Расчет вентиляционно-отопительного режима котельного цеха

2.3 Расчет вентиляционно-отопительного режима котельного цеха

Цех имеет четыре паровых котла «Турбомат», работающих на газообразном топливе. Такие паровые котлы требуют огромного количества воздуха, неорганизованный подвод которого невозможен, а компоновка современных газо-воздушных трактов, приспособленная к нуждам парового котла настолько сложна, что для транспортировки по ним агента применяются высоконапорные вентиляторы. В результате сложности подачи воздуха по трактам котлов, необходимо, для снижения сопротивления, подводить воздух к горелкам не принудительно, используя канальные системы, а естественным путем из помещения. Вот почему так важно забирать свежий воздух в большом количестве из помещения котельного цеха (15600 м³/ч) и подавать его к горелкам по своим газо-воздушным трактам. А также в зависимости от климатических условий вентиляторы должны быть защищены от атмосферных осадков, поэтому они должны находится в закрытом помещении на высоте не более 5-6 метров, для обеспечения возможности ремонта, замены оборудования и отдельных его элементов.

Выбор способа поддержания необходимых параметров воздушной среды в помещении определяется многими факторами: режимом работы, характером выделяющихся вредностей, количеством и расположением рабочих мест, оборудованием и др. Для таких условий наиболее приемлемым способом является приточно-вытяжная система вентиляции с механическим побуждением,

Количество тепла необходимое для нагревания 15600 м³/ч — требуемый объем воздуха для вентиляторов четырех горелок котлов, вдуваемого с улицы в помещение котельной можно определить по формуле:

Q=VС'р(t₀-t_n); (2.1.)

Q=15600l,3(-3+34)=174,6 кВт.

где V-объем воздуха, м³ -15600;

С'р -теплоемкость воздуха-1.3 кДж/м³.гр.;

t₀-температура нагрева наружного воздуха,(-34 до -3°С);

t_n- температура наружного воздуха, (-32°С).

Количество тепла выделяемое котлами в помещение определяется по формуле:

Q_к=nkF(t_ст-t_в) (2.2.)

Q_к=40,6990(40-12)=6955BT ≈ 7 кВт.

где t_ст-температура стенки котла, (-40°С);

n-количество котлов, 4шт;

k- коэффициент теплопередачи от поверхности котла в воздух-0,69 Вт/м²гр.;

F- площадь поверхности котла, 90 м²;

t_в-температура воздуха в помещении, 12°С.

Из расчета видно, что основной показатель - тепло необходимое для подогрева воздуха идущего в помещение, определяется по формуле:

Q_от=Q - Q_к (2.3.)

Q_от=174.6 - 7=167,6 кВт.

На все здание котельного цеха требуется подавать тепло равное:

Q=Vg₀(t_в- t_п)a (2.4.)

Q=(31,513,57)0,7(12+34)0,9=86,3Bт

где V-объем здания м³;

g₀ - удельная относительная характеристика здания, табличные данные 0.7;

а- поправочный коэффициент, табличные данные - 09;

Избыточное тепло в здании котельной составляет:

Q_изб=167,6 – 86,3 = 81,3 кВт.

Это избыточное тепло требуется, так как к каждой горелке котла необходимо подавать воздух со скоростью 1,1 м³/с и температурой 12°С, а это дополнительные затраты.

Требуемое количество воздуха в помещении котельной, можно поддерживать путем нагнетания в помещениях чистого вентилируемого воздуха с необходимыми температурно-влажностными параметрами. Схема приточной вентиляционной системы показана на рис.2.4.

Схема механической приточной вентиляции.

1-воздухоприемное устройство; 2-фильтр; 3-оборудование для тепловлажностной обработки приточного воздуха (калорифер, кондиционер);

4-вентилятор; 5-шумоглушитель; 6-воздухоотвод;

Рис 2.4

Находим диаметры воздуховодов

D_приточ=((4δ)/(υπ)) (2.5)

D_приточ=((41,08)/(3,1410))=0,37 м

D_{вытяжки}=D_приточ⅔ (2.6)

D_{вытяжки} =0,372/3=0,25 м

где υ - скорость движения воздуха 10-20 м/с.

Для выбора вентилятора необходимо провести расчет сопротивлений по схемам, показанным на рис 2.4.

Потери на трении местных сопротивлений приточной системы.

RL= (λυ²ρL)/ (2d) (2.7)

RL= (0,0210²1,35)/ (0,372) =17,56 Па

Z=ξ (υ²ρ)/2 (2.8)

Z= (14,710²1,3)/2=955,5 Па

H=RL+Z (2.9)

Н=17,56+955.5=973 Па

где λ - коэффициент шероховатости труб;

d - диаметр трубопровода;

ρ - плотность воздуха при 12,5°С.

Разделим участки движения воздуха прописными буквами (получилось 6-участков). И результаты расчета снесем в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 Результаты расчета приточной вентиляции

Выбор вентиляторов производим по номограммам из литературы;

- с расходом воздуха на один вентилятор 15600/4==3 900 м³/ч.

- с потерями 973 Па.

Из номограммы выбираем вентилятор Е5.105-2 с двигателем N_у=2,2 кВт, n=1435 об/мин., υ=39 м/с.

Выбираем двигатель 4A90L4У3 из справочной литературы. N_у=2,2 кВт, n=1500 об/мин.

Таким образом, в результате расчетов получили: активное вентилирование в котельном цехе осуществляется четырьмя вентиляторами.

Расчет и выбор отопительных установок

Температура выходящего из калорифера воздуха, определяется по формуле :

t_пв=(Q_изб/ С'рV_в10³)+t_н (2.10)

где С'р - теплоемкость воздуха -1.3 кДж/м³.гр;

Q_изб - мощность отопительных приборов 20,3 кВт;

V_в - объем воздуха проходящего через вентилятор 3900 м³/ч.

t_пв=(20300/1,33900)-34=-30°С.

Получается отрицательной, для этого необходимо определить количество воздуха, проходящего через калорифер, при известной отопительных приборов и принимаемой температуре воздуха, выходящего из калорифера.

Количество воздуха, пропускаемого через калорифер:

V_к=Q_оп/С_р(t_к-t_н), м³/с, (2.11)

где t_к - температура воздуха после калорифера,

V_к=20,3/1,3(10+34)=0,356 м³/с.

Живое сечение калорифера для прохода воздуха:

F_к= V_кρ/V_ρ, м², (2.12)

Где ρ - плотность воздуха - 1,3 кг/м³;

V_ρ - для оребренных калориферов принимается - 3... 5 кг/м² c;

F_к=0,3561,3/3=0,154м².

По живому сечению подбирается калорифер [10] марки: КП46-СК-01АУЗ у которого:

- площадь поверхности теплообмена со стороны воздуха f=17,42 м²;

- длина теплопередающей трубки L=0,53 м.