Методические указания к решению задачи №1
Общие рекомендации
Выполнение расчетно-графической работы позволяет закрепить знания, умения и навыки, полученные в ходе изучения раздела «Тепловые конденсационные электрические станции» дисциплины «Общая энергетика», а также расширить профессиональный кругозор, путем написания реферата на заданную тему.
Цель и задачи работы:
· провести тепловой расчет теплообменного аппарата и рассчитать теплопотребление от ТЭЦ;
· углубить, систематизировать и закрепить теоретические знания студентов;
· проверить степень усвоения одной темы или вопроса;
· выработать у студента умения и навыки поиска и отбора необходимой литературы, самостоятельной обработки, обобщения и краткого, систематизированного изложения материала.
Расчетно-графическая работа по форме выполнения представляет собой письменную работу, выполненную студентом самостоятельно. В расчетно-графической работе содержится три задания:
· Задача №1. Рассчитать годовой отпуск теплоты от ТЭЦ отдельно для производственно-технологических и коммунально-бытовых потребителей. Данные для расчета взять по таблицам 1, 2, 3. Построить годовой график производственного технологического теплоснабжения.
· Задача №2. Выполнить тепловой расчет пароводяного кожухотрубного теплообменника, предназначенного для нагрева G2, т/ч воды от температуры t2’=10˚C до температуры t2’’. Вода движется внутри латунных трубок диаметром dн=17 мм, dвн=14 мм (коэффициент теплопроводности латуни λ=85,5 Вт/(мּК)). Греющий теплоноситель – сухой насыщенный пар давлением Рн, МПа. Скорость движения воды принять w=1…2,5 м/с. Данные для расчета взять из таблицы 4.
· Реферат.
Задачи должны быть решены в соответствии с предложенным алгоритмом решения с использованием справочных данных из приведенных приложений.
Номер варианта соответствует номеру студента в списке группы.
Требования к оформлению рефератов
Работа должна содержать:
- Титульный лист (по образцу)
- Содержание (с указанием номеров страниц)
- Введение
- Текст реферата, разбитый на главы
- Заключение
- Список литературы
- Приложения (если есть)
Объем реферата 25-40 страниц. Шрифт TimesNewRoman, размер шрифта 14, интервал 1, абзацный отступ 1,25 см (нельзя ставить с помощью клавиш Пробел и Табуляция). Поля: левое 30 мм, остальные 20 мм.
Главы и подглавы нумеруются не более 3 ступени дробности. Введение, заключение, список литературы не нумеруются. На каждой странице, кроме титульного листа, должен стоять номер страницы. Нумерация страниц арабскими цифрами справа внизу страницы.
Рисунки должны располагаться в текстовом поле, размещение рисунков на полях не допускается. На все рисунки, таблицы, приложения, литературные источники должны быть ссылки в тексте реферата. Список литературы должен быть оформлен по ГОСТ 7.1-2003. Литература – не старше 10 лет (строго!).
Важные формулы, на которые есть ссылки в тексте, должны быть пронумерованы, сами формулы должны быть расположены на отдельной строке с выравниваем по центру, нумерация (цифра в круглых скобках) – по правому краю. В формулах латинские символы – курсив (кроме названий функций: sin, cos, ln и т.д. – прямо), цифры, греческие и русские символы – прямо.
Расчетно-графическая работа выполняется на листах формата А4, в машинописном варианте, в соответствии с СТО УГАТУ 016-2007 и сдается преподавателю на проверку. Работа должна быть переплетена или скреплена. Автор реферата расписывается на титульном листе и ставит дату.
После проверки работы студент должен ответить на вопросы преподавателя, если таковые возникнут.
Обозначения
| Дпр | расчетный отпуск технологического пара |
| hп | энтальпия технологического пара |
| hпТЭЦ | годовое число часов использования максимума производственно-технологической нагрузки по пару |
| tп | температура технологического пара |
| tпл | температура пленки конденсата |
| tхл | температура холодной воды в неотопительный период |
| A | общая площадь жилых зданий |
| c | удельная массовая теплоемкость воды |
| dвн | внутренний диаметр трубы |
| dср | средний диаметр трубы |
| f | норма общей площади в жилых зданиях на 1 человека |
| F | поверхность теплообменного аппарата |
| h | высота трубы |
| H | действительная высота труб |
| hок | энтальпия обратного конденсата |
| hхз | энтальпия холодной воды зимой |
| k1 | коэффициент, учитывающий долю теплового потока на отопление общественных зданий |
| k2 | коэффициент, учитывающий долю теплового потока на вентиляцию общественных зданий |
| m | численность населения жилого района, подключенного к ТЭЦ |
| mт | число трубок в одном ходу |
| n | общее число труб в аппарате |
| Nu | число Нуссельта |
| Prc | число Прандтля стенки |
| Prж | число Прандтля жидкости |
| Pп | давление технологического пара |
| Q | количество теплоты |
| qг | укрупненный показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение на 1 человека |
| Qнр | низшая теплота сгорания топлива |
| qп | доля тепловых потерь в паропроводе |
| r | скрытая теплота парообразования |
| Re | число Рейнольдса |
| tв | средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий |
| tж | средняя температура жидкости |
| tн | температура насыщения |
| tо | средняя температура наружного воздуха за отопительный период |
| tок | температура обратного конденсата |
| tор | расчетная температура наружного воздуха за отопительный период |
| tс | средняя температура стенки |
| tх | температура холодной воды в отопительный период |
| tхз | температура холодной воды зимой |
| w | скорость движения воды |
| z | время работы системы вентиляции общественных зданий за сутки |
| zх | число ходов в аппарате |
| α1 | коэффициент теплоотдачи при конденсации пара на вертикальной трубе |
| α2 | коэффициент теплоотдачи от стенки к воде |
| β | коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному |
| βок | доля возврата обратного конденсата |
| Δ | погрешность расчета |
| Δtл | среднелогарифметический температурный напор |
| εl | поправочный коэффициент на длину трубы |
| δ | толщина стенки трубы |
Задача №1.
Рассчитать годовой отпуск теплоты от ТЭЦ отдельно для производственно-технологических и коммунально-бытовых потребителей. Данные для расчета взять по таблицам 1, 2, 3. Построить годовой график производственного технологического теплоснабжения.
Таблица 1.
| Обозначение | Исходные данные по номеру варианта | ||||||||||||||
| Dпр, кг/с | |||||||||||||||
| γст | 0,16 | 0,15 | 0,14 | 0,13 | 0,12 | 0,11 | 0,10 | 0,09 | 0,08 | 0,07 | 0,06 | 0,05 | 0,06 | 0,07 | 0,08 |
| Город | С-Петербург | Верхоянск | Кострома | Брянск | Рига | Пермь | Вильнюс | Архангельск | Волгоград | Иркутск | Москва | Якутск | Уфа | Киев | Красноярск |
| Обозначение | Исходные данные по номеру варианта | ||||||||||||||
| Dпр, кг/с | |||||||||||||||
| γст | 0,07 | 0,06 | 0,05 | 0,06 | 0,07 | 0,08 | 0,07 | 0,06 | 0,05 | 0,06 | 0,07 | 0,08 | 0,07 | 0,06 | 0,05 |
| Город | Мурманск | Керчь | Тюмень | Москва | Уфа | Кострома | Волгоград | Киев | С-Петербург | Рига | Верхоянск | Архангельск | Пермь | Красноярск | Вильнюс |
Таблица 2.
| Обоз-ние | Исходные данные | ||||||||||||||
| m, т. чел | |||||||||||||||
| Топливо | газ | уголь | мазут | газ | уголь | мазут | газ | уголь | мазут | газ | уголь | мазут | газ | уголь | мазут |
| Qнр, МДж/кг | 48, | 15, | 48, | 49, | 16, | 49, | 50, | 17, | 48, | 48, | 18, | 49, | 49, | 20, | 50,31 |
| Обоз-ние | Исходные данные | ||||||||||||||
| m, т. чел | |||||||||||||||
| Топливо | газ | уголь | мазут | газ | уголь | мазут | газ | уголь | мазут | газ | уголь | мазут | газ | уголь | мазут |
| Qнр, МДж/кг | 48, | 15, | 48, | 49, | 16, | 49, | 50, | 17, | 48, | 48, | 18, | 49, | 49, | 20, | 50,31 |
Таблица 3.
| Вели чина | Исходные данные | ||||||||||||||
| Pп, МПа | 0,5 | 0,55 | 0,6 | 0,65 | 0,7 | 0,75 | 0,8 | 0,85 | 0,9 | 0,95 | 1,0 | 0,95 | 0,9 | 0,85 | 0,8 |
| tп, ˚C | |||||||||||||||
| βок | 0,5 | 0,55 | 0,6 | 0,65 | 0,7 | 0,75 | 0,8 | 0,85 | 0,9 | 0,85 | 0,8 | 0,75 | 0,7 | 0,65 | 0,6 |
| tок, ˚C | |||||||||||||||
| hпТЭЦ, тыс.ч/год | 4,3 | 4,5 | 4,7 | 5,2 | 5,5 | 5,7 | 5,3 | 4,4 | 5,1 | 4,2 | 5,5 | 4,3 | 5,7 | 4,5 | |
| Вели чина | Исходные данные | ||||||||||||||
| Pп, МПа | 0,75 | 0,6 | 0,65 | 0,5 | 0,55 | 0,6 | 0,65 | 0,7 | 0,75 | 0,8 | 0,85 | 0,9 | 0,95 | 1,0 | 1,0 |
| tп, ˚C | |||||||||||||||
| βок | 0,7 | 0,75 | 0,8 | 0,85 | 0,9 | 0,9 | 0,89 | 0,9 | 0,85 | 0,8 | 0,75 | 0,7 | 0,5 | 0,6 | 0,7 |
| tок, ˚C | |||||||||||||||
| hпТЭЦ, тыс.ч/год | 5,3 | 4,7 | 5,7 | 4,9 | 5,3 | 5,7 | 5,5 | 5,3 | 4,7 | 5,5 | 4,3 | 5,2 | 4,5 | 4,7 |
Методические указания к решению задачи №1
Годовой отпуск теплоты от ТЭЦ определяется отдельно для производственно- технологических и коммунально-бытовых потребностей.
Нужды производственно-технологических потребителей покрываются технологическим паром, а коммунально-бытовых потребителей - сетевой (горячей) водой.
1. Производственно-технологическое потребление тепла
1.1 Расчетная производственно-технологическая нагрузка
, МВт
Численное значение энтальпии определяется по h-s диаграмме (приложение 7) или по таблицам физических свойств рабочего тела (приложения 4-6). Долю тепловых потерь в паропроводе принять в диапазоне 0,06…0,1.
1.2 Энтальпия обратного конденсата
, кДж/кг
1.3 Энтальпия холодной воды зимой
, кДж/кг
Температуру холодной воды зимой принять равной 5 ˚С.
1.4 Годовой отпуск пара на производственно-технологические нужды
, т/год
1.5 Годовой отпуск теплоты на производственно-технологические нужды
, ГДж.
Затем строится годовой график производственно-технологического теплоснабжения: по приложению 1 выбирается осредненный график теплопотребления, соответствующий заданной величине 
(табл. 3) и строится подобный график в абсолютных значениях тепловых нагрузок. Все ординаты графика вычисляются по формуле:
,
где Qпi– отпуск теплоты за текущий месяц, ГДж;
– отпуск теплоты за текущий месяц в относительных единицах, ГДж (по приложению 1).
2. Коммунально-бытовое потребление тепла
2.1 Расчетная нагрузка отопления
, МВт
Укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м2 общей площади выбирают по приложению 2. Норму общей площади в жилых зданиях на 1 человека принять равно 18 м2/чел. Коэффициент, учитывающий долю теплового потока на отопление общественных зданий, принять равным 0,25.
2.2 Расчетная нагрузка вентиляции
, МВт (или ГДж/ч)
Коэффициент, учитывающий долю теплового потока на вентиляцию общественных зданий, принять равным 0,6.
2.3 Расчетная нагрузка горячего водоснабжения
, МВт (или ГДж/ч)
Укрупненный показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение на 1 человека взять 376 Вт/чел.
2.4 Расчетная нагрузка коммунально0бытовых потребителей
, МВт (или ГДж/ч)
3. Средние тепловые нагрузки
3.1 Средняя нагрузка отопления
, МВт (или ГДж/ч)
Среднюю температуру внутреннего воздуха отапливаемых зданий принять, равной 18 ˚С для жилых и общественных зданий, равной 16 ˚С – для производственных зданий. Расчетную температуру наружного воздуха для отопления и среднюю температуру наружного воздуха за отопительный период найти по приложению 3.
3.2 Средняя нагрузка вентиляции
, МВт (или ГДж/ч)
3.3 Средняя нагрузка горячего водоснабжения за отопительный период
, МВт (или ГДж/ч)
3.4 Средняя нагрузка горячего водоснабжения за неотопительный период
, МВт
Температуры холодной воды в отопительный и неотопительный периоды принять равными соответственно 5˚С и 15˚С. Коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному, принять равным 0,8 для жилых и общественных зданий; 1,5 – для курортных и южных городов; 1 – для промышленных предприятий.
3.5 Средняя нагрузка коммунально-бытовых потребителей за отопительный период
, МВт (или ГДж/ч).
4. Годовые расходы теплоты
4.1 Годовой расход теплоты на отопление
, ГДж
Длительность отопительного периода взять в приложении 3.
4.2 Годовой расход теплоты на вентиляцию
, ГДж
Время работы системы вентиляции общественных зданий за сутки приять равным 16 ч.
4.3 Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение
, ГДж
4.4 Годовой расход теплоты на коммунально-бытовые нужды
, ГДж.
Задача №2.
Выполнить тепловой расчет пароводяного кожухотрубного теплообменника, предназначенного для нагрева G2, т/ч воды от температуры t2’=10˚C до температуры t2’’. Вода движется внутри латунных трубок диаметром dн=17 мм, dвн=14 мм (коэффициент теплопроводности латуни λ=85,5 Вт/(мּК)). Греющий теплоноситель – сухой насыщенный пар давлением Рн, МПа. Скорость движения воды принять w=1…2,5 м/с. Данные для расчета взять из таблицы 4.
Таблица 4.
| Параметры | Исходные данные | ||||||||||||||
| G2, т/ч | |||||||||||||||
| Pн, МПа | 0,476 | 0,547 | 0,147 | 0,17 | 0,198 | 0,234 | 0,27 | 0,315 | 0,361 | 0,419 | 0,175 | 0,453 | 0,317 | 0,42 | 0,539 |
| t2’’, ˚С | |||||||||||||||
| Параметры | Исходные данные | ||||||||||||||
| G2, т/ч | |||||||||||||||
| Pн, МПа | 0,528 | 0,44 | 0,412 | 0,336 | 0,31 | 0,278 | 0,364 | 0,19 | 0,476 | 0,547 | 0,147 | 0,17 | 0,198 | 0,234 | 0,27 |
| t2’’, ˚С |