150127 (Визначення енергоефективності енергоспоживаючих систем)

Міністерство освіти і науки України

Сумський Державний Університет

Кафедра прикладної гідроаеромеханіки

КУРСОВА РОБОТА

на тему:

"Визначення енергоефективності енергоспоживаючих систем"

Суми 2009

Зміст

1. Розрахунок та визначення енергоефективності насосної системи

1.1 Завдання та вихідні дані

1.2 Розрахунок насосної системи

1.3 Вибір насосу та привідного електродвигуна

1.4 Розрахунок енергоефективності та розробка рекомендацій щодо її підвищення

1.5 Висновки

2. Розрахунок та визначення енергоефективності системи вентиляції

2.1 Завдання та вихідні дані

2.2 Розрахунок системи вентиляції

2.3 Вибір вентилятора та електродвигуна

2.4 Розрахунок енергоефективності та розробка рекомендацій щодо її підвищення

2.5 Висновки

3. Список використаних джерел

2. РОЗРАХУНОК ТА ВИЗНАЧЕННЯ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОСТІ НАСОСНОЇ СИСТЕМИ

1.1 Завдання та вихідні данні

Зробити розрахунок трубопровідної мережі ( Рис.1) і підібрати насосний агрегат 1 для подачі рідини в виробничих умовах з резервуару 2 в бак 8, розташований на висоті Н_г над віссю насоса. Величини абсолютних тисків на вільних поверхнях рідини резервуара і бака рівні відповідно Р_Р та Р_Б. На всмоктуючій лінії - дискова засувка 4 і зворотний клапан 7. У системі можлива установка витратомірної шайби (діафрагми) 5, або охолоджувача 6.

Рисунок 1 – Схема трубопроводної мережі.

Величину витрати Q (м³/с), висоту Н_г (м) підйому рідини і довжини L₂ (м) нагнітального трубопроводу слід прийняти

; Н_Г=30(0,2+0,01n); L₂=10+0.3n,

де n =36 - число з двох останніх цифр номера залікової книжки студента.

м³/с;

Діаметри труб в межах всмоктуючої і нагнітальної ділянок вважати постійними, кути відведень прийняти рівними 90⁰. Довжину всмоктуючої ділянки трубопроводу вважати рівною 0,2 L₂= _.

Таблиця 1 - Вихідні данні

1.2 Розрахунок насосної системи

Проаналізувавши задану схему, виділяємо дві характерні ділянки мережі, т.б. і=2.

З табл.Б.3 обираємо допустимі значення V_i=(3,0…5,0) величини швидкостей в технічних трубопроводах та заздалегідь визначаємо діаметри d_i труб для ділянок системи:

,

де і – номер ділянки;

- витрата рідини на відповідній ділянці, м³/с ;

.

- діаметр трубопроводу на першій ділянці;

- діаметр трубопроводу на другій ділянці.

Отриманні розрахунковим шляхом величини d₁ та d₂ внутрішніх діаметрів трубопроводів округлюємо до ближніх стандартних значень, т.б. d₁ = 50мм та d₂ = 40мм. Таким чином уточнюємо величини істинних швидкостей течії рідини в трубах:

- швидкість течії рідини в трубі першої ділянки;

- швидкість течії рідини в трубі другої ділянки.

Сумарні втрати на всіх ділянках системи визначають з обліком режиму руху рідини, матеріалів і стани поверхонь труб, характеру місцевих опорів.

Втрати напору на окремих ділянках при русі рідини по трубах

,

де h_i – втрати напору,м;

к - номер місцевого опору;

m – загальна на і-й ділянці кількість місцевих опорів, коефіцієнти котрих ;

g = 9,81 м/с^{2 –} прискорення вільного падіння.

Коефіцієнти втрат на тертя можна визначати по графіках ВТІ. Для цього необхідно знайти значення числа Рейнольда та шорсткість труб. Також, значення кінематичних коефіцієнтів в'язкості вибираємо по довідниках, ( ).

- число Рейнольда для потоку на 1й ділянці;

- число Рейнольда для потоку на 2й ділянці.

З табл.Б.4 визначаємо значення абсолютної шорсткості для двох труб

; .

Таким чином з графіків ВТІ визначаємо коефіцієнти втрати на тертя на першій та другій ділянках відповідно .

Вибір коефіцієнтів місцевих опорів робимо з табл.Б.6.

Втрати напору на всмоктуючій (і=1) ділянці будуть відбуватись по довжині трубопроводу L₁ та у місцевих опорах:

• ξ_вс=10,8-опір клапану з захисною сіткою на всмоктуючому трубопроводі ;

• ξ_кол(α)=0,16 – опір коліна α=25°;

.

На нагнітаючій ділянці (і=2) втрати напору будуть відбуватись по довжині трубопроводу L₂ та на місцевих опорах:

• опір у засувці

• опір у діафрагмі при s₀/s=0,8 =0,45;

• опір у клапані d=50мм

• опір в охолоджувачі

• опір при вході у бак

• опір коліна ;

• опір відводів ξ_відв=0,20.

.

Визначимо сумарний опір обох ділянок трубопроводу:

h =

;

h = 8,24 + 62,70 = 70,94 м.

Необхідний напір Н насосу:

,

де Н₀ – різниця рівнів вільних поверхонь рідини в баці та резервуарі,м;

γ – питома вага рідини, Н/м³

Р_Б та Р_Р – тиск в баці та резервуарі, Н/м².

H₀ = h_г - h_р +h_б+H_г;

H₀ = 1,4-1,3+0,7+14,4=15,2 м;

1. Вибір насосу та приводного двигуна

Таблиця 2 – Параметри мережі при різних значеннях Q.

За даними каталогів підбираємо насос та приводний електричний двигун, які б працювали у номінальному діапазоні відповідно до розрахованих величин.

За параметрами Q=24м/год, Н=92,2м підбираємо насосний агрегат

Wilo-Multivert MVI-3206 Version PN16, який може забезпечити максимальну подачу Q=42м/год, та напір Н=115м, з двигуном номінальною потужністю P=11 кВт [2].

Будуємо графік напірних характеристик мережі та насосу для визначення оптимальних зон роботи насосу в дану мережу, з якого робимо висновки щодо енергоефективності та підраховуємо втрати.

1. Розрахунок енергоефективності та розробка рекомендацій щодо її підвищення

1.4.1 Втрати потужності, пов’язані з використанням прийнятого насосу, при його регулюванні засувкою при напірному трубопроводі, кВт:

,

де - різниця між напором, що розвивається насосом та потрібним напором, м;

Q – потрібна подача насосу, м³/с;

- густина води при 60⁰С, кг/ м³ [3].

1.4.2 Втрати потужності, виражені в грошовому еквіваленті:

,

де Т – розрахунковий час роботи насосу, ,(Т= 3000 год);