Расчет и выбор вспомогательного оборудования тепловой схемы

Питательные насосы Питание котлов водой должно быть надёжным. При снижении уровня воды ниже допустимых пределов кипятильные трубы могут оголиться и перегреться, что в свою очередь может привести к взрыву котла.

Для питания котлов устанавливают не менее двух насосов, из которых один должен быть с электроприводом, а другой — с паровым приводом. Производительность одного насоса с электроприводом должна составлять не менее 110% номинальной производительности всех рабочих котлов. При установке нескольких насосов с электроприводами их общая производительность должна составлять также не менее 110%.

Производительность насосов с паровым приводом должна быть не менее 50% номинальной производительности котлов. Можно устанавливать все питательные насосы только с паровым приводом, а при двух или нескольких источниках питания электроэнергией — только с электрическим приводом. Насосы с паровым приводом потребляют от 3 до 5% вырабатываемого пара, поэтому их используют как резервные.

Выхлопной пар поршневого прямодействующего насоса удаляется в атмосферу. Если этим паром подогревают воду в особом теплообменнике, то конденсат выбрасывают. В котёл его возвращать нельзя, так как он загрязнён маслом, а плёнка масла на трубках ухудшает теплопередачу. В крупных установках используют паротурбонасосы, конденсат их выходного пара маслом не загрязнён, поэтому его можно направлять в котёл. Инжекторы для питания котлов в отопительно-производственных котельных непригодны, так как они плохо засасывают горячую воду.

Производительность насосов определяется по формуле, т/ч:

[3] стр. 71 (20).

k — коэффициент запаса (1,1 для насосов с электроприводом и 0,5 с паровым приводом).

D_макс — максимальный расход питательной воды, т/ч,.

[3] стр. 73 (21).

D_к — расход пара при номинальной нагрузке, т/ч,.

G_п.р. — количество продувочной воды при номинальной нагрузке, т/ч, т/ч,.

т/ч.

Номинальная подача одного питательного насоса = 3,01/3 = 1 т/ч.

В котельной должны быть установлены три питательных насоса НГ 1,6/1,6, запитанных от разных источников электроэнергии.

Технические характеристики насоса НГ 1,6/1,6:

• 1. Номинальная подача: 1,6 м³/ч.
• 2. Напор насоса при номинальной подаче: 1,6 кгс/см²,
• 3. Электродвигатель:
  • — мощность: 1,5 кВт,
  • — частота: 1370 об/мин,
• 4. Габаритные размеры: 480×260×300 мм,
• 5. Масса: 19,5 кг.

Конденсатный насос Производительность конденсатного насоса равна часовому расходу конденсата от технологического потребителя. К этому расходу следует прибавить расход конденсата от сетевого подогревателя отопления, так как в случаи повышения жёсткости конденсат сбрасывают в конденсатный бак на нужды ГВС. Повышение жёсткости может быть вызвано разрывом нескольких латунных трубок в самом подогревателе и вследствие чего попадания сетевой воды с довольно большой жёсткостью (0,7 ч 1,5 мг-экв/кг) в конденсат.

т/ч. [3] стр. 77 (22).

Напор конденсатного насоса определяется геодезической заразностью конденсатного насоса и бака подпиточной воды, а также сопротивлением сети (всасывающих и нагнетательных линий).

В котельной установлен один конденсатный насос марки Кс — 1,5 — 4. Данный насос установлен на нулевой отметке и подаёт конденсат в бак подпиточной воды установленный на нулевой отметке.

Техническая характеристика насоса Кс — 1,5 — 1,5:

• 1. Производительность: 1,5 м³/ч,
• 2. Напор: 4 м. вод. ст.,
• 3. Электродвигатель:
  • — мощность: 2,2 кВт,
  • — частота: 2900 об/мин,
• 4. Габаритные размеры: 420×250×300 мм,
• 5. Масса: 18 кг.

Сетевой насос системы отопления и вентиляции Этот насос служит для циркуляции воды в тепловой сети. Его выбирают по расходу сетевой воды из расчёта тепловой схемы. Сетевые насосы устанавливаются на обратной линии тепловой сети, где температура сетевой воды не превышает 70 ^оС.

G_с.н. = 19,8 т/ч Согласно правилам Госгортехнадзора РФ, в котельной должно быть установлено не менее 2-х сетевых насосов.

Напор, развиваемый сетевым насосом выбирается в зависимости от требуемого напора у потребителя и сопротивлением сети.

В котельной должно быть установлено два сетевых насоса марки К50−50−125, запитанные от разных источников электроэнергии, один из которых резервный.

Техническая характеристика насоса К50−50−125:

• 1. Производительность: 25 м³/ч,
• 2. Напор: 40 м. вод. ст.,
• 3. Электродвигатель:
  • — мощность: 2,2 кВт,
  • — частота: 3000 об/мин,
• 4. Масса: 1200 кг,
• 5. Габаритные размеры: 792×324×336 мм.

Подпиточный насос Предназначены для восполнения утечки воды из системы теплоснабжения, количество воды необходимое для покрытия утечек определяется в расчёте тепловой схемы. Производительность подпиточных насосов выбирается равной удвоенной величине полученного количества воды для восполнения возможной аварийной подпитки:

т/ч [3] стр. 78 (23).

Необходимый напор подпиточных насосов определяется давлением воды в обратной магистрали и сопротивлением трубопроводов и арматуры на линии подпитки, число подпиточных насосов должно быть не менее 2-х, один из которых резервный.

В котельной должно быть установлено три подпиточных насоса марки ВК-0,5/16К, один из которых резервный. Насосы установлены на нулевой отметке и подают подпиточную воду из бака подпиточной воды в обратную линию тепловой сети.

Техническая характеристика насоса ВК-0,5/16К:

• 1. Производительность: 0,8 м³/ч,
• 2. Напор: 18 м. вод. ст.,
• 3. Электродвигатель:
  • — мощность: 0,55кВт,
  • — частота: 2700 об/мин,
• 4. Масса: 8 кг.

Циркуляционный насос ГВС Служит для подачи требуемого расхода и обеспечения требуемого напора горячей воды у потребителя. Его выбирают по расходу горячей воды и необходимому напору:

G_г. в.= 3,44 т/ч В котельной должно быть установлено два насоса ГВС марки К8/18, один из которых резервный. Насос установлен на нулевой отметке и подаёт сырую воду из бака горячей воды в пароводяные теплообменники.

Техническая характеристика насоса К8/18:

• 1. Производительность: 8 м³/ч,
• 2. Напор: 18 м. вод. ст.,
• 3. Электродвигатель:
  • — мощность: 2,2 кВт,
  • — частота: 3000 об/мин,
• 4. Габаритные размеры: 764×257×310 мм,
• 5. Масса: 61 кг.

Насос сырой воды Служит для подачи хим. очищенной воды в бак подпиточной воды. Производительность насоса определяют из расчёта тепловой схемы: G_c.в.= 5,13 т/ч В котельной должен быть установлен один насос сырой воды марки К8/18. Данный насос расположен на отметке 0,000 и установлен на линии подачи воды из ХВО.

Техническая характеристика насоса К8/18 дана выше.

Водоподогреватели Подогреватель сетевой воды для нужд отопления и вентиляции Предназначен для подогрева паром сетевой воды до требуемой температуры. Теплообмен происходит в латунных трубках, в которых протекает нагреваемая среда.

В котельной должно быть установлено два пароводяных подогревателя горячего водоснабжения марки ПП 2−6-2 II (с плоским дном), один подогреватель является резервным.

Техническая характеристика подогревателя ПП 2−6-2 II:

Площадь поверхности нагрева: 6,3 м²,.

Диаметр корпуса: 325 мм, Количество трубок: 68 шт.,.

Длина трубок: 2000 мм, Длина подогревателя: 2550 мм, Давление греющего пара: 0,7 МПа, Число ходов по воде: 2 шт.,.

Тепловая производительность номинальная: 0,538 Гкал/ч Расход воды номинальный: 29,2 т/ч Масса: 380 кг.

Подогреватель системы ГВС Предназначен для нагревания воды, которая направляется для нужд ГВС. Теплообмен происходит в латунных трубках, в которых протекает нагреваемая среда.

В котельной должна быть установлена пара пароводяных подогревателей ГВС марки ПП 2−6-2 II (с плоским дном), один из них является резервным.

Техническая характеристика подогревателя ПП 2−6-2 II дана выше.

Расчет и подбор теплообменного оборудования для приготовления горячей воды.

Тепловой расчет пароводяного водоподогревателя Исходные данные:

• — Температура греющего пара при давлении 0,6 МПа Т₁=140°С
• — Температура нагреваемой воды на входе в подогреватель

t₂ = 16,86°С;

— Температура нагреваемой воды на выходе из подогревателя.

t₁ = 55 °C;

1. Количество теплоты расходуемое в подогревателе.

Q = 0,023*4190*(55 — 16,86)*10^-3 = 3,676КВт [18] стр. 6 (51).

где G₁ = 0,083 = 0,023 т/ч = 0,023 кг/с — расход нагреваемой воды.

2. В качестве пароводяного подогревателя принят подогреватель ПП 2−6-2 II.

Техническая характеристика подогревателя ПП 2−6-2 II:

Площадь поверхности нагрева: 6,3 м²,.

Диаметр корпуса: d_Н = 325 мм, d_ВН = 314 мм, Количество трубок: 68 шт.,.

Диаметр латунных трубок 16 мм, Длина трубок: 2000 мм, Длина подогревателя: 2550 мм, Давление греющего пара: 0,6 МПа, Приведенное количество трубок в вертикальном ряду Z_пр=8 шт.

Площадь живого сечения межтрубного пространства _мтр=0,102 м²

Число ходов по воде: 2 шт.,.

Тепловая производительность номинальная: 0,538 Гкал/ч Расход воды номинальный: 29,2 т/ч Масса: 380 кг.

Скорость воды в трубках:

тр=0,023/(0,0151*1000)=0,3473 м/с [18] стр. 7 (52).

4. Средняя температура нагреваемой воды.

t_ср = (55 + 16,86)/2 = 35,93^оС [18] стр. 7 (53).

5. Среднелогарифмическая разность температур между паром и водой:

t = (104,61 — 85)/(104,61/85) = 15,93 ^оС [18] стр. 8 (54).

где t_б — большая разность температур

t_б = 140 — 35,39 = 104,61 ^оС.

t_м — меньшая разность температур

t_м = 140 — 55 = 85 ^оС.

6. Средняя температура стенок трубок.

t^ст_ср = (T_ср+ t_ср)/2 = (140 + 35,39)/2 = 87,7 ^оС [18] стр. 9 (55).

• 7. Коэффициент теплоотдачи от пара к стенкам трубок
• 1 = А₂*1,163/(Z_пр*d_н*(T — t^ст_ср)) = 2*8231,6*1,163/(8*0,325*(140 — 87,7)) = 140,8 Вт/м²к [18] стр. 9 (56)

где А₂ — температурный множитель, определяемый по формуле А2 = 4320 + 47,54*Т — 0,14*Т2 = 4320 + 47,54*140 — 0,14*1402 = 8231,6.

• 8. Коэффициент теплоотдачи от стенок трубок к воде:
• 2=А₁*1,163*^0,8_тр/d^0,2_{вн=2001,6*1,163*0,3473^0,8/0,314^0,2 = 1259,32 Вт/м²к [18] стр. 9 (57)}

_{где A1 — температурный множитель, определяемый по формуле}

A₁ = 1400+18*t_ср— 0,035*t²_ср = 1400+18*35,93 — 0,035*35,93² = 2001,6.

9. Коэффициент теплопередачи К₀ = 1/(1/₁ + 0,001/ + 1/₂) = 1/(1/140,8 + 0,001/105 + 1/1259,32) = 126,5 Вт/м²к [18] стр. 10 (58).

Коэффициент теплопередачи с учетом коэффициента загрязнения поверхности нагрева:

К = 126,5*0,75 = 94,9 Вт/м²к [18] стр. 10 (59).

где 0,75 — поправочный коэффициент на загрязнение и неполное смывание поверхности нагрева, m = 0,75.

10. Поверхность нагрева пароводяного подогревателя.

H = 0,09*10⁶/(94,9*15,93) = 6 м² [18] стр. 11 (60).

11. Количество подогревателей.

N = 6/6,3 = 0,95.

Принимаем 1 рабочий и 1 резервный.

Гидравлический расчет пароводяного подогревателя Потери напора в трубках пароводяного подогревателя определяются по формуле:

h = h_тр + h_мс = (*L/d*Z +)*_тр*/2 = (0,04*2/0,014*2 + 9,5)*0,3473*1000/2 = 2145,8 Па [18] стр. 11 (61).

где h_тр — потери напора на трение.

h_мс — потери напора на местные сопротивления.

— коэффициент трения, принимаемый при средних значениях чисел Рейнольдса и коэффициенте шероховатости = 0,0002 м равным 0,04.

— плотность воды, 1000 кг/м³

L — длина одного хода пароводяного подогревателя, принимаем 2 м.

Z — количество ходов подогревателя, в данном дипломном проекте расчитывается двухходовой пароводяной подогреватель.

— сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Коэффициент местных сопротивлений для двухходового пароводяного подогревателя вход в камеру = 1,5; вход из камеры в трубки 1×2 = 2; выход из трубок в камеру 1×2 = 2; поворот на 180^o в камере = 2,5; выход из камеры = 1,5.

Сумма коэффициентов местных сопротивлений для двухходового пароводяного подогревателя марки ПП 2−6-2 II будет составлять = 9,5.