Đề tài Thiết kế hệ thống cung cấp nhiệt cho một cụm công nghiệp

Đồ án môn học Hệ thống cung cấp Nhiệt Thiết kế hệ thống cung cấp Nhiệt cho một cụm công nghiệp Trang 3 ĐỀ TÀI ĐỔ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIỆT Họ và tên sinh viên: Đặng Hồng Chuyê

Trang 1

DANG HONG CHUYEN

ĐỎ ÁN MÔN HỌC:

HE THONG CUNG CAP NHIET

Dé tai:

“Thiét ké hé thong cung cap nhiét cho

mot cum cong nghiép”

Trang 2

I9)0/9)871070 4

CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH NHU CÂU TIỂU THỤ NHIET CUA HE

THÓNG VÀ CHỌN NGUÒN CUNG CÁP NHIỆTT 5-5-5552 se 6 CHUONG 2: SO DO CUNG CAP NHIIỆTT 5-5-5 5 se ssssssssssssssss 8

CHUONG 3: BO TRI MANG NHIET VA TINH TOAN BU GIAN NO 9

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THỦY LỰC MẠNG NHIỆTT 15

Trang 3

Đồ án môn học Hệ thống cung cấp Nhiệt

Thiết kế hệ thống cung cấp Nhiệt cho một cụm công nghiệp Trang 3

ĐỀ TÀI ĐỔ ÁN MÔN HỌC

HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIỆT

Họ và tên sinh viên: Đặng Hồng Chuyên

Lop: Máy và thiết bị Nhiệt lạnh 02_K50

Nội dung đồ án môn học:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIỆT

CHO MỘT CỤM CÔNG NGHIỆP

Với các thông số sau:

"Nhà máy đường : 55 tấn/ngày

" Nhà máy rượu : 55 tấn/ ngày

"Nhà máy sợi : 55 tấn/ ngày

Các yêu câu thực hiện:

Xác định nhu cầu cung cấp nhiệt của hệ thống

Xác định phụ tải nhiệt

Chọn nguồn cung cấp nhiệt

Lập sơ đồ hệ thống cung cấp nhiệt

Tính toán bù giãn nở nhiệt

Tính toán thuỷ lực mạng nhiệt

Tính cách nhiệt đường ống

Ngày giao đồ án: 16 tháng 02 năm 2009

Ngày hoàn thành: 15 tháng 05 năm 2009

Sinh viên : Đặng Hồng Chuyên Lớp : Máy & Thiết bị Nhiệt Lạnh 02 - K50

Trang 4

LỜI NÓI ĐẦU

Năng lượng nhiệt là loại năng lượng được loài người sử dụng từ rất sớm Năng lượng nhiệt được sử dụng rất rộng rãi trong dân dụng và công nghiệp Nhu cầu sử dụng năng lượng nhiệt là lớn nhất trong các nhu cầu năng lượng của con người Việc sử dụng năng lượng nhiệt có thể phân ra thành hai nhóm chính: Sử dụng riêng lẻ trong các hộ dân cư và sử dụng tập trung cả khu dân cư, nhà hàng khách sạn, xí nghiệp công nghiệp và các khu công nghiệp Việc sử dụng năng lượng nhiệt tập trung đã hình thành các hệ thống cung cấp nhiệt Để cung cấp nhiệt một cách hiệu quả nhất trong các hệ thống cung cấp nhiệt, cần nghiên cứu chuyên sâu về lĩnh vực này

Để có kiến thức cơ bản để có thể khảo sát, thiết kế, xây dựng và vận hành hệ thống cung cấp nhiệt một cách an toàn và kinh tế, sinh viên ngành nhiẹt đã được trang bị môn học “Hệ thống cung cấp nhiệt” và làm đồ án về môn học này Do kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án môn học này chỉ trình bày việc tính toán thiết kế về nhiệt thuần tuý mà chưa mở rộng phạm vi việc thiết kế hoàn chỉnh toàn bộ một xí nghiệp sản xuất sử dụng năng lượng nhiệt

Dưới đây là bản tính toán thiết kế hệ thống cung cấp nhiệt cho một cụm công nghiệp nhẹ gồm nhà máy sản xuất đường, sản xuất rượu và nhà máy sản xuất sợi

Do kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án này chắc chắn không tránh khỏi nhưng sai sót, rất mong thầy hướng dẫn sẽ chỉ bảo cho em làm đạt được kết quả tốt nhất và đúng tiến độ đã đặt ra Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn Hoàng Văn Chước đã hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên:

Đặng Hồng Chuyên

Hà nội, tháng năm 2009

Trang 5

CHƯƠNG 1

XÁC ĐỊNH NHU CẦU TIÊU THỤ NHIỆT CỦA HỆ THỐNG

VÀ CHON NGUON CUNG CAP NHIET

0 đây ta cần phải cung cấp nhiệt cho 3 xí nghiệp:

e Sản xuấtđường: 55 tấn/ngày Áp suất hơi công nghệ: 3,0at

e Sản xuất rượu: 55 tấn/ngày Áp suất hơi công nghệ: 2,5at

e Sản xuất soi: 55 tấn/ngày Áp suất hơi công nghệ: 2+3at

Ta chọn hơi cấp cho các xí nghiệp là hơi bão hoà khô Với áp suất vào

khoảng 4at

1.1 Xác định các phụ tải nhiệt:

1.1.1 Xí nghiệp sản xuất đường:

Q, =G,.q,

Trong đó:

G, : Công suất của xí nghiệp sản xuất đường G, = 55 tấn/ngày

q, : Suất tiêu hao nhiệt riêng q, = 11,5 G1/tấn

Thay vào có:

Suất tiêu hao nhiệt là: Q, = 55.1 1,5 = 632,5 GJ/ngày =26,35 G1/h

Suất tiêu hao hơi: D, = _0.- “= 9 „ hơi bão hoà ở áp suất p =4at có

i,-i, T nhiệt ẩn ngưng tụ là r= 2135 kJ/kg

Do vậy:

6

Suất tiêu hao hơi là: D, ~9: a =12,35.10” kg/h=12,35 tấn/h

r 1.1.2 Xí nghiệp sản xuất rượu:

Q, =G,.q,

Trong đó:

G, : Công suất của xí nghiệp sản xuất rượu G, = 55 tấn/ngày

q;: Suất tiêu hao nhiệt riêng q, = 28,9 GJ/tan

Thay vào có:

Suất tiéu hao nhiét 1a: Q, =55.28,9 = 1589,5 GJ/ngay =66,3 GJ/h

Trang 6

Suất tiêu hao hơi: D, = _8:_ “ Q , hoi bao hoa 6 ap suat p =4at cd

i-i, © nhiệt ẩn ngưng tụ là r= 2135 kJ/kg

Do vậy:

Q, 66,3.10/

Suất tiêu hao hơi là: D, x-*2=————— =31,05.10° kg/h=31,05 tấn/h

r 2135 1.1.3 Xí nghiệp sản xuất sợi:

Q; =G,.q;

Trong đó:

G, : Công suất của xí nghiệp sản xuất sợi G, = 55 tấn/ngày

b : Suất tiêu hao nhiệt riêng q; =9,4 GJ/tấn

Thay vào có:

Suất tiêu hao nhiệt là: Q = 55.9,4= 517 GJ/ngày =21,55 GJ/h

Q;

1 —1,

nhiệt ẩn ngưng tụ là r= 2135 kJ/kg

Do vậy:

: = hoi bão hoà ở áp suất p =4at có

T

Suất tiêu hao hơi: D, =

2385 10,15.10ˆ kg/h=10,15 tấn/h

1.1.4 Nhu cầu tiêu thu nhiệt của cả 3 xí nghiệp:

Nhu cầu tiêu thụ nhiệt của cả 3 xí nghiệp bao gồm nhu cầu về nhiệt, nhu cầu

về hơi của lần lượt từng xí nghiệp

Giả thiết rằng mỗi xí nghiệp khi vận hành đều có tổn thất hơi vào khoảng 5% Do

đó suất tiêu hao hơi cho toàn bộ cụm công nghiệp trên là:

Dạ =D+AD =1,05D =1,05.(D,+D, +D,)

D, =1,05.(12,35 + 31,05 + 10,15) ~ 60 tấn/h

Suất tiêu hao hơi là: D, ~

1.2 Chọn nguồn cung cấp nhiệt:

1.2.1 Áp suất hơi tại nguồn:

Do có tổn thấp áp suất từ nguồn đến các xí nghiệp tiêu thụ do tổn thất trên đường ống dẫn hơi nên nguồn cấp hơi cần sản xuất hưoi ra có áp suất cao hơn so với yêu cầu của nơi tiêu thụ

Ta đã chọn áp suất hơi tại các xí nghiệp tiêu thụ là p = 4at Chọn tổng tổn thất áp suất là Ap = 2at do đó áp suất hơi tại nguồn là: pạ =p+ Ap =4+2 = 6at 1.2.2 Nhiệt độ hơi:

Hơi cấp từ nguồn ra là hơi quá nhiệt có độ quá nhiệt At = (30 +50)°C

Trang 7

Nhiệt độ của hơi là: tạ =t, + At

Với t : là nhiệt độ của hơi bão hoà ở áp suất 6at (tra bảng hơi bão hoà ra ta được

t, =156,5°C)

Do đó: tạ =t, + At = 156,5 + (30 +50) = 186,5 +206,5°C Chọn tạ = 200°C

Như vậy:

Hơi cấp cho cụm công nghiệp có các thông số sau:

e Luong hoi: D, =60 tan/h

e Ap suat hoi: pạ =6 at

e Nhiét do hoi: t, = 200°C

Từ các đặc điểm về yêu cầu hơi như trên, với nhu cầu cung cấp nhiệt cho cả một

cụm công nghiệp thì ta lựa chọn nguồn cung cấp là trung tâm nhiệt điện(TTNĐ) với Turbine có cửa trích hơi ở áp suất 6at và nhiệt độ 200C

Sơ đồ của trung tâm nhiệt điện:

Hơi quá nhiệt

[Thiết bị giảm áp

lồi hơi có bộ quá nhiệt Turbine có cửa trích 6at Máy phát điện

_T D _ Xí nghiệp đường 55tắn/ngày

—= —|———|—=—|—— — ><t—) (6)

Binh phap ly nước xả C7 Xí nghiệp rượu 55tắn/ngày

Thiếtbị gia nhiệt

(

St

Xí nghiệp sợi 55tắn/ngày

(©) Thiết bị tự động @ @

thoát nước ngưng

Bình ngưng

|Thiết bị gia nhiệt,

Bễ chứa nước ngưng

x 4 ~ ————

Sơ đô trung tâm nhiệt điện

Trang 8

2.1 Tính toán diện tích:

CHƯƠNG 2

SO DO CUNG CAP NHIET

Trong khuôn khổ của đồ án môn học này ở đây không trình bày quá trình tính toán diện tích cũng như kết cấu của cả khu công nghiệp Giả thiết rằng ta được chủ đầu tư giao cho mặt bằng từ trước và chỉ thực hiện việc bố trí kết cấu của hệ thống đường ống dẫn hơi đến từng xí nghiệp

2.2 Bố trí mặt bằng xí nghiệp:

©)

XN Duong

55 tắn/ngày

20m

Trung tâm nhiệt điện

10m

Sinh viên : Đặng Hồng Chuyên

XN Sợi

55 tan/ngay

©

XN Rugu

55 tan/ngay

Lớp : Máy & Thiết bị Nhiệt Lạnh 02 - K50

Trang 9

CHƯƠNG 3

BỐ TRÍ MẠNG NHIỆT VÀ TÍNH TOÁN BÙ GIÃN NỞ

3.1 Bố trí mạng nhiệt:

Đường ống hơi đi trên không, với chiều cao là 4m Các ỗng dẫn hơi được bọc

cách nhiệt

Nước ngưng từ các xí nghiệp tiêu thụ nhiệt được bơm về bề chứa nước ngưng đặt dưới đất Từ đây nước ngưng tiếp tục được bơm về bình khử khí, đường dẫn ống nước ngưng song song với đường dẫn hơi và đi sát mặt đất, không cần phải bọc cách nhiệt Nước ngưng từ bình khử khí được tiếp tục bơm trở lại về nồi hơi

3.2 Tính toán bù giãn nở cho các đoạn ống trên đường cấp hơi:

XN Đường

55 tắn/ngày

g :8at pị:6at

0 200°C L2 :200%C,

——— \ —

E

S

8

(1) pe 55 tan/ngay

(0)

Trung tam nhiét dién

§ 9 21015 ay

s 8 :8at

o 8 :200°%

O 55 tan/ngay

Trang 10

3.2.1 Tính toán bù giãn nở cho đoạn (1)-(Š):

Đoạn ống (1)-(5) cấp hơi cho hộ tiêu thụ nhiệt là xí nghiệp sợi

Với suất tiêu hao hơi là: D; = 10,15 tấn/h Hơi quá nhiệt có áp suất 6at và ở nhiệt

độ 200C

e Chon vật liệu làm ống:

Vật liệu làm ống được chọn là thép CT4 có các đặc tính vật lý như sau:

Modul đàn hồi: E=18,15.10°

Ứng suất bên: 6, =130 N/mm’

Độ dãn dài vì nhiệt: œ, =1,2.10” K”,

Chiều dài ống: L, „ =1500 m

e Tinh toán:

Ta có độ giãn dài của ống khi dẫn hoi 1a: AL, , =a,,.L,_,.(t—t,) Trong dé:

t: Nhiệt độ cao nhất của hơi(theo kinh nghiệm, theo sự giảm nhiệt độ theo chiều dài mỗi mét ống, nhiệt độ trung bình giữa nơi cấp và nơi tiêu thụ nhiệt.) Để đảm bảo an toàn ta lấy nhiệt độ của ống là nhiệt độ của hơi là 200C

tạ : Nhiệt độ ống lúc lặp đặt Chọn tụ = 20°C 1a nhiệt độ môi trường

Do vậy: AL, „ = 1,2.10”.1500.(200 — 20) = 3,24 m=324 cm

Chọn các phần tử bù kiểu trượt, để bù cho sự giãn nở ra của ống ở đoạn (1)-(5) sự giãn nở của ống chỉ xảy ra theo phương đọc trục của ống dẫn, mỗi phần tử bù kiểu trượt chỉ bù được 3cm

Do vậy số phần tử bù kiểu trượt mà ta cần lắp đặt trên đoạn ống (1)-(5) là:

n,, ts = 108 phan tit

Dé dam bao an toan ta chon n,_, =110 phan tt

Các phần tử bù này được lắp đều trên khoảng cách chiều dài ống đồng thời dùng ổ

đỡ có định hướng ở khoảng giữa ống (1)-(5) để tránh sự xô lệch đường ống khi xảy

ra sự giãn nở Dùng ổ đỡ cố định ở 2 đầu ống tránh sự tạo Mômen uốn cho các đoạn ống rẽ nhánh

3.2.2 Tính toán bù giãn nở cho đoạn (1)-(2):

Đoạn ống (1)-(2) cấp hơi cho 2 hộ tiêu thụ nhiệt là xí nghiệp đường và rượu Với suất tiêu hao hơi là: D, +D; = 43,5 tấn/h Hơi quá nhiệt có áp suất 6at và ở nhiệt độ 200C

Ung suất bên: 6, =130 N/mm’

Độ dãn dài vì nhiệt: œ, =1,2.10” K”,

Chiều dài ống: L,_, =300 m

Trang 11

e Tính toán:

Ta c6: AL,_, =1,2.10°°.300.(200 — 20) = 0,648 m=64,8 cm

n, -tn = “ =21,6 phan tit

Để đảm bảo an toàn ta chon n,_, = 25 phan tử

đỡ có định hướng ở khoảng giữa ống (1)-(2) để tránh sự xô lệch đường ống khi xây

3.2.3 Tính toán bù giãn nở cho đoạn (2)-):

Đoạn ống (2)-(3) cấp hơi cho hộ tiêu thụ nhiệt là xí nghiệp rượu

Với suất tiêu hao hơi là: D; = 31,05 tấn/h Hơi quá nhiệt có áp suất 6at và ở nhiệt

độ 200C

Độ dãn dài vì nhiệt: o, =1,2.10° Kt

Chiều dài ống: L; ; = 1200 m

e Tính toán:

Ta c6: AL,_, =1,2.10°°.1200.(200 — 20) = 2,592 m=259,2 cm

n.= Ss = ae = 86,4 phan tit

Dé dam bao an toan ta chon n,_, = 90 phan tử

đỡ có định hướng ở khoảng giữa ống (2)-(3) để tránh sự xô lệch đường ống khi xây

3.2.4 Tính toán bù giãn nở cho đoạn (2)-(4):

Đoạn ống (2)-(3) cấp hơi cho hộ tiêu thụ nhiệt là xí nghiệp Đường Với suất tiêu hao hơi là: D, = 12,35 tấn/h Hơi quá nhiệt có áp suất 6at và ở nhiệt độ 200°C

Do dan dai vi nhiet: a, =1,2.10° K*

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	7,36 MB