8978

41

тепловые потери в нем достигают 69,43%. Большая же часть потерь эксергии приходится на котельный агрегат – 52,909%. Можно сделать вывод о том, что котел, является весьма эффективным устройством с позиций первого закона термодинамики, и весьма несовершенным с позиций второго закона из-за большой разности температур топочных газов и рабочего тела, что приводит к не полному использованию температурного потенциала теплоты, полученной при сжигании топлива. Существенных результатов по снижению потерь эксергии в котле можно достигнуть путем уменьшения разности температур продуктов сгорания топлива и рабочего тела. Уменьшения этой разности температур можно добиться двумя путями — или уменьшением температуры продуктов сгорания в топке котла, или же увеличением средней температуры рабочего тела в процессе подвода теплоты.

Потери эксергии в турбогенераторной установке составляют 4,955% для турбины и 0,333% для генератора, их уменьшение может быть достигнуто путем улучшения конструкции проточной части и механических элементов турбины.

5.Заключение

Входе работы проведен анализ термодинамической эффективности паросилового цикла Ренкина. Определен эффективный абсолютный КПД паросиловой установки двумя способами: методом коэффициентов полезного действия и эксергетическим методом.

После исследования диаграммы потоков эксергии котельного агрегата, можно выявить несколько особо крупных источников потерь теплоты. Прежде всего, таким источником потерь является котел. Основной статьей потерь эксергии в котле является не полное использование теплоты уходящих дымовых газов. Снижение конечной температуры уходящих газов, посредством нагрева воды, подаваемой в котел, частично решает эту проблему. При снижении конечной температуры уходящих газов и повышении средней температуры теплоносителя по всему циклу, значительно снизит потери эксергии. Также снизить потери теплоты с уходящими газами позволит более совершенная газоизоляция котельного агрегата и газовоздушного тракта, по ходу которого, появляются присосы воздуха. К снижению потерь приведет также периодическая качественная очистка внутренних и наружных поверхностей котла от загрязнений.

Потери в турбине и конденсаторе можно снизить путем совершенствования системы диафрагм и проточных камер турбины, путем модернизации сопел последней ступени турбины, ведущих в конденсатор. Модернизация пароводяных вводов в конденсатор также способствует снижению потерь эксергии. Система равномерного охлаждения пара в конденсаторе очень положительно скажется на работе всей системы и поспособствует снижению потерь теплоты.

Потери в насосе частично решаются путем замены старых насосов на более современные, которые являются более эффективными, обладают большим КПД.

42

Список используемых источников

1.Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод) 3-е изд.-

СПб.: НПО ЦКТИ, 1998. - 256с.

2.Эстеркин, Р. И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование: Учеб, пособие для техникумов / Р. И. Эстеркин. - Л.: Энерго-атомиздат. Ленингр. Отд-ние, 1989.-280 с.: ил.

3.Ривкин С.Д., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара -М, «Энергоатомиздат», 1984. - 80с.

4.Роддатис, К. Ф. Справочник по котельным установкам малой производительности // К. Ф. Роддатнс, А. Н. Полтарецкий; под ред. К. Ф. Роддатиса - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 488 с.: ил.

5.Делягин, Г. М. Теплогенерирующие установки : Учеб для вузов / Г. М. Делягин, В. И. Лебедев, Б. А. Пермяков. - М.: Стройиздат, 1986. - 559 с.: ил.

6.Бузников, Е. Ф. Производственные и отопительные котельные / Е.Ф. Бузников, К. Ф. Роддатис, Э. Я. Берзиньш. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 248 с.: ил.

7.Гусев, Ю. Л. Основы проектирования котельных установок: Учебное пособие / Ю. Л. Гусев - Изд. 2-е, перераб. и доп. - Л.: Стройнздат, 1973.

-248с.: ил.

8.Дыскин, Л.М. Определение эффективности паросилового цикла: Метод.указ. к расчетно-графической работе по дисциплине «Термодинамиа» для студентов специальности «Промышленная теплоэнергетика» / Л.М.Дыскин, Н. Новгород. ННГАСУ, 2004 – 44 с.: ил.

9.Назмеев Ю.Г. Теплотехнические системы и энергобалансы промышленных предприятий: Учебноепособиедлястудентоввузов/Ю.Г. Назмеев, И.А. Конахина.

– М.: ИздательствоМЭИ, 2002. – 407 с., ил.

10.Каменев П.Н. Вентиляция : учеб. для студентов вузов по спец.

"Теплогазоснабжение и вентиляция" направления подгот. дипломир. специалистов "Стр-во"/ П.Н. Каменев, Е.И. Тертичник. М. : АСВ,

2011.- с.

11.Жила В.А. Газовые сети и установки : учеб. пособие для студентов учреждений сред. проф. образования по спец. 2915 "Монтаж и эксплуатация оборудования и систем газоснабжения"/ В.А. Жила, О.Н. Брюханов, М.А. Ушаков. М. : Академия, 2003.- с.

12.Сидельковский Л.Н. Котельные установки промышленных предприятий : учеб. для студентов вузов по спец. "Пром. теплоэнергетика"/ Л.Н. Сидельковский, В.Н. Юренев. М. : ООО

"БАСТЕТ", 2009.- с.

13.Сканави А.Н. Отопление : учеб. для студентов вузов по направлению "Стр-во" (спец. 290700 "Теплогазоснабжение и вентиляция") /А.Н. Сканави, Л.М. Махов. М. : Изд-во АСВ, 2006.- с.

14.Либерман Н.Б. Справочник по проектированию котельных установок

43

систем централизованного теплоснабжения: общие вопросы проектирования и основ. оборудование: справочное изддание/ Н.Б. Либерман, М.Т. Нянковская. М. : ЭКОЛИТ, 2011.- с.

15. Сотникова О. А. Теплоснабжение / О.А. Сотникова, В. Н. Мелькумов. М.: Издательство ACB, 2009.- с.

6. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Курсовая работа выполняется магистрантом по выданному заданию в следующем порядке.

1.Выбор исходных данных для составления теплового и эксергетического балансов;

2.Составление по параметрам паросиловой установки цикла Ренкина;

3.Анализ цикла Ренкина методом КПД;

4.Анализ цикла Ренкина эксергетическим методом;

5.Мероприятия по повышению КПД котельной установки.

Основные сведения и расчётные зависимости приведены выше в разделах 1-5.

Бланк задания для КР имеет следующий вид

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет» (ННГАСУ)

Факультет инженерно-экологических систем и сооружений

КАФЕДРА ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЯ

ЗАДАНИЕ

с методическими рекомендациями на выполнение курсовой работы по дисциплине «Энергобалансы промышленных предприятий»

для магистрантов направления 13.04.01 Теплоэнергетика и теплотехника, профиль Тепломассообменные процессы и установки

Студенту__________________________________________курса________________

группы_________________________ формы обучения _________________________

Направление 13.04.01 Теплоэнергетика и теплотехника

профиль Тепломассообменные процессы и установки

Генпланы объектов предприятия__________________________________________

44

1. Технологические данные:

цех №1________________________________________________________

цех №2________________________________________________________

2. Месторасположение объектов _____________________________________________

Задание к исполнению принял

______________________________________________________________

Срок сдачи работы

_________________________________________________________________________

дата

Руководитель проектирования

______________________________________________________________

2.Методические рекомендации:

1.Основные расчеты и проектная подготовка по энергобалансам промышленных

предприятий

1.1На планах и разрезах проектных решений проставить параметры и характеристики систем ТГВ.

1.2Рассчитать энергобалансы промышленного предприятия

1.8Обосновать выбранные методы расчётов энергобалансов промышленного предприятия

2.Расчёт энергобалансов элементов и оборудования систем ТГВ.

3.Конструирование элементов систем ТГВ и ЭОС.

4.Составление таблиц энергобалансов промышленного предприятия.

5.Составление характеристик, спецификации и расчетно-пояснительной записки

5.1Составить характеристики энергоэффективных систем по ГОСТ 21.602-2003

5.2Составить сводные спецификации систем по ГОСТ 21.602-2003

5.3Составить расчетно-пояснительную записку.

Рекомендуемые источники

1.Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод) 3-е изд.- СПб.: НПО ЦКТИ, 1998. - 256с.

2.Эстеркин, Р. И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование: Учеб, пособие для техникумов / Р. И. Эстеркин. - Л.: Энерго-атомиздат. Ленингр. Отд-ние, 1989.-280 с.: ил.

3.Ривкин С.Д., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара -М, «Энергоатомиздат», 1984. - 80с.

4.Роддатис, К. Ф. Справочник по котельным установкам малой производительности // К. Ф. Роддатнс, А. Н. Полтарецкий; под ред. К. Ф. Роддатиса - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 488 с.: ил.

5.Делягин, Г. М. Теплогенерирующие установки : Учеб для вузов / Г. М. Делягин, В. И. Лебедев, Б. А. Пермяков. - М.: Стройиздат, 1986. - 559 с.: ил.

45

6.Бузников, Е. Ф. Производственные и отопительные котельные / Е.Ф. Бузников, К. Ф. Роддатис, Э. Я. Берзиньш. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 248 с.: ил.

7.Гусев, Ю. Л. Основы проектирования котельных установок: Учебное пособие / Ю. Л. Гусев - Изд. 2-е, перераб. и доп. - Л.: Стройнздат, 1973. - 248с.: ил.

8.Дыскин, Л.М. Определение эффективности паросилового цикла: Метод.указ. к расчетно-графической работе по дисциплине «Термодинамиа» для студентов специальности «Промышленная теплоэнергетика». Н. Новгород. ННГАСУ, 2004 – 44с.: ил.

9.Назмеев Ю.Г. Теплотехнические системы и энергобалансы промышленных предприятий: Учебное

пособие для студентов вузов /Ю.Г. Назмеев, И.А. Конахина. – М.: Издательство МЭИ, 2002. – 407 с., ил.

10.СП 60.13330.2012. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха [Текст]: Минрегион России. – М.: Росстандарт, 2013.- 48 с.

11.ГОСТ 12.1.005-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны [Текст]. – М.: Стройиздат, 1988. – 47 с.

12.СН 245-71. Проектирование промышленных предприятий [Текст]. – М.: Стройиздат,

1971.-93 с.

13. Баркалов, Б.В. Внутренние санитарно-технические устройства [Текст]: справочник проектировщика в 3-х ч. Часть 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. в 2 кн./ Б.В. Баркалов, Н.Н. Павлов и др.; под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера. - 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1992. – 416 с.

УРАВНЕНИЯ БАЛАНСОВ ВРЕДНЫХ ВЫДЕЛЕНИЙ В ПОМЕЩЕНИИ

К вредным выделениям в гражданских и общественных зданиях относятся теплота, водяные пары (влага), углекислый газ.

В промышленных зданиях к вышеперечисленным добавляются пыль, вредные газы и пары, образующиеся в результате технологических процессов.

УРАВНЕНИЕ БАЛАНСА ТЕПЛОТЫ

Уравнение баланса теплоты представляет собой алгебраическую сумму всех теплопоступлений в помещение и теплопотерь данного помещения.

Всостав теплопоступлений входят следующие составляющие:

1)тепловыделения от технологического оборудования;

2)теплопоступления от людей;

3)теплопоступления от источников искусственного освещения;

4)теплопоступления от солнечной радиации;

5)теплопоступления от отопления и т. д.

Всостав теплопотерь входят:

1)теплопотери через ограждающие конструкции;

2)теплопотери на нагрев инфильтрующегося воздуха;

3)теплопотери на испарение воды с открытых поверхностей жидкости;

4)теплопотери на нагрев поступающих материалов и полуфабрикатов и т. д. Уравнение теплового баланса имеет вид:

46

Так как это алгебраическое выражение, то второе слагаемое можно записывать со знаком «+», подразумевая при этом отрицательное значение величины, входящей в состав суммы.

В реальных условиях всегда существует дисбаланс ±ΔQ, Вт, между количеством теплопоступлений и количеством теплопотерь:

теплоизбытки. Системы вентиляции и кондиционирования корректируют этот дисбаланс.

Если учесть в выражении (7.2) количество теплоты, вносимое и удаляемое с вентиляционным воздухом, то нижеприведенное уравнение (38)

По знаку ∆Q, входящему в уравнение (7.3), определяют вид систем, которые обеспечивают микроклимат в помещении. Эти системы называются комбинированными. При положительном дисбалансе предусматривают систему холодоснабжения, совмещенную с системами вентиляции и кондиционирования воздуха, а при отрицательном дисбалансе предусматривают систему воздушного отопления, совмещенную с системами вентиляции и кондиционирования воздуха.

В зависимости от типа проектируемых систем температура приточного воздуха для систем общеобменной вентиляции определяется по выражению:

где Gпр – массовый расход приточного воздуха, кг/ч; ∆Qявн – явная теплота, Вт.

Для систем кондиционирования определяется удельная энтальпия приточного воздуха Iпр, кДж/кг, которая рассчитывается в зависимости от полной теплоты ±∆Qп, массового расхода приточного воздуха Gпр , кг/ч, и энтальпии воздуха в рабочей зоне:

48

УРАВНЕНИЕ БАЛАНСА ВОДЯНЫХ ПАРОВ В ПОМЕЩЕНИИ

По аналогии с выражением (38) запишем уравнение массового баланса водяного пара (влаги) в помещении:

где Gw – количество водяного пара (влаги), поступающего в помещение от технологического оборудования и через неплотности систем пароснабжения, кг/ч;

Gw пр – массовый расход водяного пара, поступающего в помещение с приточным воздухом, кг/ч;

Gw ух – массовый расход водяного пара, удаляемого из помещения с вытяжным воздухом, кг/ч.

Количество водяных паров, поступивших в помещение с приточным воздухом, определяется по зависимости

Количество водяных паров, удаляемых из помещения с вытяжным воздухом, рассчитывается по выражению

где dпр i – влагосодержание приточного воздуха, поступающего в помещение от i-той приточной системы, г/кг сух. возд.;

dух j – влагосодержание уходящего воздуха, удаляемого из помещения j-той вытяжной системой, г/кг сух. возд.

УРАВНЕНИЕ БАЛАНСА ГАЗОВ И ПАРОВ

В инженерной практике все выделения газов и паров в помещении принято называть вредностями. Тогда, по аналогии с уравнением (7.12) баланс выделений в помещении по каждому (одному) компоненту можно записать в виде:

50

Этот дисбаланс компенсируется количеством эксфильтрующегося или инфильтрующегося воздуха при выключенных механических системах вентиляции.

УРАВНЕНИЕ ВОЗДУШНО - ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА В ПОМЕЩЕНИИ

Запишем в систему уравнений выражения (7.3) и (7.18):

Система (7.20) называется уравнением воздушно-теплового баланса.

Данная системы позволяет определять производительность общеобменных приточных или общеобменных вытяжных систем вентиляции.

Производительности местных систем (приточных и вытяжных) определяются заранее.

7.ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

1.Основные понятия и определения энергетического баланса.

2.Составление материальных балансов промышленного предприятия.

3.Составление энергетических балансов ПП.

4.Составление эксергетических балансов ПП.

5.Методы анализа энергетического баланса ПП

6.Критерии эффективности энергопотребления на промышленных предприятиях.

7.Анализ эффективности энергоиспользования в элементах оборудования ПП.

8.Анализ эффективности энергоиспользования в системах ПП.

9.Вторичные энергетические ресурсы от теплотехнологических процессов.

10.Системы теплоснабжения ПП.

11.Системы сбора и возврата конденсата открытого типа.

12.Системы сбора и возврата конденсата закрытого типа.

13.Пароконденсатный баланс производственного участка.

14.Системы хладоснабжения ПП.

15.Системы оборотного водоснабжения ПП.

16.Системы воздухоснабжения ПП.

17.Системы вентиляции ПП.

18.Системы кондиционирования воздуха ПП.

19.Понижающие трансформаторы теплоты абсорбционного типа в системах тепло- и хладоснабжения ПП.