новая папка 1 / 302175
.pdf
2438
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра промышленной теплоэнергетики
МАТЕРИАЛЬНЫЙ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНСЫ ВОДЯНОЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ОАО «НЛМК»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к расчетной работе по дисциплинам «Энергетические системы и энергетические балансы предприятий»,
«Теплогидравлические режимы трубопроводных систем теплоснабжения», «Основные системы энергетического производства ОАО «НЛМК»
для специальности «Промышленная теплоэнергетика» направления «Теплоэнергетика и теплотехника»
Составители: В. А. Стерлигов, Е. М. Крамченков, Т. Г. Мануковская
Кадры для региона.
Кафедра «Промышленная теплоэнергетика»
Липецк Липецкий государственный технический университет
2013
2438
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра промышленной теплоэнергетики
МАТЕРИАЛЬНЫЙ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНСЫ ВОДЯНОЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ОАО «НЛМК»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к расчетной работе по дисциплинам «Энергетические системы и энергетические балансы предприятий»,
«Теплогидравлические режимы трубопроводных систем теплоснабжения», «Основные системы энергетического производства ОАО «НЛМК»
для специальности «Промышленная теплоэнергетика» направления «Теплоэнергетика и теплотехника»
Составители: В. А. Стерлигов, Е. М. Крамченков, Т. Г. Мануковская
Утверждаю к печати |
Проректор по учебной работе |
Объем 0,6 печ.л. |
________________Качановский Ю.П. |
Тираж 50 экз. |
«___»_______________2013 г. |
Липецк Липецкий государственный технический университет
2013
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра промышленной теплоэнергетики
МАТЕРИАЛЬНЫЙ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНСЫ ВОДЯНОЙ СИСТЕМЫ
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ОАО «НЛМК»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к расчетной работе по дисциплинам «Энергетические системы и энергетические балансы предприятий»,
«Теплогидравлические режимы трубопроводных систем теплоснабжения», «Основные системы энергетического производства ОАО «НЛМК»
для специальности «Промышленная теплоэнергетика» направления «Теплоэнергетика и теплотехника»
Составители: В. А. Стерлигов, Е. М. Крамченков, Т. Г. Мануковская
Рукопись и графический материал |
Зав.кафедрой ПТЭ |
Утверждаю |
________________Губарев В.Я. |
Объем 0,6 печ.л. |
«___»_______________2013 г. |
Тираж 50 экз |
|
Липецк Липецкий государственный технический университет
2013
УДК 697 (07)
С797
Рецензент А. В. Севостьянов
Стерлигов, В.А.
С797 Материальный и тепловой баланс водяной системы теплоснабжения ОАО «НЛМК» [Текст]: методические указания к расчетной работе по дисциплинам «Энергетические системы и энергетические балансы предприятий», «Теплогидравлические режимы трубопроводных систем теплоснабжения», «Основные системы энергетического производства ОАО «НЛМК»/сост.:В.А. Стерлигов, Е.М. Крамченков, Т.Г. Мануковская.
– Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2013. – 11 с.
Рассмотрено составление материальных и тепловых балансов при известной тепловой нагрузке источника теплоты и схеме водяной тепловой сети. В работе выполняется расчет теплопотребления, расходов теплоносителя и потерь тепла для каждого потребителя. Составляются материальный и тепловой балансы.
Методические указания предназначены для студентов физикотехнологического факультета, специальности «Промышленная теплоэнергетика» направления «Теплоэнергетика и теплотехника», изучающих дисциплины «Энергетические системы и балансы предприятий», «Теплогидравлические режимы трубопроводных систем теплоснабжения», «Основные системы энергетического производства ОАО «НЛМК».
Табл. 5. Ил. 1. Библиогр.: 3 назв.
© ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет», 2013
Цель работы: составить баланс расходов сетевой воды для водяной системы теплоснабжения ОАО «НЛМК»; определить потери теплоты через изоляцию и потери с утечками; составить тепловой баланс сети при заданных условиях по расчетной тепловой нагрузке для текущего потребления теплоты.
1. Исходные данные
Источником теплоты в лабораторной работе является ТЭЦ 1 (УТЭЦ и ТЭЦ 2 в данной работе не задействованы). Исходные данные по вариантам работы и источнику теплоты приведены в табл.1 и в табл.2.
Система водяного теплоснабжения ОАО «НЛМК» двухтрубная открытая; регулирование отпуска теплоты центральное качественное по отопительной нагрузке; прокладка трубопроводов надземная (см. рис.).
Таблица 1
Исходные данные
|
|
|
Расчетная температура |
|
|
Давление |
||||
|
Суммарный |
|
|
Месяц |
теплоносителя |
|||||
|
Доля |
теплоносителя |
|
|
||||||
|
отпуск |
|
|
для |
на источнике |
|||||
|
ГВС |
|
|
|
|
|
||||
Вариант |
теплоты от |
|
|
|
|
|
расчета |
|
|
|
в Q , |
в подающем |
в обратном |
|
|
||||||
|
источника, |
тепловых |
Р1, |
Р2, |
||||||
|
% |
трубопроводе |
трубопроводе |
|||||||
|
Q , Гкал/ч |
потерь |
МПа |
МПа |
||||||
|
|
о |
С |
сети, τ2, |
о |
С |
||||
|
|
|
сети, τ1, |
|
|
|
|
|||
1 |
300 |
8 |
90 |
|
65 |
|
|
Декабрь |
0,75 |
0,25 |
2 |
350 |
9 |
95 |
|
70 |
|
|
Январь |
0,7 |
0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
400 |
10 |
105 |
|
75 |
|
|
Февраль |
0,65 |
0,15 |
4 |
450 |
11 |
110 |
|
65 |
|
|
Январь |
0,6 |
0,1 |
5 |
500 |
12 |
120 |
|
70 |
|
|
Февраль |
0,55 |
0,25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
500 |
8 |
130 |
|
75 |
|
|
Декабрь |
0,5 |
0,2 |
7 |
400 |
9 |
150 |
|
65 |
|
|
Февраль |
0,45 |
0,15 |
8 |
450 |
10 |
90 |
|
70 |
|
|
Декабрь |
0,5 |
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
350 |
11 |
95 |
|
75 |
|
|
Январь |
0,6 |
0,25 |
10 |
300 |
12 |
105 |
|
65 |
|
|
Февраль |
0,7 |
0,2 |
11 |
350 |
8 |
110 |
|
70 |
|
|
Декабрь |
0,75 |
0,15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
500 |
9 |
120 |
|
75 |
|
|
Январь |
0,7 |
0,1 |
13 |
450 |
10 |
130 |
|
65 |
|
|
Декабрь |
0,65 |
0,25 |
14 |
300 |
11 |
150 |
|
70 |
|
|
Январь |
0,6 |
0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
400 |
12 |
110 |
|
75 |
|
|
Февраль |
0,55 |
0,15 |
Рис. Схема водяной системы теплоснабжения ОАО «НЛМК»
Таблица 2
Длины и условные диаметры участков сети
Участок |
Диаметр,Dу, |
Длина, l, м |
Участок |
Диаметр,Dу, |
Длина, l, м |
1-2 |
1200 |
1300 |
18-19 |
300 |
700 |
2-3 |
600 |
700 |
18-20 |
600 |
800 |
3-4 |
400 |
500 |
20-21 |
500 |
800 |
3-5 |
400 |
1200 |
21-22 |
250 |
350 |
2-6 |
1200 |
1250 |
21-23 |
500 |
1200 |
6-7 |
1200 |
300 |
23-24 |
150 |
400 |
7-8 |
250 |
800 |
23-25 |
400 |
450 |
7-9 |
1200 |
1600 |
25-26 |
200 |
200 |
9-10 |
300 |
1500 |
25-27 |
350 |
300 |
9-11 |
900 |
750 |
27-28 |
200 |
800 |
11-12 |
150 |
600 |
27-13 |
350 |
400 |
11-13 |
450 |
1600 |
20-29 |
600 |
300 |
13-14 |
1200 |
600 |
29-30 |
250 |
700 |
14-15 |
300 |
350 |
29-31 |
450 |
250 |
14-16 |
1200 |
1500 |
31-32 |
400 |
1800 |
13-17 |
400 |
600 |
31-33 |
200 |
400 |
6-18 |
800 |
2100 |
|
|
|
2.Порядок проведения работы
2.1.Расчет расходов воды
Определяют расчетные расходы воды на нужды отопления Gо,
вентиляции Gв, горячего водоснабжения Gгвс и суммарный расход.
Расходы циркулирующего в тепловой сети теплоносителя определяются по формуле
G |
Q |
, |
(1) |
|
c t |
||||
|
|
|
где G – расход сетевой воды, кг/с; Q – расход теплоты, Вт; c = 4200 Дж/(кг оС)
– теплоемкость воды; t 1 2 – разность температур воды в подающем и обратном трубопроводах (для определения расходов на отопление и вентиляцию и разность температур горячей и холодной воды для определения расхода на ГВС), оС.
Далее определяют суммарный расход теплоносителя и выполняют распределение расходов по всей сети, учитывая диаметры участков трубопроводов и соблюдая допустимые значения скоростей. Полученные результаты для всех участков и всех потребителей заносят в таблицу 3.
Таблица 3
Материальный баланс теплоносителя в сети
|
|
Данные предварительного |
Данные окончательного |
|
|
|
||||
№ |
|
потокораспределения |
потокораспределения |
|
Потери |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
напора в |
|
|
участка |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Расход, |
Скорость |
Потери |
Расход, |
Скорость |
Потери |
|
|
|||
|
м. в. ст. |
|
||||||||
|
|
G, кг/с |
W, м/с |
давления |
G, кг/с |
W, м/с |
давления |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
∆Р, МПа |
|
|
∆Р, МПа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
33 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Распределение расходов теплоносителя выполняют из |
условия |
||||||||
турбулентного течения воды в трубах сети, определяющих квадратичную зависимость потерь давления от расхода:
P S G2 , |
(2) |
где ∆Р – потери давления в трубопроводах тепловой сети, Па; G – расход теплоносителя, кг/с; S – характеристика тепловой сети, Па с2/кг2.
2.2. Расчет потребления теплоты
Теплопотребление каждого цеха определяется по формуле
Q G c t. |
(3) |
Результаты расчетов тепловой нагрузки для каждого потребителя на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения заносят в таблицу 4.
Таблица 4
Тепловая нагрузка потребителей
|
|
Наименование |
Расчетная тепловая нагрузка, МВт |
|
|
||||||
|
№ |
потребителя |
Qo' |
|
Qв' |
|
Qгвс' |
|
Q' |
|
Примечание |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Кислородный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
цех №1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.3. Расчет тепловых потерь
Тепловые потери централизованных систем теплоснабжения складываются из потерь через изоляцию трубопроводов и потерь с утечками.
Часовые потери через тепловую изоляцию необходимо определить для подающего и обратного трубопроводов для расчетных условий (для Липецка tно = -27оС [1]) и для одного из зимних месяцев, в соответствии с вариантом задания.
Потери через тепловую изоляцию для подающего и обратного трубопроводов (Вт) определяются исходя из нормативных тепловых потерь,
которые находятся по формуле
Qí .ï (î ) qï (î )l , |
(4) |
где – коэффициент, учитывающий дополнительные потери тепла опорами,
арматурой и компенсаторами, для надземной прокладки =1,25 [2]; l – длина участка трубопровода, м; qп(о) – потери тепла 1 м подающего (обратного) теплопровода при среднегодовой температуре теплоносителя, которые определяются по справочной литературе [2] и [3], где они приведены для температуры наружного воздуха tн = (0…10)оС.
Тепловые потери при расчетной температуре наружного воздуха (или при среднемесячной температуре одного из зимних месяцев) пересчитываются на эти температуры по формуле
qï (î ) qí î ðì |
|
tï (î ) |
tí |
, |
(5) |
|
|
5 |
|||||
|
|
t |
ï (î ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где qнорм – потери тепла 1 м теплопровода по нормам при среднегодовой температуре теплоносителя и температуре наружного воздуха (0…10) оС; tп(о) – среднегодовая температура теплоносителя в подающем (обратном) трубопроводе; tн – расчетная температура наружного воздуха (или среднемесячная температура одного из зимних месяцев, заданного по условию).
Полученные значения тепловых потерь через тепловую изоляцию заносятся в таблицу 5.
Далее определяется доля потерь через тепловую изоляцию (в процентах) от общего теплопотребления.
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5 |
|
|
|
Потери тепла через тепловую изоляцию |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Потери тепла через |
Потери тепла для |
|
||
|
|
|
|
изоляцию при |
месяца, кВт |
|
|
|
Участок |
Длина |
|
Диаметр, |
расчетных условиях, |
|
|
|
|
участка, |
м |
мм |
кВт |
|
|
|
||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
Подающий |
Обратный |
Подающий |
Обратный |
|
|
|
|
|
тр. |
тр. |
тр. |
тр. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Потери теплоты с утечками принимаются равными 0,25% от объема воды в трубопроводах тепловой сети и у потребителей в теплопотребляющих
системах [3]. Потери теплоты с утечками определяют отдельно в подающем и обратном трубопроводах сети.
2.4. Составление материального и теплового балансов
На основе проведенных расчетов составляются материальный и тепловой балансы сети. Результаты расчетов приводят в форме таблиц, в которых указывают выработку, потребление, потери и величину небалансов.
3. Содержание отчета
1.Цель работы.
2.Исходные данные и схема водяной тепловой сети.
3.Расчет расходов воды и их распределение по потребителям.
4.Расчет потребления теплоты каждым потребителем.
5.Расчет тепловых потерь.
6.Расчет утечек теплоносителя.
7.Материальный и тепловой балансы сети.
8.Анализ полученных результатов расчетов (выводы по работе).
4.Контрольные вопросы
1.Что такое материальный баланс? Какой закон лежит в его основе?
2.Что называется характеристикой сети?
3.Как определяется расход теплоносителя, циркулирующего в тепловой сети?
4.Как определяются потери давления в трубопроводах тепловой сети?
5.Из чего складываются тепловые потери централизованных систем теплоснабжения?
6.Как в работе выполняется распределение расходов теплоносителя по всей сети после определения суммарного расхода?
Библиографический список