Учебник - Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях (989625), страница 47
Текст из файла (страница 47)
Расчетное количество людей впомещении n = 157 человек.Решение.Минимальный расход инфильтрующегося воздуха можно оценить исходя из количества воздуха, требуемого для обеспечения комфортных условий человека по СНиП.Qинф = 0,28L n ρc(tв − t н )kгдеρ- плотность воздуха в помещении;с - теплоемкость воздуха;Коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях принимается k = 0,8 дляокон и балконных дверей с раздельными переплетами.L n = 3 м3/ч на 1 м2 жилой площади – расход удаляемого воздуха, не компенсируемый подогретымприточным воздухом.
Норма жилой площади на одного человека составляет 9 м2. Отсюда можно определитьрасходвоздуханаодногочеловека:L чел = 3 ⋅ 9 = 27м3/ч.www.черныйбархат.ruрасчетного количества людей L n = 3 ⋅ 1413 = 4239 м3/чQинф = 0,28 ⋅ 4239 ⋅ 1,2 ⋅ 1,005 ⋅ (18 − (−26) ) ⋅ 0,8 ⋅ 10−3 = 50,386 кВт136Тогдадля5. Энергосбережение при производстве и распределении энергии и энергоносителей.1.Оценка экономии тепловой энергии в паропроводах и тепловых сетяхКоличество пара, попадающего в окружающую среду через неплотности в производственных паропроводах σ, определяется по формуле:σ = 2,3⋅f⋅ϕ⋅ ρ⋅Pгдекг/ч,f – площадь отверстия, мм2 ;ϕ – коэффициент расхода пара через неплотности, ϕ = 0,67;1ρ – плотность пара, кг/м3 ; (ρ = V , где V – удельный объём насыщенного водяного пара присоответствующем давлении – см.
табл.1);P – абсолютное давление пара в паропроводе, Мн/м2 ;(10 ата = 1,1 Мн/м2 )Для полного сечения трубопровода расход пара в атмосферу σ, определяется по формуле:σ = 3600⋅f⋅W⋅ρ кг/ч,гдеf – площадь поперечного сечения трубы, м2 ;W – средняя скорость пара, м/с;(обычно принимают для перегретого пара W = 50 м/с, для насыщенного W = 40 м/с)ρ -- плотность пара, кг/м3 ;Пример. Давление пара в тепловой сети P = 1,7 ата. Необходимо оценить часовой расход насыщенного водяного пара через неплотности в паропроводе, если суммарная площадьотверстий f =15 мм2 .1Утечки пара за 1 час составляют: σ = 2,3⋅f⋅ϕ⋅ ρ⋅P .
Плотность пара ρ = V , абсолютное давление пара впаропроводе, P =1,7 ⋅ 1,1= 0,187 Мн/м2 . При давлении насыщенного водяного пара P = 5 ата, - V =101,07 м3 /кг (по таблицам насыщенного водяного пара).Следовательно, σ = 2,3⋅15⋅0,67⋅11,07 ⋅0,187 = 9,66 кг/ч.См. табл.Задача № 1.1.Определите величину утечек перегретого пара за год для полного сечения производственного трубопровода Ду 76х4 при давлении 4 кгс/см2.2.
Оценка экономии тепловой энергии при использовании изоляции втепловых сетях.137паропроводах иТепловую изоляцию необходимо использовать, если температура теплоносителя превышает 45°С.Потери тепла с изолированных поверхностей и с неизолированной напорно-регулирующей арматуры(вентили, задвижки, краны, компенсаторы) при различных температурах теплоносителей приведены втаблицах 2,3. Изоляция трубопроводов, проложенных в грунте, снижает потери тепла на 50-55% посравнению с потерями неизолированного трубопровода.Количество тепла, передаваемое в окружающую среду неизолируемой нагретой поверхностью трубопровода, определяется следующим образом:Qи = π⋅d⋅α⋅(t нар - t в)⋅L, Вт (ккал/ч);аналогично для нагретых плоских неизолированных поверхностей:Qи = α⋅(t нар - t в)⋅H, Вт (ккал/ч);гдеt нар – средняя температура наружной поверхности, °Сt в – средняя температура окружающего воздуха, °СL – длина трубопровода, мH – площадь поверхности, м2α – суммарный коэффициент теплоотдачи,Вт ⎛ ккал ⎞м2⋅К ⎝ м2⋅ч⋅°С ⎠Для объектов, находящихся вне помещений на открытом воздухе, α приближенно рассчитывается поформуле:α = 10 + 6 ⋅ w ,где w – скорость ветра, м/сДля трубопроводов диаметром до 2 м., находящихся в помещениях:α = 8,1 + 0,045 ⋅ (t нар - t в)Для плоских поверхностей, находящихся в помещениях:α = 8,4 + 0,06 ⋅ (t нар - t в)Пример.
Определить экономию тепловой энергии на изолированном паропроводе Ду 108х4длиной 10 м. Температура теплоносителя 150°С. Паропровод проложен на открытом воздухепри наружной температуре +25°С и скорости ветра w = 2 м/с.Необходимо вычислить потери теплоты неизолированным трубопроводом. Находим суммарный коэффициент теплоотдачи от трубопровода к наружному воздуху:α = 10 + 6 ⋅ 2 = 18,5ккалм2⋅ч⋅°СТеплопотери на неизолированном теплопроводе составят:Qи = 3,14⋅0,104⋅18,5 ⋅(150 - 25)⋅10 = 7552 ккал/чСогласно таблице 2, тепловые потери с 1 м.
длины изолированного теплопровода 68ккал. Тогда эком⋅чномия тепловой энергии при использовании изоляции:∆ Q = 7552 – 10 ⋅ 68 = 6872 ккал/ч.См табл.Задача № 2.1.Определить тепловые потери с 10 м неизолированной плоской стенки и с 10 м2 неизолированнойтрубы диаметром 100 мм, если температура теплоносителя 170°С, температура воздуха +20°С и скорость ветра w = 3 м/с.138Задача № 2.2.Сравнить годовые потери тепла при отсутствии тепловой изоляции парового коллектора диаметром340 мм и длиной 3 м, если он находится а) в помещении с температурой воздуха +23°С ; б) на открытом воздухе при наружной температуре +23°С и скорости ветра w = 1 м/с.
Температура пара 190°С.Число часов работы 8500.См.табл.1396. Энергосбережение в промышленности.6.1.Энергосбережение в промышленности.6.1.1. Основные методы расчета и расчетные соотношения.6.1.2. Примеры решения задач.6.1.3. Последовательность решения задач.6.1.4. Условия задач для самостоятельного решения.6.1.1.Основные методы расчета и расчетные соотношения.6.1.2.Примеры решения задач.Задача 1Определить необходимую площадь поверхности нагрева теплообменного аппарата типа водовоздушного рекуператора для обеспечения степени утилизации теплоты сточных вод, равной 0,8. Сточнаявода используется для предварительного нагревания дутьевого (приточного) воздуха. Поверхностьнагрева выполнена в виде коридорного пучка оребренных труб. Наружный диаметр труб d = 12 мм;толщина стенки трубы δ = 1 мм; рабочая длина L = 5,2 м; диаметр круглых ребер D = 23 мм; толщинаребра δP = 0,3 мм; cтепень оребрения ψ = 8,2; гидравлический диаметр dЭ = 4,7 мм.
Теплопроводностьматериала ребра λ = 116 Вт/м К. Вода движется по трубам, воздух – в межтрубном пространстве. Число ходов греющего теплоносителя z = 5. Термическим сопротивлением стенки и гидравлическим сопротивлением при повороте воды в трубах пренебречь. Мощность, затрачиваемая на прокачку водыпо трубам, не должна превышать 60 Вт.Скорость воздуха принять равной 5 м/с. Начальную температура воды t2’ = 49t1’= 6°C; расход воды G2 = 0,65 кг/с, воздуха G1 = 0,3 кг/с.Решение1. Температура воздуха на выходе из аппарата при эффективности теплообменникаε=t1′′ − t′1= 0,8 ;t′2 − t1′t1′′ = ε(t ′2 − t1′ ) + t′1 = 0,8(49 − 6 ) + 6 = 40,4 °С.2. Cредняя температура воздухаt1 =t′1′ + t′1 40,4 + 6== 23,2 °С.223.
Теплофизичуские свойства воздуха при t1:ρ1 = 1,2 кг/м3,Ср1 = 1005 Дж/(кг⋅К),ν1 = 15,6⋅10-6 м2/с,Pr1 = 0,703.λ1 = 0,0259 Вт/(м⋅К),4. Тепловая мощность аппаратаQ = G1 ⋅ Cp1 (t1′′ − t′1 ) = 0,3 ⋅ 1005 ⋅ (40,4 − 6 ) = 10370 Вт.5. Температура греющего теплоносителя (воды) на выходе из аппаратаt′2′ = t ′2 −Q10370= 49 −= 45,2 °CG2Cp 20,65 ⋅ 4180Здесь теплоемкость воды взята при средней температуре воды 46,5 °C.Проверяем значение средней температуры воды1400C, воздухаt ′2′ + t′2 45,2 + 49== 47,1 °С.22t2 =Оно близко к ранее принятому t2 = 46,5 °C, поэтому окончательно t2 = 47,1 °С.6. Теплофизические свойства воды при t2 = 47,1 °C:ρ2 = 985 кг/м3,-6λ2 = 0,638 Вт/(м⋅К),Ср2 = 4180 дж/(кг⋅К),2ν2 =0,669 10 м /с,Pr2 = 3,6.7.
Мощность, затрачиваемая на прокачку воды по трубам с внутренним диаметром d2 и диной L, может быть рассчитана по формулеN=G2 ⋅ ∆P G2 ⋅ ξ ⋅ W 2 ⋅ L=,ρ2 ⋅ η2 ⋅ η ⋅ d2где η = 0,65 − КПД насоса; ∆Р = ξ⋅ρ2W2L/2 d2∆Р − гидравлическое сопротивление.Принимаем, что режим течения воды турбулентный.
Тогда коэффициент сопротивления для гидравлически гладких труб ξ = 0,316 Re0,25 и скорость воды внутри труб равна⎛ 2 ⋅ N ⋅ η ⋅ d1,25W2 = ⎜⎜0,25⎝ 0,316 ⋅ G2 ⋅ L ⋅ ν111,25⎞ 1,75 ⎛⎜2 ⋅ 14 ⋅ 0,65 ⋅ (0,01)⎟=⎟⎜ 0,316 ⋅ 0,65 ⋅ 5,2 ⋅ 0,669 ⋅ 10 −6⎠2⎝()0,25⎞ 1,75⎟= 1,47 м/с⎟⎠8. Число Рейнольдса для водыw 2 ⋅ d21,45 ⋅ 0,01== 25700 ,ν20,571 ⋅ 10 −6Re 2 =т.е.
соответствует развитому турбулентному режиму течения.9. Число Нуссельта при турбулентном течении воды в трубеNu 2 = 0,023 ⋅ Re 02,8 ⋅ Pr20,4 = 0,023 ⋅ 25700 0,8 ⋅ 3,6 0,4 = 129,710. Коэффициент теплоотдачи со стороны водыα2 =Nu 2 ⋅ λ 2 129,7 ⋅ 0,618== 8017 Вт/(м2⋅К)d20,0111. Число Рейнольдса для воздухаRe1 =w 1 ⋅ dэ 5 ⋅ 0,0047== 1506 .ν115,6 ⋅ 10 −612. Число НуссельтаNu1 = 0,3 ⋅ Re10,625 ⋅ ϕ −0,375 ;Pr10,333 = 0,3 ⋅ 1506 0,625 ⋅ 8,2 −0,375 ⋅ 0,703 0,333 = 11,7 .13. Коэффициент теплоотдачи со стороны воздухаα1 =Nu1 ⋅ λ1 11,7 ⋅ 0,0259== 64,7 Вт/(м2⋅К)dэ0,004714. Эффективность оребрения:эффективная высота круглого ребраl′ =D−d⎛⎛ 0,023 ⎞ ⎞⎛ D ⎞ ⎞ 0,023 − 0,012 ⎛⎜⎜1 + 0,805 ⋅ lg⎜⎜1 + 0,805 ⋅ lg⎜ ⎟ ⎟⎟ =⎟ ⎟⎟ = 0,006751 м;2 ⎜⎝d2⎝ ⎠⎠⎝ 0,012 ⎠ ⎠⎝комплекс141⎛ 2α1ml′ = ⎜⎜ λ р ⋅ δр⎝⎞⎟⎟⎠0,5⎛ 2 ⋅ 64,5 ⎞⋅ l′ = ⎜⎟⎝ 116 ⋅ 0,0003 ⎠0,5⋅ 0,006751 = 0,411 ;эффективность одиночного ребраth(ml′) th(0,411)== 0,947 ;ml′0,411эффективность ребристой поверхностиη0 = 1 −Ψ −1(1 − ηр ) = 1 − 0,878(1 − 0,947 ) = 0,953 .Ψ15.
Коэффициент теплопередачи, отнесенный к внутренней поверхности труб⎛ 11 ⎞⎟⎟+k 2 = ⎜⎜⎝ α 2 α1η0 ψ ⎠−11⎛ 1⎞=⎜+⎟⎝ 8017 64,7 ⋅ 0,953 ⋅ 8,2 ⎠−1= 475 Вт/(м2⋅К).16. Логарифмический температурный напор между теплоносителями∆t =где∆t б − ∆t м39,2 − 8,6ε∆ t =0,95 = 20,2 °С,∆t39,2lnln б8,6∆t м∆tб = t′′2 – t′1 = 45,2 – 6,0 = 39,2 °С и ∆tм = t′2 – t′′1 = 49,0 – 40,4 = 8,6°С;ε∆t = 0,95−поправканавидотносительногодвижения(для перекрестного тока) приP=теплоносителейt1′′ − t1′ 40,6 − 6,0t′ − t ′′ 49,0 − 45,2= 0,8 и R = 2 2 == 0,11 .=t ′2 − t1′ 49,0 − 6,0t1′′ − t1′′40,4 − 6,017. Поверхность теплообменаF=Q10370== 1,08 м2.k ⋅ ∆t 475 ⋅ 20,2Задача 2Определить тепловую мощность, гидравлические сопротивления и степень утилизации теплоты низкопотенциального источника ВЭР – турбинного масла при его охлаждении водой, направляемой затемв систему комбинированного производства теплоты и холода.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
