Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Котельные установки и парогенераторы

Котельные установки и парогенераторы

 

Методические указания по выполнению контрольной работы

для студентов, обучающихся по направлению бакалавриата

«Теплоэнергетика и теплотехника»

 

Составитель:

доцент кафедры «Энергетика и электротехнология»

Дресвянникова Е.В.

Ижевск 2015

 

Содержание

Общие указания

Цель и задачи

Котельные установки и парогенераторы

Вопросы для подготовки к экзамену

Задание к выполнению контрольной работы

Варианты к контрольной работе

Рекомендуемая литература

 

 

Цель и задачи

 

1.1. Место учебной дисциплины в учебном процессе

и ее значение в формировании инженера

 

Дисциплина «Котельные установки и парогенераторы» относится к циклу дисциплин специализации. Ее изучение базируется на знании дисциплин естественнонаучного цикла (математика, физика, программирование) и цикла общепрофессиональных дисциплин (теплотехника, гидравлика, детали машин и основы конструирования). Дисциплина занимает одно из центральных мест в системе подготовки инженера. Знания по дисциплине «Котельные установки и парогенераторы» являются базовыми для выполнения выпускной квалификационной работы.

 

1.2. Цель учебной дисциплины

 

Студент должен быть подготовлен к производственно-технологической, организационно-управленческой, а также экспериментально-исследовательской и проектно-технологической деятельности.

Цель дисциплины – овладение будущими специалистами теоретическими знаниями и практическими навыками для решения профессиональных задач по теплоснабжению сельского хозяйства, экономии теплоты и топлива, эффективному использованию теплоэнергетического оборудования и систем теплоснабжения.

 

1.3. Задачи учебной дисциплины

 

Задачи дисциплины – изучение особенностей и освоение современных методов проектирования, монтажа и эксплуатации котельных установок и парогенераторов предприятия.

1.4. Требования к уровню подготовки студентов

 

В результате изучения дисциплины студенты должны овладеть:

знаниями:

– основ преобразования энергии;

– основ горения;

– основ энергосбережения;

– принципа действия и устройства теплосиловых установок и других теплотехнических устройств.

умениями и навыками:

– умения рассчитывать теплообменные процессы, основные технические устройства отрасли;

– определять меры по тепловой защите;

– рассчитывать и выбирать рациональные системы теплоснабжения, преобразования и использования энергии;

– составления и решения задач, связанных с проектированием, созданием, монтажом, испытанием теплоэнергетических установок;

– применения методов эффективного использования теплоты и энергосберегающей технологии в сельском хозяйстве;

– самостоятельного принятия решения в области теплоснабжения сельского хозяйства;

– разработки и правильного оформления технической документации;

– использования вычислительной техники при решении технических задач;

– определения экономической эффективности принятых технических решений.

 

 

Задание.

Тема контрольной работы:

Проектирование автоматизированной котельной по следующим исходным данным (по варианту):

Далее представлен пример расчета для условного варианта.

1. Тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию – 0,9 МВт, на ГВС – 0,25 МВт (по варианту).

2. Местоположение - г. Нижний Новгород (по варианту).

3. Параметры теплоносителя: 95 /70 °С.

4. Вид топлива – природный газ (по варианту).

5. Низшая теплота сгорания топлива – 35 800 кДж/м3 (в зависимости от вида топлива).

Выбрать количество и типоразмеры котлов по заданным тепловым нагрузкам; рассчитать тепловую схему котельной; подобрать основное оборудование котельной.

Выбор вспомогательного оборудования

Выбор насосов

Для упрощения расчетов в данной контрольной работе насосы выбираем по расходу воды без учета напора. Производительность насоса подбирается с учетом коэффициента запаса .

В проектируемой котельной используем насосы с электроприводом. В соответствии со СНиП II-35-76 «Котельные установки» [2], при использовании насосов с электроприводом, они должны быть подключены к двум независимым источникам электроснабжения. Число и производительность насосов выбираются с таким расчетом, чтобы в слу­чае остановки наибольшего по производительности насоса оста­вшиеся обеспечили подачу воды в необходимых количествах.

Выбор сетевых насосов

Сетевые насосы предназначены для обеспечения циркуляции теплоносителя в тепловой сети. Сетевые насосы устанавливаются на выходе из котельной в обратной линии тепловой сети перед подогревателями, так как температура сетевой воды в данной точке не превышает 70 °С.

Количество устанавливаемых насосов и их единичная производительность определяется, исходя из условий обеспечения наиболее экономичной их работы в течении года. Для достижения необходимой надежности снабжения водой котлов должно приниматься не менее двух сетевых насосов. Суммарная производительность сетевых насосов в котельной должна быть такой, чтобы при выходе из любого насоса оставшиеся обеспечивали подачу максимального расчетного расхода сетевой воды.

Расход одного насоса:

(22)
где – максимальный расход сетевой воды, т/ч.  

В качестве сетевых применяем два одноступенчатых центробежных насоса типа "ин-лайн" GRUNDFOS TP 100-60/4. Противолежащие всасывающий и напорный патрубки позволяют выполнить монтаж на трубе или на бетонном фундаменте. Необслуживаемое торцевое уплотнение из коррозионно-стойкого материала.

Один насос является основным, второй – резервным. Основные характеристики насоса представлены в таблице 3.

 

Таблица 3 – Технические характеристики насоса GRUNDFOS TP 100-60/4

Материал корпуса Чугун
Материал рабочих колес и промежуточных камер Нержавеющая сталь
Привод насоса Трехфазный асинхронный электродвигатель
Рабочая жидкость Чистая вода
Диапазон температур жидкости 0 .. 140 °C
Текущий рассчитанный расход 55 м3
Общий гидростатический напор насоса 5,1 м
Тип электродвигателя 90SB
Номинальная мощность электродвигателя 1,1 кВт
Промышленная частота 50 Гц
Номинальное напряжение 380 В
Номинальный ток 4,65 A
Максимальное рабочее давление 6 бар.
Диапазон температур окружающей среды 0 .. 60 °C
Класс защиты IP55
Вес нетто 50,5 кг
Полный вес 53,5 кг

 

Выбор подпиточных насосов

Подпиточные насосы служат для подачи чистой воды на подпитку тепловой сети и оборудования котельной. Данные насосы выбираются исходя из максимальной потребности в подпиточной воде (Gподп).

Производительность подпиточных насосов выбирается равной удвоенной величине полученного количества воды для восполнения возможной аварийной подпитки:

(23)

Для питания котельной выбираем два циркуляционных насоса GRUNDFOS GD 30. Один из них является резервным. Основные характеристики насоса представлены в таблице 4.

 

Таблица 4 – Технические характеристики насоса GRUNDFOS GD 30

Материал корпуса Чугун GG 20
Рабочее колесо Ryton/GG 20
Диапазон температур окружающей среды 0 .. 40 °C
Рабочая жидкость Чистая вода
Диапазон температур жидкости +15 .. 120 °C
Максимальное рабочее давление 10 бар
Текущий рассчитанный расход 1,2 м3
Общий гидростатический напор насоса 0,57 м
Номинальная мощность электродвигателя 0,06 кВт
Промышленная частота 50 Гц
Номинальное напряжение 1~230В или 3~380В
Класс защиты IP44
Полный вес 5 кг

 

Выбор котловых насосов

Котловые насосы предназначены для поддержания циркуляции теплоносителя в контуре котлов. Количество и подача питательных насосов выбирается так, чтобы в случае остановки самого мощного насоса оставшиеся обеспечили подачу воды в количестве, необходимом для питания всех рабочих паровых котлов.

Расчетный расход воды через котловой насос:

(24)

Для питания котлов выбираем два одноступенчатых циркуляционных насоса GRUNDFOS TР 80-240/2. Один из них является резервным. Основные характеристики насоса представлены в таблице 5.

Таблица 5 – Технические характеристики насоса GRUNDFOS TР 80-240/2

Материал корпуса Чугун
Материал рабочих колес и промежуточных камер Чугун
Привод насоса Трехфазный асинхронный электродвигатель
Рабочая жидкость Чистая вода
Диапазон температур жидкости 0 .. 140 °C
Номинальный расход 68 м3
Номинальный напор насоса 20,2 м
Тип электродвигателя 132SC
Номинальная мощность электродвигателя 5,5 кВт
Промышленная частота 50 Гц
Номинальное напряжение 380 В
Номинальный ток 11,2 A
Максимальное рабочее давление 16 бар.
Диапазон температур окружающей среды 0 .. 60 °C
Класс защиты IP55
Вес нетто 93 кг
Полный вес 105 кг

 

Выбор рециркуляционного насоса

Рециркуляционный насос служит для поддержания температуры питательной воды на входе в котел не ниже 70°C путем подмешивания в обратную линию нагретой воды из котла.

Расход насоса:

(25)

В котельной устанавливаем два рециркуляционных насоса GRUNDFOS TP 80-120/2, один из которых является резервным. Основные характеристики насоса представлены в таблице 6.

Таблица 6 – Технические характеристики насоса GRUNDFOS TР 80-240/2

Материал корпуса Чугун
Материал рабочих колес и промежуточных камер Нержавеющая сталь
Привод насоса Трехфазный асинхронный электродвигатель
Рабочая жидкость Чистая вода
Диапазон температур жидкости 0 .. 140 °C
Номинальный расход 40 м3
Номинальный напор насоса 8,3 м
Тип электродвигателя 90SB
Номинальная мощность электродвигателя 1,5 кВт
Промышленная частота 50 Гц
Номинальное напряжение 380 В
Номинальный ток 3,15 A
Максимальное рабочее давление 6 бар.
Диапазон температур окружающей среды 0 .. 60 °C
Класс защиты IP55
Вес нетто 42 кг
Полный вес 43 кг

Выбор теплообменников

Выбор теплообменников производится на основании теплового расчета установки. На практике обычно выполняются только проверочные расчеты для определения пригодности выбранных по каталогам теплообменников для заданных расчетных условий. Поверхности нагрева серийно изготавливаемых теплообменников должны быть несколько больше требуемых по расчету, то есть выбираться с запасом. Выбор ведется по теплопроизводительности и площади поверхности нагрева.

Теплопроизводительность теплообменника, т.е. количество передаваемой теплоты, определяется из уравнения теплового баланса.

Для водоводяного теплообменника:

(26)

где – теплоемкость воды;

– расход греющей и нагреваемой воды, кг/с.

Площадь поверхности нагрева теплообменника определяется по формуле:

(27)

где Q – количество передаваемой теплоты, кВт;

К – коэффициент теплопередачи, принимаем К=5 кВт/м2·°С;

t', t” – температуры теплоносителя на входе и выходе из теплообменника, °С;

- коэффициент, учитывающий потери теплоты от наружного охлаждения, принимаем ;

– среднелогарифмический температурный напор:

(28)

где – большая и меньшая разности температур теплоносителей на входе и выходе из теплообменника, °С.

Результаты расчета параметров Q и F для подогревателя сетевой воды сведены в таблицу 7.

Таблица 7 – Расчет основных параметров подогревателя сетевой воды

Температура греющей среды на входе t'псв, °С
Температура греющей среды на выходе t"псв, °С
Температура нагреваемой среды на входе в тепловую сеть t2, °С
Температура нагреваемой среды на выходе из тепловой сети t1, °С
Расход нагреваемой среды Gс, кг/с 9,16
Среднелогарифмический температурный напор ∆t, °С 7,21
Коэффициент теплопередачи К, кВт/м2·°С
Теплопроизводительность Q, кВт
Площадь поверхности теплообмена F, м2 32,59

Для установки в котельной выбираем разборные теплообменники пластинчатого типа, как наиболее эффективные. Пластинчатые теплообменники применяются для теплообмена между различными жидкими и газообразными средами. Кроме высокого коэффициента теплопередачи достоинствами разборных пластинчатых теплообменников являются удобство обслуживания, возможность изменения мощности, компактность и устойчивость к вибрации.

Устройство разборного пластинчатого теплообменника показано на рисунке 3.

Рис.3 – Устройство разборного пластинчатого теплообменника:

1-неподвижная плита с присоединительными патрубками; 2-верхняя направляющая; 3-нижняя направляющая; 4-задняя прижимная плита; 5-теплообменные пластины с уплотнительными прокладками; 6-комплект резьбовых шпилек; 7-задняя стойка.

 

Принимаю к установке в качестве подогревателя сетевой воды разборный пластинчатый теплообменник типа НН №42 О/С-16 общепромышленного исполнения, производства ЗАО «Ридан». На случай выхода его из строя для ремонта или замены предусмотрен байпас.

Основные параметры подобранного теплообменника приведены в таблице 8.

Таблица 8 – Технические характеристики теплообменника НН №42 О/С-16

Площадь поверхности теплообмена F, м2 35,88
Площадь поверхности теплообмена одной пластины f, м2 0,46
Количество пластин n, шт
Теплопроизводительность Q, кВт
Габаритные размеры ВхШхГ, мм 1252х1192х1000
Присоединительный диаметр Ду, мм
Масса, кг

 

Котельные установки и парогенераторы

 

Методические указания по выполнению контрольной работы

для студентов, обучающихся по направлению бакалавриата

«Теплоэнергетика и теплотехника»

 

Составитель:

доцент кафедры «Энергетика и электротехнология»

Дресвянникова Е.В.

Ижевск 2015

 

Содержание

Общие указания

Цель и задачи

Последнее изменение этой страницы: 2016-06-08

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...