Теплоснабжение предприятий по переработке животноводческого сырья

    ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 
 

    МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

    ПРИКЛАДНОЙ  БИОТЕХНОЛОГИИ 
 
 
 
 

    КАФЕДРА:   «ТЕПЛОТЕХНИКА И ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ» 
 
 
 

    КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ 
 

    ТЕМЕ: «ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ЖИВОТНОВОДЧЕСКОГО  СЫРЬЯ» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                             

                                              ВЫПОЛНИЛ:    СЕМЁНЫШЕВА А.И.

                                                   ФАКУЛЬТЕТ:   ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

                 КУРС:                 III

                         ГРУППА:           1ТIII-4

                                              ПРОВЕРИЛ:      ЩЕРБИНИНА А.М. 
 
 
 
 
 
 

    МОСКВА, 2005

    1.РАСЧЁТ РЕПЕРНЫХ ТОЧЕК 

    Точка А

      Для обеспечения высокой экономичности  котлов давление вырабатываемого  пара принимаем Р_А=9ата (0,9 МПа) при степени сухости х_А=0,95

    Энтальпия влажного насыщенного пара при этом находится по формуле

                                                           h_x=h’ +rx,

    где   h_x – энтальпия влажного насыщенного пара, кДж/кг;

             h’ – энтальпия кипящей воды, кДж/кг;

             r – теплота парообразования, кДж/кг. 

    При 0,9 Мпа  h’= 742,6 кДж/кг;

                            r =2030,4 кДж/кг;

                            t_А= 175,36 ^оС.

      h_xА=742,6+0,95*2030,4=2671,48кДж/кг     

    Точка Б

    Пар с начальной энтальпией после  редуцирования до Р_А=7ата (0,7 МПа) используется в качестве теплоносителя в пароводяных подогревателях системы отопления и горячего водоснабжения. 

      h_xБ = h_xА=2671,48кДж/кг

    При 0,7 МПа   h’ = 697,1 кДж/кг,

                              r = 2065,8 кДж/кг,

                              t_Б = 167,96 ^оС.

    Тогда х_Б= (2671,48-697,1)/2065,8 =0,956 

    Точка В

    При транспортировки пара от котельной  до теплового пункта (узла) производственного  корпуса происходит снижение давления из-за гидравлического сопротивления  паропровода и энтальпии из-за тепловых потерь. Значение давления и энтальпии пара в точке В определяется в зависимости от расстояния от котельной до теплопункта.

    Потери  давления на100м паропровода принимаем 10кПа.

    Потери  энтальпии пара принимаем 1,5% на 100м  паропровода. 

    Р_В= Р_А- Р_потерь = 0,90-0,015=0,885 МПа

    h_xВ = h_xА - h_потерь =2671,48*0,985=2631,41кДж/кг 

    При 0,885 МПа h’= 739.42кДж/кг;

                            r =2032,92 кДж/кг;

                            t_В= 174,637 ^оС.

    Тогда х_В=(2631,41-739,42)/2032,92=0,93 

    Точка Г1

    В связи со спецификой переработки животноводческого сырья применение влажного насыщенного пара с соответствующей данному давлению температурой не допускается. Поэтому необходимо предусмотреть возможность снижения давления и соответственно температуры пара перед подачей в технологические аппараты посредством применения редуцирующих устройств, в которых происходит дросселирование пара. 

    Давление  пара в технологических аппаратах  убойного цеха принимаем  Р_Г1 =3,5ата (0,35 МПа).

    h_xГ1 = h_xВ = 2631,41кДж/кг 

    При 0,3 МПа h’= 561,4 кДж/кг;

                            r =2164,1 кДж/кг;

                            t_Г1= 133,54^оС.

    Тогда х_Г1=(2631,41-561,4)/2164,1=0,96

    Точка Г2

    Давление  пара в технологических аппаратах  колбасного цеха принимаем  Р_Г2 =4,0ата (0,40 МПа).

    h_xГ2 = h_xВ = 2512,48 кДж/кг 

    При 0,40 МПа  h’= 604,7 кДж/кг;

                            r =2133,8 кДж/кг;

                            t_Г2= 143,62 ^оС.

    Тогда х_Г2=(2631,41-604,7)/2133,8=0,95 
 

    Точка Г3

    Давление  пара в технологических аппаратах  цеха сухих животных кормов принимаем  Р_Г4 =6,0ата (0,60 МПа).

    h_xГ4 = h_xВ = 2512,48 кДж/кг 

    При 0,60 МПа  h’= 670,4 кДж/кг;

                            r =2086,0 кДж/кг;

                            t_Г4= 158,84 ^оС.

    Тогда х_Г4=(2631,41-670,4)/2086,0=0,94 

    Точка Г4

    Давление  пара в технологических аппаратах  жирового цеха принимаем  Р_Г3 =3,0ата (0,30 МПа).

    h_xГ3 = h_xВ = 2512,48 кДж/кг 

    При 0,30 МПа  h’= 561,1 кДж/кг;

                            r =2164,1 кДж/кг;

                            t_Г3= 133,54 ^оС.

    Тогда х_Г3=(2631,41-561,1)/2164,1=0,96 

    Точка Г5

    Давление  пара в технологических аппаратах цеха консервов принимаем  Р_Г5 =5,0ата (0,50 МПа).

    h_xГ5 = h_xВ = 2512,48 кДж/кг 

    При 0,50 МПа  h’= 640,1 кДж/кг;

                            r =2108,4 кДж/кг;

                            t_Г5= 151,85 ^оС.

    Тогда х_Г5=(2631,41-640,1)/2108,4=0,94 

    Точка Д1

    Падение давления в аппаратах составляет 10%.

    Энтальпия пароконденсатной смеси в точке  Д определяется при давлении Р_Д

    по  формуле

                          h_пкс = h’ +rx_пп,

    где h_пкс – энтальпия пароконденсатной смеси, кДж/кг,

           x_пп –доля «пролётного» пара. 

    Р_Д1=Р_Г1-Р_потерь=0,3(1-0,1)=0,27 МПа 

    При 0,27 МПа h’=546,2 кДж/кг;

                            r = 2174,5кДж/кг;

                            t_Д1= 129,98 ^оС.

    Доля  «пролётного» пара для убойного цеха x_пп=0,2.

    Тогда h_пксД1=546,2+2174,5*0,2= 981,1кДж/кг 
 

    Точка Д2

    Р_Д2=Р_Г2-Р_потерь=0,40(1-0,1)=0,36 МПа 

    При 0,36 МПа  h’= 588,5 кДж/кг;

                            r =2145,3 кДж/кг;

                            t_Д2= 139,87 ^оС.

    Доля  «пролётного» пара для колбасного цеха x_пп=0,15.

    Тогда h_пксД2=588,5+2145,3*0,15=910,3кДж/кг 
 

    Точка Д4

    Р_Д3=Р_Г3-Р_потерь=0,30(1-0,1)=0,27 МПа 

    При 0,27 МПа  h’= 546,2 кДж/кг;

                            r =2174,5 кДж/кг;

                            t_Д3= 129,98 ^оС.

    Доля  «пролётного» пара для жирового цеха x_пп=0,2.

    Тогда h_пксД3=546,2+2174,5*0,2=981,1 кДж/кг 

    Точка Д3

    Р_Д4=Р_Г4-Р_потерь=0,60(1-0,1)=0,54 МПа 

    При 0,54 МПа h’= 652,8 кДж/кг;

                            r =2099,1 кДж/кг;

                            t_Д4= 154,77 ^оС.

    Доля  «пролётного» пара для цеха сухих животных кормов x_пп=0,15.

    Тогда h_пксД4=652,8+2099,1*0,15=967,7 кДж/кг 

    Точка Д4

    Р_Д3=Р_Г3-Р_потерь=0,30(1-0,1)=0,27 МПа 

    При 0,27 МПа  h’= 546,2 кДж/кг;

                            r =2174,5 кДж/кг;

                            t_Д3= 129,98 ^оС.

    Доля  «пролётного» пара для жирового цеха x_пп=0,2.

    Тогда h_пксД3=546,2+2174,5*0,2=981,1 кДж/кг 
 

    Точка Д5

    Р_Д5=Р_Г5-Р_потерь=0,50(1-0,1)=0,45 МПа 

    При 0,45МПа  h’= 623,2 кДж/кг;

                            r =2120,6 кДж/кг;

                            t_Д5= 147,92 ^оС.

    Доля  «пролётного» пара для цеха консервов  x_пп=0,15.

    Тогда h_пксД5=623,2+2120,6*0,15=941,3 кДж/кг 

    Точка Е

    Для повышения экономичности системы  сбора конденсата пароконденсатную смесь целесообразно использовать в качестве греющего теплоносителя в утилизационном теплообменнике, предназначенном для подогрева воды , используемой для шпарки туш и шерстных субпродуктов и в других технологических процессах, до температуры 85…95 ^оС.

    При этом происходит полная конденсация  пароконденсатной смеси с последующем  переохлаждением конденсата до температуры 80 ^оС.

    Энтальпия конденсата определяется по формуле

                                                              h_К= c_В*t_К,

    где c_В – теплоёмкость конденсата, кДж/кг. 

    Для воды c_В = 4,19 кДж/кг.

               h_К = 80*4,19=335,2 кДж/кг 

    Р_Е=0,9*Р_Дср= 0,9*0,378= 0,34МПа

    Р_Дср = (0,27+0,36+0,27+0,54+0,45)/5=0,378 МПа 

    Степень переохлаждения конденсата определяется по формуле

                                                                  Δt =t_Н -t_К, ^оС,

    где t_Н – температура насыщенного пара при давлении на выходе из теплообменного аппарата. 

    При Р_Е=0,34 МПа t_Н=137,86^оС.

    Тогда          Δt=137,86-80=57,86 ^оС 

    Точка Ж

    Водоподогреватели системы отопления и горячего водоснабжения устанавливаются  в центральном теплопункте непосредственно  в котельной. В зависимости от расчётной температуры для самой  холодной пятидневки года    ( для г.Москва  -25С) принимаем температура прямой воды t _прям = 130^оС  и обратной воды t _обр=65^оС отопления.

    Температуру конденсата после водоподогревателя принимаем на 35 ^оС выше температуры обратной воды отопления.  t _КЖ=100 ^оС. 

               h_К =100*4,19=419кДж/кг

    Потери  давления пара в водоподогревателях принимаем 10%.

    Р_Ж=Р_Б – Р _потерь= 0,7*(1-0,10)=0,63 МПа 

    При 0,63 МПа   t_Н =160,75 ^оС

    Тогда Δt=160,75-100=60,75 ^оС 

    Точка З

    Принимаем температуру горячей воды t_ГВ=70 ^оС.

    Температуру конденсата после водоподогревателей системы горячего водоснабжения принимаем на 30 ^оС выше t_ГВ.     t_К=100 ^оС. 

               h_К = 100*4,19=419 кДж/кг

    Р_З=Р_Б – Р _потерь= 0,7*(1-0,10)=0,63 МПа

    Δt=161,25-100=60,75^оС 

    Точка И

    Давление  возвращаемого от сторонних потребителей конденсата принимаем Р_И=0,3 МПа.

    Температура конденсата t_К=82 ^оС.

               h_К = 82*4,19=343,58 кДж/кг

    При 0,30 МПа   t_Н =133,54 ^оС

    Δt= 133,54-82=51,54 ^оС 
 
 

    2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНЫХ РАСХОДОВ ТЕПЛОТЫ НА ВЫРАБОТКУ ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ ПРОДУКЦИИ 

    Удельные  расходы теплоты на выработку отдельных видов продукции (на 1т и 1туб длу консервов) определяется по формуле

    q_i=d_i*(h_i*(1-α_ГПi)+(hi-h_ПКСi) α_ГПi )*10^-3   , ГДж/т (ГДж/туб),

    где d_i- удельные расходы пара на выработку продукции, т/т (т/туб),

           h_i-энтальпия пара, поступающего в цех, кДж/кг,

           α_ГПi –доля «глухого» пара от его общего потребления,

            h_ПКСi- энтальпия пароконденсатной смеси, кДж/кг. 

    1.Мясо  свинины и говядины (38+42=80т/см)

                                          d ₁=0,35т/т; α_ГП1=0,40 

    q₁=0,35*(2631,41*(1-0,40)+(2641,41-981,1)*0,40)*10^-3=0,78ГДж/т 

    2.Колбасные  изделия (25 т/см)

                                         d₂=2,3т/т; α_ГП2=0,35 

    q₂=2,3*(2631,41*(1-0,35)+(2631,41-910,3)*0,35)*10^-3=5,55 ГДж/т 
 

    3.Жиры (3,0т/см)

                                         d₃=0,70/т; α_ГП2=0,70 

    q₃=0,70*(2631,41*(1-0,70)+(2631,41-967,7)*0,70)*10^-3=1,4 ГДж/т 
 
 

    4.Сухие  животные корма (2,5 т/см)

                                         d₄=6,8т/т; α_ГП2=0,70 

    q₄=6,8*(2631,41*(1-0,70)+(2631,41-981,1)*0,70)*10^-3=13,2ГДж/т 
 
 

    5.Консервы (1,7 т/см)

                                         d₅=5,1т/т; α_ГП2=0,80 

    q₅=5,1*(2631,41*(1-0,80)+(2631,41-941,3)*0,80)*10^-3=9,58 ГДж/т 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ  СМЕННЫХ РАСХОДОВ ПАРА И ТЕПЛОТЫ  НА ВЫРАБОТКУ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ  ПРОДУКЦИИ. 

    1.Расходы пара на выработку продукции определяются по формуле

                                                       D_i = d_i*П_i ,

    где П_i –производство продукции, т/см (туб/см) 

    2.Расходы  теплоты на выработку продукции  определяется по формуле

                                                        Q_i=q_i*П_i

    3.Сменные расходы пара и теплоты на технологические нужды определяются по формулам

          D_ТН=∑d_i*П_i , т/см       Q_ТН=∑q_i*П_i, ГДж/см 
 

    Мясо  свинины и говядины (38+42=80 т/см)

    D₁ =0 т/см

    Q₁=80*0,78=62,4 ГДж/см 

    Колбасные изделия (25т/см)

    D₂ =25*2,3=57,5 т/см

    Q₂=25*5,55=138,75 ГДж/см 

    Жиры (3,0 т/см)

    D₃ =3,0*0,70=2,1т/см

    Q₃=3,0*1,4=4,2 ГДж/см 

    Сухие животные корма (2,5 т/см)

    D₄ =2,5*6,8=17т/см

    Q₄=2,5*13,2=33 ГДж/см 

    Консервы (1,7туб/см)

    D₅ =1,7*5,1=8,67 т/см

    Q₅=1,7*9,58=16,3 ГДж/см 

          D_ТН=0+57,5+2,16+17+8,67=87,83 т/см     

         Q_ТН=62,4+138,75+4,2+33+16,3=254,65ГДж/см 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    4.ОПРЕДЕЛЕНИЕ СМЕННЫХ РАСХОДОВ ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ. ПАРА И ТЕПЛОТЫ НА НУЖДЫ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ. 

    1.Расходы  горячей воды на выработку  отдельных видов продукции определяется по формуле                                          V_i=W_i* Пi, м³/смену,

      где W_i – удельные расходы горячей воды на выраьотку продукции, м³/т ( м³/туб - для консервов).

    2.Ненормируемый  расход горячей воды на вспомогательные нужды определяется по формуле                                    V_Н = α_w*∑V_i   , м³/см,

    где α_w – доля ненормируемого потребления.

    3.Расход  пара на нагрев воды в пароводяных  подогревателях определяется по  формуле                                 V_ГВ =∑V_i +V_Н  + V_СТ , м³/см,

    где V_СТ – отпуск горячей воды сторонним потребителям, м³/см.

    4.Расход  пара на нагрев воды в пароводяных  падогревателях определяется по  формуле

                           D_ГВ=  (V_ГВ *с*ρ*(t_ГВ-t_ХВ))/((h_Х-h_К)*η_В), т/см,

    где с- теплоёмкость воды (с=4,19 кДж/кг*К),

          ρ- плотность воды (ρ=1000 кг/м³),

      t_ГВ и t_ХВ –соответственно температуры горячей и холодной воды, ^оС,

                h_Х – энтальпия влажного насыщенного пара, кДж/кг,

                h_К – энтальпия конденсата при температуре конденсата t_К ,кДж/кг,

               η_В – коэффициент полезного использования теплоты в водоподогревателях (принимаем  0,95)

5.Расход теплоты  на нагрев  воды для нужд  горячего водоснабжения определяется  по формуле

                                     Q_ГВ=D_ГВ*(h_Х-h_К)*10^-3,ГДж/см. 

Мясо  свинины и говядины (38+42=80т/см)

                       W₁=3,8 м³/т

                        V₁ =3,8*80=304м³/см

Колбасные изделия (25т/см)

                       W₂=4,1 м³/т

                        V₂ =25*4,1=102,5 м³/см

Жиры (3,0т/см)

                       W₃=5,0 м³/т

                        V₃ =3,0*5,0=15м³/см

Сухие животные корма (2,5 т/см)

                       W₄=14,6 м³/т

                        V₄ =2,5*14,6=36,5 м³/см

Консервы (1,7 т/см)

                       W₅=9,2 м³/т

                        V₅ =1,7 *9,2=15,64 м³/см

При производительности по 80 т/см α_w =0,16

V_Н = 0,16*(304+102,5+15+36,5+15,64)=75,78 м³/см 

V_ГВ = (304+102,5+15+36,5+15,64)+75,78=549,42м³/см 

При t_ГВ=70^оС и t_ХВ=15 ^оС

D_ГВ= 549,42*4,19*1000*(70-15)/((2671,48-419)*0,95)*10^-3=59,17 т/см

Q_ГВ=59,17*(2671,48-419)*10^-3 =133,28 ГДж/см. 

5.ОПРЕДЕЛЕНИЕ  СМЕННЫХ РЕСХОДОВ ТЕПЛОТЫ И  ПАРА НА ОТОПЛЕНИЕ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ 

1.Средние сменные расходы теплоты на отопление отдельных зданий и сооружений определяется по формуле

                                              Q_ОТi=q_ОТi*V_ЗДi*(t_ВНi-t_Н)*τ_СМ*10^-9 ГДж/см 

q_ОТi - удельные отопительные характеристики отапливаемых зданий при t_Н, Вт/м³*К;   

V_ЗДi-объёмы отапливаемых зданий по наружному периметру, м³;

t_ВНi - температура воздуха внутри отапливаемых зданий, ^оС ;

t_Н- средняя за отопительный период температура наружного воздуха, ^оС ;

τ_СМ- продолжительность рабочей смены, с. 

2.                                        q_ОТi =q_ОТi*(1,3+0,01* t_Н), Вт/м³*К

q_ОТi - удельные отопительные характеристики отапливаемых зданий, Вт/м³*К. 

3.Максимальные  сменные расходы теплоты на  отопление отдельных зданий и  сооружений определяются по формуле   

                                              Q*_ОТi=q*_ОТi*V_ЗДi*(t_ВНi-t*_Н)*τ_СМ*10^-9 ГДж/см 

q_ОТi - удельные отопительные характеристики отапливаемых зданий при t_Н, Вт/м³*К;   

t_Н- расчётная температура наружного воздуха для самой холодной пятидневки года, ^оС. 

4.                                      q*_ОТi =q_ОТi*(1,3+0,01t*_Н), Вт/м³*К 

5. Средние за  отопительный период и максимальный сменные расходы теплоты на отопительные нужды определяются по формулам

            Q_ОТ= ∑Q_ОТi, ГДж/см            и                            Q*_ОТ=∑Q*_ОТi, ГДж/см 

6. Средние за  отопительный период и максимальные  сменные расходы пара на отопительные нужды определяются по формулам

D_ОТ=Q_ОТ*10³/((h_х-h_к)*η_в), т/см               и                   D*_ОТ=Q*_ОТ*10³/((h_х-h_к)*η_в), т/см 

h_х- энтальпия конденсата при температуре t_К, кДж/кг (точка Ж) 

1.Корпус первичной переработки

   V_ЗД1=35000 м³

    t_ВН1=20 ^оС

    t_Н= -3,2 ^оС

    τ_СМ=8 часов

    q_ОТ1 = 0,20 Вт/м³*К 

q_ОТ1=0,20*(1,3+0,01*(-3,2))=0,2536 Вт/м³*К 

Q_ОТ1=0,2536*35*10³*(20+3,2)*10^-9*8*3600=5,93 ГДж/см 

q*_ОТ1=0,20*(1,3+0,01*(-25))=0,21Вт/м³*К 

Q*_ОТ1=0,21*35*10³*(20+25)*10^-9*8*3600=9,52 ГДж/см 

2.Колбасный цех

   V_ЗД2=20000 м³

    t_ВН2=20 ^оС

    t_Н= -3,2 ^оС

    τ_СМ=8 часов

    q_ОТ2 = 0,20 Вт/м³*К 

q_ОТ2=0,20*(1,3+0,01*(-3,2))=0,2536Вт/м³*К 

Q_ОТ2=0,2536*20*10³*(20+3,2)*10^-9*8*3600=3,39ГДж/см 

q*_ОТ2=0,20*(1,3+0,01*(-25))=0,21 Вт/м³*К 

Q*_ОТ2=0,21*20*10³*(20+25)*10^-9*8*3600=5,44 ГДж/см