Курсовой проект - Расчеты трансформаторов теплоты - файл n5.docx

Курсовой проект - Расчеты трансформаторов теплоты
скачать (6516.6 kb.)
Доступные файлы (6):
n1.jpg1869kb.17.03.2010 20:19скачать
n2.jpg1057kb.16.03.2010 21:12скачать
n3.jpg956kb.16.03.2010 21:12скачать
n4.jpg2817kb.16.03.2010 21:31скачать
n5.docx216kb.29.05.2010 16:14скачать
n6.xlsxскачать

n5.docx

Федеральное агентство по образованию

государственное образовательное учреждение

высшее учебное заведение

Санкт-Петербургский Государственный

Технологический Университет Растительных Полимеров
Кафедра ТСУ и ТД


заочный факультет

специальность 140104(1007) шифр
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По: Технологические энергоносители промышленных предприятий
На тему: Расчеты трансформаторов теплоты

Студента 5 курса

Дата регистрации работы

факультетом______________________________________________

Санкт-Петербург

2010 г.

Содержание






















1. Исходные данные...................................................................

3

2.Расчет производительности ХС для системы охлаждения оборотной воды ......................................................................




6

3.Расчет цикла парокомпрессионного трансформатора теплоты......................................................................................




6

4.Расчет цикла бромисто-литиевого трансформатора теплоты......................................................................................




11

5.Гидравлический расчет тракта хладоносителя......................

15

6.Сравнительный технико-экономический анализ использования на холодильной станции парокомпрессионных или абсорбционных холодильных машин.........................................................................................










16

7.Список литературы................................................................

18


1.Исходные данные:

Потребность предприятия в захоложенной воде с учетом ее потерь составляет V = 80 м3/ч. Вода выходит из технологических аппаратов с температурой t1 = 30 єС и направляется на охлаждение в испаритель(для парокомпрессионной ХМ) или в теплообменник системы потребления (для АБХМ), где охлаждается до температуры t2 = 20 °С. Охлажденная вода вновь направляется в технологические аппараты.

Расстояние от ХС до потребителя составляет l = 950 м. По трассе оборотной воды размещается n1 = 9 задвижек, n2 = 9 поворотов под углом 45°, грязевик. Коэффициент гидравлического сопротивления по длине ?тр = 0,05. Гидравлическое сопротивление теплообменного аппарата со стороны оборотной воды (испарителя и ТОСП) составляет p = 80 кПа.

Принять величину потерь холода в системе хладоснабжения равными 10% ' от полезной холодопроизводителъности.

Температура окружающей среды То.с. = 20 °С = 293 К

Парокомпрессионная холодильная установка

Рабочее тело – фреон R12. КПД компрессора адиабатный (индикаторный) ?i = 0,78, электромеханический ?эм = 0,92.

Температура испарения фреона t0 = t2 – 5 = 20 – 5 = 15°С; температура конденсации tк = 40°С температура всасывания паров хладоагента на 8°С выше температуры испарения ( t1 = t0 + 8 = 15 + 8 =23 °С), коэффициент теплопередачи испарителя Ки = 450 Вт/(м2∙К), конденсатора Кк = 550 Вт/(м2∙К), среднелогарифмический температурный напор в конденсаторе 15°С.

Абсорбционная холодильная установка

Перепад температур в ТОСП между оборотной водой и промежуточным хладоносителем составляет . Температура испарения ; температура охлаждающей воды на входе в аппараты tw2 = 30 °С и на выходе из них tw1 = 34 °С.

В качестве греющего теплоносителя используется горячая вода, ее температура на входе в генератор . Конечные разности температур: в конденсаторе tк = 6°С, в абсорбере ta = 9°С, в генераторе tг = 9 єС.
Охлаждение воды системы оборотного водоснабжения технологических потребителей предприятия.

  1. Составить и изобразить принципиальную технологическую схему системы оборотного водоснабжения потребителей с охлаждением воды от ХС.

  2. Определить расчетную холодопроизводительность ХС с учетом неизбежных потерь холода.

  3. Выполнить расчет цикла парокомпрессионной холодильной машины с выбором типоразмера и количества устанавливаемых холодильных машин или компрессионных агрегатов. Определить необходимые площади поверхностей нагрева конденсатора и испарителя холодильной установки и выбрать их стандартные типоразмеры.

  4. Провести расчет цикла абсорбционной холодильной машины с выбором типоразмера и количества холодильных установок, обеспечивающих надежность работы ХС. Определить расход холодной воды циркулирующей между испарителем АБХМ и теплообменником захолаживания оборотной воды, подобрать насосы для обеспечения циркуляции.

  5. Выполнить сравнительный технико-экономический анализ применения на ХС парокомпрессионных или абсорбционных холодильных машин.

  6. Выполнить гидравлический расчет тракта оборотной воды, выбрать типоразмер и количество насосов для обеспечения ее циркуляции.

Исходные данные:

Потребность предприятия в захоложенной воде с учетом ее потерь:

V = 80 м3/ч;

Температура воды, выходящей из технологических аппаратов: tв1 = 30 єС;

Температура воды на выходе из испарителя: tв2 = 20 °С;

Расстояние от ХС до потребителя: l = 950 м;

Число задвижек по трассе: n1 = 9;

Число поворотов под углом 45°: n2 = 9;

Коэффициент гидравлического сопротивления по длине: ?тр = 0,05;

Гидравлическое сопротивление теплообменного аппарата со стороны оборотной воды (испарителя и ТОСП): p = 80 кПа;

Температура окружающей среды: То.с. = 20 °С = 293 К;

Парокомпрессионная холодильная установка:

Рабочее тело - фреон R12;

КПД компрессора адиабатный (индикаторный): ?i = 0,78;

КПД компрессора электромеханический: ?эм = 0,92;

Температура испарения фреона: t0 = 15°С;

Температура конденсации: tк = 40°С;

Температура всасывания паров хладоагента: t1 = 23 °С;

Коэффициент теплопередачи испарителя: Ки = 450 Вт/(м2∙К);

Коэффициент теплопередачи конденсатора: Кк = 550 Вт/(м2∙К);

Среднелогарифмический температурный напор в конденсаторе: 15°С.

Абсорбционная холодильная установка

Перепад температур между оборотной водой и промежуточным хладоносителем: ;

Температура испарения: ;

Температура охлаждающей воды на входе в аппараты: tw2 = 30 °С;

Температура охлаждающей воды на выходе из них: tw1 = 34 °С;

Температура горячей воды на входе в генератор: ;

Конечные разности температур:


2.Расчет производительности ХС для системы охлаждения оборотной воды

  1. Расчетная производительность без учета потерь:



где:

– плотность воды;

– теплоемкость воды;

  1. Действительная расчетная производительность:



– коэффициент, учитывающий потери холода за счет притока от окружающей среды на пути от ХС до оросительной камеры.

3.Расчет цикла парокомпрессионного трансформатора теплоты
1. Определение параметров точки 5 на Ts – диаграмме:

находится на пересечении изотермы t0 = t5 = 15° С с линией сухого насыщенного пара хладагента ( х = 1):

Р0 = Р5 = 0,5 МПа; t0 = t5 = 15° С; i5 = 580 кДж/кг;

  1. Определение параметров точки 1 на Ts – диаграмме:

точка пересечения изотермы t1= t0 + 8 = 15 + 8 =23 °С с изобарой Р0 = 0,5 МПа;

Р1 = 0,5 МПа; t1 =23° С; i1 = 585,5 кДж/кг;

  1. Определение параметров точки 3' на Ts – диаграмме:

пересечение изотерм tк = = 40° С с линией кипящей жидкости хладагента:

Рк = = 1,0 МПа; tк = = 40° С; = 458,3 кДж/кг;

  1. Определение параметров точки 2'. Точка пересечения изоэнтропы 1-2' с изобарой Рк:

=1,0 МПа; = 53 °С; = 598,5 кДж/кг;

  1. Определение параметров точки 3. Пересечение i3 c с изобарой Рк:



Р3 = 1,0 МПа; t3 = 35° С;

  1. Определение параметров точки 2. Пересечение i2 c с изобарой Рк:





t2 = 57 єС; Pk = 1,0 МПа;

  1. Удельная работа компрессора:



  1. Удельная нагрузка испарителя (удельная холодопроизводительность):



где ;

  1. Удельная нагрузка конденсатора:



  1. Удельная мощность привода компрессора:



  1. Уравнение теплового баланса установки:







  1. Массовый расход хладагента:



  1. Мощность привода компрессора:



  1. Тепловая нагрузка конденсатора:



  1. Холодильный коэффициент:



  1. Коэффициент работоспособности холода на нижнем уровне (при температуре Т0):



  1. Тепловая нагрузка испарителя:



  1. Коэффициент полезного действия установки по хладагенту:



  1. Коэффициент работоспособности холода, при средней температуре охлаждаемой в испаритель среды:



соответствует



  1. Эксергетический КПД системы с учетом потерь эксергии в испарителе:



  1. Поверхность нагрева конденсатора:



  1. Поверхность нагрева испарителя:



Выбор количества холодильных машин исходит из расчетной холодопроизводительности (Q= 1019,7 кВт). Выбираем холодильную машину ХТМФ-125-1000 с рабочим телом фреон R-12 c компрессором ТКФ-125 (n = 15000 мин-1). Число одновременно работающих машин – 1 + 1резервная.

Выбираем конденсатор по поверхности нагрева – КТР-150. Число одновременно работающих – 2 + 1 в резерве.

Выбираем испаритель по поверхности нагрева – ИТР-50. Число одновременно работающих – 3 и 1 – в резерве.


парокомпрессионная машина.bmp
а)



б)
цикл пкхм


Рис.1.

а) Принципиальная схема охлаждения оборотной воды от холодильной станции с парокомпрессионными машинами;

б) Цикл работы парокомпрессионного трансформатора теплоты в Ts - диаграмме .

4.Расчет цикла бромисто-литиевого трансформатора теплоты.

Перепад температур между оборотной водой и промежуточным хладоносителем: ;

Температура испарения:

Температура охлаждающей воды на входе в аппараты: tw2 = 30 єС;

Температура охлаждающей воды на выходе из аппаратов: tw1 = 34 єС;

В качестве греющего теплоносителя используется горячая вода ее температура на входе генератор: ;

Конечные разности температур:

в конденсаторе – ∆tк = 6 єС;

в абсорбере – ∆tа = 9 єС;

в генераторе – ∆tг = 9 єС.

  1. Температура генерации:



  1. Температура конденсации хладагента ( воды):



Рк = 57 мм рт.ст. = 7599,4 Па (по i,?-диаграмме);

  1. Энтальпия хладагента. Точка 8: i8=i9= 588 кДж/кг;

  2. Температура испарения: t0 = t10 = 10 єС, Р0 = 9 мм.рт.ст. (по i,?-диаграмме);

  3. Энтальпия хладагента (воды) на выходе из испарителя:

i0 = i10 = 470 кДж/кг (Р0 = 9 мм.рт.ст.), ;

  1. Температура абсорбции: ;

  2. Параметры слабого по LiBr раствора, выходящего из абсорбера на пересечении изобары Р0 = Р5 = 9 мм.рт.ст. с изотермой ta=t5= 39°С; %; i5 = 260 кДж/кг;

  3. Параметры крепкого раствора, выходящего из генератора при и : % и i2 = 360 кДж/кг;

  4. Параметры крепкого раствора, выходящего из теплообменника на пересечении изотермы t3 c линией постоянной концентрации 62%:

i3 = 360 кДж/кг;

  1. Параметры хладагента (воды) на выходе из генератора:



  1. Кратность циркуляции раствора (удельное количество раствора, подаваемого в генератор, на 1 кг. отходящей воды):



где:


  1. Удельная тепловая нагрузка теплообменника:



  1. Энтальпия слабого раствора на входе в генератор:



  1. Удельная тепловая нагрузка генератора:



  1. Удельная тепловая нагрузка конденсатора:



  1. Параметры хладагента (воды) на выходе из испарителя:



  1. Удельная хладопроизводительность:



  1. Удельное количество теплоты, отведенной в абсорбере:


  2. Тепловой баланс установки:







  1. Количество циркулирующего хладагента (воды):



  1. Тепловые нагрузки аппаратов:

– генератора:

– конденсатора:

– теплообменника:

– абсорбера:

  1. Расход холодной воды подаваемой от испарителя потребителю:



где:

  1. Холодильный коэффициент:



  1. Эксергетический КПД установки по хладагенту:



где:




  1. Коэффициент полезного действия по хладоносителю (воде):



где:





Выбираем типоразмер и число холодильных машин устанавливаемых на ХС-АБХМ-500 (Q=581 кВт), число одновременно работающих 2 + 1 в резерве. аблхм


Рис.2.Упрощенная принципиальная схема бромисто-литиевой установки

5.Гидравлический расчет тракта хладоносителя.

  1. Ориентировочный диаметр трубопровода:



где w - скорость хладоносителя, принимается равной 1,5-2 м/с.

Выбираем диаметр труб по стандарту (приложение №8): d = 125 мм(dн = 133мм, dв = 125мм)

  1. Уточненяем скорость хладоносителя:



  1. Потери давления по длине трубопровода:



  1. Потери давления в местных сопротивлениях:



где – сумма коэффициентов местных сопротивлений по тракту хладоносителя.

  1. Полная потеря напора в тракте хладоносителя:



Выбираем (из приложения 10) насосы марки 4К-6 (подача – 117 м3/ч;Полный напор – 72 м). Количество работающих – 1 насос +1 резервный

6.Сравнительный технико-экономический анализ использования на холодильной станции парокомпрессионных или абсорбционных холодильных машин.

Энергетическое сравнение:

Холодильный коэффициент компрессионной холодильной машины.



Удельный расход топлива на выработку единицы холода в компрессионной холодильной машине:



где bэ – удельный расход топлива на отпуск электроэнергии bэ =0,34ч0,36;

?к – коэффициент расхода энергии на собственные нужды (0,05ч0,07);



Холодильный коэффициент абсорбционной холодильной машины:



Удельный расход условного топлива на выработку единицы холода в абсорбционной холодильной машине



при теплоснабжении от котельной, кпд которой , удельный расход на выработку тепловой энергии составит:



?а – коэффициент расхода энергии на собственные нужды (0.10ч0.15), принимаем ?а = 0,12,тогда:



Условие равенства энергетической экономичности абсорбционной и компрессионной холодильной машины:



Следовательно, выгоднее компрессионные установки. Чем ниже величина bт, тем целесообразнее применение абсорбционных холодильных машин.
Список литературы

  1. Луканин П.В., Нартов И.М. Расчеты трансформаторов теплоты: Учеб.пособие / СПбГТУРП. СПб., 1993. 60 с.

  2. Луканин П.В., Нартов И.М. Трансформаторы теплоты: Учеб.пособие /СПбТИ ЦБП. СПб., 1992. 77 с.

  3. Мартынов А.В. Установки для трансформации тепла и охлаждения. Сборник задач: Учебное пособие для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1989 г.- 200с.


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации