МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
Лекции.ИНФО


МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ



В соответствии с государственным образовательным стандартом специалисты, выпускники теплоэнергетических специальностей вузов, должны не только понимать физику процессов, происходящих при работе оборудования и теплоэнергетических систем, но и уметь применять теоретические знания при решении практических задач как при конструировании и наладке, так и при эксплуатации.

Наиболее глубокое понимание любого процесса достигается путем аналитического и экспериментального изучения влияния на него различных факторов. Практические занятия по дисциплине «Основы централизованного теплоснабжения» позволяют студентам на конкретных примерах оценить воздействие различных факторов на показатели работы теплоэнергетического оборудования источников и систем теплоснабжения. При решении предполагаемых ниже задач студенты изучают методики и приобретают навыки практических расчетов, необходимых в дальнейшей инженерной деятельности.

При решении задач рекомендуется следующая точность расчетов: величины, имеющие большое численное значение (энтальпию, температуру, расходы и др.), ограничиваются одним знаком после пятой, величины, имеющие малые численные значения (относительная тепловая нагрузка, относительный расход греющего теплоносителя и др.) - тремя знаками после запятой.

 

 

Задача 1

Для района городской застройки с жилой площадью = 1 млн м2 определить по укрупненным показателям суммарную тепловую нагрузку отопления, а также годовой расход теплоты все указанных видов теплопотребления. Построить годовой график продолжительности тепловой нагрузки.

В качестве исходных данных принять:

- расчетная температура наружного воздуха для отопления = -26 оС;

- средняя температура наружного воздуха в наиболее холодный месяц оС

- средняя за отопительный период температура наружного воздуха = -1,8оС;

- продолжительность отопительного периода 220 сут.;

- обеспеченность жилой площадью = 9 м2/чел;

- укрупненный показатель максимальной нагрузки на 1 м2 жилой площади q=163 Вт/м2(принимается по СН и П );

- коэффициент, учитывающий нагрузку отопления общественных зданий района городской застройки kобщ= 0,25;

- коэффициент, учитывающий тепловую нагрузку вентиляции общественных зданий районов kв=0.4;

- средненедельный расход воды на ГВС на одного жителя в сутки = 110 л/сут по жилым зданиям и = 20 л/сут по общественным зданиям;

- данные длительности стояния температур наружного воздуха взять из табл.9;

-длительность работы вентиляции 16 ч/сут и 220·16 = 3520 ч/год.

 

Таблица 3.1

 

Среднесуточные температуры наружного воздуха, оС Ниже -30 -25 -20 -15 -10 -5 +8
Продолжительность периода состояния, ч

 

 

Порядок решения

1. Определить расчетную относительную нагрузку жилых и общественных зданий района жилой застройки, МВт:

 

 

.

 

2. Определить расчетную тепловую нагрузку вентиляции общественных зданий района, МВт

 

 

.

 

3. Число жителей района, чел

 

 

.

 

4. Определить средненедельную тепловую нагрузку ГВС жилых и общественных зданий для зимнего периода при tг=60 оС и tx=5 оС, МВт:

 

 

.

 

5. Суммарная расчетная тепловая нагрузка района, МВт

 

 

.

 

6. Летняя тепловая нагрузка ГВС при φл = 0,8 и tхл = 15 оС, МВт

 

 

.

 

7. Средняя за относительный период нагрузка отопления, МВт

 

 

.

 

8. Годовой расход теплоты на отопление при no=220·24=52804 ۬۬۬۬۬۬۬۠ч = 19·106 с, МДж/год,

 

 

.

 

9. Средняя за отопительный период нагрузка вентиляции при ее работе по отопительному графику, МВт

 

 

.

 

10. Годовой расход теплоты на вентиляцию при nв=3520 ч =12,7·106 с и , МДж/год

 

 

.

·

11. Годовой расход теплоты на ГВС при длительности зимнего периода no= 19·106 с и летнего периода nл= 8400 - 5280= 3120 ч= 11,2·106 с, МДж/год

 

 

 

12. Суммарный годовой расход теплоты района городской застройки, ГДж/год

 

 

.

 

При уточненных расчетах Qгод необходимо учитывать еще и тепловые потери трубопроводов тепловой сети, kпот=1,1.

Перед построением графика продолжительности тепловой нагрузки (рис. 2) строится график тепловой нагрузки в зависимости от температуры наружного воздуха. Для этого рассчитываться тепловые нагрузки каждого вида теплопотребления при трех характерных температурах наружного воздуха : tн= 8 оС (начало отопительного периода), оС (средняя температура наружного воздуха в наиболее холодный месяц) и tно= -26 оС (расчетная температура наружного воздуха для отопления). Результаты расчета сводятся в таблицу по форме.

 

 

Рис.3.1. Графики тепловой нагрузки Q = f(tн) и продолжительности тепловой нагрузки Q = f(n)

 


Форма 3.1

 

Величина Формула или способ определения Расчет Численное значение при температуре наружного воздуха tн, оС
+8 -7,8 -26
Тепловая нагрузка на отопление Qo, МВт        
Тепловая нагрузка на вентиляцию (при работе 16 ч/сут) Qв, МВт        
Тепловая нагрузка на ГВС Qгср , МВТ п.4 расчета        
Всего          

По суммарной нагрузке и продолжительности стояния температур tн (табл.9) строится график продолжительности тепловой нагрузки Q=f(n) (рис. 3.1). Площадь графика должна быть равна расчетному значению Qгод (см. п. 12).

 

Задача 2

Сетевой подогреватель теплофикационной установки ТЭЦ должен подогревать воду в количестве G = 288 кг/с от t1 = 70 оС до t2 = 116 оС паром P = 0,245 МПа ( оС). Требуется выбрать пароводяной сетевой вертикальный подогреватель типа ПСВ. Коэффициент загрязнения поверхности нагрева .

 

Порядок решения

1. По заданному расходу воды из табл. приложения 1 выбираем для проверки наиболее близкий типоразмер ПСВ и записываем его технические характеристики: площадь поверхности нагрева F, м2; число ходов; диаметр трубок dн/dв, мм; число трубок n, шт.; площадь живого сечения для прохода воды f, м2; расчетную высоту трубок (расстояние между соседними перегородками) Н, м.

2. Необходимая тепловая производительность подогревателя, Вт

 

 

,

 

где с –теплоемкость воды ,Дж/(кг·К) ;

3. Температурный напор, оС

 

 

.

 

4. Средняя температура воды, оС

 

 

.

 

5 Средняя температура стенки теплообмена трубки, оС

 

 

.

 

6. Число Григулля для конденсата при оС

 

 

,

 

где A1 определяется по табл. приложения 2.

 

7. Коэффициент теплоотдачи конденсирующего пара к наружной стенке теплообменной трубки, Вт/(м2·К):

 

 

- при Z < 2300

 

,

 

где А3 определяется по табл. приложения 2 по заданной ,

 

 

- при Z > 2300

 

,

 

 

где А4 определяется по табл. приложения 2 по заданной ,

 

,

 

где Pr и Prст- критерии Прандтля для конденсата греющего пара при и .

8. Скорость движения нагреваемой воды в трубках теплообменника , м/с

 

 

,

 

где - плотность воды при средней ее температуре;

9. Коэффициент теплоотдачи от внутренней стенки теплообменной трубки к нагреваемой воде, Вт/(м2·К)

 

 

,

 

где А5-температурный множитель (приложение 2);

10. Расчетный коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К)

 

 

,

 

где - коэффициент теплопроводности стенки теплообменной трубки при tcт (для условий задачи Вт/(м·К);

11. Необходимая площадь поверхности нагрева, м2

 

 

.

 

12. Принять к установке необходимое количество сетевых подогревателей, выбранных для проверки.

Задача 3

Определить тепловые потери 1 м подающего и обратного трубопроводов тепловой сети, наружный диаметр труб d = 273 мм, трубы проложены бесканально в грунте на глубине h = 1,8 м, расстояние между осями труб b = 520 мм.

Температура воды в падающем трубопроводе оС, в обратном трубопроводе оС. Температура грунта на глубине заложения труб to = 2 оС, коэффициент теплопроводности изоляции Вт/(м·К), толщина изоляции на падающем трубопроводе мм, на обратном мм. Теплопроводность грунта Вт/(м·К).

 

Порядок решения

1. Расчет термических сопротивлений грунта ведется с использованием различных формул в зависимости от глубины заложения теплотрассы в грунт:

 

 

-при h/dн<2

 

,

 

при h/dн≥2(глубокое заложение)

 

 

.

 

В данной задаче h/dн = 1,8/0,413>2, поэтому расчет следует вести по формулам для глубокого заложения.

2. Термическое сопротивление изоляции, м·К/Дж

 

 

,

 

где dн- наружный диаметр изоляции ;

3. Термические сопротивления подающего R1 и обратного R2 трубопроводов, м·К/Дж

 

 

,

 

 

.

 

4. Условное термическое сопротивление ,учитывающее взаимное влияние соседних труб, м·К/Вт:

 

 

.

 

 

5. Удельные тепловые потери подающего и обратного трубопроводов, Вт/м

 

 

.

 

6. Суммарные удельные тепловые потери, Вт/м

 

 

.

 

 

Задача 4

Решить задачу 3 для случая прокладки изолированных трубопроводов в непроходном канале с промежуточной стенкой и расстояние между осями труб b = 600 мм. Ячейка непроходного канала для каждой из труб имеет форму квадрата с внутренними размерами 600× 600 мм

Коэффициенты теплоотдачи от поверхности изоляции к воздуху и от воздуха к внутренним стенкам канала Вт/(м·К). При расчете коэффициенты теплопроводности стенок канала и грунта принять равными: .

Порядок решения

1. Эквивалентный диаметр каждой ячейки непроходного ка

 

,

 

где F и P- сечение и периметр ячейки канала соответственно, м 2 и м;

2. Отношение h/dэ по условиям задачи больше чем 2,поэтому дальнейшие расчеты ведем по формулам для трубопроводов глубокого заложения.

3. Термические сопротивления подающего и обратного трубопроводов, м·К/Вт:

 

 

,

 

.

4. Условное термическое сопротивление, учитывающее взаимно влияние соседних труб, м·К/Вт

 

 

.

 

5. Удельные тепловые потери подающего и обратного трубопроводов, Вт/м:

 

 

,

 

.

 

6. Суммарные удельные тепловые потери, Вт/м

 

 

.

 

7. Сравнить тепловые потери при бесканальной прокладке трубопроводов и прокладкой в непроходном канале с разделяющей стенкой.

Примечание. Расчетный анализ показывает, что тепловые потери теплотрасс при бесканльной прокладке без разделяющей трубопроводы стенкой практически одинаковы с тепловыми потерями теплотрассы с разделяющей стенкой (разница около 5 %).

 

Задача 5

Определить тепловые потери 1 м паропровода диаметром d/dв = 273/259 мм, проложенного на открытом воздух с температурой to = 10 оС. Средняя скорость движения воздуха w = 5 м/с. По паропроводу подается насыщенный пар с температурой 150 оС. Тепловая изоляция паропровода толщиной 80 мм, ее коэффициент теплопроводности 0,1 Вт/(м·K). Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке трубы 10000 Вт/(м2·К). Коэффициент лучеиспускания поверхности изоляции cn = 5 Вт/(м2·К4). Коэффициент теплопроводности стенки стального паропровода Вт/(м·K).

Определить также тепловые потери паропровода при его длине l = 500 м и количество выпадающего конденсата.

 

Порядок решения

1. Задаемся предварительно коэффициентом теплоотдачи от поверхности изоляции к воздуху , Вт/(м4·К), например Вт/(м2·К).

2. Полное термическое сопротивление изолированного паропровода, м·К/Вт

 

 

 

Расчетный анализ показывает, что для изолированного теплопровода (Rв+Rтр)<<(Rи+Rн), поэтому величинами Rв и Rтр при расчете изолированных теплопроводов обычно пренебрегают. В этом случае

 

 

 

.

 

3. Приближенное значение температуры наружной поверхности изоляции, оС

 

 

.

 

4. Коэффициент теплоотдачи конвекций от наружной поверхности изоляции к воздуху, Вт/(м2·К)

 

 

.

 

5. Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием от наружной поверхности изоляции к воздуху, Вт/(м2·К)

 

 

.

 

6. Уточненное значение коэффициента теплоотдачи от наружности изоляции к воздуху, Вт/(м2·К)

 

 

.

 

7. Уточненные значения Rн и R(см п.2) при уточненном значении .

 

8. Удельные потери, Вт/м

 

 

.

 

9. Тепловые потери изолированного паропровода, Вт

 

 

,

 

где - коэффициент местных потерь теплоты (по условиям эксплуатации паропровода примем ).

 

10. Количество выпадающего конденсата, кг/с

 

 

,

 

где r- теплота парообразования при заданном давлении насыщенного пара (r = 2112 кДж/кг при P = 0,5 МПа).

 









Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-22; Просмотров: 189;


lektsia.info 2017 год. Все права принадлежат их авторам! Главная