Расчет расхода пара

На предприятиях водяной пар расходуют на технологические и бытовые и силовые цели.

Для технологических целей глухой и острый пар используют как тепло­носитель. Острый пар используют, например, для разваривания сырья в варильниках или нагрева и перемешивания жидкостей барботированием, для создания избыточного давления в автоклавах, а также на изменение агрегатного состояния вещества (испарение или выпаривание жидкости, сушка материалов и т.д.). Глухой пар используют в поверхностных теплообменниках с паровым обогревом. Давление пара, используемого на мясообрабатывающих предприятиях, колеблется от 0,15 до 1,2 МПа (1,5÷12 кг/см 2 ).

Для каждой технологической операции с использованием водяного пара определяют его расход по данным теплового баланса каждого теплового процесса. При этом используют данные материальных балансов продуктовых расчетов. Для периодических процессов учитывают время термообработки по каждому циклу.

В каждом конкретном случае тепловая нагрузка аппарата (затраченное тепло) может быть определена из теплового баланса процесса. Например, тепло, затраченное на нагрев продукта от начальной (t_н) до конечной (t_к) тем­пературы для аппарата непрерывного действия, определяют по формуле 72:

где Q – тепло, затраченное на нагрев, Дж/с (Вт), т.е. тепловая нагрузка аппарата;

G – массовый расход продукта, кг/с;

с – удельная теплоемкость продукта при его средней температуре, Дж/кг·К;

t_к, t_н – начальная и конечная температура, °С;

φ – коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую
среду (φ = 1,03÷1,05).

Теплоемкость продукта выбирают либо по известным справочникам, ли­бо рассчитывают по принципу аддитивности для многокомпонентных систем.

На изменение агрегатного состояния вещества (затвердение, плавление, испарение, конденсация) расходуется тепловая энергия, количество которой определяют по формуле 73:

где Q – количество тепла, Дж/с (Вт);

G – массовый расход продукта, кг/с;

r – теплота фазового перехода, Дж/кг.

Значение r определяют по справочным данным в зависимости от вида продукта и вида фазового перехода вещества. Например, теплота плавления льда принимается равной r₀ = 335,2·10 3 Дж/кг, жира

r_ж = 134·10 3 Дж/кг. Теплота парообразования зависит от давления в рабочем объеме аппарата: r = f (P_a). При атмосферном давлении r = 2259·10 3 Дж/кг.

Для аппаратов непрерывного действия рассчитывают расход тепла за единицу времени (Дж/с (Вт) – тепловой поток), а для аппаратов периодическо­го действия – за цикл работы (Дж). Чтобы определить расход тепла за смену (сутки), необходимо умножить тепловой поток на время работы аппарата в смену, сутки или на число циклов работы аппарата периодического действия и количество подобных аппаратов.

Расход насыщенного водяного пара как теплоносителя при условии его полной конденсации определяют по уравнению:

(74)

где D – количество греющего водяного пара, кг (или расход, кг/с);

Q_общ – общий расход тепла или тепловая нагрузка теплового аппарата (кДж, кДж/с), определяют из уравнения теплового баланса аппарата;

– энтальпия сухого насыщен­ного пара и конденсата, Дж/кг;

r – скрытая теплота парообразования, кДж/кг.

Расход острого пара на перемешивание жидких продуктов (барботирование) принимают по норме 0,25 кг/мин на 1 м 2 поперечного сечения аппарата.

Расход пара на хозяйственные и бытовые нужды по этой статье пар расходуется для нагрева воды для душей, прачечной, мытья полов и оборудования, прошпарки оборудования.

Расход пара на прошпарку оборудования и инвентаря определяют по истечению его из трубы по уравнению расхода:

(75)

где D_ш – расход пара на прошпарку, кг/смену;

d – внутренний диаметр шланга (0,02÷0,03 м);

ω – скорость истечения пара из трубы (25÷30 м/с);

ρ – плотность пара, кг/м 3 (по таблицам Вукаловича ρ = f(ρ));

τ – время прошпарки, ч (0,3÷0,5 ч).

Если в уравнении принять τ = 1 ч, то расход пара определяется в кг/ч.

Расчет расхода пара по всем статьям сводят в таблицу 8.3.

Таблица 8.3 — Расход пара, кг

Статья расхода	В час	В смену	В сутки	В год
Итого

Удельный расход пара вычисляют по формуле 76:

(76)

где d – удельный расход пара, кг/т (кг/туб и т.д.);

D – расход пара, кг/ч (кг/смену, кг/сут, кг/год);

М – мощность предприятия, кг (т, туб).

Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.005 сек.)

Расчет расхода пара на отопление

Часовой расход пара на отопление составит

,

Теплосодержание пара принято по табл. 3.6 при давлении 0,36138 МПа (t=140 ºC).

Годовой расход пара

, т/год.

Расчет расхода пара на технологические нужды

Потребителем пара в цехе является пресс АК ДА-4940.

Согласно технической характеристике пресса максимальный часовой расход пара на обогрев плит составляет 262 кг/ч.

Годовой расход пара

, т/год.

Пример расчета отопления и вентиляции цеха клееной фанеры

Место расположения предприятия – г. Ужгороде.

Наименование участка – цех клееной фанеры.

Строительный объем здания – 30000 м 3 .

Расчетная температура отопления – –15°.

Расчетная температура вентиляция в холодный период – –6°.

Продолжительность отопительного сезона – 162 дня.

Средняя температура отопительного сезона +0,5°.

Производственная программа – 20000 м 3 /год.

Метеорологические параметры в цехе

Работы в цехе относятся к категории средней тяжести. Принимаем следующие параметры:

– температуру воздуха в цехе t_в =20 °С;

– относительную влажность воздуха в отделениях проварки и лущения j=75 %, в отделениях сушки и склеивания j=60 %;

– скорость воздуха U£0,3 м/с.

Поскольку в цехе имеется местная и общеобменная вытяжная вентиляция, принимаем воздушное отопление, совмещенное с приточной вентиляцией.

Определение воздухообмена

Расчет воздухообмена ведется в отдельности для каждого отделения. Производственными вредностями являются тепло, влага и формальдегид (в клеильном отделении). Вытяжная вентиляция для удаления производственных вредностей состоит из:

– локальной (местной) от источников выделений вредностей;

– общеобменной (для удаления вредностей из рабочей зоны).

Объем воздуха, удаляемого через местные отсосы, приводятся в сводной табл. 3.9.

Наименование оборудования и его количество принимаем из расчета дипломного или курсового проекта.

Количество отсасываемого воздуха на единицу оборудования (5 колонка табл. 3.9) принимаем в зависимости от оборудования из табл. 3.10 и 3.11.

Количество отсасываемого воздуха на все оборудование определяется умножением количества отсасываемого воздуха на единицу оборудования на установленное количество оборудования по табл. 3.9.

Объём воздуха, удаляемого через местные отсосы и технологические вытяжки

Установленное количество оборудования

Количество отсасываемого воздуха, м 3 /ч

на единицу оборуд. на всё оборуд. 1 2 3 4 5 6 1 Сушильное отделение Сушилки: СРГ-25М 2 20000 40000 2 Отделение сортировки и облагораживания Станок кромкофуговальный 1 1300 1300 1. Пресс гидравлический П714-Б 2 8000 16000 2. В выгороженной части помещения 1 10800 10800

Отделение обрезки, шлифовки и сортировки фанеры

1. Станок форматно-обрезной ДЦ-3 2 4000 8000 2. Станок форматно-обрезной однопильный ЦФ-5 1 1400 1400 3. Станок шлифовальный ШЛЗЦВ-3 1 8000 8000 4. Станок шлифовальный ШЛЗЦ-19 1 6000 6000

Всего удаляется 97500 м 3 /ч.

Расчет количества производственных вредностей, сведен в табл. 3.12.

Количество удельных выделений (4 колонка) принимаем по табл. 3.13.

Количество выделений по отделениям (8 колонка) получаем умножением чисел по строкам из 4 колонки на 6 колонку.

Местные отсосы и укрытия

Скорость воздуха в открытом проеме, м/сек

Объем отсасываемого воздуха, м 3 /ч

Вредности, локализуемые местными отсосами

наименование к-во в кг/ч или в % от общих выделений; концентрация, мг/м 3 1 2 3 4 5 6 7

Производство мебели

Пресс для фанерования

Укрытие с подвижными панелями 2,5 6500 Формальдегид 75 % от общих выделеий Зонт 0,8 Тепло 88 % от общих выделений 2 Кабина для пульверизационного нанесения отделочных материалов Укрытие 1,0 ν=1,0·F, где F-площадь открытого проема Пары растворителей 68 % растворителя, содержащегося в материале при обработке мелких деталей и 43 % при крупных Деталях 3 Лаконаливная машина при нанесении нитроцеллюлозных лаков Укрытие 0,5 3500 Пары растворителей 28 % растворителя, содержащегося в лаке

Лаконаливная машина при нанесении полиэфирных лаков

Укрытие 0,5 3500 Пары растворителей 33 % растворителя Нижний отсос 1,0 2000 Пары растворителей 7 % растворителя 5 Стол отделки малогабаритных деталей грунтовками, порозаполнителями, шпатлевками и т.д. Витринный отсос 0,7 1500 Пары растворителей 95 % растворителя, содержащегося в отделочных материалах 6 Однобарабанный полировальный станок П1Б Укрытие 4,0 1500 Пыль 40 мг/м 3

Окончание табл. 3.10

Производство клееной фанеры

1 Пильный агрегат АПЗ Приемная воронка 14 4000 Опилки, пыль 10-15 кг/ч 2 Станок кромкофуговальный Кожух-укрытие 18 1300 Стружка, пыль 1-2 кг/ч

Пресс гидравлический этажный П714-Б

Укрытие с подвижными панелями 2,5 8000 Формальдегид 75 % Зонт 0,75 Тепло 83 % 4 Станок форматно-обрезной ДЦ-3 4 кожуха-укрытия 14 4000 Древесная пыль и отходы 12-20 кг/ч

Станок шлифовальный ШЛ3ЦВ-3

3 пылеприемника 7 6000 Древесная пыль 800 мг/м 3 Пылеприемник щетки 5 2000 Древесная пыль 600 мг/м 3

Станок шлифовальный ШЛ3Ц-19

3 пылеприемника 6 4500 Древесная пыль 700 мг/м 3 Пылеприемник щетки 6 1500 500 мг/м 3

Производство древесностружечных плит

1 Бункер сухой стружки Камера разрежения – 5000 Древесная пыль 300 мг/м 3 Формальдегид 15 % Аммиак 17 % Древесная пыль 35 мг/м 3 Формальдегид 0,3 % Аммиак 0,5 % Древесная пыль 30 мг/м 3

Прессовая установка ПР-6А

Формальдегид 95 % Аммиак 33 % Тепло 64 %

Эксструзионный пресс КО-73

2 верхних отсоса 10 12000 Древесная пыль 350 мг/м 3 2 встроенных отсоса – 800 Формальдегид 23 %

Форматно-обрезной станок ДЦ-4

Кожух-укрытие 13 700 Древесные отходы 0,5-1 кг/ч Приемная воронка 15 1400 Древесные отходы 2-3 кг/ч

Технологическая вытяжка и другие данные по сушильным

и топочным устройствам

Производительность в м 3 /ч при толщине шпона 1,5 мм

Теплоотдающая поверхность в м 2

Тепловыделения в ккал/ч

К-во воздуха, удаляемого из помещения в м 3 /ч

с 1 м 2 поверхности общие 1 Сушилка роликовая СУР-4 2,0 220 200 44500 12000 2 Сушилка роликовая СУР-5 1,1 132 200 26400 8000 3 Сушилка роликовая СУР-6 2,0 202 200 40400 12000 4 То же с обогревом топочными газами СРГ-25 3,2 185 350 64750 20000 5 То же с обогревом топочными газами СРГ-50 5,9 365 350 127750 40000 6 Топка газовая СРГ-25 – 186 900 167400 25000 7 Сушильный дыхательный пресс СУД-7 1,1 200 750 150000 10000

Определение производственных вредностей

ккал на 1 м 3 перерабатываемой древесины

По мягкому режиму

2. Лущильное отделение

ккал на 1 м 3 перерабатываемой

3. Сушильное отделение

1 м 3 поверхности сушилок

Окончание табл. 3.12

4. Отделение сортировки и облагораживания

ккал на 1 м 3 перерабатываемой

а) от электродвигателей

ккал в час на квт установленной

б) поверхности гидравлических

ккал в час на 1 гидропресс

в) нагретая фанера

В том числе в выгороженной части 65800

г/кг расходуемого клея

В том числе в выгороженной части

6. Отделение обрезки, шлифовки и сортировки фанеры

ккал на 1 м 3 продукции

Основные производственные вредности

Наименование цехов или

Наименование и источники выделений

Производство фанеры

ккал на 1 м 3 перерабатываемой древесины

Местной вентиля-цией (из-под штор) локализуется 40 % вредностей от ука-занных в графе 5.

а) помещение обработки по «жесткому» режиму (при температуре воды 80 °С)

Пары воды. Открытая поверхность воды в бассейнах, смоченные пол и оборудование; влажная древесина

кг на 1 м 3 перерабатываемой древесины

б) то же по «мягкому» режиму (при температуре воды

ккал. на 1 м 3 перерабатываемой древесины

Пары воды. Источники те же

кг на 1 м 3 перерабатываемой древесины

Тепло (полное). Нагре-тая древесина и шпон; электродвигатели при обработке древесины:

а) по «жесткому» режиму;

ккал. на 1 м 3 перерабатываемой древесины

б) по «мягкому» режиму

ккал. на 1 м 3 перерабатываемой древесины

Продолжение табл. 3.13

Пары воды. Влажная древесина и шпон при обработке:

а) по «жесткому» режиму;

кг на 1 м 3 перерабатываемой древесины

б) по «мягкому» режиму

кг на 1 м 3 перерабатываемой древесины

а) помещение сушилок

Тепло. Нагретая поверхность оборудования; электродвигатели

ккал/ч на 1 м 2 поверхности сушилок:

б) помещение топочных устройств

ккал/ч на 1 м 2 поверхности топочных устройств

Отделение сортировки и облагораживания шпона

Электродвигатели. Нагретый шпон

ккал. на 1 м 3 перерабатываемой древесины

ккал/ч на 1 квт установленной мощности

Поверхности гидрав-лических прессов

ккал/ч на один пресс ч

Продолжение табл. 3.13

Отделение обрезки, шлифовки и сортировки фанеры

Фанера после прессования

Формальдегид. Клею-щий состав при со-держании свободного формальдегида:

Клеющий состав при содержании свободного фенола не более 2 %

Нагретая продукция после прессования; электродвигатели

Древесная пыль. При обработке на станках

ккал на 1 кг фанеры

г/кг расходуемого клея

г/кг расходуемого клея

на 1 м 3 продукции

локализуется местной вытяжной вентиляцией

В числителе указаны валовые величины вредных выделений, а в знаменателе – выделения в выгороженной части помещения

Продолжение табл. 3.13

Производство древесностружечных плит (ДСтП)

Тепло. Электродвигатели. ккал на 1 квт установл. Мощности 180 Древесная пыль. Локализуется местной вытяжной вентиляцией 2 Стружечно–приготовительное отделение Тепло. Электродвигатели. Древесная пыль. ккал на 1 квт Локализуется приемным устройст. Пневмотранспортом 200 Сушильное отделение: Тепло. Поверхность оборудования. Электродвигатели. ккал на 1 м 2 поверхности барабан. сушилки 450 а) помещение барабанных сушилок Древесная пыль. Локализуется пневмотранспортом б) участок топочных устройств Тепло, поверхность оборудования. ккал на 1 м 2 поверхности топочных устройств 900

Продолжение табл. 3.13

Тепло. Нагретая стружка электродвигатели. ккал на 1 т готовых ДСтП 8000 Формальдегид. Клеющий состав. г на 1 т готовых ДСтП 30 Аммиак. Клеющий состав. г на 1 т готовых ДСтП 10 Древесная пыль. От древесной стружки при транспортировке на пути: бункер – смеситель – транспортер Локализуется местной вытяжной вентиляцией Формальдегид. г на 1 т расходуемого клеющего состава 100 Аммиак. То же 100 6 Формовочно-прессовое отделение Тепло. Поверхности многоэтажного пресса, продукция, металлические поддоны, электродвигатели. ккал на 1 т готовых ДСтП 120000

Продолжение табл. 3.13

Формальдегид Клеющий состав. г на 1 т готовых ДСтП 600 Аммиак. Клеющий состав То же 200 Древесная пыль Локализуется местной вытяжной вентиляцией

Отделение выдержки с участком форматной обрезки

Тепло. Нагретые ДСтП. ккал на 1 т ДСтП

В числителе – вало-вые величины вред-ных выделений, а в знаменателе – выде-ления в выгорожен-ной части помеще-ния

Формальдегид. Нагретые ДСтП г на 1 т готовых ДСтП Древесная пыль Локализуется местной вытяжной вентиляцией 8 Отделения шлифования Древесная пыль Локализуется местной вытяжной вентиляцией

(при экструзионном методе)

Тепло. Поверхность экструзионного пресса и продукции; электродвигатели. ккал на 1 т готовых ДСтП 28000 Формальдегид. Клеющий состав г на 1 т готовых ДСтП 60

Окончание табл. 3.13

Аммиак. Клеющий состав г на 1 т готовых ДСтП 30 Древесная пыль Локализуетсяместной вытяжной вентиляцией Тепло ккал на 1 т ДСтП

В числителе – валовые величины вредных выделений, а в знаменателе – выделения в выгороженной части помещения.

Формальдегид г на 1 т ДСтП Аммиак г на 1 т ДСтП Древесная пыль Локализуется местной вытяжной вентиляцией

Технологические устройства, удаляющие воздух из помещения при производстве ДСтП

Характеристика устройств пневмотранспорта

Минимальное количество воздуха для транспортирования материала в м 3 /ч

кол-во в кг/ч весовая концентрация в кг/кг воздуха 1 2 3 4 б 6

Древесно-стружечный станок ДС-1

Стружка (внутренний слой) 1200 0,2 5000 Отходы 50–100 0,04 2000 Стружка (внутренний слой) 2000 0,33 5000 (наружный) 1000 0,17 5000 Отходы 50–100 0,04 2000 Стружка (наружный слой) 2500 0,25 8400 (внутренний) 5000 0,5 8400 Отходы 125–250 0,104 2000 4 То же, ДС-3 Стружка (внутренний слой) 1000 0,4 2000 5 То же, ДС-5 То же 4000 0,4 8400 Стружка (наружный слой) 10000 0,2 42000 (внутренний) 20000 0,4 42000

Молотковая мельница ДМ-3

Стружка (наружный слой) 3000 0,2 12500 (внутренний) 6000 0;4 12500 8 То же, ДМ-4 Стружка (внутренний слой) 4000 0,4 8400 9 То же, ДМ-5 Стружка (внутренний слой) 2000 0,4 4000

Бункер сырой стружки

Зависит от мощности цеха

Стружка (наружный слой) 2500 0,15 14000 (внутренний) 0,25 8400 Дымосос Около 30000 в зависимости от кол-ва газов проходящих через барабан

Примечания: 1. Для станка ДС-2А данные приведены на вариант загрузки станки с двух сторон.

2. Минимальная скорость транспортирования древесной стружки – 23–25 м/с.

В клеильных отделениях должны быть выделены выгороженные части помещений, оборудованных механической вытяжной вентиляцией, где выдерживается фанера после ее выгрузки из клеильного пресса.

Количество воздуха, удаляемого из выгороженной части помещения клеильного отделения, определяется из условия, что в открытых проемах выгороженной части скорость воздуха не должна быть меньше 0,3 м/с.

Принимаем, что площадь проемов F _пр =10 м 2 ; скорость воздуха в проеме U =0,3 м/с. Тогда количество воздуха, удаляемого из выгороженной части, будет

V _в.ч. = 3600 · F_пр · U =3600 · 10 · 0,3 = 10800 м 3 /ч.

Валовое количество тепла, выделяемое в клеильном отделении, составляет

Q_кл =20000 + 69000 + 94000= 183000 ккал/ч (данные из табл. 3.12). Из этого количества в выгороженной части выделяется 28 ккал на 1 кг фанеры (табл. 3.13), а всего – 2350 ∙ 28=65800 ккал (поместить в табл. 3.12 в примечание). Кроме того, через местные отсосы клеильных прессов (зонты) удаляется тепла 83 % количества, выделяемого в зоне прессов (табл. 3.10), а всего удаляется тепла – 0,83·[69000 + +(94000-65800)] = 80700 ккал/ч. Следовательно, в рабочее помещение в клеильном отделении выделяется тепла: 183000-65800-80700 = 37500 ккал/ч. Формальдегида в клеильном отделении выделяется 220 г/ч, в том числе в выгороженной зоне 44 г/ч и в зоне прессов 176 г/ч. Через местные отсосы прессов удаляется 75 % от этого количества. Следовательно, в рабочее помещение будет выделяться 0,25 ∙ 176 = 44 г/ч.

Расчет воздухообмена по избыточным тепловыделениям ведется по формуле

(3.18)

где G – воздухообмен по избыточным тепловыделениям, кг/ч;

Q_изб – избыточное количество тепла, ккал/ч;

t₁, t₂ – температура соответственно поступающего и удаляемого воздуха (разность температур принята: =5°).

Расчет воздухообмена по предельно допустимой концентрации формальдегида ведется по формуле

(3.19)

где G – воздухообмен по предельно допустимой концентрации формальдегида, м 3 /ч;

д – количество формальдегида, выделяемого в помещение, г/ч;

у – предельно допустимая концентрация формальдегида в рабочей зоне (для формальдегида у=0,5 мг/м 3 ).

Расчет воздухообмена по избыточным влаговыделениям ведется по формуле

(3.20)

где G – воздухообмен по избыточным влаговыделениям, кг/ч;

G_вл – количество паров воды, выделяемых в помещении, кг/ч;

d₁, d₂ – влагосодержание поступающего и удаляемого воздуха, г/кг.

Определение суммарного воздухообмена по каждому отделению сведено в отдельную табл. 3.15.

При этом принято, что тепло и влага не являются вредностями однонаправленного действия, а поэтому в проекте принят тот расчетный воздухообмен, который больше (по избыточному тепловыделению или избыточным влаговыделениям).

Определение расхода тепла

Расход тепла на потери через ограждения Q_о (формула 3.2) определяем по тепловой характеристике здания. При строительном объеме здания V_зд = 30000 м 3 и тепловой характеристике здания q_о = 0,47 Вт/м 3 ∙град (табл. 3.1).

Для бытовых помещений принято q_о = 0,38 Вт/м 3 ∙град.

Расход тепла на вентиляцию определяется по формуле

(3.21)

где Q_в – расход тепла на вентиляцию, кДж/ч;

– температура воздуха в отделении (– 20°);

– расчетная наружно-отопительная температура (15°);

G – воздухообмен в отделении, кг/ч.

Баланс тепла по отделениям сведен в общую табл. 3.16 (1 ккал/ч = 4,1868 кДж).