Системы теплоснабжения предприятий промышленности, железнодорожного транспорта и жилищно-коммунального хозяйства

СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ, ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА И ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА

Для студентов 4 курса

Направление/специальность:13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника

(код, наименование специальности /направления)

Профиль/специализация:Промышленная теплоэнергетика__ _____

Квалификация (степень) выпускника: __ бакалавр ___________________

Форма обучения: __ заочная________ ______

Москва

ВВЕДЕНИЕ

Курсовая работа нацелены на повышение эффективности и практической направленности обучения студентов. Выполнение курсовой работы содержит элементы исследования и способствует выработке навыков в принятии обоснованных технических решений.

Курсовая работа по дисциплине «Системы теплоснабжения предприятий промышленности, железнодорожного транспорта и жилищно-коммунального хозяйства» - это комплексная самостоятельная работа обучающегося. Темой курсового работы является «Расчет системы теплоснабжения предприятия».

Выполнению курсовой работы должно предшествовать изучение теоретических основ соответствующего раздела курса с использованием рекомендуемой литературы.

Курсовая работа может быть оформлена либо письменно на бумажном носителе, либо в электронно-цифровой форме на диске (CD). При представлении для рецензирования курсовой работы на электронном носителе (диске) студент обязан распечатать на бумажном носителе курсовую работу с титульным листом установленной формы и приложить к ней диск с содержанием работы. Титульный лист подписывается студентом, на нем производится регистрация работы. На титульном листе преподавателем проставляется отметка о допуске к защите и приводится рецензия курсовой работы.

При выполнении курсовой работы необходимо соблюдать следующие условия:

Страницы рукописи должны быть пронумерованы. Текст задания следует приводить полностью. Работу следует писать от руки чернилами или печатать на одной стороне листа.

Решения должны быть краткими, но исчерпывающими, вести их необходимо поэтапно, с пояснением каждого хода решения.

При вычислении искомых величин необходимо написать расчетную формулу в буквенном выражении, подставить численные значения всех входящих в формулу параметров и привести окончательный ответ.

В приводимых расчетных формулах поясняют все входящие в них параметры.

Обозначения величин и терминология должны соответствовать принятым в учебниках.

У всех размерных величин должна быть проставлена размерность.

При решении задач следует строго следить за соблюдением единства размерностей величин, входящих в ту или иную расчетную зависимость.

Значение всех коэффициентов следует обосновать ссылкой на литературу с указанием автора, названия источника и номера страницы.

При оформлении работы обязательно выполнение необходимого иллюстрационного материала (графики, схемы потоков и т.д.).

Чертежи к работе, как правило, следует выполнять на миллиметровой бумаге и вклеивать или вшивать в работу.

При построении расчетных графиков нужно указать величины, откладываемые по осям графика, с обозначением их размерностей.

В конце работы привести список литературы, которой пользовался студент в процессе выполнения работы, с указанием автора, названия, места и года издания.

Все отмеченные рецензентом ошибки должны быть исправлены, а сделанные указания выполнены. Исправлять ошибки следует отдельно по каждой задаче на чистой стороне листа.

К экзамену студент допускается только после получения зачета как по курсовой работе.

Задание на курсовую работу

Курсовая работа предусматривает изучение студентом-заочником значительного количества вопросов современной холодильной техники и кондиционирования воздуха на железнодорожном транспорте и производственных помещений, прогрессивной технологии ремонта и эксплуатации установок кондиционирования воздуха в производственных помещениях, лучших форм организации и планирования производства. Одновременно в задании на контрольную работу предусмотрено изучение вопросов экономики, глубокое знание которых имеет большое значение в практической деятельности инженера на производстве.

Содержание курсового проекта

Курсовая работа выполняется после изучения теоретической части курса и выполнения предусмотренных учебным планом лабораторных работ.

Задание на курсовую работу предусматривает расчет и конструирование элементов холодильной установки или системы комфортного или технологического кондиционирования воздуха в производственном помещении. Курсовая работа слагается из двух частей:

1) общей части;

2) разработки установки кондиционирования производственного помещения.

Общая часть курсовой работы состоит из определения расчетного коэффициента теплопередачи ограждения производственного помещения, теплотехнических расчетов ограждения здания, определения холодопроизводительности нетто и рабочей производительности компрессора, выбора типа и конструкции компрессора, расчетов теплопередающей поверхности теплообменных аппаратов и выбора их конструкции.

Разработка установки кондиционирования воздуха в зависимости от задания состоит из аналитического исследования теплопередачи и конструирования теплообменного аппарата или охлаждающего устройства (охлаждающая система, вентиляционная система, испаритель холодильной машины, испаритель-воздухоохладитель, теплообменник, конденсатор, охлаждающая система конденсатора, охлаждающая система компрессоров и т. д.), расчета системы вентиляции технологического помещения и выбора типоразмеров вентиляции, системы осушения воздуха производственного помещения.

Так же курсовой работе рассматриваются технико-экономические обоснования и основные требования охраны труда и техники безопасности при эксплуатации и ремонте холодильного оборудования.

Курсовая работа состоит из пояснительной записки и двух листов чертежей (схем).

Пояснительная записка должна содержать:

а) введение;

б) определение площади теплопередающих поверхностей ограждения технологического помещения;

в) расчет приведенного коэффициента теплопередачи ограждения технологического помещения;

г) теплотехнический расчет производственного помещения и определение холодопроизводительности машины;

д) описание принятой системы охлаждения;

е) построение холодильного цикла в диаграммах lg p -l или s -Т,

ж) определение объемных и энергетических коэффициентов компрессора;

з) расчет основных параметров (диаметра цилиндра и хода поршня) компрессора;

и) расчет трубопроводов;

к) в зависимости от задания:

- определение площади теплообменного аппарата холодильной машины и его основных конструктивных параметров;

- расчет системы вентиляции технологического помещения и выбор типоразмера вентилятора;

- анализ тепло и влагоизоляционных свойств ограждения производственного помещения;

- расчет системы охлаждения конденсатора холодильной машины;

- расчет системы осушения воздуха технологического помещения с построением цикла обработки воздуха на диаграмме "i - d";

л) технико-экономические обоснования;

м) основные требования охраны труда и техники безопасности при эксплуатации холодильной или климатической установки производственного здания.

На первом листеграфической части курсовой работы должна быть показана схема размещения холодильного оборудования в производственном здании с указанием основных размеров, необходимых для теплотехнических расчетов элементов ограждения.

На втором листе дается эскиз установки кондиционирования, предусмотренного заданием (теплообменный аппарат холодильной машины, система вентиляции технологического помещения, система охлаждения конденсатора или система осушения воздуха технологического помещения и т.д.), с необходимыми разрезами и сечениями.

Исходные данные на курсовой работы

Исходными данными для проектирования являются:

а) технологическое помещение, для которого следует спроектировать систему кондиционирования;

б) количество рабочих мест в технологическом помещении;

в) основные наружные размеры производственного помещения;

г) параметры наружного воздуха и географическое положение здания, на котором предполагается эксплуатация технологического помещения;

д) ограждение технологического помещения, подлежащий расчету и конструированию.

Исходные данные приведены в таблице 1 (Приложение).

Выбор варианта задания на курсовую работу

Вариант задания на курсовую работу определяется из таблицы 1 по последней цифре шифра студента.

Преподаватель может заменить вариант задания или внести коррективы в вариант задания с учетом производственной деятельности студента. Студенту может быть также предложено индивидуальное задание на курсовую работу в зависимости от темы его дипломного проекта. Изменения в задании при этом должны быть согласованы с кафедрой.

Пожалуйста, подождите

Общие положения

Перед выполнением курсовой работы студент должен изучить рекомендуемую литературу по дисциплине и по возможности ознакомиться с работой вагонного депо, где производится ремонт или осмотр технологического оборудования кондиционирования воздуха. Необходимо также ознакомиться с приказами, распоряжениями и другими материалами ОАО «РЖД», относящимися к эксплуатации и ремонту высокотехнологического оборудования железнодорожного транспорта.

При работе над курсовой проблемой необходимо помнить, что разрабатываемая система кондиционирования воздуха должна базироваться на современных методах расчета и конструирования, а также на достижениях передовых дело и заводов, разрабатывающих и применяющих прогрессивные методы ремонта холодильных и воздухо-кондиционирующих установок, их узлов и агрегатов, прогрессивную технологию, совершенные формы организации планирования производства.

В пояснительной записке должны быть приведены теплотехнические и технико-экономические расчеты, правила техники безопасности и требования охраны труда при эксплуатации и ремонте холодильного оборудования и агрегатов установки кондиционирования воздуха технологических помещений.

В пояснительную записку необходимо включить схемы, диаграммы, чертежи, рисунки и другие материалы, поясняющие приводимые расчеты. Например, в пояснительную записку следует поместить, схему расположения оборудования холодильной установки. Приводимые в пояснительной записке эскизы, схемы и т. д. должны выполняться с соблюдением ГОСТов Единой системы конструкторской документации (ЕСКД).

Описывать устройство, конструкцию и принципы работы принятой системы охлаждения, а также оборудования, агрегатов отдельных узлов и т. д. следует кратко.

Необходимо выделять технико-экономическую оценку описываемых устройств и отдельных узлов и характеризовать эффективность их действия, обращая внимание на особенности конструкции и эксплуатации холодильной машины или системы кондиционирования воздуха, преимущества и недостатки рассматриваемой системы, узла, прибора и т. д.

При расчетах необходимо ссылаться на источники, из которых были взяты расчетные формулы и значения входящих в них величин. Ссылка дается в виде порядкового номера источника, заключенного в прямоугольные скобки, согласно списку литературы с указанием страницы (например, [5, с. 161]).

Перечень использованной литература приводится в конце пояснительной записки.

Графическая часть проекта выполняется на листах чертежной бумаги форматов А1. Чертежи оформляют в соответствии с требованиями ГОТов ЕСКД.

Разрешается пояснительную записку и чертежи выполнять на ЭВМ.

Теплотехнический расчет

Параметры воздуха в пассажирском помещении следует выбирать по условиям комфорта. Для него нужно принимать температурный режим в зависимости от температуры воздуха снаружи вагона по [3,4, 6] и относительную влажность в пределах 40 - 60%.

Испаритель холодильной машины при комфортном кондиционировании воздуха должен обеспечить отвод всего избыточного тепла, поступающего в пассажирское помещение через ограждение, с воздухом, подаваемым вентиляцией и инфильтруемым, от действия солнечной радиации, от электрических машин и аппаратов, от пассажиров, а в случае осушения воздуха - и от конденсата, выпадающего из охлаждаемого воздуха на поверхность испарителя.

Расчет параметров воздуха необходимо вести по условию мокрого охлаждения с помощью тепловой диаграммы влажного воздуха "i - d". Методика расчета приведена в [5, 11, 18].

В пояснительной записке должна быть показана принципиальная схема воздушных каналов системы кондиционирования с использованием рециркуляции воздуха. На схеме следует обозначить параметры воздуха в наиболее характерных точках.

Количество тепла, прошедшее через ограждение, надо подсчитывать по приведенному коэффициенту теплопередачи ограждения, определенному в проекте. Расчетная формула имеется в [3, 6, 7, 10].

С инфильтруемым воздухом поступает в помещение примерно 15% тепла от количества, прошедшего через ограждение.

Для определения тепла, вносимого наружным воздухом при вентиляции, нужно предварительно задаться количеством наружного воздуха, подаваемым на одного пассажира [4,6].

Теплоприток в помещение вагона от действия солнечной радиации следует определять по среднесуточной интенсивности солнечного облучения, коэффициентам поглощения солнечных лучей, коэффициентам теплопередачи облучаемых элементов ограждения и коэффициенту теплоперехода на наружной поверхности. При определении тепла, поступающего через застекленную часть окон, необходимо учитывать прохождение тепловых лучей через стекла. Могут быть использованы расчетные формулы, имеющиеся в [,3, 6, 7, 12].

Тепловыделения Q_эл работающего электрического оборудования, размещенного в вагоне, подсчитывают с учетом мощности двигателя вентилятора, его коэффициента полезного действия и мощности аппаратуры автоматического управления, которая равна 0,3 - 0,4 кВт. Формулы для вычисления Q_эл приведены в [3, 6, 12].

Люди, находящиеся в пассажирском помещении, выделяют как скрытое, так и ощутимое тепло. При тепловой и влажностной обработке воздуха следует учитывать обе составляющие. Величины тепловыделений человека и расчетные формулы приведены в [3, 4].

Порядок теплотехнического расчета грузового помещения вагонов рефрижераторного подвижного состава зависит от рода груза, предусмотренного заданием. В проекте следует принимать, что под погрузку подают вагоны предварительно охлажденными.

При перевозке мороженого груза тепло в грузовое помещение вагона поступает снаружи через ограждение и неплотности, вследствие разности значений температуры воздуха снаружи и внутри, от солнечной радиации, действующей на вагон.

Теплоприток через ограждение пропорционален площади наружной поверхности ограждения, приведенному коэффициенту теплопередачи, определенному ранее, и градиенту температуры. За расчетное значение температуры воздуха в грузовом помещении для мороженого груза рекомендуется принимать минус 20 °С.

Через неплотности в помещении поступает 10% количества тепла, прошедшего через ограждение.

Теплоприток в грузовое помещение от действия солнечной радиации определяют так же, как и для пассажирского помещения, но при отсутствии застекленных частей ограждения.

При транспортировании свежих плодов и овощей, загружаемых в вагон предварительно охлажденными, имеют место следующие теплопритоки в грузовое помещение:

1) через ограждение вследствие градиента температуры воздуха снаружи и внутри;

2) через неплотности;

3) от солнечной радиации;

4) от вентиляционной установки и циркуляционных агрегатов;

5) от груза;

6) с наружным воздухом, подаваемым вентиляцией.

Интенсивность первых четырех теплопритоков определяется так же, как и для мороженого груза. В рассматриваемом случае за расчетное значение температуры воздуха в грузовом помещении принимается - 4 °С. При подсчете четвертого источника следует суммировать мощность электродвигателей агрегатов вентиляции и циркуляции.

Свежие плоды и овощи в процессе жизнедеятельности выделяют тепло. Приток тепла от груза пропорционален интенсивности тепловыделения груза и весу груза

Q_гр = qG_гр (2)

где q - тепловыделение груза, кВт/т;

G_гр - масса груза, т.

Значения для различных грузов приведены в [7, 10].

Количество тепла Q_в поступающее с наружным воздухом, подаваемым вентиляцией, зависит от интенсивности вентиляции и разности энтальпий воздуха снаружи и внутри грузового помещения. Величину Q_в можно вычислить по формулам, приведенным в [3]. Теплосодержание воздуха при вычислении Q_в можно определить по его температуре и относительной влажности с помощью диаграммы влажного воздуха i – d или расчетным путем по формулам, имеющимся в [4]. Относительную влажность воздуха в грузовом помещении принимают по [3, 9, 10].

Количество тепла Q_вц, выделяемого вентиляторами - циркуляторами в единицу времени, размещенными с двигателями в грузовом помещении, пропорционально количеству электрической энергии, подведенной к электромоторам. Q_вц подсчитывают с учетом числа вентиляторов-циркуляторов и времени их работы в течение суток по формулам, приведенным в [3].

Если грузят плоды и овощи, не подвергавшиеся термической обработке, то их охлаждают в вагоне. При перевозке таких грузов суммарный теплоприток в грузовое помещение складывается из шести выше рассмотренных факторов, имеющих место при перевозке охлажденного груза, плюс тепло, отнимаемое от груза в процессе его охлаждения. Интенсивность последнего теплопритока подсчитывают по формуле, приведенной в [10].

Вес груза нетто G_гр и вес тары G_т связаны между собой соотношением G_т = 0,15 G_гр. Вес груза брутто следует принимать, исходя из заданной грузоподъемности вагона и норм загрузки рефрижераторного подвижного состава, взятым из [3, 11], с учетом наиболее эффективного использования полезного объема грузового помещения вагона. Значения теплоемкостей груза и тары берутся из [10, 13].

Продолжительность охлаждения груза вычисляется аналитически [,3, 12]. Для ориентировочных расчетов время охлаждения груза можно принять равным 50 ч.

Расчет вентиляции

Количество воздуха, подаваемое в пассажирское помещение вентиляцией, следует определять по тепловому балансу (см. Теплотехнический расчет вагона). Принятое ранее количество наружного воздуха, подаваемого в вагон, надо проверить на предельно допустимое содержание углекислого газа в пассажирском помещении по формуле, имеющейся в [3].

Потерю напора в вентиляционной системе принимают равной 60кгс/м². Эффективную мощность двигателя вентилятора можно подсчитать по формуле, приведенной в [3, 6].

Размеры поперечного сечения нагревательного канала определяют по скорости движения воздуха, величину которой в начале канала следует принять равной 5 м/с. Далее вычисляют площадь поперечного сечения воздуховода по формулам, приведенным в [3, 6].

При конструировании вентиляционной системы необходимо учитывать опыт вагоностроения [3, 6].