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 d_н =17 мм, d_вн =14 мм (коэффициент теплопроводности латуни λ =85,5 Вт/(мּК)). Греющий теплоноситель – сухой насыщенный пар давлением Р_н, 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 Q_пi – 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 d_н =17 мм, d_вн =14 мм (коэффициент теплопроводности латуни λ =85,5 Вт/(мּК)). Греющий теплоноситель – сухой насыщенный пар давлением Р_н, 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