Потребители и источники производства теплоты - курсовая

Содержание

Введение

1 Схемы и оборудование тепловых пунктов

1.1 Требования, предъявляемые к тепловым пунктам

1.2 Виды тепловых пунктов их характеристика

1.3 Оборудование теплового пункта

1.4 Системы снабжения потребителей тепловой энергией

14.1 Система горячего водоснабжения

1.4.2 Система отопления

1.4.3 Система воздушного отопления и вентиляции

1.5 Принципиальные схемы тепловых пунктов

2 Теплотехнический расчет рекуперативного теплообменника

2.1 Исходные данные к расчету рекуперативного

теплообменника

2.2 Конструктивный расчет рекуператора

2.2.1 Оценка площади поверхности теплообмена и

сечений для движения теплоносителей

2.2.2 Определение геометрии поперечного сечения

теплообменника

2.2.3 Расчет коэффициента теплопередачи и

площади поверхности теплообмена

2.3 Поверочный расчет теплообменника

Заключение

Список используемой литературы

Приложение 1 Исходные данные к расчету рекуператора

Приложение 2 Теплофизические свойства воды при атмосферном давлении

Приложение 3 Рекомендуемые скорости теплоносителей

Приложение 4 Технические данные секционных теплообменников

Приложение 5 Чертеж поперечного разреза разработанного рекуператора

Приложение 6 Чертеж продольного разреза разработанного рекуператора

Введение

Тепловая энергия – важнейшая составляющая жизнедеятельности человека и необходимое условие для улучшения условий его быта. Надежность и экономичность систем снабжения тепловой энергией зависит от рациональной работы теплогенерирующих установок, правильно спроектированной тепловой схемы, производителя тепловой энергии, средств передачи тепловой энергии (тепловой сети) и систем теплопотребления, широкого применения энергосберегающих технологий и нетрадиционных теплогенерирующих энергоустановок использующих альтернативные источники энергии, экономии тепловой энергии. Энергосбережение и оптимизация производства и распределения тепловой энергии, корректировка водных и энергетических балансов позволяют повысить темпы развития теплоэнергетики, улучшить технико-экономические показатели оборудования теплогенерирующих установок.

Для рационального использования тепловой энергии немаловажную роль играет ее правильное распределение как централизованное, так и в пределах отдельного потребителя.

Немаловажную роль в рациональном использовании тепловой энергии является правильный выбор теплообменных устройств, использующихся при передачи тепловой энергии от одного теплоносителя к другому. При этом возникает необходимость не только выбора теплообменного аппарата, но и его конструктивный и поверочный расчет, определение основных размеров такого теплообменного аппарата.

Для управления режимами теплопотребления, трансформации и регулирования параметров теплоносителя, а также для обеспечения работоспособности элементов тепловых установок и служащих для подсоединение этих установок к тепловой сети и обеспечения их работоспособности служит тепловой пункт.

Правильное устройство теплового пункта, поддержание его элементов в рабочем состоянии и оптимальная настройка режима работы теплового пункта позволяет значительно сократить затраты тепловой энергии на отопление и подогрев воды для нужд горячего водоснабжения (ГВС), улучшить микроклимат помещения, сократить капитальные затраты на прокладку тепловых сетей и.т.п. Это в свою очередь повышает энергоэффективность производства, снижает себестоимость продукции и в целом способствует выполнению задачи энергосбережения на государственном уровне. В конечном итоге все вышеперечисленное позволяет сравнительно простыми способами значительно снизить затраты бюджетов всех уровней, сдержать рост тарифов на тепловую энергию, повысить конкурентоспособность отдельных предприятий и всей экономики в целом, увеличить предложение на рынке труда.

Целью данной курсовой работы является изучение тепловых пунктов и решение технической задачи по выбору и расчету теплообменного аппарата.

Схемы и оборудование тепловых пунктов

1.1 Требования предъявляемые к тепловым пунктам.

Тепловой пункт представляет собой комплекс устройств, расположенных в отдельном помещении и состоящих из элементов тепловых энергоустановок, обеспечивающих присоединение этих установок к тепловой сети, их работоспособность, управление режимами теплопотребления, трансформацию, регулирование параметров теплоносителя/

Тепловые пункты разделяются на индивидуальные (ИТП) и центральные (ЦТП) тепловые пункты.

В тепловых пунктах размещается оборудование, контрольно измерительные приборы (далее КИП), приборы управления и автоматизации с помощью которых осуществляется:

1. Преобразование вида теплоносителя и(или) изменение его параметров;

2. Контроль параметров теплоносителя;

3 Учет тепловой энергии, расходов теплоносителя;

4. Регулирование расхода теплоносителя и его распределение;

5. Защита от аварийного повышения параметров теплоносителя;

6. Заполнение и подпитка систем теплопотребления;

7. Сбор, охлаждение, возврат конденсата и контроль его качества;

8. Аккумулирование тепловой энергии;

9 Водоподготовка для систем горячего водоснабжения.

В тепловом пункте может быть реализованы все вышеперечисленные функции или их часть. Выбор того какие функции будут реализованы, зависит от того, какую задачу выполняет данный тепловой пункт, какие схемы подключения используются для данного конкретного теплового пункта, какой теплоноситель используется, а также какие первоначальные затраты готова понести организация при проектировании и монтаже теплового пункта. Однако в любом случае тепловые пункты должны удовлетворять техническим требованиям, предъявляемым нормативными документами: правилами технической эксплуатации тепловых энергоустановок, СП 60.13330.2012 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха и рядом других.

Основные требования, предъявляемые к тепловым пунктам:

- подключение тепловых пунктов к источнику тепла, а также распределение тепловой энергии и конкретная схема подключения теплового пункта должны обеспечивать наиболее рациональное и экономное использование тепла, в том числе минимизацию расхода теплоносителя;

- в тепловых пунктах в обязательном порядке должна быть установлена запорная арматура, отделяющая тепловой пункт от источника тепла и запорная арматура на каждом ответвлении к потребителям тепла;.

- в тепловом пункте должны быть установлены воздушники и дренажи, для выпуска воздуха из верхних точек и слива воды и (или) парового конденсата из нижних точек;

- при входе в тепловой пункт, а так же перед регулирующими устройствами и приборами учета должно быть установлено оборудование для механической очистки от взвешенных частиц теплоносителя (сетевой воды). Таким оборудованием являются в основном фильтры различного типа или грязевики;

- в тепловых пунктах не допускается установка перемычек между прямым и обратным трубопроводами, а также обводных линий вокруг элеваторов, регулирубщих клапанов, фильтров, приборов учета тепловой энергии;.

- тепловые узлы должна быть предусмотрена возможность подключения систем для промывки теплового пункта с последующим его опорожнением (запорная арматура, штуцера, трубопроводы для подвода сжатого воздуха и.т.п.). При нормальном режиме эксплуатации линия промывки теплового пункта должна быть отключена и отсоединена.

- соединение всех дренажей с канализацией должно быть выполнено с видимым разрывом..

1.2 Виды тепловых пунктов их характеристика

Вид теплового пункта зависит от того, какую функцию он должен обеспечить, количество подводящих систем, количества потребителей тепла, способам размещения и монтажа.

Тепловые пункты бывают следующих видов:

- индивидуальные (далее ИТП);

- центральные (далее ЦТП);

- блочные (далее БТП).

ИТП обслуживают одного потребителя тепловой энергии, чаще всего мелкого (до 50 кВт) хотя в отдельных случаях мощность ИТП может достигать и 2МВт. Основная задача ИТП обеспечить потребителя отоплением и горячей водой. Обычно ИТП размещают в подвалах или техническом помещении, реже в отдельно стоящем здании. К ИТП осуществляется подвод теплоносителя и водопроводной воды. Степень автоматизации ИТП зависит от задач решаемых тепловым пунктом, параметрами теплоносителя, наличием обслуживающего персонала и др. Так например для повышения эффективности использования тепла и соблюдения графика температурного режима можно использовать дроссельные шайбы, а можно регуляторы давления и циркуляционные насосы. В первом случае необходимо будет произвести тепловой и гидравлический расчеты тепловой сети, привлечь сторонние организации и все равно результат будет лишь приближенным и при изменении параметров теплоносителя на входе в ИТП произойдет нарушение режима теплоснабжения здания, который не так просто будет восстановить. Во втором случае, не смотря на дополнительные первоначальные расходы, теплоснабжение здания будет гораздо надежнее и не потребует дополнительных затрат на обслуживание.

ИТП состоят из двух контуров:

- первый, это контур отопления для поддержания заданной температуры в отапливаемом помещении;

- второй контур - это контур горячего водоснабжения.

ЦТП используются для обеспечения теплом группы зданий. ЦТП выполняют функцию обеспечения потребителей горячим и холодным водоснабжением и теплом. Степень автоматизации центральных тепловых пунктов определяется заказчиком и технологическими нуждами. ЦТП могут использовать как зависимую, так и независимую схему подключения к тепловой сети. При зависимой схеме теплоноситель разделяется на систему отопления и систему ГВС в пределах самого теплового пункта. При независимой схеме теплоноситель нагревается в теплообменнике во втором контуре теплового пункта поступающей водой из тепловой сети

Оборудование центрального теплового пункта (ЦТП) состоит из следующих элементов:

1. Подогреватели (теплообменники, рекуператоры) - секционные, многоходовые, блочного типа, пластинчатые - в зависимости от проекта, для горячего водоснабжения, поддерживающие нужную температуру и напор воды у водоразборных точек;

2. Циркуляционные хозяйственные, противопожарные, отопительные и резервные насосы;

3. Смесительные устройства;

4. Тепловые и водомерные узлы;

5. Контрольно-измерительные приборы КИП и автоматики;

6. Запорнорегулирующая арматура;

7. Расширительный мембранный бак.

БТП имеет блочное исполнение. БТП может состоять из одного или более блоков, смонтированных на одной раме. Каждый модуль является отдельной, независимой и законченной единицей. Однако регулирование работой таких модулей общее. БТП могут иметь как местное управление и регулирование, так и дистанционное.

БТП могут применяться в качестве как индивидуальных так и центральных тепловых пунктов.

Для временного снабжения потребителя тепловой энергией также применяется модульный тепловой пункт, который представляет собой передвижной комплекс устройств для временной работы системы отопления и горячего водоснабжения. Модульный тепловой пункт доставляется в нужное место с помощью автомобильного или другого вида транспорта, а после использования по назначению возвращается обратно.

Тепловые пункты и системы отопления могут подсоединяться к центральным системам отопления по зависимой и независимой схеме. При зависимой схеме сетевая вода через оборудование теплового пункта непосредственно подается в систему отопления. При независимой схеме сетевая вода из магистральной сети используется для подогрева (в теплообменнике) внутренней системы отопления, которая с помощью насосов подается на нужды потребителя.

1.4.2 Система отопления

Система отопления представляет собой замкнутую систему трубопроводов по которым теплоноситель подается к нагревательным приборам.

В зависимости от типа подключения нагревательных приборов системы отопления бывают: однотрубными и двутрубные.

Однотрубные системы характеризуются тем, что нагревательные приборы подключены последовательно. При этом каждый последующий нагревательный прибор будет иметь температуру ниже, чем предыдущий, что является очень серьезным недостатком такой системы. Частично компенсировать данный недостаток можно увеличивая поверхность теплоотдачи каждого последующего радиатора или увеличить скорость движения теплоносителя. Тем не менее при однотрубной системе достигается очень высокая экономия труб, что послужило причиной того, что эти системы довольно распространены, особенно в зданиях повышенной этажности.

Двухтрубная система состоит из подающего и обратного трубопровода и каждый нагревательный прибор подключается к подающему трубопроводу, а охлажденная вода отводится через обратный трубопровод.

В зависимости от способа прокладки трубопроводов системы отопления бывают с верхней разводкой и нижней разводкой. В системах с верхней разводкой подающие трубопроводы располагаются выше отопительных приборов, а в системах с нижней разводкой подающие и обратные трубопроводы расположены ниже отопительных приборов.

Системы отопления бывают с вертикальной (если радиаторы присоединены к вертикально проложенным стоякам) и горизонтальной (если радиаторы присоединены к горизонтально проложенным стоякам) разводкой стояков отопления. В системах с вертикальной разводкой необходимо предусмотреть удаление воздуха с верхних участков тепловой сети

Системы отопления делятся в зависимости от направления движения теплоносителя на тупиковую (если теплоноситель в подающем и обратном трубопроводе движется навстречу друг другу) и с попутным движении теплоносителя.

Работу систем отопления, их типы, способы подключения отопительных приборов необходимо знать и учитывать при тепловых и гидравлических расчетах тепловых сетей, выборе регулирующей арматуры, теплотехнического расчета теплообменника, подбор его типа и способа подключения.

1.4.3 Система воздушного отопления и вентиляции

Система воздушного отопления и вентиляции должна обеспечивать проектный воздухообмен помещения и заданную температуру воздуха внутри помещения в соответствии с температурой наружного воздуха и расчетной температурой теплоносителя.

Основные требования предъявляемые к системам воздушного отопления и вентиляции приведены в «Правилах технической эксплуатации тепловых энергоустановок».

Система воздушного отопления и вентиляции состоит из следующих частей

- воздуховоды, система путей по которой нагретый воздух поставляется к отапливаемым помещениям;

- силовые установки (вентиляторы) обеспечивают движение заданных объемов воздуха;

- система управления и автоматики (комплекс датчиков, исполнительных механизмов, которые осуществляют автоматизацию процессов нагрева и подачи воздуха)

- блок подготовки воздуха (необходим для фильтрации, нагрева, увлажнения воздуха)

Мощность калориферов систем воздушного отопления должна рассчитываться так, чтобы полученного тепла хватило на компенсацию всех тепловых потерь в помещении (через внешние стены, через систему вентиляции, через перекрытия и крышу). Калориферы подключенные к паровым тепловым сетям как правило подключаются параллельно, а подключенные к водяным тепловым сетям-последовательно.

Теплотехнический расчет рекуперативного теплообменника

2.1. Исходные данные к расчету рекуперативного теплообменника

Исходные данные к расчету рекуперативного теплообменника (Приложение 1) взяты соответственно варианту № 6:

Греющий теплоноситель – вода;

Нагреваемый теплоноситель – вода;

Температура греющего теплоносителя на входе в теплообменник ;

Температура греющего теплоносителя на выходе из теплообменника ;

Массовый расход нагреваемого теплоносителя ;

Температура нагреваемого теплоносителя на входе в теплообменник ;

Температура нагреваемого теплоносителя на выходе из теплообменника ;

Требуется:

Разработать конструкцию рекуператора, соответствующую исходным требованиям;

Выполнить конструктивный расчет рекуператора с определением его основных геометрических размеров;

Выполнить поверочный расчет рекуператора.

Заключение

Таким образом, рассмотрев различные варианты и схемы использования тепловой энергии для бытовых и промышленных целей, мы можем использовать полученные знания для рационального проектирования и монтажа тепловых пунктов любого назначения. Рассмотренные примеры тепловых пунктов, систем отопления, вентиляции, существующее и перспективное оборудование теплового пункта, позволяет нам приобрести исходные данные об этом виде оборудования, о принципах их выбора и рационального использования

Приведенная методика конструктивного расчета теплообменника дает представление о предпосылках и последовательности определения основных геометрических размеров рекуператора, соответствующих исходным данным на проектирование. Приведенный конструктивный расчет теплообменника показал практическую возможность применения полученных знаний в области проектирования и монтажа теплообменных аппаратов

Рассмотренный метод поверочного расчета теплообменника позволяет определить температуры греющего и нагреваемого теплоносителей на выходе из рекуператора, если известны их расходы и начальные температуры, а также основные геометрические размеры теплообменника. Это позволяет значительно снизить издержки при выборе и установке теплообменников всех типов, сократить время установки и наладки этих теплообменников, что в конечном итоге положительно скажется на конкурентоспособности предприятия, на повышении энергоэффективности как отдельного предприятия, так и всей страны в целом.