 |
|
Тепловой расчёт СО и В
1). Построим функциональную схему котельной.
На рис.3 изображена функциональная схема котельной.
РН – рециркуляционный насос; РБ – расширительный бак; ПН – подпиточный насос; СН – сетевой насос; К1 – котел №1; К2 – котел №2; с.о – система отопления; ХВО – химводоочистка.
Рис.3. Функциональная схема котельной
2). Преобразуем функциональную схему в тепловую (см. рис.4)
| К1 |
| К1 |
| 950С |
| 950С |
| 2000кВт |
| 2000кВт |
| 950С |
| 950С |
| 950С |
| 950С |
| 800С |
| 800С |
| 700С |
| 700С |
| 700С |
| 700С |
Рис.4. Тепловая схема котельной
3). Преобразовываем тепловую схему в расчётный граф .
На рис.5 представлен расчётный граф.
Рис.5. Расчётный граф
4). Составляем материальный и энергетический балансы для каждого узла графа. Для этого используем следующие уравнения:
- уравнение материального баланса (равенство расходов теплоносителя):
, (10)
где Gвх и Gвых – расход теплоносителя, соответственно, на входе и выходе из узла, кг/ч;
- уравнение энергетического баланса (равенство энергий):
, (11)
где Евх и Евых – тепловая энергия, которой обладает теплоноситель, соответственно, на входе и выходе из энергетического объекта, кКал/ч:
, (12)
где i – энтальпия теплоносителя, кКал/кг (причём i приблизительно равна температуре воды, °С).
Материальные и энергетические балансы для узлов графа имеют следующий вид:
K1: G12-G11=0
G12·i12-G11·i11=-Q1
K2: G22-G21=0
G22·i22-G21·i21=-Q2
Y1: G11-G14-G13=0
G11·i11-G14·i14-G13·i13=0
Y2: G15+G13-G12=0
G15·i15+ G13·i13-G12·i12=0
Y3: G21-G24-G23=0
G21·i21-G24·i24-G23·i23=0
Y4: G25+G23-G22=0
G25·i25+ G23·i23-G22·i22=0
Y5: G14+G24-G1=0
G14·i14+ G24·i24-G1·i1=0
Y6: G2-G25-G15=0
G2·i2-G25·i25-G15·i15=0
Далее представим математическую модель в виде системы уравнений, в которой исключены уравнения энергетического баланса для узлов Y1, Y3, Y5, Y6, т.к. температура на входе и выходе из этих узлов одинакова.
G12-G11=0
G12·i12-G11·i11=-Q1
G22-G21=0
G22·i22-G21·i21=-Q2
G11-G14-G13=0
G15+G13-G12=0
G15·i15+ G13·i13-G12·i12=0
G21-G24-G23=0
G25+G23-G22=0
G25·i25+ G23·i23-G22·i22=0
G14+G24-G1=0
G2-G25-G15=0
5). Преобразовываем систему уравнений в расчётную матрицу и решаем её методом «обратной матрицы»
В матрице В мощности первого и второго котлов равны и записываются в Мкал/ч:
Qк1=Qк2=2000 кВт= 1680 Мкал/ч;
На рис.6 приведены результаты расчета по данному алгоритму.
6). Внутренний диаметр трубопровода находим по следующей формуле:
, мм (13)
где: Dвн – внутренний диаметр трубопровода, мм;
G – расход теплоносителя, т/ч;
W – скорость движения воды в трубопроводе, м/с (принимаем равной 0,5 м/с).
Для определения диаметров использован ГОСТ 10704-91[1]. Результаты расчета представлены в таблице 7.
Таблица 7
Определение диаметров трубопроводов СО и В
| Расход | Значение, м3/ч | Dвн, мм | Dн×δ |
| G11 | 112,14 | 281,71 | 325,0 х 9,0 |
| G12 | 112,14 | 281,71 | 325,0 х 9,0 |
| G13 | 40,37 | 169,03 | 177,8 х 4,0 |
| G14 | 71,77 | 225,37 | 244,5 х 9,0 |
| G15 | 71,77 | 225,37 | 244,5 х 9,0 |
| G21 | 112,14 | 281,71 | 325,0 х 9,0 |
| G22 | 112,14 | 281,71 | 325,0 х 9,0 |
| G23 | 40,37 | 169,03 | 177,8 х 4,0 |
| G24 | 67,28 | 218,21 | 244,5 х 9,0 |
| G25 | 67,28 | 218,21 | 244,5 х 9,0 |
| G1 | 139,05 | 313,70 | 325,0 х 5,5 |
| G2 | 139,05 | 313,70 | 325,0 х 5,5 |
| Матрица А | ||||||||||||||
| G1,1 | G1,2 | G1,3 | G1,4 | G1,5 | G2,1 | G2,2 | G2,3 | G2,4 | G2,5 | G1 | G2 | R | ||
| -1,00 | 1,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | |||
| -95,00 | 80,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | -1680 | ||
| 1,00 | 0,00 | -1,00 | -1,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | |||
| 0,00 | -1,00 | 1,00 | 0,00 | 1,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | |||
| 0,00 | -80,00 | 95,00 | 0,00 | 70,00 | 0,00 | 1,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | |||
| 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | -1,00 | 1,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | |||
| 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | -95,00 | 80,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | -1680 | ||
| 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 1,00 | 0,00 | -1,00 | -1,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | |||
| 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | -1,00 | 1,00 | 0,00 | 1,00 | 0,00 | 0,00 | |||
| 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | -80,00 | 95,00 | 0,00 | 70,00 | 0,00 | 0,00 | |||
| 0,00 | 0,00 | 0,00 | 1,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 1,00 | 0,00 | -1,00 | 0,00 | |||
| 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | -1,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | -1,00 | 0,00 | 1,00 | |||
| Матрица А-1 | С | |||||||||||||
| 5,33 | -0,07 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 112,14 | ||
| 6,33 | -0,07 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 112,14 | ||
| 2,53 | -0,03 | 0,00 | -2,80 | 0,04 | -0,25 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 40,37 | ||
| 2,80 | -0,04 | -1,00 | 2,80 | -0,04 | 0,25 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 71,77 | ||
| 3,80 | -0,04 | 0,00 | 3,80 | -0,04 | 0,25 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 71,77 | ||
| 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 5,33 | -0,07 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 112,14 | ||
| 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 6,33 | -0,07 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 112,14 | ||
| 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 2,53 | -0,03 | 0,00 | -2,80 | 0,04 | 0,00 | 0,00 | 44,86 | ||
| 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 2,80 | -0,04 | -1,00 | 2,80 | -0,04 | 0,00 | 0,00 | 67,28 | ||
| 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 3,80 | -0,04 | 0,00 | 3,80 | -0,04 | 0,00 | 0,00 | 67,28 | ||
| 2,80 | -0,04 | -1,00 | 2,80 | -0,04 | 3,05 | -0,04 | -1,00 | 2,80 | -0,04 | -1,00 | 0,00 | 139,05 | ||
| 3,80 | -0,04 | 0,00 | 3,80 | -0,04 | 4,05 | -0,04 | 0,00 | 3,80 | -0,04 | 0,00 | 1,00 | 139,05 |
Рис. 6 – Решение матриц по алгоритму