Контрольная работа по "Теплотехнике"

Возможны 3 схемы включения насоса по отношению к элеватору:

Схема 1.

 

Схема 1 применяется, если потери напора в остановленном насосе невелики и не могут заметно снизить коэффициент смешения элеватора. Если это условие не выполняется, применяют схему 2.

 

Схема 2

При малых перепадах давления необходимо прикрывать задвижку 1 в схеме 3.

 

Схема 3

Другой схемой, которая может  обеспечить двухступенчатое регулирование в зоне высоких температур наружного воздуха, является схема с двумя элеваторами.

Схема 4

Отключение одного элеватора ведет к снижению расхода сетевой воды и повышению коэффициента смешения. Каждый элеватор может быть рассчитан на 50% расхода воды, либо один на 30-40%, а другой на 70-60%.

Разработаны элеваторы  с регулируемым соплом. Путем введения иглы изменяется сечение сопла и соответственно коэффициент смешения. Это позволяет в теплый период снизить расход сетевой воды и увеличить коэффициент смешения, сохраняя постоянным расход в системе отопления. Как бы ни была совершенна конструкция элеватора, погрешность и маневренность при зависимом присоединении от этого не повысятся. В последние годы в связи с увеличением строительства зданий повышенной этажности растет использование независимых схем присоединения систем отопления через водо-водяные подогреватели. Переход на независимые схемы позволяет широко применять автоматизацию и повысить надежность теплоснабжения. Целесообразно применять независимое присоединение систем отопления в сетях с непосредственным водоразбором, что позволяет ликвидировать основной недостаток этих систем, а именно, низкое качество воды, идущей на горячее водоснабжение.

 

 

 

5. Классификация  систем отопления

Системы отопления по расположению основных элементов подразделяются на местные и центральные. В местных системах для отопления, как правило, одного помещения все три основных элемента конструктивно объединяются в одной  установке, непосредственно в которой происходит получение, перенос и передача теплоты в помещение. Теплопереносящая рабочая среда нагревается горячей водой, паром, электричеством или при сжигании какого-либо топлива. Примером местной  системы является газовоздушный  отопительный агрегат (рис. 1.3), применяемый, в частности, для отопления производственных помещений большого объема. Тепловая энергия, получаемая при сжигании газообразного топлива в горелке, передается в поверхностном теплообменнике теплоносителю - воздуху, нагнетаемому вентилятором. Горячий воздух по теплопроводам (каналам) выпускается в помещение после очистки в фильтре. Охлаждающиеся продукты сгорания газа удаляются через дымоход в атмосферу. Рис. 1.3. Схема газовоздушного отопительного агрегата: 1 - газовая горелка; 2 - дымоход; 3 - вентилятор; 4 - газовоздушный теплообменник; 5 - теплопроводы (каналы); б - воздушный фильтр Еще одним примером местной системы отопления могут  служить отопительные печи. В местной  системе отопления с использованием электрической энергии теплопередача может осуществляться с помощью жидкого или газообразного теплоносителя, либо без него непосредственно от разогретого твердого элемента. Центральными называются системы, предназначенные для отопления группы помещений из единого теплового центра. В тепловом центре находятся теплогенераторы (котлы) или теплообменники. Они могут размещаться непосредственно в обогреваемом здании (в котельной или местном тепловом пункте) либо вне здания - в центральном тепловом пункте (ЦТП), на тепловой станции (отдельно стоящей котельной) или ТЭЦ. Теплопроводы  центральных систем подразделяют на магистрали (подающие, по которым подается теплоноситель, и обратные, по которым отводится охладившийся теплоноситель), стояки (вертикальные трубы или каналы) и ветви (горизонтальные трубы или каналы), связывающие магистрали с подводками к отопительным приборам (с ответвлениями к помещениям при теплоносителе воздухе). Примером центральной  системы является система отопления  здания с собственным тепловым пунктом или котельной, принципиальная схема которой не будет отличаться, если отопительные приборы размещены во всех обогреваемых помещениях этого здания. Центральная система  отопления называется районной, когда группа зданий отапливается из отдельно стоящей центральной тепловой станции. Теплогенераторы, теплообменники и отопительные приборы системы здесь также разделены: теплоноситель (например, вода) нагревается на тепловой станции, перемещается по наружным (с температурой ti) и внутренним (внутри здания, с температурой tr<ti) теплопроводам в отдельные помещения каждого здания к отопительным приборам и, охладившись, возвращается на тепловую станцию. Схема районной системы отопления: 1 - приготовление первичного теплоносителя; 2 - местный тепловой пункт; 3 и 5 - внутренние подающие и обратные теплопроводы; 4 - отопительные приборы; б и 7 - наружный подающий и обратный теплопроводы; 8 - циркуляционный насос наружного теплопровода В современных  системах теплоснабжения зданий от ТЭЦ или крупных тепловых станций используются два теплоносителя. Первичный высокотемпературный теплоноситель перемещается от ТЭЦ или тепловой станции по городским распределительным теплопроводам к ЦТП или непосредственно к местным тепловым пунктам зданий и обратно. Вторичный теплоноситель после нагревания в теплообменниках (или смешения с первичным) поступает по наружным (внутриквартальным) и внутренним теплопроводам к отопительным приборам обогреваемых помещений зданий и затем возвращается в ЦТП или местный тепловой пункт. Первичным теплоносителем обычно служит вода, реже пар или  газообразные продукты сгорания топлива. Если, например, первичная высокотемпературная вода нагревает вторичную воду, то такая центральная система отопления именуется водоводяной. Аналогично могут существовать водовоздушная, пароводяная, паровоздушная, газовоздушная и другие системы центрального отопления. По виду основного (вторичного) теплоносителя местные  и центральные системы отопления принято называть системами водяного, парового, воздушного или газового отопления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача № 1:

Рассчитать калориферную установку в системе воздушного отопления производственного помещения для нагревания воздуха L = 250 м³/с с начальной температурой t_н = –18 ^оС до конечной t_к = 20 ^оС. Теплоноситель: вода с параметрами t_r = 150 ^оС и t_о = 70 ^оС.

Решение. Определяем плотность (объемная масса) воздуха при t_к = +20 ^оС:

L=250 м³/с = 900,000 м³/ч

кг/м³.

1.  Расход тепла на нагревание воздуха, ккал/ч,

Q=0.28 * L * ρк *с *(tk-tн )

с -  удельная теплоемкость воздуха – 1,005 кДж/(кг * °с)

ρк – плотность воздуха кг/м3    при температуре tk °с

 

Q =0,28 * 900,000 * 1,205 *1,005 * (20-(-18)) = 610356 ккал/ч.

 

2.  Задаемся массовой  скоростью w r = 7 кг/(м^2? с),

3.     Определяем  фронтальное сечение f  м²

f =

м².

По [1, таблица 2,28] принимаем  калориферы модели КСк  4-9 с установкой их параллельно по воздуху  Fн  - 29,57 м2

f = 94 * 0,46 = 43,24м².

Определяем фактическую  массовую скорость, кг/(м²

с), при параллельной установке калориферов:

= кг/(м² с).

Скорость теплоносителя в трубках калориферов, м/с, при последовательном присоединении трубопровода

Находим массовый расход воды Gж  кг/ч

Gж=

Где  Сж –удельная  теплоемкость воды, Сж = 4,19 кДж/(кг*°С).

Gж=

 кг/ч

Находим скорость воды в  трубках калориферов

ωтр = Gж / (f тр * 1000 *3600)

ωтр = 6503/ 0,00111 * 1000 * 3600 = 1,62 м/с

По [1, таблица 2,29] для w r = 6,92кг/(м²

с), w _mp = 1,62 м/с, коэффициент теплопередачи калорифера к = 68,95 к,Вт/(м^{2  о}С).

Определим требуемую  поверхность нагрева, м², калориферной установки

где 

 – средняя температура теплоносителя; t_СР – средняя температура воздуха,

F k

226, 98 м².

Находим количество подлежащих установке калориферов при поверхности  нагрева одного калорифера :

n = Fтр/Fн шт.

n = 226,98 /  29,57 = 7,67

Принимаем к установке  восемь калориферов

8 * 29,57 = 236,57 м2

Запас поверхности нагрева  составляет примерно 5% что вполне допустимо.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача № 2:

 

1. Теплотехнический расчет наружных ограждений

 

1. Исходные данные. Параметры наружного воздуха района строительства выбираем согласно СНиП 23-01-99 «Строительная климатология».

1. Город - Кемерово.

2. Ориентация фасада  здания – восток

3. Температура воздуха  наиболее холодной пятидневки  с обеспеченностью 0,92 t_ext = -39 ^оС.

4. Продолжительность  периода со средней суточной температурой воздуха £8 ^оС - Z=231 сутки

5. Средняя температура воздуха периода со средней суточной температурой воздуха £8 ^оС - t_ht =-8,3^оС

6. Расчетные температуры внутреннего воздуха помещений в холодный период года t_int:

  - Жилые комнаты – 21 (23) ^оС;

 

2. Определяем требуемое сопротивление теплопередачи наружной стены исходя из санитарно-гигиенических условий:

, м²×°С ∕ Вт.

n – коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности стены по отношению к наружному воздуху

- коэффициент теплоотдачи внутренней  поверхности стены Вт∕(м²×°С)

          - нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности стены

t_н – расчетная температура наружного воздуха - 39 ^оС

t_в – расчетная температура внутреннего воздуха, 22 ^оС

Z_оп - продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха

t_оп - средняя тем-ра воздуха периода со средней сут. температурой воздуха

Определяем величину градусо-суток отопительного периода  ГСОП

Затем определяем требуемое  сопротивление теплопередачи, исходя из условий энергосбережения, по прил. 2[6], в зависимости от величины градусо-суток отопительного периода ГСОП( D_d)

a и b – коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий

 

Из двух полученных значений требуемого сопротивления для дальнейших расчетов выбираем большее. По этому расчету с учетом коэффициента теплотехнической однородности определяем термическое сопротивление слоя утеплителя.

Общее сопротивление  теплопередаче находится по формуле:

(1)

где R_в и R_н – соответственно сопротивление теплообмену на внутренней и наружной поверхности.

Выражаем термическое  сопротивление утеплителя:

Ограждающая конструкция  стены:

Слой 1 -  внутренняя штукатурка. Цементно-шлаковый раствор. Толщина слоя δ₁ = 0,01 м. Теплопроводность λ₁= 0,81 Вт / м×^оС.

Слой 2 – кирпич силикатный. Толщина слоя δ₂ = 0,12 м. Теплопроводность λ₂ = 0,87 Вт / м× ^оС.

Слой 3 – утеплитель минераловатная плита. Толщина δ₃, вычисляемая далее. Теплопроводность λ₃ = 0,052 Вт / м× ^оС.

Слой 4 – кирпич глиняный обыкновенный. Толщина слоя δ₄ = 0,25 м. Теплопроводность λ₄ =   0,76 Вт / м× ^оС.

Слой 5 – наружная штукатурка. Цементно-песчанный раствор. Толщина  слоя δ₅ = 0,01 м. Теплопроводность λ₅ = 0,93 Вт / м×^оС.

  - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности стены в зимних условиях, Вт / (м²×°С)

Принимаем утеплитель минераловатную плиту толщиной 90 мм.

Находим фактическое термическое сопротивление, аналогично уравнению (1), подставляя найденные значения δ_3, λ₃ :

 

Определяем коэффициент  теплопередачи наружных стен :

 

 

3. Ограждающая конструкция  перекрытия:

Слой 1 -  Руберойд. Толщина слоя δ₁ = 0,003 м. Теплопроводность λ₁= 0,27 Вт / м×^оС.

Слой 2 –Бетонная стяжкаТолщина слоя δ₂ = 0,12 м. Теплопроводность λ₂ = 0,93 Вт/ м× ^оС.

Слой 3 –Керамзитовый гравий. Толщина δ₃, вычисляемая далее. Теплопроводность λ₃ = 0,1 Вт / м× ^оС.

Слой 4 –Железобетонная плитаТолщина слоя δ₄ = 0,25 м. Теплопроводность λ₄ =  1,69 Вт / м× ^оС.

- коэффициент теплоотдачи наружной  поверхности стены в зимних  условиях, Вт / (м²×°С)

Находим фактическое термическое сопротивление, аналогично уравнению (1), подставляя найденные значения δ_3, λ₃ :

 

Определяем коэффициент  теплопередачи перекрытия :

 

 

 

4. Определим коэффициент теплопередачи К для окон:

Подсчитаем значение сопротивления теплопередачи R₀, по уже известному ГСОП. Сопротивление теплопередачи двойного окна с рамой из древесины

 

Коэффициент теплопередачи  равен:

 

5. Определим коэффициент теплопередачи К для дверей:

Подсчитаем значение сопротивления теплопередачи R₀, по уже известному ГСОП. Сопротивление теплопередачи двойного окна с рамой из древесины

 

Коэффициент теплопередачи  равен:

 

2 Определение теплопотерь  через наружные ограждающие конструкции здания

1. Потери теплоты через наружные ограждения равны:

 

где К – коэффициент  теплопередачи ограждающей конструкции, Вт/м²°С; для наружных стен К = 0,3 Вт/м²°С, для окон К = 1,7 Вт/м^2оС.

F – расчетная площадь ограждающей конструкции, м², вычисляемая с соблюдением определенных  правил обмера.

- сумма добавочных потерь  теплоты в долях от основных  потерь.

β₁ – добавка на ориентацию стен, дверей и световых проемов по сторонам света. Величины добавок принимаются в соответствии с ориентацией ограждающих конструкций.

β₂ - добавка на поступление холодного воздуха через наружные двери.

n – коэффициент, учитывающий зависимость положения ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху.

t_в – температура воздуха внутри помещения

t_н – температура воздуха снаружи.

В этом расчете теплопотери  подсчитываются через наружные стены ,  окна двойные , двери , перекрытия , пол.

Принимаем к расчету  комнату 3 * 5 метра высотой 2,7 метра

 

Помещение  1. Жилая комната угловая

 

1) наружные стены     2) перекрытия

3) окна   3) Двери

     4)     Определим теплопотери пола    3*5 метра, толщина 15см.  S = 15 м2

Исходя из СНиП для нашей комнаты получается одна зона.

   S=15 м2

   R 1 = 2,1

   R пола = 2.56

   Q =345.7 Вт

   Rфакт. = 2,64

   К = 0,37          

                 

 

 

 

 Теплозатраты на нагрев инфильтрующегося воздуха определяем по формуле:

 

где - расход воздуха, удаляемого естественным вытяжной вентиляцией, принимаемый равным 3 м³/ч на 1 м² площади жилых помещений;

 ρ – плотность  воздуха, кг/м³, рассчитываемая по формуле:

 

 

с – теплоемкость воздуха, принимаемая равной 1,005 кДж/(кг∙ ^оС).

Подсчитаем, если t_н = -39 ^оС.