Введение
Предприятия молочной промышленности относятся к энергоемким производствам. Это обусловлено тем, что при переработке животноводческого сырья и консервировании продукции на молочных заводах широко применяются разнообразные тепловые процессы. К ним относятся пастеризация и стерилизация молочных консервов, сушка молочных продуктов и другие процессы. Кроме того, значительное количество теплоты расходуется на нужды горячего водоснабжения, отопления и вентиляции производственных и вспомогательных цехов, административно-бытовых зданий и сооружений.
В связи с опережающим повышением цен на топливно-энергетические ресурсы возрастает доля стоимости затрат теплоты в структуре себестоимости производимой на 1 параметров, гарантирующими производство качественной продукции, представляет важную задачу. Актуальность данной проблемы определяется также ограниченностью не возобновляемых энергоресурсов, необходимостью проведения энергосберегающей политики и снижения уровня техногенной нагрузки систем энергосбережения на окружающую среду.
Системы теплоснабжения предприятий должны обеспечивать выработку и бесперебойную подачу в цеха теплоносителей заданных параметров, гарантирующих получение продукции высокого качества. Состояние теплоносителей определяется их давлением, температурой, энтальпией, степенью сухости и другими параметрами. Необходимо обеспечить резерв тепловой мощности в сезон массовой переработки сырья. Тепловые схемы должны предусматривать возможность максимального использования энергетического потенциала вырабатываемых теплоносителей, снижения выхода тепловых вторичных энергоресурсов и утилизации теплоты, образующихся в теплопотребляющих установках.
Цель работы.
Цель работы состоит в углублении знаний студентов по теоретическим разделам курсов теплотехнических дисциплин, освоении методики выполнения теплотехнических расчетов, изучении конструкции и принципа работы отдельных элементов систем теплоснабжения.
Обоснование типоразмера предприятия
Технические и энергоэкономические характеристики предприятий по переработке животноводческого сырья существенным образом зависят от объёмов и ассортимента производимой продукции. В связи с этим некоторые расчётные характеристики представлены в зависимости от типоразмера предприятия.
Для молочных заводов определяющий типоразмер представляет собой суммарную сменную переработку сырья с учётом норм расхода цельного молока на производство заданных объёмов продукции.
Цельно- и кисломолочная продукция 120*0,895=107,4
Масло животное 1,3*21,185=21,54
Сыры 0,95*9,285=8,82
Сухое молоко?2,4?*9,85=23,64
Типоразмер 200 т/с
Определение параметров теплоносителей в реперных точках
Для обеспечения высокой экономичности котлов давление вырабатываемого пара следует принимать в пределах от 7 до 11 ата при степени сухости Х от 0,9 до 0,95.
Точка А.
Принимаем давление пара в точке А равном 0,9 МПа, а степень сухости Х = 0,95.
Из таблицы берем значения Т, h’, r соответствующие значению давления 0,9.
h’- энтальпия кипящей воды, кДж/кг
r – теплота парообразования, кДж/кг
h – энтальпия влажного насыщенного пара
РА=0,9 МПа
ХА = 0,95
h’А= 742,6 кДж/кг
rА = 2030,4 кДж/кг
ТА= 175,36 ˚С
h А= h’А + rАxА = 742,6 + 2030,4*0,95 = 2671,48 кДж/кг
Точка Б.
Подающий паропровод в водоподогревателе для нужд горячего водоснабжения и отопления.
Давление при условии его дросселирования.
РБ = 0,7 МПа
hБ = hА = 2671,48 кДж/кг
h’Б = 697,1 кДж/кг
rБ = 2069,7 кДж/кг
ТБ = 164,96 °С
ХБ = (hБ – h’Б)/ rБ = (2671,48 – 697,1) / 2069,7 = 0,96
Точка В.
Паропровод на входе в производственный корпус, давление Р понижается, температура уменьшается, в зависимости от расстояния до производственного корпуса. Потери давления Рпот. на 100 метров паропровода принимаем 8-10 кПа, а потери энтальпии hпот. от 1-1,5 % на 100 метров паропровода. Принимаем потери давления 10 кПа. Так как длина паропровода 161 метр, то
100 10 кПа
161 - Х кПа
Х = 16,1 кПа
Рпот. = 16,1 кПа
РВ = РА - Рпот = 0,9*10 6 – 0,0161*10 6 = 0,8839 МПа
Принимаем потери энтальпии h пот 1 %
100 - 1 %
161 - Х %
Х = 1,61%
h пот = 1,61 %
hВ = hА – h пот = 2671,48 –43,01= 2628,47 кДж/кг
h’В = 739,4 кДж/кг
rВ = 2049,6 кДж/кг
РГ1 = 0,3 Мпа | РГ2 = 0,3 МПа | РГ3 = 0,3 Мпа | РГ4 = 0,5 МПа |
ТГ1 = 133,5 °С | ТГ2 = 133,5 °С | Т Г3 =133,5 °С | ТГ4 = 151,85 °С |
h’Г1 = 561,1 кДж/кг | h’Г2 = 561,1 кДж/кг | h’Г3 = 561,1 кДж/кг | h’Г4 = 640,1 кДж/кг |
rГ1 = 2164,1 кДж/кг | rГ2 = 2164,1 кДж/кг | rГ3 = 2164,1 кДж/кг | rГ4 = 2108,4 кДж/кг |
Х Г1 = 0,95 | ХГ2 = 0,95 | ХГ3 = 0,95 | ХГ4 = 0,94 |
ТВ = 174,6°С
ХВ= (hВ – hВ’)/ rВ = (2628,47 – 739,4) / 2049,6 = 0,92
Точка Г.
Давление пара в технологических аппаратах отдельных цехов принимается по таблице 7, в которой приведены также доля расходуемого в них «глухого» пара агп и доля «пролетного» пара Х пп в образующейся пароконденсатной смеси.
Г1 – цех цельно- и кисломолочного молока
Г2 – маслоцех
Г3 – сыродельный цех
Г4 – цех сухого молока
Г5 – цех консервов
hГ = hВ = 2628,47 кДж/кг
ХГ1-3 = (hГ – hГ’)/ rГ =(2628,47 – 561,4)/2164,1=0,95
XГ4-5=(2628,47 -640,1)/2108,4=0,94
Точка Д.
Конденсатопровод в цехах.
РД рекомендовано 0,9 РГ каждого цеха.
РД1 = 0,27 МПа | РД2 = 0,27 МПа | РД3 = 0,27 МПа | РД4 =0,45 МПа |
ТД1 = 129,98 С | ТД2= 129,98 С | ТД3 = 129,98 С | ТД4= 147,92С |
h’Д1 = 546,2 кДж/кг | h’Д2 = 546,2 кДж/кг | h’Д3 = 546,2 кДж/кг | h’Д4 = 623,2 кДж/кг |
rД1 = 2174,5 кДж/кг | r Д2= 2174,5 кДж/кг | rД3= 2174,5 кДж/кг | rД4 = 2120,6 кДж/кг |
X Д1 = 0,1 | X Д2 = 0,1 | X Д3 = 0,1 | X Д4 =0,1 |
РД1 = 0,9*0,3 = 0,27 МПа
РД2 = 0,9*0,3 = 0,27 МПа
РД3 = 0,9*0,3 = 0,27 МПа
РД4 = 0,9*0,5 = 0,45 Мпа
hПКС= h’ + r*X
hПКС Д1 = 763,65 кДж/кг
hПКС Д2 = 763,65 кДж/кг
hПКС Д3 = 763,65 кДж/кг
hПКС Д5 = 835,26 кДж/кг
Точка Е.
Конденсатопровод после утилизационной установки.
Переохлажденный конденсат можно использовать для подогрева воды (для нужд горячего водоснабжения).
РЕ = Рср (РД)* 0,9 = 0,31 Мпа
Происходит полная конденсация с последующим переохлаждением до 80 °С.
h воды = Св * Т конд. = 4,19 * 80°С = 335,2 кДж/кг
где Св – теплоемкость конденсата кДж/кг
для воды Св = 4,19 кДж/кг
Т нас. = 134,66° С
Степень переохлаждения
Δt = Т нас – Т кон = 134,66 – 80 = 54,66° С
Точка Ж.
Водоподогреватели после системы отопления.
В зависимости от наружной Т (расчетной) для самой холодной пятидневки года выбрано из рисунка 7.
Т (расчетная) берется из таблицы 8, в зависимости от местоположения предприятия. Для города Иваново:
Т = -28 °С
Тп = 127 °С
То = 63 °С
Температура конденсата после водоподогревателя принимаем на 35 – 40 °С выше Т обратной воды.
Т кон = 63+40 = 103 °С
Давление Рж = 0,9 (РБ -Pпотерь) = 0,7*(1-0,10) = 0,63 МПа
Т нас = 160,12 °С
hж= Св* Т кон = 4,19 * 103 °С = 431,57 кДж/кг
Степень переохлаждения конденсата
Δt = Т нас – Т к = 160,12 – 103 = 57,12 °С
Точка З.
Конденсатопровод после водоподогревательной системы горячего водоснабжения.
Принимаем температуру горячей воды Тгв = 70° С
(после водоподогревателя)
Тк принимаем на 25 – 30 °С выше Т гв.
Тк = 70 +30 = 100 °С
Рз = 0,9 * РБ = 0,9* 0,7 = 0,63 МПа
Тнас = 160,12 °С
hк = С в* Тк = 4,19* 100 = 419 кДж/кг
Степень переохлаждения
Δt = Тнас – Тк = 160,12 – 100 = 60,12 °С
Точка И.
Конденсатопровод от сторонних потребителей.
Давление возвращаемого от сторонних потребителей конденсата принимаем Ри = 0,2 ати=0,3 МПа.
Температура конденсата tК=75 оС.
Тнас = 133,54 °С
Тк = 67 °С
hк= Св* Тк = 4,19*67 = 280,73 кДж/кг
Δt = Тнас – Тк = 133,54 – 67 = 66,54 °C
Определение удельных расходов теплоты на выработку отдельных видов продукции
qi = di (hi (1-а гл i) + (hi –h пксi) a глi) 10 –3
Из таблицы 7 берём значения:
агп 1 = 0,5
агп 2 = 0,4
агп 3 = 0,3
а гп 4 = 0,85
Из таблицы 10 берём значения:
d 1 = 0,2 т/т
d 2 = 7,0 т/т
d 3 = 7,0 т/т
d 4 = 17 т/т
q1 = d1 (h1 (1 – агл 1) + (h1 – hпкс 1) aгл1)10-3 =
0,2(2628,47(1 – 0,5) + (2628,47 – 763,65) 0,5) 10-3 =0,4493 ГДж/т
q2 = d2 (h2 (1 – aгл 2) + (h2 - hпкс 2) aгл 2) 10-3 =
7,0 (2628,47(1- 0,4) + (2628,47 – 763,65) 0,4) 10-3 = 16,261 ГДж/т
q3 =d3 (h3(1 – aгл3) + (h3 – hпкс3) aгл3) 10-3 =
7,0(2628,47(1– 0,3) + (2628,47 – 763,65) 0,3) 10-3 = 16,796 ГДж/т
q4 = d4(h4(1 – агл 4) + (h4 – hпкс4) aгл4)10-3 =
17(2628,47(1 – 0,85) + (2628,47 – 835,26) 0,85) 10-3 = 32,614 ГДж/т