Системы водяного охлаждения

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Кафедра гидравлики

Расчетно-графическая работа

Гидравлический расчет

Системы водяного охлаждения

промышленного предприятия

Выполнил :

студентка гр. ТЭС–21

Проверил :

Доцент Береда Н.Н.

Саратов 2011

Реферат

Расчетно-графическая работа содержит 19 страниц текста, 2 рисунка, 4 таблицы, 1 график, 3 литературных источника.

МОЩНОСТЬ, НАСОС

РАСХОД

НАПОР

ТЕПЛООБМЕННИК, АППАРАТ

ТРУБОПРОВОД

РЕЗЕРВУАР

ВОДОСБРОС

ГРАДИРНЯ

ОХЛАЖДЕНИЕ

ПРЕДПРИЯТИЕ.

Объект – система водяного охлаждения промышленного предприятия

Цель – провести гидравлические расчеты системы водяного охлаждения.

В процессе выполнения расчетно-графической работы приобретены навыки гидравлического расчета трубопроводов системы водяного охлаждения и определения мощности насосной установки.

Содержание

Стр.

Реферат . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

І. Гидравлический расчет группы теплообменных аппаратов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.1. Аналитический способ решения. . . . . . . . . 8

1.2. Графический способ решения. . . . . . . . . . 10

ІІ. Гидравлический расчет системы трубопроводов

водяного охлаждения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.1. Определение расходов по участкам питающих

и сбросных трубопроводов. . . . . . . . . . . . . . 12

2.2. Определение диаметра питающего и сбросного

трубопровода. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.3. Определение потерь напора по участкам питающих и сбросных трубопроводов. Определе-

ние необходимого напора. . . . . . . . . . . . . . . 14

ІІІ. Гидравлический расчет насосной установки. . . . 16

3.1. Гидравлический расчет всасывающей линии

насосной установки. . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.2. Гидравлический расчет напорной линии

насосной установки. . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.3. Определение мощности насосной установки. . 17

Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Список используемой литературы. . . . . . . . . . . . . 19

Введение.

На многих промышленных предприятиях беспрерывное обращение и поступление охлажденной воды на промышленные нужды обеспечивает система водяного охлаждения. С точки зрения социально-экономической значимости выполнение данной расчетно-графической работы даёт конкретный пример гидравлического расчёта системы водяного охлаждения промышленного предприятия и определение по заданным плановым размерам трубопроводов и расходов воды потребляемой мощности насосной установки, необходимой для питания всей системы водяного охлаждения. В зависимости от численного значения мощности будет определяться доля энергоснабжения: чем меньше потребляемая мощность, тем меньше энергозатраты на работу системы водяного охлаждения, и тем установка данной системы водяного охлаждения с соответствующим рассчитанной мощности типом насосной установки на промышленном предприятии будет экономически выгодна.

При заданных плановых размерах трубопроводов и расходах воды каждой группы теплообменных аппаратов осуществляются гидравлический расчет теплообменных аппаратов аналитическим и графическим способами, гидравлический расчет системы трубопроводов водяного охлаждения, состоящий в определение расходов по участкам питающих и сбросных трубопроводов, их диаметров и потерь напора в них. На основании полученных данных производится расчет насосной установки, итогом которого является определение мощности насосной установки, необходимой для питания всей системы водяного охлаждения.

Схема системы водяного охлаждения промышленного предприятия приведена на рис. 1. Вода из резервуара Р после ее охлаждения в градирне Г подается насосами по всасывающему трубопроводу l _вс и напорному трубопроводу l _н в питающую сеть трубопроводов системы водяного охлаждения (точка г). На схеме питающий трубопровод показан сплошной линией. По питающему трубопроводу охлаждающая вода направляется к каждой группе теплообменных аппаратов. На схеме теплообменные аппараты обозначены прямоугольниками, каждый из которых имеет свой порядковый номер. Отбирая в теплообменных аппаратах тепло, нагретая вода по сборным трубопроводам, которые на схеме показаны пунктирными линиями, подается на градирню Г.. В градирне вода охлаждается и собирается в резервуар Р., откуда вновь начинается ее движение в системе водяного охлаждения. Благодаря замкнутому циклу охлаждения, вода является оборотной и только по мере ее убыли за счет испарения, утечек через не плотности в соединении пополняется свежей водой.

На схеме показана установка двух насосных агрегатов, обозначенных буквой Н.. Один насосный агрегат является рабочим, который обеспечивает непрерывную подачу охлаждающей воды в систему водяного охлаждения, второй – резервный, который работает только в случае выхода из строя рабочего насосного агрегата для обеспечения беспрерывности охлаждения. Поверхность земли на всем участке промышленного предприятия принята условно горизонтальной. Каждая группа теплообменных аппаратов состоит из системы трубопроводов-змеевиков, по которым движется охлаждающая вода.

___- питающий трубопровод, _ _- сбросной трубопровод.

Масштаб: 1 см = 10 м.

Рис.1. План системы водяного охлаждения

Промышленного предприятия

Номер варианта – 118.

Расходы в теплообменных аппаратах

в м³/час.

Q₁

Q₂

Q₃

Q₄

Q₅

Q₆

117

129

1 45

1 55

1 77

1 28

Потери напора в теплообменном аппарате

в м.

h_w1

h_w2

h_w3

h_w4

h_w5

h_w6

1, 15

0,9 9

1,42

1,3 3

1,55

Длина труб теплообменного аппарата

в м. и диаметр в мм.

l _1т

l _2т

l _3т

d _1т

d _2т

d _3т

150

125

100

Данные к расчету насосной линии.

l _н

l _вс

ζ_сет

ζ_кол

ζ_кр

^΄ С

^о С

7 9

5, 0

0,3

2,5

Длина трубопроводов в м.

l ₁

l ₂

l ₃

l ₄

l ₅

l ₆

l _а-б

l _б-в

l _в-г

l _г-д

l _д-е

l _е-ж

143

Геометр. высота градирни

H _г , м.

Свободный напор градирни

H _св , м.

4,9

I. Гидравлический расчет группы

Теплообменных аппаратов.

1.1. Аналитический способ решения.

Общий расход воды, проходящий по трем параллельно соединенным трубопроводам теплообменного аппарата, задан и равен Q

(см. рис. 2)

Q _общ = Q _1т + Q _2т + Q _3т (1)

потери напора во всех параллельно соединенных трубопроводах:

h_w = h_w _1т = h_w _2т = h_w _3т (2)

Тогда выражение (1) можно представить в следующем виде:

Q _общ = К_1т + К_2т +К_3т

Выражаем из уравнения h_w

h_w = (3)

Q _общ = Q ₄ = 161м³/час = 0,0447 м³/с

К _1Т =193.39 м³/час

К _2Т =570.24м³/час

К _3Т =89.78 м³/час

h_w = м

К _i _т и l_i _т – соответствующие расходные характеристики и длины змеевиков, К_1т, К_2т, К_3т берутся для заданных диаметров d _1т , d _2т , d _3т трубопроводов змеевиков, принимая нормальные расчетные условия, когда коэффициент шероховатости n = 0,0125:

	d_i _т	l_i _т	К (м³/ч) при n = 0 ,0125
1	150	61	570.24
2	100	78	193.39
3	75	48	89.78

h_w

Рис. 2. Схема теплообменного аппарата, состоящего

Графический способ.

Характеристикой трубопровода называется графическая зависимость потерь напора h_w от расхода Q, то есть, h_w=φ(Q).

Для построения характеристик трубопроводов используются общие выражения

h_w = Q²* (5)

h_iw	Q₁	Q₂	Q₃	Q_общ
0. 2	9.8	32.7	5.8	48.2
0. 4	13.9	46.2	8.2	68.2
0. 6	17	56.6	10	83.6
0. 8	19.6	65.3	11.6	96.5
1	21.9	73	13	107.9
1.2	24	80	14.2	118.2
1.4	25.9	86.4	15.3	127.6
1.6	27.7	92.4	16.4	136.4
1.8	29.4	98	17.4	144.7
2	31	103.3	18.3	152.6
2.2	32.5	108.3	19.2	160
2.4	34	113	20	167.1

Q _1т = 32.5 м³/час

Q _2т = 108.3 м³/час h_w = 2.2 м

Q _3т = 19.2 м³/час

Q _общ = 160 м³/час при h_w = 2.2 м

Q₃

Q₁

Q₂

Q_общ

1,6

1,2

0,8

0,2

Расхода воды.

h_w = φ ( Q ).

Водяного охлаждения.

И сбросного трубопроводов.

Диаметры на расчетных участках питающего и сбросного трубопроводов, допуская скорость движения воды в трубопроводе

υ_доп =1,5 – 2,0 м/с

d_i = (6)

υ_доп =1,75 м/с

питающий сбросной

d_1п = 0,157 м ≈ 150 мм d_1сб = 0,157 м ≈ 150 мм

d_2п = 0,227 м ≈ 225 мм d_2сб = 0,164 м ≈ 175 мм

d_3п = 0.283 м ≈ 300 мм d_3сб = 0,169 м ≈ 175 мм

d_4п = 0,304 м ≈ 300 мм d_4сб = 0,183 м ≈ 200 мм

d_5п = 0,245 м ≈ 250 мм d_5сб = 0,187 м ≈ 200 мм

d_6п = 0,175 м ≈ 175 мм d_6сб = 0,158 м ≈ 150 мм

Определим соответствующие расходные характеристики К_i для рассчитанных диаметров при нормальных расчетных условиях, когда коэффициент шероховатости n = 0,0125

d_i	K_i
150 мм	570,24м³/ч
175 мм	860,04 м³/ч
200 мм	1227,96 м³/ч
225 мм	1681,2 м³/ч
250 мм	2226,6 м³/ч
300 мм	3621,6 м³/ч

2.3. Определение потерь напора по участкам питающих и сбросных трубопроводов. Определение необходимого напора в питающей сети трубопровода.

Потери напора по участкам питающего и сбросного трубопроводов определяются :

h_w = (7)

питающий сбросной

а-г: h_w_а-г = 8.2 м l₁: h_w_1сб = 2.4 м

б-г: h_w_б-г = 2.1 м l₂: h_w_2сб = 0.9 м

в-г: h_w_в-г = 0.4 м l₃: h_w_3сб = 1.1 м

д-г: h_w_д-г = 0.8 м l₄: h_w_4сб = 1.2 м

е-г: h_w_е-г = 2.1 м l₅: h_w_5сб = 0.9 м

ж-г: h_w_ж-г = 5.4 м l₆: h_w_6сб = 2.8 м

Определение потерей напора на каждом отдельном участке питающего трубопровода

а-б: h_w_а-б = 3.9 м

б-в: h_w_б-в = 1,3 м

в-г: h_w_в-г = 0.4 м

д-г: h_w_д-г = 0.8 м

е-д: h_w_е-д = 1.2 м

ж-е: h_w_ж-е = 6.8 м

Необходимый напор в каждой точке питающей сети определяется:

ветвь а-б-в-г

H_а = H_г + H_сб + h_w₁_c_б + h_w₁ + h_w_а-г

H_а = 28 + 4.9 + 2.4 + 1.2 + 8.2 = 44.7 м

H_б = H_а + h_w_а-б = 44.7 + 3.9 = 48.6 м

H_в = H_б + h_w_б-в = 48.6 + 1.3 = 49.9 м

H_г = H_в + h_w_в-г = 49.9 + 0,4 = 50.3 м

ветвь ж-е-д-г

H_ж = H_г + H_сб + h_w₆_c_б + h_w₆ + h_w_ж-г

H_ж = 28 + 4.9 + 2.8 + 1.57+ 5.4 = 42.67 м

H_е = H_ж + h_w_ж-е = 42.67 + 6.8 = 49.47 м

H_д = H_е + h_w_е-д = 49.47 + 1,2= 50.67 м

H_г = H_д + h_w_д-г = 50.67 + 0.8 = 51.47 м

За расчетный напор в питающей сети трубопроводов принимается H_г = 51.47 м

III. Гидравлический расчет насосной установки.

Насосной установки.

Диаметр напорного трубопровода определяется:

d_n= (13)

d_н≈ 0,416 м

d_н= 0,416 м ≈ 400 мм К = 7797.6 м³/ч

потери напора в напорном трубопроводе определяются:

h_w_н=1,1 (14)

h_w_н = 1,04м

где Q_p- расход воды насосной установки;

К – расходная характеристика для принятого диаметра трубопровода;

l_н – длина напорного трубопровода;

1,1 – коэффициент, учитывающий увеличение потерь напора по длине за счет местных гидравлических сопротивлений.

3.3. Определение мощности напорной установки.

Манометрический напор насосной установки определяется

H_м = H_г + H_w_н + H_w_вс (15)

H_м = 56.97 + 1.04 + 1,47 = 59.48 м

Полезная мощность насоса определяется:

N_пол = ρgQ_pH_м (16)

N_пол = 0.1*0.237*59.48*3600 = 5074.8 кВт/час

Потребляемая мощность насоса определяется:

N= (17)

N = 7250 кВт/час

Потребляемая мощность всей установки определяется:

N_уст = βN (18)

N_уст = 7250*2 = 14.5 мВт/час

Заключение.

В ходе расчетов были найдены следующие значения:

Потери напора в 4-ом теплообменном аппарате и расходы воды по трем параллельно соединенным трубопроводам теплообменного аппарата, изображение графика зависимости h_w(Q_i_т), расходы воды по участкам питающего и сбросного трубопроводов, диаметры участков питающего и сбросного трубопроводов, потери напора по участкам питающего и сбросного трубопроводов, расчетный напор в питающей сети трубопроводов, диаметр всасывающей линии насосной установки.

Потеря напора во всасывающей линии насосной установки, предельная высота установки насоса над поверхностью воды в приемном колодце, диаметр напорного трубопровода, потеря напора в напорной линии насосной установки, подобран насос необходимой мощности.

Литература.

1. Киселев П. Г. Гидравлика (основы механики жидкости). М-Л.: Энергия. 1980, 360 с..

2. Киселев П. Г. Справочник по гидравлическим расчетам. М - Л.: Энергия. 1972, 399 с..

3. Гидравлический расчет системы водяного охлаждения промышленного предприятия. Методические указания к расчету РГР / Н. Л. Золотов, Н. Н. Береда. Саратов.: 1971, СПИ. 22 с..