Тепловой баланс котельной установки. Коэффициент полезного действия

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 14Следующая ⇒

Тепловой баланс представляет собой распределение введенной теплоты сгорания топлива между полезно использованной в установке теплотой и тепловыми потерями согласно соотношения

100 = q₁ + q₂ + q₃+ q₄ + q₅+ q₆ (2.1);

где q₁ — полезно воспринятая теплота, q₂— потери с уходящими газами, q₃, q₄ — потери от химического и механического недожога, q₅ — потери в окружающую среду, q₆ — с очаговыми остатками.

Коэффициент полезного действия котельной установки h_ку представляет собой отношение полезно воспринятой теплоты Q_пол к затраченной Q_затр. Для парового котла он определяется из формулы

h_ку = D_п (i_п – i_пв) / B_m Q_p^p (2.2)

для водогрейного котла

h_ку = G_в с_в (t₁ – t₂) / B_т Q_p^p (2.3)

где D_п, G_в — расход, кг/ч: пара в нагреваемой воды; i_п, i_пв — энтальии, кДж/кг: пара и питательной воды, t₁, t₂, — температура воды на входе и выходе котла, B_т Q_p^p - расход, кг/ч, и располагаемая теплота топлива, кДж/кг (твердое и жидкое топливо), кДж/м³ (газообразное), с_в — теплоемкость воды, кДж/кгК.

Величина коэффициента полезного действия h_ку необходима для к определения расхода топлива котлом В_т.

Общие принципы проектирования котельных.

Типы котлов и производительность котельной выбираются на основе данных о характере и объеме теплового потребления. При отопительно-вентиляционной нагрузке используются водогрейные котлы, при чисто технологической нагрузке предусматриваются паровые котлы, при смешанной нагрузке проектируется установка паровых котлов с пароводяными подогревателями для отпуска горячей воды. Предпочтительно использование однотипных котлов одинаковой производительности. Суммарную поверхность нагрева котлов SF определяют по формуле

SF= 1,15SQ_p /q (2.4)

где SQ_p — максимальное теплопотребление, Вт, q — тепловое напряжение поверхностей нагрева, Вт/м².

Котельные при работе на твердом топливе должны оборудоваться золоочистительными устройствами вслучаях, когда А_рВ_т>5000, где В_т — расход топлива, кг/ч. А_р — содержание золы в рабочей массе топлива, %.

В котельных малой мощности насосы и вентиляторы устанавливают непосредственно в котельной перед фронтом котлов, а в котельных средней и большой мощности вспомогательное оборудование размещают в отдельном помещении. Для обслуживания арматуры и контрольно-измерительных приборов устраиваются площадки и лестницы с металлическими ограждениями высотой 1 м и шириной 600 — 800 мм. Для обеспечения возможности расширения котельной без перерыва в ее работе одну из торцевых стен оставляют свободной. В котельной устраивают не менее двух выходных дверей, открывающихся наружу.

Контрольные вопросы

1. Топливо, общие сведения о топливе.

2. Приведиет классификацию топочных устройств.

3. Котельные агрегаты. Конструкция. Принцтп действия.

4. Тепловой баланс котельной установки.

5. Общие принципы проектирования котельных.

Лекция 3. Классификация потребителей теплоты

План лекции

1. Расчет тепловых нагрузок.

2. Водяные системы теплоснабжения.

3. Паровые системы

4. Тепловое потребление выбор теплоносителя и системы теплоснабжения

5. Расчет регулирования отпуска тепла.

Теплоснабжение - это использование тепловой энергии для разнообразных коммунально-бытовых и производственных целей (отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха, души, бани, прачечные, различные технологические теплоиспользующие установки и т. д.).

Потребителей теплоты можно разделить на две группы:

а) сезонные потребители; б) круглогодовые потребители.

Сезонные потребители используют теплоту не круглый год, а только в течение какой-то его части (сезона), при этом расход теплоты и его изменение по времени зависят главным образом от климатических условий (температуры наружного воздуха, солнечного излучения, скорости и направления ветра, влажности воздуха). Основное значение имеет температура наружного воздуха; влиянием же других климатических факторов на расход теплоты часто пренебрегают.

Сезонными потребителями теплоты являются: а) отопление; б) вентиляция (с подогревом воздуха в калориферах); в) кондиционирование воздуха (получение воздуха определенного качества, чистоты, температуры и влажности).

Расход теплоты в течение суток у сезонных потребителей меняется относительно мало, что объясняется небольшим, обычно суточным изменением температуры наружного воздуха и большой теплоаккумулирующей способностью зданий. Поэтому суточный график расхода теплоты сезонных потребителей (за исключением некруглосуточно работающих вентиляционных установок) сравнительно постоянен.

Годовой график сезонных потребителей в противоположность суточному имеет резкопеременный характер: наибольший расход теплоты в самые холодные месяцы (январь, декабрь), значительно меньший расход в начале и в конце отопительного сезона и пулевой расход в летний период. Летом теплота частично может использоваться для выработки холода в абсорбционных и эжекционных холодильных установках.

Круглогодовые потребители используют теплоту в течение всего года. К этой группе относятся: а) технологические потребители теплоты; б) горячее водоснабжение коммунально-бытовых потребителей.

В противоположность сезонным круглогодовые потребители теплоты часто имеют переменный суточный и сравнительно постоянный годовой график теплопотребления. Необходимо учитывать, что у круглогодовых потребителей суточные графики в субботние и воскресные дни обычно отличаются от суточных графиков других дней недели. Из сказанного ясно, что круглогодовые потребители обеспечивают наиболее экономичную работу ТЭЦ в течение всего года, в то время как сезонная нагрузка ввиду неравномерности ее годового графика и особенно ввиду наличия летнего провала приводит к снижению экономичности ТЭЦ.

Расчет тепловых нагрузок

Отопление

Назначение отопительного устройства—восполнить потери теплоты отапливаемых помещений через ограждающие конструкции здания (перекрытия, стенки, окна и т. д.). Поэтому для того, чтобы спроектировать системы отопления, надо подсчитать, какое количество теплоты теряет здание.

Потери теплоты через строительные ограждения в единицу времени, кВт,

Q = 10^-3 k_o F (t_вн - t_н) n, (3.1)

где k_о = 1/ R_o - коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м² • К.); Ro—термическое сопротивление ограждающих конструкций, м²К/Вт; F—площадь наружного ограждения, м²; t_вн — внутренняя температура помещения, °С; t_н —наружная температура, ^оС; n — поправочный коэффициент на разность температур.

Подсчет потерь теплоты зданием, необходимый для определения теплопроизводительности системы отопления,не сложен, однако требует значительной затраты времени. В тех случаях, когда необходимо знать приближенно значение потерн теплоты зданием в целом, задача решается путем определения так называемой тепловой характеристики здания.

При этом способе определения расхода теплоты на отопление потери относят не к поверхности наружных ограждений здания, а к его объему. Тогда потеря теплоты здания в ваттах

Q_о = q_o V_н (t_вн - t_н) (3.2)

где V_н - наружный строительный объем здания (без подвала), м³; q_o - удельная отопительная характеристика здания, Вт/м³ К). Значения t_вн, t_н— см. формулу (1).

Удельная отопительная характеристика здания q_o представляет собой потери теплоты в 1 м³ здания в единицу времени при разности (алгебраической) внутренней и наружной температур в 1°С. С достаточной степенью точности отопительные характеристики жилых зданий, ВтДм^К), можно подсчитывать по эмпирической формуле:

, (3.3)

где а—постоянный коэффициент; для кирпичных зданий с толщиной стен в 2,5 кирпича и с двойным остеклением окон а = 1,9; для крупноблочных железобетонных зданий а = 2,3—2,6.

Из формул (3.1) и (3.3) видно, что для конкретного здания расход теплоты на отопление зависит только от температуры наружного воздуха, т. е. Q_o=f(t_н). По формуле (3.1), представляющей собой линейную зависимость часового расхода теплоты на отопление от температуры наружного воздуха, можно построить график, представленный на рис.3.1, а. Зависимость Q_o=f(t_н) построена по двум точкам:

1. t_н = t_вн; Q_o = 0; 2. t_н = t_н¢; Q_o = Q_o^макс.

Пользуясь этим графиком, можно по заданной температуре наружного воздуха определить необходимый часовой расход теплоты на отопление.

Как уже было сказа но, отопление является сезонным потребителем. Длительность отопительного се зона z зависит от климатических условий местности.

Для установления режима эксплуатации системы теплоснабжения и, в частности, ТЭЦ, а также для определения технико-экономических показателей работы удобно пользоваться годовым графиком продолжительности нагрузки (в данном случае отопительной).

Для построения графика продолжительности нагрузки (рис.3.1,б) необходимо иметь график Q_o = f (t_н), изображенный на рис. 3.1,а, и длительность стояния наружных температур в данной местности, которая берется по соответствующим климатическим таблицам.

Вентиляция

Потребителями теплоты в отопительный период являются приточные системы вентиляции, подающие в помещение наружный воздух (или смесь наружного воздуха с рециркуляционным). Теплопотребление на вентиляцию жилых зданий невелико; оно составляет не более 10% расхода теплоты на отопление и обычно учитывается величиной удельной теплопотери здания q_o*.

В зданиях, где расположены коммунальные предприятия, общественно-культурные учреждения, в цехах промпредприятий, расход теплоты на вентиляцию составляет значительную долю общего теплопотребления.

Расход теплоты на вентиляцию Q_в, кВт, можно определить по формуле

Q_в = V_в c_v (t_пр - t_нач) (3.4.)

где V_в — расход вентиляционного воздуха, м³/ с; c_v — объемная теплоемкость воздуха, равная 1,26 кДж/ (м³ • К); t_пр и t_нач - температуры воздуха — приточного, подаваемого в помещение, и перед калорифером, °С.

В приближенных расчетах величину V_в определяют по кратности обмена воздуха в помещении m = V_в/ V_п, где V_п—объем вентилируемого помещения, м³. Значения кратности обмена m приводятся в справочной литературе.

Для общеобменной приточной вентиляции можно принимать, что температура воздуха, подаваемого в помещение, равна усредненной внутренней температуре, t_пр = t_в, и температура воздуха перед калорифером соответствует температуре наружного воздуха, t_нач = t_н. Следовательно, можно записать:

Q_в = m V_п c_v (t_в - t_н). (3.5)

С другой стороны, расход теплоты на вентиляцию равен:

Q_в = q_в V_п (t_в - t_н). (3.6.)

где V—наружный объем здания, м³; q_в—удельный расход теплоты на вентиляцию, кВт/(м^З-К).

Из сравнения выражений (3.5) и (3.6) получим:

(3.7)

Кратность обмена воздуха m, а следовательно, и величина удельной вентиляционной характеристики здания q_в зависит от назначения помещения и определяется по нормативным документам.

Формула (3.7) показывает, что для конкретного здания расход теплоты на вентиляцию зависит только от наружной температуры. Следовательно, график Q_в = f(t_н) может быть построен по двум точкам:

1. t_н = t_вн; Q_в = 0 2. t_н= t_нв; Q_в = Q_в^макс

Из графика на рис. 3.2 видно, что по мере понижения наружной температуры расход теплоты на вентиляцию увеличивается и достигает максимального значения при t_н= t_н._в, а затем остается постоянным за счет рециркуляции части воздуха. Безусловно, рециркуляция ведет к некоторому снижению качества вентиляции помещения при низких наружных температурах. Поэтому при вентиляции ряда производственных помещений с вредными выделениями рециркуляция не допускается. В этом случае расчет вентиляционной установки ведется по расчетной наружной температуре для отопления.

Характер суточного графика расхода теплоты на вентиляцию зависит от режима работы вентилируемого помещения, т. е. от того, используется ли оно круглосуточно или только часть суток. График продолжительности вентиляционной нагрузки строится так же, как и для отопительной нагрузки.

Горячее водоснабжение

Особенностью данного вида потребителя является непосредственное использование горячей воды. В так называемых открытых системах потребители используют непосредственно сетевую воду, поступающую от источника теплоснабжения (ТЭЦ, котельной). В закрытых системах на разбор используется вторичная горячая вода, полученная непосредственно у потребителя путем нагрева водопроводной воды в поверхностных подогревателях. В этом случае охлажденная сетевая вода возвращается обратно к источнику теплоснабжения. При проектировании и эксплуатации систем горячего водоснабжения необходимо учитывать, что горячая вода, подаваемая на хозяйственно-бытовые нужды, должна, как и питьевая вода, удовлетворять требованиям ГОСТ 2874-73. Вода питьевая.

Среднесуточный расход теплоты, кДж/сут, на бытовое горячее водоснабжение жилых, общественных и промышленных зданий или группы однотипных зданий определяется по формуле

Q_гв = a m c(t_г - t_х), (3.8)

а—норма расхода горячей воды в литрах (кг) при температуре 65° С на жителя в сутки, принимается согласно СНиП II-34-76; m —количество жителей в здании; с—теплоемкость воды, кДж/(кг-К); t_х—температура холодной (водопроводной) воды, при отсутствии точных данных принимают: зимой t_х = +5°C, летом t_х = +15°С; t_г—температура горячей воды в соответствии с п. 3.7 СНиП II-34-76, максимальная температура воды в водонагревателях систем горячего водоснабжения не должна превышать 65° С, а минимальная температура воды в точках водоразбора не должна быть ниже 50° С; расчетной величиной является t_г = 55° С (для закрытых систем теплоснабжения).

Для проектирования и эксплуатации систем теплоснабжения необходимо знать расчетный часовой расход теплоты на горячее водоснабжение, который представляет собой расход теплоты за 1 ч максимальной нагрузки в предвыходные дни.

Расчетные расходы теплоты на горячее водоснабжение, Вт, можно определить по следующим формулам:

а) для жилых зданий

(3.9)

где k—коэффициент часовой неравномерности потребления горячей воды; m—число жителей.

Суточные графики горячего водоснабжения в зависимости от конкретных местных условий имеют самый разнообразный характер. Это определяется тем, что расход теплоты на горячее водоснабжение зависит не от одного, а от нескольких разнообразных факторов, таких как состав населения, планировка квартир и степень оборудования их ваннами и душами, режим работы промышленных предприятий и коммунально-бытовых предприятий (бани, прачечные, столовые) и т. д.

В жилых зданиях расход горячей воды обычно резко возрастает в вечерние часы, а на промышленных предприятиях— в конце рабочих смен.

Большая неравномерность суточного графика gприводит к значительному удорожанию как абонентских схем горячего водоснабжения, так и всей системы теплоснабжения, так как расчет приходится вести на максимальную (расчетную) часовую нагрузку, которая является, как правило, непродолжительной (1,5—2 ч). Расчетную нагрузку можно уменьшить путем установки аккумуляторов теплоты.

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 922; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!