Зависимости подачи теплоты объектам от изменения температуры наружного воздуха. Годовой запас условного топлива

Для определения величины годового запаса топлива в условных единицах необходимо знать величину расчётного годового потребления теплоты, для обеспечения которого проектируется котельная.

Годовое потребление состоит из расходов на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение (ГВС) и технологию. Они, в свою очередь, складываются из теплопотреблений отдельных объектов теплоснабжения и по характеру протекания во времени подразделяются на сезонные и круглогодичные. Сезонные нагрузки очень зависят от климатических условий (в нашем случае основным условием будет являться температура наружного воздуха). К сезонным относятся нагрузки отопления и вентиляции. Круглогодичные – фактически не зависят от климатических условий, таковыми являются нагрузки ГВС и технологические.

В нашем проекте три объекта теплоснабжения: промышленное предприятие и 2 жилых района. Расходы теплоты промышленным предприятием нам заданы, а величина теплопотребления в жилых районах нуждается в определении.

Для расчёта нам потребуются климатологические сведения по городу-местоположению котельной (Владивосток) из [2], таблица 3.1:

3.1 Тепловая нагрузка жилых районов. График подачи теплоты

Ввиду недостаточного количества сведений об этих объектах теплоснабжения, расчёт будем вести по нормативным укрупнённым формулам, в порядке согласном с [1]. По окончании расчётов построим график зависимости тепловой нагрузки жилых районов от температуры наружного воздуха.

Нагрузка на отопление

Максимальный тепловой поток на отопление жилых и общественных зданий:

= q_o·F·(1 + k₁), Вт (3.1)

где q_o – укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м² общей площади, принимаемый по [4], приложение 2, Вт/м². В нашем случае:

1-й жилой район:

Высота зданий – 35 м, высота потолков ≈ 3,5 м, следовательно этажность принимаем 35/3,5 = 5,71 ≈ 10 этажей. Здания возведены до 1985 года, с учетом внедрения энергосберегающих мероприятий.

2-й жилой район:

Высота зданий – 30 м, высота потолков ≈ 8,5 м, этажность – 9 этажей. Здания также

возведены до 1985 года, с учетом внедрения энергосберегающих мероприятий.

Линейной интерполяцией получаем q_о = 82,2 Вт/м² для обоих жилых районов.

F – площадь жилых зданий.

1-й жилой район: F₁ = 700 000 м²;

2-й жилой район: F₂ = 300 000 м²;

k₁ – коэффициент, учитывающий тепловой поток на отопление общественных зданий, принимаем k₁ = 0,25;

– тепловой поток на отопление

Тогда максимальный тепловой поток на отопление по районам:

1-й жилой район:

= q_o·F₁·(1 + k₁) = 86·700 000·(1 + 0,25) =75250000Вт = 75,25 МВт;

2-й жилой район:

= q_o·F₂·(1 + k₁) = 86·300 000·(1 + 0,25) = 32250000Вт = 32,25 МВт;

Нагрузка на вентиляцию

Максимальный тепловой поток на вентиляцию общественных зданий:

= k₁·k₂·q_o·F, Вт (3.2)

где k₂ – коэффициент, учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий, для зданий, построенных до 1985 года k₂ = 0,6;

Тогда максимальный тепловой поток на отопление по районам:

1-й жилой район:

= k₁·k₂·q_o·F = 0,25·0,6·86·700 000 = 9030000 Вт = 9,03 МВт;

2-й жилой район:

= k₁·k₂·q_o·F = 0,25·0,6·86·300 000 = 3870000 Вт = 3,87 МВт.

Нагрузка на горячее водоснабжение

Максимально-часовой тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий:

= , Вт (3.3)

Средний тепловой поток на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий:

= , Вт (3.4)

где n – число жителей:

1-й жилой район: n₁ = 70 000 чел.

2-й жилой район: n₂ = 30 000 чел.

– 1,2 - коэффициент, который учитывает выстывание горячей воды в абонентских системах ГВС,

– коэффициент неравномерности расхода теплоты за сутки наибольшего водопотребления, по [4], стр. 71, = 1,9;

n_c – длительность подачи теплоты. Организуем круглосуточную подачу, то есть n_c = 24 часа · 60 мин · 60 сек = 86 400 с;

t_з – температура холодной (водопроводной) воды, для расчётного режима принимаем t_з = 5ºC;

a = 120 л/с – норма расхода горячей воды на одного жителя в сутки,

b = 25 л/с – норма расхода горячей воды потребляемой в общественном здании на одного человека,

1,2 - коэффициент, который учитывает выстывание горячей воды в абонентских системах ГВС,

с_ср – средняя теплоёмкость воды в рассматриваемом интервале температур, с_ср = = 4 190 кДж/(кг·К);

1,2 – коэффициент, учитывающий выстывание горячей воды в системах абонента;

Тогда тепловые нагрузки на ГВС:

1-й жилой район:

= = 67,3367 МВт;

= = 29,5336 МВт.

2-й жилой район:

= = 28,8586 МВт;

= = 12,6573 МВт

Суммарные тепловые нагрузки по районам при расчётной температуре

Отопление: = + = 75,25 + 32,25 = 107,5 МВт;

Вентиляция: = + = 9,03 + 3,87 =12,9 МВт;

ГВС максимальные: = + = 67,3367 + 28,8586 = 96,1953 МВт;

ГВС средние: = + = 29,5336 +12,6573 = 42,1909 МВт;

График зависимости тепловой нагрузки жилых районов от температуры наружного воздуха

На графике существуют две зоны: зимнего (отопительного) и летнего (неотапливаемого) периода, характер тепловых нагрузок в которых принципиально различен. Граница между зонами находится на отметке в +10ºС. График будем строить для суммарных нагрузок, поскольку наклон всех тепловых характеристик у обоих районов совершенно одинаков.

В летний период присутствуют постоянные по величине нагрузки на ГВС:

= · ·β, Вт (3.5)

где t_л – температура холодной воды, для летнего периода, принимаем по [4], t_л = 15ºС.

β – коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному периоду, принимаемый, при отсутствии данных, для жилищно-коммунального сектора равным 0,8,

а для промышленных предприятий 1.

Тогда ГВС: = 42,1909· ·0,8 = 27,0022 МВт;

Технология: = 15 МВт;

В зимний период присутствуют постоянная нагрузки – на ГВС и переменные (зависящие от температуры наружного воздуха) – на вентиляцию и отопление:

= 19,67 МВт (3.6)

= · , Вт (3.7)

= · , Вт (3.8)

где t_пом – средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых помещений, принимаемая для жилых и общественных зданий равной 18ºС, а для производственных 16ºС.

t_тек – текущая температура наружного воздуха10ºС;

t_нрО – расчётная температура наружного воздуха для целей отопления. Ввиду используемых нами укрупнений эта температура совпадает с аналогичной для целей вентиляции, то есть t_нрО = t_нрВ = t_нр = -24ºС, хотя на практике t_нрО обычно ниже t_нрВ.

Тогда = · = 107,5 · = 17,9589 МВт;

и = · = 12,9 · = 2,7537 МВт;

Построим график тепловой нагрузки по жилым районам

Таблица 1.2– Изменение подачи теплоты промышленному предприятию в диапазоне

изменения температур наружного воздуха.

 

Расчётные параметры	Температура наружного воздуха
+10		-8	-16	-28
Текущие нагрузки на отопление , МВт	3,52	7,93	11,45	14,98	18,5
Текущие нагрузки на вентиляцию , МВт	1,14	2,57	3,71	4,86	6
Текущие нагрузки на горячее водоснабжение ,МВт	7,5	7,5	7,5	7,5	7,5
Текущие нагрузки на технологию ,МВт	12,5	12,5	12,5	12,5	12,5
Суммарная текущая тепловая нагрузка ,МВт	24,66	30,5	35,17	39,83	44,5

 

Рисунок 1.2 График изменения подачи теплоты промышленному предприятию в диапазоне изменения температур наружного воздуха.

 

3.2 Тепловая нагрузка предприятия. График подачи теплоты

У предприятия имеются 4 вида тепловых нагрузок. Распишем подробнее по режимным периодам.

Зимний период:

Технология: = 15 МВт;

ГВС: = 8,5 МВт;

Вентиляция: = · = 7· = 2,545 – 0,159·t_тек, МВт;

Отопление: = · = 25,5· = 9,272 – 0,5795·t_тек, МВт;

Летний период:

Технология: = 15 МВт;

ГВС: = · ·β = 8,5· ·1 = 6,8 МВт;

Построим график тепловых нагрузок промышленного предприятия.

Результаты расчетов сведем в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 – Сводная таблица расчетов тепловых нагрузок

Температура, ºС	Нагрузка на отопление, МВт	Нагрузка на вентиляцию, МВт	Нагрузка на ГВС, МВт	Суммарная нагрузка, МВт
	-	-	6,8	-
	-	-	6,8	-
	4,64	1,27		-
	4,64	1,27		29,41
	4,64	1,27	-	31,63
	6,38	1,75	-	33,84
-1	8,11	2,23	-	36,06
-4	9,85	2,70	-	38,27
-7	11,59	3,18	-	40,49
-10	13,33	3,66	-	42,70
-13	15,07	4,14	-	44,92
-16	16,81	4,61	-	47,14
-19	18,55	5,09	-	49,35
-22	20,28	5,57	-	51,57
-25	22,02	6,05	-	53,78
-28	23,76	6,52	-	56,00

 

1 – технология; 2 – вентиляция; 3 – ГВС; 4 – полная нагрузка; 5 – отопление.

Рисунок 3.2 – График тепловой нагрузки по предприятию.

 

3.3 График подачи теплоты котельной

Подаваемая котельной теплота складывается из тепловых нагрузок по объёктам теплоснабжения. Суммарное значение теплонагрузок по видам и полную теплонагрузку дадим на графике:

Результаты расчетов сведем в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 – Сводная таблица расчетов тепловых нагрузок.

Температура, ºС	Нагрузка на отопление, МВт	Нагрузка на вентиляцию, МВт	Нагрузка на ГВС, МВт	Нагрузка на технологию, МВт	Суммарная нагрузка, МВт
	-	-	19,39	15,00	34,39
	-	-	19,39	15,00	34,39
	-	-	19,39	15,00	34,39
	27,09	3,97	28,17	15,00	74,22
	35,56	5,25	28,17	15,00	83,98
	44,03	6,54	28,17	15,00	93,74
-1	52,50	7,82	28,17	15,00	103,50
-4	60,98	9,11	28,17	15,00	113,26
-7	69,45	10,39	28,17	15,00	123,01
-10	77,92	11,68	28,17	15,00	132,77
-13	86,40	12,96	28,17	15,00	142,53
-16	94,87	14,25	28,17	15,00	152,29
-19	103,34	15,54	28,17	15,00	162,05
-22	111,82	16,82	28,17	15,00	171,81
-25	120,29	18,11	28,17	15,00	181,57
-28	128,76	19,39	28,17	15,00	191,33

 

1 – технология; 2 – вентиляция; 3 – ГВС; 4 – полная нагрузка; 5 – отопление.

Рисунок 3.3 – График тепловой нагрузки по предприятию.

 

Для удобства дальнейших расчётов приведём уравнение полной тепловой нагрузки котельной:

Летний режим: = + + = 15 + 6,8 + 12,59 = 34,39 МВт;

Зимний режим: = + + + + + + + = 98,543 – 3,2528·t_тек, МВт;

3.4 Годовые расходы теплоты

Для построения графика Россандера (см. ниже) нам потребуются данные о длительности периодов с различными температурами в нашем (расчётном) городе, от них зависит длительность работы системы теплоснабжения с различными нагрузками. Такие сведения предоставит [4]:

Таблица 3.4 Длительность «стояния» температур
t, ºС	менее -45	-40	-35	-30	-25	-20	-15	-10	-5		+8
n, час	–	–	–

На основе данных таблицы строится график продолжительности тепловой нагрузки (график Россандера). Приведём его на рисунке 3.4.

Годовой расход теплоты определяется по следующей формуле:

Q_год = Q_годО + Q_годВ + Q_годГ + Q_годТ, Дж/год (3.9)

Слагаемые в ней представляют собой расходы на определённый вид теплопотребления. Зимние нагрузки будем приводить к среднесуточной температуре t_cp.

Отопление:

Q_годО = ( + )·n_о = (40,408 – 2,2449·t_ср + 9,272 – 0,5795·t_ср)·n_о, Дж/год (3.10)

где t_ср – средняя температура воздуха в отопительный период. Уже упоминалось, что

t_ср = - 3,7ºС.

n_о – продолжительность отопительного периода, n_о = 201 дн. = 4 824 ч = 17 366 400 сек.

Вентиляции. Эта нагрузка также существует только в отопительный период:

Q_годВ = ( + )·n_о = (4,848 – 0,2694·t_ср + 2,545 – 0,159·t_ср)·n_о, Дж/год (3.11)

Далее технологическая нагрузка. Самая простая для расчётов. Исходим из 365 дневного года:

Q_годТ = · 365 дн/год · 24 ч/дн · 60 мин/ч · 60 сек/мин, Дж/год (3.12)

ГВС. В течение летнего периода (365 – n_о) – потребляется одна постоянная величина, в течение отопительного периода (n_о). Более никаких слагаемых, потому что система у нас закрытая. Следователь по формуле:

Q_годГ = ( + )·(365 – n_о) + ( + )·n_о, МВт (3.13)

Теперь приведём результаты расчётов по формулам 3.10, 3.11, 3.12 и 3.13:

Отопление: Q_годО = (40,408 – 2,2449·(-3,7) + 9,272 – 0,5795·(-3,7))· 17 366 400= 1 044 252 001 МДж;

Вентиляция: Q_годВ = (4,848 – 0,2694·(-3,7) +2,545 – 0,159·(-3,7))· 17 366 400 = 155 945 359 МДж;

ГВС: Q_годГ = (6,8 + 12,59)·(31 536 000 – 17 366 400 ) + (8,5 + 19,67)· 17 366 400 = 763 935 685 МДж;

Технология: Q_годТ = 15·31 536 000 = 473 040 000 МДж.

Затем обратимся к формуле (1.9) и определим количество ГДж потребляемых в году:

Q_год = Q_годО + Q_годВ + Q_годГ + Q_годТ = 1 044 252 001 + 155 945 359 + 763 935 685 + 473 040 000 =

= 2 437 173 045 МДж

 

 

Рисунок 3.4 График Россандера

 

3.4.1 Сводная таблица результатов

Сведём в таблицу результаты расчётов, которые нам понадобятся в следующих главах. К таковым относятся тепловые нагрузки в отопительный период при расчётной температуре:

Таблица 3.5 Сводная таблица тепловых нагрузок
Показатель	1-й район	2-й район	Всего 1 + 2	Промышленное предприятие	Всего 1 + 2 + ПП
, МВт	48,29	54,97	103,26	25,50	128,76
, МВт	5,80	6,60	12,39	7,00	19,39
, МВт	9,27	10,40	19,67	8,50	28,17
, МВт	0,00	0,00	0,00	15,00	15,00
Всего	63,36	71,97	135,33	56,00	191,33

3.4.2 Годовой запас условного топлива

Считается по следующей формуле:

где Q_НизРаб – низшая рабочая теплота сгорания условного топлива,

Q_НизРаб = 7000 ккал/кг = = 29 307,6 кДж/кг = 29,308 МДж/кг.

η – КПД источника теплоснабжения, η = 0,9.

Тогда: 92 396 958,2 кг ≈ 92 396,96 т.

---

Поделиться:

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 101; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав

---

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒