Thiết kế hệ thống cung cấp nhiệt cho một xí nghiệp công nghiệp

Đồ án hệ thống cung cấp nhiệt Đồ án hệ thống cung cấp nhiệt đi đến nhng nơi cần thiết và đợc gọi là hệ thống cung cấp nhiệt.. Đồ án cung cấp nhiệt là quá trình tính toán cụ thể cho một h

Trang 1

Đồ án hệ thống cung cấp nhiệt

Đồ án hệ thống cung cấp nhiệt

đi đến nhng nơi cần thiết và đợc gọi là hệ thống cung cấp nhiệt

Đồ án cung cấp nhiệt là quá trình tính toán cụ thể cho một hệ thống cungcấp nhiệt từ nơi sản xuất (lò hơi) đến các phân xởng sản xuất (hộ tiêu thụ)nhằm đem lại những hiệu quả kinh tế tối đa và tránh đợc những rủi do trongquá trình vận chuyển đảm bảo đủ lợng nhiệt yêu cầu tại các hộ tiêu thụ Các bớc trong quá trình tính toán và thiết kế hệ thống cung cấp nhiệt chomột xí nghiệp công nghiệp bao gồm:

Phần tính toán

1.Thành lập sơ đồ phụ tải nhiệt năm2.Tính toán tiêu hao nhiệt trong năm3.Xác định số lò hơi cần thiết

4.Tính toán thuỷ lực đờng ống và chọn đờng kính5.Tính toấn chọn bơm nớc ngng

Bản vẽ

6 Sơ đồ nguyên lý:A1

7 Sơ đồ thực tế đờng ống:A4 Trong toàn bộ quá trình tính toán thiết kế em xin chân thành cảm ơn thầyHoàng Văn Chớc đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

Trang 2

Đồ án hệ thống cung cấp nhiệt1.Phụ tải nhiệt tính toán tổng cộng của xí nghiệp

Phụ tải nhiệt tổng cộng của xí nghiệp đợc xác định theo công thức sau:

( / )

1

h kg D A

i i

) / ( 3600 )

320 400 340

380 390 360 340 400 410

400 390 370 (

8 , 0

h kg D

2.Xây dựng đồ thị phụ tải tổng hợp cả năm

3.Xác định tiêu hao hơi cả năm

Tiêu hao hơi cả năm của xí nghiệp đợc tính theo công thức sau:

1 1

.

i

i i

i o

D1i:là phụ tải trong giờ thứ i của ngày điển hình mùa nóng

D2i:là phụ tải trong giờ thứ i của ngày điển hình mùa nóng

n1:là số ngày làm việc của mùa nóng

n2:là số ngày làm việc của mùa lạnh

Từ các số liệu đã cho ta suy ra:

) / ( 10 444 ) 1600 1800 1900 2000 1800

1650 1550

1500 1600 1750 1650 1600 1800 200 1800 1650 1600 ( 160

1700 1650

1600 1700 1800 1870 1800 1950 200 1850 1700 1650 ( 140

Dmax :là phụ tải lớn nhất trong một ngày

DL :là công suất của một lò hơi,ngời ta thờng chọn DLDmin

Nếu ta chọn DL =1600(kg/h) và Dmax =2000(kg/h) thì:

25 , 2 1 1600

1600 2

Trang 3

Từ sơ đồ mặt bằng của xí nghiệp và để đảm bảo về sự thuận tiện trong việcvận chuyển nhiên liệu và xỉ lò cũng nh tránh hớng gió mùa ta bố trí lò hơi

nh hình vẽ

2.Lập sơ đồ nhiệt nguyên lý

III.Tính toán thuỷ lực mạng nhiệt

Các thông số cần chọn trớc khi tính toán

Hơi trên đờng ống là hơi bão hoà

Tổn thất áp suất trên đờng cung cấpnhiệt là p=1,5(bar)

Ap suất tại đầu ra của lò hơi po=pmax+p=10,5(bar)

345

67

Trang 4

8

910 Chiều dài của các đoạn ống cụ thể nh sau

5 , 5 5 , 10

5 5 , 10

6 5 , 10

9 5 , 10

6 5 , 10

4 5 , 10

7 5 , 10

5 5 , 10

9 5 , 10

4 5 , 10









A.Xét nhánh đờng ống dẫn nhiệt đến xí nghiệp 1

Trong xí nghiệp1 có 4 hộ tiêu thụ với giáng áp giêng lần lợt là

) / ( 10 056 , 0 6

, 1

10 089 , 0 ) 1 (

15 089 ,

, 1

10 11 , 0 ) 1 (

15 11 ,

Trang 5

) / ( 10 058 , 0 6

, 1

10 092 , 0 ) 1 (

15 092 ,

, 1

10 045 , 0 ) 1 (

15 045 ,

Nh vậy ta chọn đoạn ống OA4 là hớng tính toán chính.Với giả thiết tổn thất

áp suất riêng trên đoạn đờng ống chính là nh nhau và có trị số là

) / ( 10 028 , 0 6

, 1

10 045 , 0 ) 1 (

5

5 4

1a.Tính toán thuỷ lực đoạn OA

Ap suất trung bình trên đoạn ống là

) ( 1 10 2

35 028 , 0 5 , 10 2

3 , 0 ) 10 2 , 0 ( 63 , 0

.

63 ,

381 , 0 0476 , 0 3 19

, 0

381 , 0 476 , 0

m R

G K d

OA





Từ kết quả trên ta suy ra đờng kính tiêu chuẩn d=50(mm)

Giáng áp thực tế trên đoạn OA theo đờng kính tiêu chuẩn là

) / ( 0127 , 0 50

14 , 5

3 , 0 0002 0 089 , 0

089 ,

2 25 , 0 25

, 5

2 25 , 0

m bar d

G K

2 , 0 11 , 0

25 , 0

đó ta suy ra:

2 , 4 3 0 , 6 2 6 28 , 3 ( )

0286 , 0

05 , 0

m

Chiều dài tổng là

) ( 3 , 63 3 , 28

Tổn thất áp suất toàn phần trên đoạn OA là

) ( 795 , 0 3 , 63 0125 , 0

R



Trang 6

Ap suất thực tại điểm A là

) ( 705 , 9 795 , 0 5 , 10

p

1b.Tính toán thuỷ lực đoạn A4

) ( 41 , 9 2

21 028 , 0 705 , 9 2

067 , 0 ) 10 2 , 0 ( 63 , 0

.

63

,

381 , 0 0476

, 0 3 19

, 0 4

381 , 0 476 , 0

R

G K

Giáng áp thực tế trên đoạn A4 theo đờng kính tiêu chuẩn là

) / ( 00214 , 0 40

84 , 4

067 , 0 0002 0 089 , 0

089 ,

2 25

, 0 25

, 5

2 25 , 0

m bar d

G K

2 , 0 11 , 0

25 , 0

.2 0 , 6 2 6 18 ( )

029 , 0

04 , 0

m

) ( 39 18

Tổn thất áp suất toàn phần trên đoạn A4 là

) ( 083 , 0 39 00214 , 0 4

4

2.Tính toán thuỷ lực trên đoạn A1

) ( 12 , 9 2

21 056 , 0 705 , 9 2

21

1

A tb

Trang 7

Từ giá trị áp suất tính đợc ở trên và theo bảng hơi bão hoà ta tìm đợc

=4,71(kg/m3)

Lu lợng hơi qua đoạn A1 là

G1=300(kg/h)=0,083(kg/s) Đờng kính thực của đoạn A1 là

083 , 0 ) 10 2 , 0 ( 63 , 0

.

63 ,

381 , 0 0476

, 0 3 19

, 0 1

381 , 0 476 , 0

R

G K

) / ( 0034 , 0 40

71 , 4

083 , 0 0002 0 089 , 0

089 ,

2 25

, 0 25

, 5

2 25 , 0

d

G K

2 , 0 11 , 0

25 , 0

3 0 , 6 2 6 19 ( )

029 , 0

04 ,

) ( 40 19 21

) ( 136 , 0 40 0034 , 0 1

14 068 , 0 705 , 9 2

14

2

Trang 8

094 , 0 ) 10 2 , 0 ( 63 , 0

.

63

,

381 , 0 0476

, 0 3 19

, 0 2

381 , 0 476 , 0

R

G K

) / ( 0044 , 0 40

65 , 4

094 , 0 0002 0 089 , 0

089 ,

2 25

, 0 25

, 5

2 25 , 0

d

G K

2 , 0 11 , 0

25 , 0

đó ta suy ra:

2 0 , 6 2 6 18 ( )

029 , 0

04 , 0

m

) ( 32 18 14

) ( 135 , 0 35 00424 , 0 2

14 058 , 0 705 , 9 2

14

4

055 , 0 ) 10 2 , 0 ( 63 , 0

.

63

,

381 , 0 0476

, 0 3 19

, 0 3

381 , 0 476 , 0

R

G K

Trang 9

) / ( 00147 , 0 40

77 , 4

055 , 0 0002 0 089 , 0

089 ,

2 25

, 0 25

, 5

2 25 , 0

d

G K

2 , 0 11 , 0

25 , 0

3 0 , 6 2 6 19 ( )

029 , 0

04 ,

) ( 33 19 14

) ( 048 , 0 33 00147 , 0 3

3

B.Tính toán thuỷ lực cho phân xởng sản xuất 2

Trong xí nghiệp 2 có 3hộ tiêu thụ với giáng áp giêng lần lợt là

) / ( 10 044 , 0 10 6 , 1

071 , 0 ) 1 (

1 10 071 ,

12 , 0 ) 1 (

1 10 12 ,

056 , 0 ) 1 (

1 10 056 ,

Nh vậy ta chọn đoạn ống OB7 là hớng tính toán chính.Với giả thiết tổn thất

) / ( 10 035 , 0 10 6 , 1

056 , 0 ) 1 (

1 10 056 ,

1.Tính toán thuỷ lực đoạn OB

) ( 8 9 2

40 035 , 0 5 , 10 2

Trang 10

Đồ án hệ thống cung cấp nhiệt Đờng kính thực của đoạn OB là

18 , 0 ) 10 2 , 0 ( 63 , 0

.

63 ,

381 , 0 0476 , 0 3 19

, 0

381 , 0 476 , 0

m R

G K

Giáng áp thực tế trên đoạn OB theo đờng kính tiêu chuẩn là

) / ( 0046 , 0 50

05 , 5

18 , 0 0002 0 089 , 0

089 ,

2 25 , 0 25

, 5

2 25 , 0

m bar d

G K

2 , 0 11 , 0

25 , 0

đó ta suy ra:

2 , 4 3 0 , 6 2 6 29 ( )

03 , 0

05 ,

) ( 69 29

Tổn thất áp suất toàn phần trên đoạn OB là

) ( 017 , 0 69 0046 , 0

p

2.Tính toán thuỷ lực trên đoạn B7

5Ap suất trung bình trên đoạn ống là

) ( 8 , 9 2

23 035 , 0 2 , 10 2

23

7

067 , 0 ) 10 2 , 0 ( 63 , 0

.

63

,

381 , 0 0476

, 0 3 19

, 0 7

381 , 0 476 , 0

R

G K

Giáng áp thực tế trên đoạn B5 theo đờng kính tiêu chuẩn là

Trang 11

) / ( 0021 , 0 40

03 , 5

067 , 0 0002 0 089 , 0

089 ,

2 25

, 0 25

, 5

2 25 , 0

d

G K

2 , 0 11 , 0

25 , 0

đó ta suy ra:

3 0 , 6 2 6 19 ( )

029 , 0

04 ,

) ( 42 19 23

Tổn thất áp suất toàn phần trên đoạn B7 là

) ( 09 , 0 42 0021 , 0 7

23 044 , 0 2 , 10 2

23

5

058 , 0 ) 10 2 , 0 ( 63 , 0

.

63

,

381 , 0 0476

, 0 3 19

, 0 5

381 , 0 476 , 0

R

G K

Giáng áp thực tế trên đoạn B5 theo đờng kính tiêu chuẩn là

) / ( 0015 , 0 40

95 , 4

058 , 0 0002 0 089 , 0

089 ,

2 25

, 0 25

, 5

2 25 , 0

d

G K

Trang 12

Đồ án hệ thống cung cấp nhiệt trong đó:

:hệ số trở lực cục bộ

d:đờng kính ống(mm)

:hệ số trở lực ma sát xác định theo công thức sau

25 , 0 11 ,

2 , 0 11 , 0

25 , 0

đó ta suy ra:

3 0 , 6 2 6 19 ( )

029 , 0

04 , 0

m

) ( 42 19 23

) ( 063 , 0 42 0015 , 0 5

13 075 , 0 2 , 10 2

13

6

056 , 0 ) 10 2 , 0 ( 63 , 0

.

63

,

381 , 0 0476

, 0 3 19

, 0 6

381 , 0 476 , 0

R

G K

Từ kết quả trên ta suy ra đờng kính tiêu chuẩn d=40mm

Giáng áp thực tế trên đoạn OA theo đờng kính tiêu chuẩn là

) / ( 0015 , 0 40

95 , 4

056 , 0 0002 0 089 , 0

089 ,

2 25

, 0 25

, 5

2 25 , 0

d

G K



Trang 13

Do coi chế độ chảy của hơi ở trong ống là chảy rối nên Re>Regh nên ta có

029 , 0 40

2 , 0 11 , 0

25 , 0

đó ta suy ra:

2 0 , 6 2 6 18 ( )

029 , 0

04 , 0

m

) ( 31 18 13

) ( 045 , 0 31 0015 , 0 6

6

C.Tính toán thuỷ lực cho phân xởng sản xuất 3

Trong xí nghiệp 3 có 4 hộ tiêu thụ với giáng áp giêng lần lợt là

) / ( 10 034 , 0 10 6 , 1

055 , 0 ) 1 (

1 10 055 ,

017 , 0 ) 1 (

1 10 017 ,

066 , 0 ) 1 (

1 10 066 ,

Nh vậy ta chọn đoạn ống OC9 là hớng tính toán chính.Với giả thiết tổn thất

) / ( 10 011 , 0 6

, 1

10 017 , 0 ) 1 (

5

5 9

1.Tính toán thuỷ lực đoạn OC

) ( 05 , 10 2

76 011 , 0 5 , 10 2

2 , 0 ) 10 2 , 0 ( 63 , 0

.

63 ,

381 , 0 0476 , 0 3 19

, 0

381 , 0 476 , 0

m R

G K d

OC





Giáng áp thực tế trên đoạn OC theo đờng kính tiêu chuẩn là

) / ( 0056 , 0 50

16 , 5

2 , 0 0002 0 089 , 0

089 ,

2 25 , 0 25

, 5

2 25 , 0

m bar d

G K

Trang 14

Đồ án hệ thống cung cấp nhiệt trong đó:

:hệ số trở lực cục bộ

d:đờng kính ống(mm)

:hệ số trở lực ma sát xác định theo công thức sau

25 , 0 11 ,

2 , 0 11 , 0

25 , 0

đó ta suy ra:

2 2 , 4 3 0 , 6 2 6 25 ( )

028 , 0

05 , 0

m

) ( 101 25

Tổn thất áp suất toàn phần trên đoạn OC là

) ( 57 , 0 101 0056 , 0

p

2.Tính toán thuỷ lực trên đoạn C9

) 82 , 9 2

13 017 , 0 93 , 9 2

13

9

072 , 0 ) 10 2 , 0 ( 63 , 0

.

63 ,

381 , 0 0476

, 0 3 19

, 0 9

381 , 0 476 , 0

R

G K

Giáng áp thực tế trên đoạn C9 theo đờng kính tiêu chuẩn là

) / ( 0024 , 0 40

05 , 5

072 , 0 0002 0 089 , 0

089 ,

2 25

, 0 25

, 5

2 25 , 0

d

G K



Trang 15

Do coi chế độ chảy của hơi ở trong ống là chảy rối nên Re>Regh nên ta có

029 , 0 40

2 , 0 11 , 0

25 , 0

đó ta suy ra:

2 0 , 6 2 6 19 ( )

029 , 0

04 , 0

m

) ( 32 19 13

Tổn thất áp suất toàn phần trên đoạn C9 là

) ( 076 , 0 32 0024 , 0 9

23 041 , 0 93 , 9 2

23

10

061 , 0 ) 10 2 , 0 ( 63 , 0

.

63

,

381 , 0 0476

, 0 3 19

, 0 10

381 , 0 476 , 0

R

G K

) / ( 0018 , 0 40

86 , 4

061 , 0 0002 0 089 , 0

089 ,

2 25

, 0 25

, 5

2 25 , 0

d

G K

2 , 0 11 , 0

25 , 0

đó ta suy ra:

Trang 16

3 0 , 6 2 6 19 ( )

029 , 0

04 , 0

m

) ( 42 23 19

) ( 076 , 0 42 0018 , 0 10 10

23 034 , 0 26 , 9 2

23

8

067 , 0 ) 10 2 , 0 ( 63 , 0

.

63

,

381 , 0 0476

, 0 3 19

, 0 8

381 , 0 476 , 0

R

G K

) / ( 0021 , 0 40

9 , 4

067 , 0 0002 0 089 , 0

089 ,

2 25

, 0 25

, 5

2 25 , 0

d

G K

2 , 0 11 , 0

25 , 0

đó ta suy ra:

3 0 , 6 2 6 19 ( )

029 , 0

04 , 0

m

) ( 42 23 19

Trang 17

) ( 09 , 0 42 0021 , 0 8

V.Tính toán cách nhiệt cho đờng ống

1.Tính toán cách nhiệt cho phân xởng 1

a.Với đoạn OA

Từ các số liệu tính toán ở trên ta có:

Chiều dày ống là =2,5mm

Lu lợng hơi G=1080(kg/h)=0,3(kg/s)Với p0=10,5(bar) thì ta có t=182(0C)Với pA=9,705(bar) thì ta có t=177(0C)

Hệ số trao đổi nhiệt đối lu 2=9(w/m2.k)Nhiệt độ môi trờng tf=25(oc),nhiệt độ vách ngoài cùng của lớpcách nhiệt chọn t=50(oc)

Chọn vật liệu cách nhiệt là bông thuỷ tinh có hệ số dẫn nhiệt là

cn=0,055(w/m)

Giả sử ta chuyển bài toán tìm chiều dày cách nhiệt từ vách trụ về váchphẳng ta có phơng trình cân bằng nhiệt là

) (

).

.(

2 vn f t

t cn cn

vn w

2

) 3 1 ( 



d1: đờng kính trong của đờng ốngd3:đờng kính ngoài khi có cách nhiệtF:diện tích bao kể cả lớp cách nhiệt

l d

F   3.

tw: nhiệt độ trung bình trên đờng ống

tvn:nhiệt độ vách ngoài lớp cách nhiệt

tf: nhiệt độ môi trờng

Do d3 d1  2 cn  2 T

Thay các thông trên vào (1) ta rút ra đợc phơng trình bậc hai theo d3 là:

0).(

1,0)

.53,2278(

9000d23   t w d3  t w  t vn  Giải phơng trình trên ta đợc nghiệm của phơng trình là

9000 2

) 50 (

3600 )

53 , 2 278 ( ) 53 , 2 278

Thứ

k(m) cn(m)

Trang 18

§å ¸n hÖ thèng cung cÊp nhiÖt

2

lß h¬i

N íc vµo lß h¬i

B×nh khö khÝ

Trang 19

.

H

Từ lu lợng nớc cấp vào ta xác định đợc đờng kính đờng ống nớc cấp là

) ( 25 14 , 3 971 2

4 694 , 0

4

.

2

mm d

d G

f f

0002 , 0 11 , 0

11 , 0

25 , 0 25

, 0

Giả sử ta lấy Hh=10(m)

) (

3 , 8 2

2 971 7 , 6 7 , 0 3 8 , 5 3 03 , 0

14 044

,

2

O mH

5 , 10 ) 3 , 8 2 , 0 12 (

5 , 4 5 , 10 044

,

2

O mH

5 , 0 8 , 9 2

4 971

2

O mH g

3 , 0 4

0002 , 0 11 , 0

11 , 0

25 , 0 25

, 0

.

2 2

1

1 1

H

) (

5 , 18 2

971 2 ).

7 , 0 5 5 013 , 0

34 04 , 0

30 5 , 0 5 , 18 5 , 0 5 ,

Trang 20

Từ kết quả tính toán trên ta chọn đợc bơm cho phân xởng 1

5 , 0 8 , 9 2

4 971

2

O mH g

18 , 0 4

0002 , 0 11 , 0

11 , 0

25 , 0 25

, 0

.

2 2

2

2 2

H

) (

4 , 28 2

971 2 ).

7 , 0 6 5 016 , 0

48 036 , 0

40 4 , 28 5 , 0 5 , 0 5 ,



0,5 : ở đây là khoảng cách từ mặt thoáng của bình khử khí đến

đầu đờng ống nớc ngng đổ vào nó

5 , 0 8 , 9 2

4 971

2

O mH g

2 , 0 4

0002 , 0 11 , 0

11 , 0

25 , 0 25

, 0

.

2 2

3

3 3

H

) (

60 2

971 2 ).

7 , 0 7 5 011 , 0

78 042 , 0

5 , 71 5 , 0 60 5 , 0 5 ,



Trang 21

0,5 : ở đây là khoảng cách từ mặt thoáng của bình khử khí đến

đầu đờng ống nớc ngng đổ vào nó

Định dạng
Số trang	21
Dung lượng	502 KB