона (с нарастающим итогом), сверху отмечаем соответствующие наружные температуры.

Строим график изменения расхода теплоты на отопление жилых и общественных зданий в зависимости от наружной температуры. Для этого найденную на оси ординат точку равную сумме всех полученных расходов теплоты соединяем прямой с точкой, соответствующей температуре наружного воздуха, равной усредненной расчетной внутренней температуре производственных и общественных помещений . Так как начало отопительного сезона принято при температуре , то линия 1 графика до этой температуры показана пунктиром.

Расход теплоты на вентиляции производственных и общественных помещений в функции , представляет собой наклонную прямую 3 от до заданной вентиляционной температуры.

При более низких температурах к приточному воздуху подмешивается воздух помещения, то есть происходит рециркуляция, а расход теплоты остается неизменным. Поэтому построение графика начинаем с того, что проводим из точки расхода теплоты на вентиляцию прямую линию, параллельную оси абсцисс до линии перпендикулярной . А точку, полученную пересечением выше указанных линий соединяем с . До линия 3 графика также оказана пунктиром, как и линия 1.

Расходы теплоты на горячее водоснабжение и технологические нужды не зависит от наружной температуры. Общий график по этим видам теплопотребления изображен прямой 3. Эта линия начинается с точки расхода горячего водоснабжения и идет параллельно оси абсцисс и заканчивается на температуре начала отопительного сезона +8.

Суммарный график расхода теплоты в зависимости от температуры наружного воздуха строим следующим способом. На линиях, проведенных вертикально наружным температурам, суммируем все три отрезка, пересекающие эти линии, и сумму откладываем от начала отсчета. Затем соединяем полученные точки. Это будет ломанная линия 4 с точкой излома, соответствующей температуре .

Построим график тепловой нагрузки за отопительный период. Для этого из точек числа часов отопительного сезона проводим вертикальные линии. Далее на эти линии из суммарного графика расхода теплоты при тех же наружных температурах. Полученные, ограниченная осями координат, кривой 5 и горизонтальной линией 6, показывающая летнюю нагрузку на горячее водоснабжение, выражает годовой расход теплоты всем потребителями, кВт,

где F - площадь годового графика тепловой нагрузки, мм?;

, - масштабы расходы теплоты времени котельной, соответственно Вт/мм и ч/мм.

6. ПОДБОР КОТЛОВ

Паровые котлы обеспечивают паром технологические нужды производства, системы отопления. Паровые котлы характеризуются тремя основными параметрами: номинальной паропроизводительностью (кг/ч; т/ч), номинальным давлением (Па, кПа, кгс/см) и номинальной температурой пара (). Расход пара D, кг/ч, подсчитываем отдельно для отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и оборудования

,

где Q - расход теплоты на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и оборудование, кВт;

- коэффициент использования тепла; на отопление и оборудование =0,95;

горячее водоснабжение =0,92; вентиляцию =0,9;

h”,h' - соответственно энтальпия сухого насыщенного пара и кипящей жидкости для систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения

при =95 или =150 и =55; для технологического оборудования при заданном максимальном давлении, которое выбираем согласно специальности и расчет проводим отдельно для каждого оборудования.

Общий расход пара, кг/ч,

Непредвиденные расходы пара, кг/ч,

Общий расход пара с учетом непредвиденных расходов пара, кг/ч,

В котельной должно быть не менее двух и не более четырёх стальных котлов, при этом котлы однотипные по теплоносителю должны иметь одинаковую площадь поверхности нагрева. Количество котлов, необходимых для установки в котельной определяем

где - тепловая мощность одного котла, кг/ч,

ДКВР-2,5-13

7. СХЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ ОТ СОБСТВЕННОЙ КОТЕЛЬНОЙ

Тепловая схема иллюстрирует взаимосвязь между отдельными элементами оборудования котельной и отображает тепловые процессы, связанные с трансформацией теплоносителя и исходной воды.

В качестве примера рассмотрим тепловую схему пароводогрейной котельной с отпуском теплоты в открытые тепловые сети. Во всасывающий коллектор сетевых насосов 20 поступает вода из обратной магистрали и подается в подогреватель18, где нагревается за счет водяного пара и поступает в прямую магистраль для отопления. Холодная вода поступает в водонагреватель15, далее через расходомеры поступает в бак аккумулятор горячей воды 16 и при помощи насоса 17 подается в систему горячего водоснабжения.

Исходная вода для подпитки сети поступает из водопровода, проходит через натрий-катионитовые фильтры 12 и 13, деаэратор 11, питательные насосы, экономайзеры 2 и паровые котлы 1. Полученный в общем котле пар проходит через водоподогреватели 15 и 18. Через конденсатороотводчики сконцентрированный пар поступает в бак для сбора конденсата. Для регулировки подачи количества пара и горячей воды система имеет расходомеры 4, 21 и редукционное устройство5.

8. РАСЧЕТ КАЛОРИФЕР

Определяем воздухообмен, м/ч, в производственном помещении

,

где m - кратность воздухообмена, для производственного помещения m=2…3

- объем производственного помещения по наружному обмеру, м

Плотность сухого воздуха, кг/ м, находится по выражению

где Р - расчётно-барометрическое давление, Па

Определяем тепловой поток, Вт, идущий на нагрев воздуха

где - теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/кг

- соответственно температура внутреннего и наружного вентиляционного воздуха

Вычисляем площадь живого сечения калорифера для прохода воздуха,м²,

f

f_р=

Подбираем паровой калорифер по площади живого сечения f_р : номер калорифера - 4; площадь поверхности нагрева F=16,7м²; площадь живого сечения по воздуху f_р =0,195 и теплоносителю f_тр=0,0061. Если f_р калорифера велика, то устанавливаем 2 или более калориферов, параллельных по ходу воздуха, и в формулы расчета учитываем их суммарную площадь сечения f_р и нагрева F. При параллельном присоединении n калориферов к трубопроводам теплоносителя расход тепла на нагрев воздуха в каждом калорифере равен Q_к/n. При последовательном соединении берут в расчет весь тепловой поток Q_к.

Действительную массовую скорость воздуха, кг/(м²*с), рассчитываем по формуле, подставляя ,

, кг/(м²?с)

Скорость теплоносителя - воды в трубках калорифера определяют по формуле

,м/с,

где - площадь живого сечения трубок калорифера для прохода теплоносителя, м².

Определяют действительный поток тепла, передаваемый калориферной установкой нагреваемому воздуху по формуле

, Вт,

где - коэффициент теплопередачи, Вт/(м ? °С);

- площадь поверхности нагрева калорифера, м²;

- средняя температура теплоносителя, ?С

- средняя температура нагреваемого воздуха, ?С

, Вт/(м²?К)

Выбор калорифера считаем правильным, если

.

Берем 2 калорифера: 0,6·2=1,2

Устанавливаем два последовательно подключенных калорифера.

Для определения давления, которое должен развивать вентилятор калориферной установки, требуется знать сопротивление калорифера проходу воздуха наряду с другими аэродинамическими сопротивлениями приточной вентиляционной системы. В приложении 8 приведена расчетная формула для подсчета одного ряда калориферов некоторых марок. При последовательной установке одинаковых калориферов их сопротивление по воздуху равно .

, Па

9. ВЫБОР ВЕНТИЛЯТОРОВ

При подборе вентиляторов нужно знать требуемую подачу, схему системы вентиляции и полное давление, которое должен развивать вентилятор. Подача вентилятора определяется следующим образом

,м³/ч,

где - поправочный коэффициент на подсосы воздуха в воздуховодах, .

,м³/ч

Выбираем схему вентиляции и размещаем её в пояснительную записку. Диаметры воздуховодов этих участков определяют, исходя из расхода и допустимой скорости движения воздуха

,м,

,м,

,м,

- скорость движения воздуха в трубопроводе: на участках 1 и 2 (магистраль) м/с; на участках 3,4,5,6 (ответвления) м/с;

- расход воздуха.

,м

,м

,м

Диаметр воздуховодов определяют исходя из ряда: 140; 160; 180; 200; 225; 250; 280; 325; 355; 400; 450; 500;550; 630; 710; 800; 900; 1000 мм.

мм, мм, мм.

Рис. Схема размещения участков системы вентиляции

Расход воздуха и длина участков вентиляционной сети

№ участка	Расход воздуха, м3/ч	Длина участка, , м
1		4,5
2		9
3,4,5,6		45

Расчётное полное давление, которое должен развить вентилятор определяют в наиболее протяженной ветви вентиляционной сети (участки 1, 2 и 5) по формуле, предварительно рассчитав и заполнив таблицу 9

Таблица для расчета работы системы вентиляции

№ у.	,	,	,	,	,	,		,	,	,
1	33804,5	4,5	12	0,325	5,0	22,5	3,25	92,16	299,52	322,02
2	1690,07	9	12	0,225	7,3	65,7	0,15	92,16	13,824	79,524
5	845,035	45	6	0,200	2,0	90	39,75	40,96	1628,16	1718,16
2119,704

, Па,

где 1,1 - запас давления на непредвиденное сопротивление;

- потери давления на трение и в местных сопротивлениях в наиболее протяжённой ветви вентиляционной сети. Па;

- удельные потери давления на трение, Па/м;

- длина участка воздуховода, м;

- потери давления в местных сопротивлениях участка воздуховода, Па;

- сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке;

- динамическое давление потока воздуха, Па;

- плотность воздуха, кг/м³;

- динамическое давление на выходе из сети, Па;

- сопротивление калориферов, Па.

,Па

Коэффициенты местных сопротивлений , для воздуховодов

№ участка	Вид местного сопротивления
	Вход в жалюзийную решетку с поворотом потока	2,0
	Диффузор у вентилятора	0,15
	Колено круглого сечения	1,1
2	Внезапное сужение сечения - 0,1; 0,3; 0,5; 0,7	0,47; 0,38; 0,3; 0,2
	Отвод круглого сечения	0,15
	Внезапное сужение сечения - 0,1; 0,3; 0,5; 0,7	0,47; 0,38; 0,3; 0,2
	Выход через боковое отверстие с острыми краями - 0,4; 0,6; 1,0; 1,2	1,3; 1,7; 1,8; 1,9

Примечание: - скорость воздуха на выходе из бокового отверстия; - скорость воздуха в воздуховоде; и - площади сечений воздуховодов.

При помощи номограммы определить потери давления на трение в вентиляционной сети на участках 1, 2, 5. Для участка 1 на осях номограммы находим значения и или и ; на пересечении их значений найдем и . Аналогично находим удельные потери давления на трение и динамическое давление потока воздуха для всех остальных участков.

Равномерное распределение приточного воздуха по длине вентилируемого помещения при помощи магистрального воздуховода постоянного сечения обеспечивается за счёт различных по площади его воздуховыпускных отверстий.

Вначале определяют площадь, последнего по ходу воздуха отверстия, у наиболее удаленного от вентилятора участка 5

, м²,

где - число отверстий, делают через каждые 1,5...2 м;

- скорость воздуха на выходе из отверстий, 4...8 м/с.

,м²

Определяем диаметр , м,

,м

Выбираем по рекомендуемый диаметр : 25, 32, 40, 50, 70 мм.

: мм м.

Определяем по рекомендованному диаметру рекомендованную площадь выходного последнего отверстия

, м²

м²

Площадь -гo отверстия (подсчитать площади 2, 5 и 14 отверстия)

, м²

Коэффициент , находят по формуле

,

где µ- коэффициент расхода;

- номер отверстия;

- площадь сечения воздуховода, мРазмещено на http:www.allbest.ru/

².

2 отверстие
5 отверстие
14 отверстие

Площадь сечения воздуховода подсчитывают по формуле

,

где - диаметр воздуховода, м.

м²

Число отверстий в воздуховоде должно удовлетворять неравенству

Удобно вести подбор вентиляторов по номограммам, представляющим собой сводные характеристики вентиляторов одной серии. В приложении 9 изображена номограмма для выбора центробежных вентиляторов серии Ц 4-75. Из точки, соответствующей найденному значению подачи , проводят прямую линию до пересечения с линией скорости воздуха в выходном отверстии , и находим номер вентилятора (№5) и далее по вертикали до линии расчетного, полного давления вентилятора. Точка пересечения соответствует к.п.д. вентилятора .

Необходимую мощность на валу электродвигателя для привода вентилятора подсчитывают по формуле

, кВт,

где - КПД вентилятора, принимаемый по его характеристике;

- КПД передачи (при непосредственной насадке колеса вентилятора на вал электродвигателя ).

,кВт

Установленная мощность электродвигателя

, кВт,

где - коэффициент запаса мощности.

кВт

10. РАСЧЕТ ХОЛОДИЛЬНИКА

Для уменьшения теплопритока в охлаждаемые камеры через наружные ограждения ограждение камер покрыты тепловой изоляцией. Толщину теплоизоляции (м) определяем отдельно для наружных и внутренних стен, бесчердачного покрытая, пола на грунте по уравнению

где коэффициенты теплопроводности изоляционных и строительных

материалов, Вт/м*К;

k - коэффициент теплопередачи изоляционной конструкции, Вт/м²*К

- коэффициент теплопередачи с наружной или более теплой стороны ограждения, Вт/м²*К

толщина отдельных слоев ограждения, м

коэффициент теплопередачи с внутренней или более холодной стороны ограждения, Вт/м²*К

наружные стены

внутренние стены

бесчердачное покрытие

пол на грунте

После расчета толщины изоляционного слоя может оказаться, что расчетная величина не соответствует стандартной толщине. В таком случае принимаем толщину изоляционного слоя стандартной толщины (25 мм, 50 мм, 100 мм, 150 мм, 200 мм, 250 мм, 300 мм, 350 мм, 400 мм, 450мм, 500 мм, 550 мм, 600 мм, 650 мм, 700 мм, 750 мм, 800 мм, 850 мм) и определяем действительное значение коэффициента теплопередачи ограждения, которое будет в дальнейшем использовано в расчетах. Округление толщины изоляционного слоя производим в сторону увеличения с тем, чтобы действительное значение коэффициента теплопередачи было не больше требуемого по таблице. Если получаем отрицательное значение толщины, следовательно, изоляция не нужна.

=150мм=0,15м

=200мм=0,2м

=100мм=0,1м

т.к. <0 следовательно изоляция не нужна.

Действительное значение коэффициента теплопередачи определяем по уравнению

,

где - принятая толщина изоляционного слоя, м

,

Холодильное оборудование подбираем на основании теплового расчета, учитывающего все виды теплопритоков, которые могут повлиять на изменение температурного режима в камерах.

Теплоприток (Вт) от солнечной радиации для двух стен и потолка (бесчердачного покрытия) определяем отдельно для всех видов ограждений по уравнению

,

где F - площадь поверхности ограждения, облучаемой солнцем (стена №1, 2 и потолок), м²

t_c - избыточная разность температур, характеризующая действие солнечной радиации в летнее время (для стены №1 t_c=5°С; для стены №2

t_c =10°С; для потолка t_c =17,7°С), °С.

,

,

.

Теплопритоки, Вт, через наружные(1,2) и внутренние (3,4) стены, бесчердачное покрытие определяем отдельно для всех видов ограждений по уравнению

,

где t_л - расчетная летняя температура наружного воздуха, °С

t_х - внутренняя температура холодильника, °С

Теплоприток, Вт, через пол, расположенный на грунте

,

Определяем общий теплоприток от солнечной радиации и через ограждения для всего холодильника

,

Теплопритоки от грузов при холодильной обработке, Вт, определяем по уравнению

,

где m_n - масса продуктов, поступающих на охлаждение, кг/сут;

С_n - теплоемкость продуктов, кДж/кг*К;

m_m - суточное поступление тары, кг/сут;

С_m - теплоемкость тары, кДж/кг*К;

t₁ - температура поступающего продукта, °С.

Теплопритоки при вентиляции помещений, Вт, находим по уравнению

,

где кратность воздухообмена, =1;

V_x - объем вентилируемого помещения, м³;

- плотность воздуха в охлажденном помещении, кг/м³.

,

.

где Р - расчётно-барометрическое давление, Па;

h_л,h_x - энтальпия воздуха наружного и в помещении, кДж/кг.

Теплоприток от освещения

,

где А - количество тепла, выделяемого освещением в единицу времени на 1 м² площади пола, принимаем А = 4,5 Вт/м²;

F - площадь пола, м².

Теплоприток от пребывания людей

,

где 350 - тепловыделение одного человека при тяжелой физической работе, Вт; n - число людей, работающих в данном помещении.

Теплоприток при открывании дверей

,

где В - удельный приток тепла от открывания дверей, принимаем В=8 Вт/м²;

F - площадь двери, принимаем равной 10 м².

Эксплуатационные теплопотери определяем как сумму теплопритоков отдельных видов

.

Расход холода определяется как сумма всех теплопритоков

.

.

Установленная мощность холодильной установки, Вт,

где К_т - коэффициент, учитывающий теплопритоки в трубопроводах, принимаем К_т=1,05;

b_р - коэффициент рабочего времени, принимаем b_р =0,75.

=32,5кВт.

По значению установленной мощности холодильной установки, выбираем холодильную машину для данной установки.

Марка холодильной машины: ХМ-АВ 22/1.

11. РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННИКА

В данном разделе необходимо произвести тепловой расчет и определить основные размеры вертикального четырех ходового пароводяного трубчатого теплообменника, предназначенного для нагрева воды. Вода движется внутри латунных трубок. Греющим теплоносителем служит насыщенный водяной пар , который конденсируется на внешней поверхности трубок.

Количество передаваемого тепла, кВт, найдем по уравнению

где т₁ - расход воды, кг/с;

С_в - теплоемкость воды, С_в=4,19 кДж/(кг*К);

t_ж^”, t_ж' - начальная и конечная температуры воды, °С.

Определим расход пара, кг/с,

,

где h^”,h' - соответственно энтальпия сухого насыщенного пара и кипящей жидкости, кДж/(кг*К).

для расчета коэффициента теплоотдачи к внешней поверхности трубки при конденсации пара необходимо знать температуру внешней поверхности стенки и высоту трубки. Так как значения этих величин неизвестны, то расчет проводим методом последовательных приближений.

Средняя арифметическая температура воды

.

°С

Определяем средний логарифмический температурный напор по уравнению

,

где t_н - температура насыщения по максимальному заданному давлению.

°С

В первом приближении температура внешней поверхности стенки определяем по уравнению

.

°С

Перепад температур по толщине стенки оцениваем величиной порядка 1°С, тогда

°С

Кроме того, задаемся высотой трубок Н=1,5-2,5 м.

Приведенную длину трубки находим по уравнению

,

Где А - комплекс, зависящий только от рода жидкости и температуры насыщения, 1/м*°С.

При пленочной конденсации сухого насыщенного пара для ламинарного режима течения (Z<2300) пленки конденсата на вертикальных поверхностях и трубах число Рейнольдса определяем по уравнению

.

При пленочной конденсации сухого насыщенного пара для смешанного режима течения (2300<Z<10000) пленки конденсата на вертикальных поверхностях и трубах число Рейнольдса определяем по уравнению

,

где Pr_ж1 - число подобия Прандтля для воды;

Pr_c1 - число подобия Прандтля для стенки.

Коэффициент теплоотдачи пара, Вт/м²*°С, определим как

,

где В - комплекс, зависящий только от рода жидкости и температуры насыщения, м/Вт.

Определяем число подобия Рейнольдса

,

где - скорость воды, м/с;

d₁ - внутренний диаметр трубок, d₁=0,012 м;

- кинематическая вязкость воды при средней арифметической температуре, м²/с.

Так как режим течения воды турбулентный, число Нуссельта определяем по уравнению

Коэффициент теплоотдачи к воде, Вт/ м²*°С, определяем по уравнению

,

где - коэффициент теплопроводности воды, Вт/м²*°С.

Коэффициент теплопередачи, Вт/ м²*°С,

где - толщина стенок, =0,001 м;

- коэффициент теплопроводности стенки, =104,5 Вт/м²*°С.

, Вт/ м²*°С.

Средняя плотность теплового потока, кВт/м²,

,

Поверхность нагрева, м², в первом приближении определяем по уравнению

,

Число трубок в одном ходе

где - плотность воды, кг/ м³.

Общее число трубок

,

где 4 - число ходов.

Средний диаметр, м,

,

где d₂ - наружный диаметр трубок, d₂= 0,014 м.

Высота трубок в первом приближении

,

Температура стенок трубок

где q - средняя плотность теплового потока, Вт/м².



°С

°С

Если полученные значения высоты трубок и температур стенок не совпадают с принятыми, произвести повторный расчет, принимая значения полученных величин. Совпадение полученных значений с ранее принятыми величинами должны в пределах точности 1 %.

Спецификация.

Условные обозначения к схеме теплоснабжения от собственной котельной

Условное обозначение	Пояснение
1	паровые котлы
2	экономайзеры
3	общий паровой котел
4	расходомеры
5	редукционное устройство
6	рекуперативные технологические аппараты
7	смесительные технологические аппараты
8	конденсатороотводчики
9	утилизационная установка
10	бак сбора конденсата
11	деаэратор
12	натрий-катионовый фильтр
13	натрий-катионовый фильтр
14	питательные насосы
15	водоподогреватель системы горячего водоснабжения
16	бак аккумулятор горячей воды
17	насос
18	подогреватель системы водяного отопления
19	отопительные приборы
20	циркуляционный насос системы отопления
21	расходомеры горячей воды
	пар
	горячая вода на отопление
	холодная вода
	подогретая вода
	пар с водой
	обратная вода на отопление
а	пар
б	пар на отопление
в	горячая вода
г	обратная вода на отопление
д	прямая вода на отопление
е	холодная вода
ж	пар на технологические нужды

К годовому графику тепловой нагрузки:

1 - расход теплоты на отопление;

2 - расход теплоты на вентиляцию;

3 - расход теплоты на горячее водоснабжение;

4 - суммарный график расхода теплоты;

5 - график тепловой нагрузки за отопительный период;

6 - нагрузка летнего периода.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Антипов, С.Т. Машины и аппараты пищевых производств/ С.Т. Антипов - М.: Высшая школа, 2001. - 1380 с.

2. Драганов, В.Х. Теплотехника и применение теплоты в сельском хозяйстве/ Б.Х. Драганов. - М.: Агропромиздат, 1990. - 463 с.

3. Захаров, А.А. Практикум по применению теплоты и теплоснабжению сельского хозяйства / А.А. Захаров. - М.: Агропромиздат, 1995. - 315 с.

4. Краснощеков, Б.А. Задачник по теплопередаче / Б.А. Краснощеков - М.: Энергия, 1969. - 264 с.

5. Луканин, В.Н. Теплотехника / В.Н. Луканин. - М.: Высшая школа, 2002. - 671 с.

Размещено на Allbest.ru

...