Phần 1 cuốn sách Hướng dẫn bài tập về cung cấp nhiệt trình bày các nội dung: Hiệu quả năng lượng của cung cấp nhiệt, hệ thống cấp nhiệt, tính toán thủy lực mạng nhiệt, chế độ thủy lục của mạng nhiệt, thiết bị cấp nhiệt của nhà máy ĐPNP, thiết bị của các trạm nhiệt. |
Trang 2NGUYÊN CÔNG HÂN TRƯƠNG NGỌC TUẤN
EBOOKBKMT.COM
HO TRO TAI LIEU HOC TAP
BAI TAP
CUNG CAP NHIET
Trang 3LỜI NÓI ĐẦU
Cuốn sách này dùng cho sinh viên các ngành: Máy và thiết bị Nhiệt - Lạnh Kỹ thuật năng lượng và Kinh tế năng lượng trong việc tìm hiế nghiên cứu thêm vẻ các môn: Nhà máy nhiệt điện, Quá trình thiết bị nhiệt, “Củng cấp nhiệt, Mạng nhiệt, Cuốn sách này cũng có ích cho các kỹ sư làm,
ở các nhà máy, đặc biệlà nhà máy nhiệt điện "Để hiểu rõ và làm tất cá
kỹ thuật nhiệt và cơ học chất lưu đã học Irong trường: ài lập sinh viên cần phải có các kiến thức về
Mặc dù, chúng tôi đã có nhiều cổ gắng biên tập và biên xoan nhưng chắc chắn còn nhiều thiểu sót, mong quý độc giả góp ý cho chúng tôi theo địa chỉ: Vien Khoa học và Công nghề Nhiệt - Lạnh, trường Đại học Bách
Khoa Ha Noi
“Chứng tôi tỏ lòng biết on đến c
liệu tham khảo để chúng tôi biên soạn tài liệu này
Chúng tôi xin cảm ơn Nhà xuất bản Bách Khoa - Hà Nội và tất cả
Trang 4Chuong 1
HIEU QUA NANG LUGNG CUA CUNG CAP NHIET 1.1, Các cơng thức tính tốn cơ bản
“Tiêu hao nhiên liệu quy ước cho sản xuất nhiệt ở nhà máy đồng phát nhiệt điện (ĐPNĐ) hoặc ở lò hơi của vùng, kg,
By= bf Q, an
ở đây:
Ø - lượng nhiệt cấp cho các hộ tiêu thụ, G1:
“ở - suất tiêu hao nhiên liệu quy ước cho sản xuất nhiệt, kg/GI
Suất tiêu hao nhiên liệu quy ước cho sản xuất nhiệt ở nhà máy ĐPND hay ở lò hơi của vùng khi bỏ qua tổn thất nhiệt ở các đường ống trong nhà máy, kg/GI, tor 3Á CƯ? i a2) ở dây
nụ - hiệu suất lò hơi của nhà máy ĐPNĐ hay ở lò hơi của vùng;
By, tiêu hao nhiên liệu quy ước cho sản xuất điện năng theo chu trình cấp nhiệt -Bạ, - chủ trình ngưng hơi, kg Bye= bf 3, = bỆ-3-0; 3) Bre = bk 3% aa) ở gây:
bf và bệ - các suất tiêu hao nhiên liệu quy ước cho sản xuất điện năng theo các ch tình cấp nhiệt và ngưng, kg/ŒW.h);
Trang 5
¬3- uất sản suất điện nàng kết hợp co tiêu tụ nhiệt KẾ MGI:
Ôi - lượng nhiệt được clp từ cửa trích tt bin cho nhủ cầu tiêu thụ nhiệt bên ngoài GỊ
Suit sin xu ign ng ket hop cho teu thy nigh KW 278Hnn,,(L+e,)
y= ay y = 3/14, a 3 mg 035)
đây:
-3 và 3= suất sản xuất điện năng kết hợp trên cơ sở tiêu thụ nhiệt bên "ngoài và bên trong (do gia nhiệt hồi nhiệt nước ngưng của thiết bị cấp nhiệt
KWNGI;
e = 3/2 - sản lượng điện tương đối do gia nhiệt hồi nhiệt nước ngưng:
-H, - nhiệt giáng đẳng entropy của hơi trong tuabin từ các thông số ban dầu đến áp suất ở cửa trích kH/kg:
diy hy, - enlalpy của hơi trong cửa trích của tuabin và của nước ngưng, cla hoi nity Kags
~ hiệu suất trong tương đối của tuabin: tạ
iy MA ,, = hiệu suất cơ của tuabin và hiệu suất máy phát Trợ, - hiệu suất điện cơ của thiết bị
“Sản lượng điện tương đối do gia nhiệt hồi nhiệt nước ngưng theo công thức của E.JA.Xôcôl6v
Hpllty hes)
on VI q6)
Gay:
Trang 6“Để tính toán các chỉ tiêu của các thiết bị tuabin hơi có quá nhiệt trung gian trong các công thức (1.5) và (1.6) cần phải thay /f, bàng tổng (/', + 1), S6 hang đầu ff - à nhiệt giáng đẳng entropy tir trang thai hơi trước tuabin t6i áp suất trước bộ quá nhiệt trung gian, Số hạng thứ hai //, - là nhiệt giáng đẳng entropy tir trang thai su bộ quá nhiệt rung gian tới áp suất ở cửa trích “Các suất tiêu hao nhiên liệu quy ước cho sản xuất điện năng trong chu đình cấp nhiệt bf và trong chủ trình ngưng có tính đến hồi nhiệt ð‡ kg/(kW.h) of = 213 an Thu as) ở đây
nec = hiệu suất lò hơi cũa nhà máy điện [nhà máy ĐPNĐ hay nhà máy điện tua bìn ngưng (NĐNH)]:
ri! ~ hiệu suất trong tuyệt đối của nhà máy điện tua bín ngưng có kể đến hồi nhiệt
Hiệu suất tong tuyệt đối của nhà máy điện toabin ngưng không kể đến hỏi nhiệt ry và có kể đến hồi nhiệt 7”: dinh, hịnh, os y= mee) Tem 10) ni ở dây:
-H, - nhiệt giáng đẳng entropy của đồng hơi ngưng KI/kE:
ly và lụ - enlalpy của hơi trước tuabjn và của nước ngưng sau bình ngưng, kg:
Trang 7
Giá trị ec_ có thể tính theo công thức (1.6) mà ở nó 71; cần thay thế bằng nhiệt giáng ding entropy cia dong hơi ngưng #, còn dại lượng ñụ - cần thay thế bằng entalpy của nước ngưng sau bình ngưng hy Các công thức (1.6) và (1.9) có thể sử đụng khi có quá nhiệt trung gian Muốn thể cần phải thay Hy bing tổng /f„ + H/”„ Số hạng đầu tiên H', 1 nhiệt giáng đẳng entropy từ trạng thái hơi trước 1uabin tới áp suất trước bộ quá nhiệt trung gian, số hạng thứ hai f"„ là nhiệt giáng đẳng entropy tir trang thi sau bộ quá nhiệt trung gian tới áp suất trong bình ngưng Ngoài ra, ở mẫu số công thức (1.9) cần phải thêm vào Al,„- độ tăng entalpy của hơi trong bộ quá nhiệt trùng gian
1.2 Các ví dụ
Ví dụ 1.1 Hãy xác định suất tiết kiệm nhiên liệu quy ước (lấy cho 1 GI nhiệt được sản xuất ở nhà máy ) khi cấp nhiệt so sánh với sơ đồ riêng biệt cung cấp năng lượng của xí nghiệp công nghiệp có nhu cầu nhiệt công nghệ
Hãy xác định độ tiết kiệm nhiên liệu tương đối khi cấp nhiệt (tỷ số của tiết kiệm nhiên liệu khi cấp nhiệt với tiêu hao nhiên liệu ở sơ đỏ cung cấp nang lượng riêng biệt)
Phương án cung cấp nhiệt: - nhà máy ĐPNĐ có các thông số hơi ban dau py = 13 MPa va fy = 555°C, 46% Ap của tuabin pụ = 0,7 MPa; nhiệt độ nue cp fy = 230°C, nhiet 46 nude ngưng ¡„; = 1OỨC, hiệu suất trong tương đối của tuabin nhà may DPND 1, = 0,82 và hiệu suất điện cơ zJ„, = 047
Phương án với sơ đổ cấp năng lượng riêng biệt: nhà máy NĐNH có các thông số hơi ban đầu pạ = 24 MPa và ¡y = 540C, các thông số hơi sau cquá nhiệt trung gian p„„, = 4 MPA và /„„, = 540'C Tổn thất áp suất trong bộ quá nhiệt trung gian Ap,„„ = 0,5 MPa, áp suất trong bình ngưng p„ = 0,004 MPa, nhiệt độ nước cấp /„ = 260fC, hiệu suất trong tương đối của tuabin NDNH ry = 0,84, hiệu suất điện cơ z;„, = 0,98, hiệu suất lò hơi của NĐNH và ĐPNĐ rj/c = 0,9 và hiệu suất của lò hơi công nghiệp r,y = 0,82
“Các tổn thất nhiệt của các đường ống bên trong của ĐPNĐ, NĐTH va của lồ hơi được bỏ qua Sản xuất điện năng của ĐPNĐ và NĐTH cũng như hiệu suất của các mạng nhiệt trong cả hai phương án được coi là như nhau “Các hiệu suất được đưa ra ở trên là hiệu suất trung bình
Trang 8
Bài giải: Entalpy của hơi trước các tuabin của ĐPND, của nước cấp và nước ngưng từ sản xuất: hụ = 3490 kJ/kg, hụ, = 990 kl/kg, ñ r = 419 kJ/kẹ,
Nhiệt giáng đẳng entropy đối với các tuabin DPND va entalpy hơi cung cấp cho sẵn xuất: #f, = T60 kl/kg: úy = hụ - Hy-ty = 3490 - 760.0,82 = 2867 kl/kg, Cc thong số hơi cửa trích hồi nhiệt quy ước đối với ĐPNĐ: Sty + tes) = 0.51230 + 100) = 165°C; P,=0.7 MPa; HH, = 160 kl/kg;
hip = hạ - Hạ tụy = 3490 - T60 0,82 = 2867 klikg
lo gia nhiệt hồi nhiệt của nước ngưng cho Hyllig her) _ T60(990~419) _ 0 394 Hy(ip Hy) 760(2876~990) ‘Suit sin xudt dign nang két hgp cho tiêu thụ nhiệt — 2T8H nạ, (L+e;) _ 278.760.0,82.0,97014 0308) cr 2876-419 — = 89,5 kW.h/GI “Các suất tiêu hao nhiên liệu quy ước cho sản xuất điện năng và cho nhiệt ở nhà máy ĐPNĐ: 0423 _ 0123 Tcy 09097 341 _ 3441 te 09
"Đối với phương án có sơ đồ cấp năng lượng riêng rẽ thì các cntalpy của hơi (rước tua bìn và sau bộ quá nhiệt trung gian), của nước ngưng trong bình ngưng và của nước cấp cho nhà máy NĐNH là: fig = 3335 kJ/k#: lu
3550 kJ/kp: hạ = 121 kJ/kg; lạ = 1135 kH/kE:
Trang 9
Hy = Hộ, + HỨ = 445 + 1350 = 1795 klkg: Ah,„ = 660 kJ/kg
Các thông số hơi và nhiệt giáng đẳng entropy của trích hồi nhiệt quy ước của nhà máy NĐNH là:
1,=050,, + 260 + 29) = 145°C:
= 0.416 MPa; H', = 445 kl/kg; H7, = 600 kJfkg Hy = Hig + H2, = 445 + 600 = 1045 kg,
oc Hcp thee 3550 ~ 600.0,84 = 3046 kJ/kg
“Tỷ số của sản lượng điện năng do gia nhiệt hồi nhiệt nước ngưng ở nhà máy NĐNH với sản lượng điện ngưng hơï thuần túy là Hu(„ —h) _ 10850135-121 Hy (lip =h,,) 1795(3046 1135) l„= % 309
Hiệu suất trong tuyệt đối của các tuabin ngưng của nhà máy NĐNH
không tính và có tính đến hồi nhiệt: H, Ty Bigg hy pp = MAltex) „ 0389(1 + 0309) VS" Teeqn, — 1203090389
“Các suất iêu hao nhiên liệu quy ước cho sản xuất đi NÔNH và nhiệt rong lờ hơi công nghiệp: 0123 090.455.098 năng ở nhà máy 0.307 kg/ŒW.h): 3Á 361 ng 082 1,6 kg/GI “
‘Su tigt kiệm nhiên liệu quy ước khí cấp nhiệt so với sơ đồ cung cấp nâng lượng riêng biệt mà được tính với một đơn vị nhiệt sản ra (1 GJ) sẽ là:
To sản xuất điện năng kết hợp ở nhà may BPND
(By; - Bị cIØ; = (bự - bị ).3r = (0.307 - 0.414).89,5
TDo sẵn xuất nhiệt tiết kiệm hơn ở nhà máy DPND (By ~ Bes IOQp = bg! ~ by! = 41,6 - 37,9 = 3/7 kgfG1
Trang 10Do ci hai yếu tổ nêu trên
(Bp - B,)IO; = 14.8 + 3.7 kg/G1
Su tiết kiệm nhiên liệu quy ước tổng cộng khí cấp nhiệt so với sơ đổ cấp năng lượng iêng rẽ được ấy theo tiêu hao nhiên liệu quy ước toàn phần
ở sơ đồ cấp năng lượng riêng rễ:
(8, - BiB, = Bebo! bể vú,
“Ta nhận thấy rằng việc tính toán so sánh này đã không tính đến sự
khác nhau về các tồn thất điện năng trong các lưới điện vẻ các tổn thất nhiệt
tưong các mạng nhiệt và về gu thụ điện năng cho các nhủ cầu tự đồng tưong
các phương án khảo sắt
Ví dụ 1.2 Ở nhà máy ĐPNĐ có 2 tua bìn /1T-50/60-130/7 với các
thông số hơi ban đầu p = 13 ‘MPa va (,= 555C, áp suất hơi ở cửa trích công
nghiệp py = 0.7 MPa, dp suất trùng bình của hơi ở cửa tích sinh ho!
0,09 MPa và áp sufi trong bình ngưng py = 0.005 MPa Nhiệt độ nước cấp
30°C
at dign hing nm & mht my BPND 3= 700.10" KW.h/n
Sản lượng nhiệt hàng năm nhà máy DPND voi ho ca ea rich cong
"nghiệp có áp suất 0.7MPA, Ø, = 3500000 Gl/nâm; Với hơi của các cửa tích"
cảnh hot với áp sult 0,09 MPa; O, = 1800000 GI/nâm; sản lượng nhiệt bởi
Sốc lò hơi nước nóng của nhà: máy BPND Q, = 300000 G1/năm, Sản lượng,
nhiệt tổng hàng năm ở nhà máy ĐPNĐ Q = 5600000 GJ/nam
Nước ngưng từ các hộ tiêu thụ hơi và từ cíc bình gia niet Hới Số
nhiệt độ ryị = tzy: = 96C hoàn toàn trở về nhà máy ĐPNĐ
Hãy xác định tiếu hao nhin iệu quy uớc ở nhà máy ĐPNĐ Khi íth toán lấy hiệu suất ác ò hơi năng lượng của nhà máy ĐPNĐ rc = 09: hiệu
suất các lồ hơi nước nồng cao điểm Nx = 0.86: hiệu suất trong tương đối
của tuabin x,= 0,82 và hiệu suất điện cơ y= 0.98
'Bỏ qua các tổn thất nhiệt ở đường ống trong nhà máy ĐPNĐ
Bài giả Enlpy của hơi, nước ngững, nước cấp và các nhiệt giáng
Trang 11990 klfkg: Hạ = 760 kl/kg; H, = 1100 kJ/kg; H1; = 1465 kJ/kg; lạ, = hy ~ Hạ, - 0, = 3490 - 7600/82 = 2867 kg: hạ, = hạ - Hạ, nụ, = 3490 - 1100.0,82 = 2588 kÏ/kg; lụ = lụ - H;„.rụ, = 3490 - 1465.0,82 = 2289 kl/kg, “Các thông số hơi trích hồi nhiệt quy ước của tua bin nha méy DPND (để gia nhiệt nước ngưng của các cửa trích công nghiệp và sinh hoat): 163°C; Silly + ters) = 0,2(230 + 96) 67 MPa Hạ, = 365 kl/kg:
tại = lụa = hạ Hi nạ= 3490 - 765.0,82
Sản lượng điện tương đ của các cửa trích 765(990 - 402) Hy (ig, =f.) 760(2863—990) en= 0218 — Hat;=h„) 1100(2863~990)
Suất sẵn xuất điện năng kết hợp cho tiêu thụ nhiệt của các cửa trích sản xuất và sinh hoạt fryer = 90,6 KW.hv/GI 278H yr sMoiMau (L+ ey Hn hen = 137 kW.WGI, “Sản lượng điện hàng năm cho tiêu thụ nhiệt và theo chu trình ngung & nhà máy ĐPNĐ 3=>Ó,+ 3z Ó; 90,6.3,5.10" + 137.1,8.10° = 564.10% kW,h/năm; Per = I+ I; = 700.10" - 564 10" = 136.10" kW.h/ndin
Các thông số hơi cửa trích hồi nhiệt quy ước để gia nhiệt dòng nước ngưng của nhà máy ĐPNĐ
Trang 12
(y= Olly + ty) = 0,5(230 + 32) = 131°C Pp = 0.279 MPa: Hy = 920 kJ/kg: 1, = hụ - Hạ nụ = 3490 - 920.0,82 = 2736 klkg “Các giá trị e„; „ nụ và đối với sản xuất có ngưng Holly hg) 920990138) _ 9 396 Hrethe=h,,) MGSQT36-990) = 0,358; 3040-138” Teeth
“Các suất tiêu hao nhiên liệu quy ước cho sản xuất điện năng theo các
cửu trình cấp nhiệt và chủ nh ngưng: 0123 gen, 09098 14 kg/W.h); 0423 009.0421098 0.331 kg/(kW.h) Me cM" My
“Các suất tiêu hao nhiên liệu quy ước cho sản xuất nhiệt trong các lò hơi năng lượng và lò hơi nước nóng cao điển của nhà máy ĐPNĐ:
=34,1/ny„ = 34,1/0,9 = 37.9 kglGI: L1/n,„ = 34,1/0,86 = 39,7 kgiGI
Trang 13
Vi du 1.3 Doi với ví dụ trước, hãy xác định suất tiết kiệm nhiên liệu tuyệt đối (cho 1 GJ nhiệt cấp cho các hộ tiêu thụ) và tiết kiệm tương đối nhiên liệu khi cấp nhiệt sơ với sơ đồ riêng rẽ của cung cấp năng lượng Đối với sơ đổ riêng rẽ của cấp năng lượng €6 gid tri bf va b đối với nhà máy NÔNH và của lò hơi của vùng lấy theo ví dụ 1.1 Để tính các tổn thất bổ sung của điện năng trong các mạng điện ở sơ đồ cấp năng lượng riêng rễ, sản xuất điện năng ở nhà máy NĐNH lấy 7 lớn hơn ở nhà may PND
“Tính toán so sánh được thực hiện ở cùng một sản lượng nhiệt cung cấp, cho các hộ tiêu thụ trong cả bai phương án Đối với mạng nhiệt (nước nóng và hơi) từ nhà máy BPND ly rcp = 0.94 va từ lò hơi riêng của vùng lấy
nel = 096,
Bai giải: Từ ví dụ 1.2 đối v 700.10" kW.h/năm: Ó,
213.10” kginăm: B,
Đối với phương án có sơ đổ cấp năng lượng riêng rẽ ta lấy bf = 0307 kg/(kW.h) và by” = 41,6 kg/GI (xem vi du 1.1)
Sản xuất điện năng ở nhà máy NĐNH,
3= L07.5= 1.01.100.10° = 749.10° kW.h/nâm
(Cap nhigt (theo dang hơi và nước nóng) cho các hộ tiêu thụ và sản lượng nhiệt lò hơi riêng biệt của vùng
Oy = Qr-ter = 5.6.10°.0,94 = 5.26.10°Gi/năm
Qe = Qu! Mea? ® = §,26.10°V0,96 = 5,48.10°GI/năm
“Tiêu hao nhiên liệu quy ước hing năm cho sản xuất điện năng ở nhà máy NĐNH, và nhiệt ở lò hơi riêng của vùng, cũng như tổng:
By = Bf 3, = 0.307.149.10° = 230,10" kgfnăm; Bp = by! Op =41,6.5.48.10" = 228.10" kg/nam:
By = By + B,y = 230.10? + 228.10 = 458.10° kg/nam
Trang 14AB, = Bpy ~ Byy= 228.10" - 213.10" = 15.10" kg/nam: AB = AB, + AB, = 106,10" + 15.10" = 121.10" kg/nam “Tiết kiệm nhiên liệu tổng tương đối và suất tiết kiệm nhiên liệu tổng:
“Tiết kiệm nhiên liệu thu được chủ yếu do săn xuất điện năng kiểu kết hop
Ví đụ L4 Ö xí nghiệp công nghiệp cổ các công việc đặc biệt và người
ta tổ chức sử dụng nhiệt của hơi thải của các búa và các mí
cầu di và cung cấp nước nóng với số lượng Q = 1” G1/nam Tới khí thiết kế lại xí nghiệp các nhu cấu trên đã được đảm bảo bởi một lò hơi công nghiệp có hiệu suất / = 0.85
Hãy xác định tiế kiệm nhiên liệu quy tức do việc sử dụng các nguồn năng lượng thứ cấp đã nêu ra?
Bài giải: uất tiết kiệm nhiên liệu quy ước do sử dụng nguồn thứ cấp Ab=34.1/n, = 34,085 = 40,1 kg/d
“Tổng tiết kiệm nhiên liệu quy ước hang nam
[AB = Ab.Q = 4041.10" kginam = 40100 tínam
Ví dụ 1.5 Hãy xác định độ tiết kiệm nhiên liệu quy ước do sử dựng lượng các nguồn năng lượng thứ cấp được nêu ra ð ví đụ l.4 với điều kiên à
Trang 15341
— 089
“Tổng tiết kiệm nhiên liệu quy ước hàng năm:
AB: Q = 14,3.10° kg/nam = 14300 t/nam
iệc so sánh các kết quả thu được với các kết quả của ví dụ trước đã
chỉ nụ rằng việc sử dụng các nguồn năng lượng thứ cấp khi cung cấp nhiệt
cho xí nghiệp từ nhà máy ĐPNĐ sẽ cho tiết kiệm nhiên liệu nhỏ hơn 2,8 lần
o với khi cung cấp nhiệt từ lò hơi công nghiệp
= 0,2.120 = 14.3 kg/GJ
1.3, Bài tập
Bài tập 1.6 Một vàng của thành phố có nhu câu tiêu thụ nhiệt hàng năm ở dạng nước nóng Ởụ = 10.10" GJ/năm từ các lò hơi cá nhân (quy mô gia đình) với hiệu suat my = 0.6 đã dự trà chuyển sang cấp nhiệt từ c
hơi riêng của vùng với hiệu suất ;,„ = 0,8 với hiệu suất của các mạng nhiệt 1 = 0,95
Hãy xác định mức tiết kiệm nhiên liệu quy ước tuyệt đối hàng năm, mức tiết kiệm tương đối (so với tiêu hao nhiên liệu ở các lò hơi quy mô gia đình) và suất tiết kiệm nhiên liệu quy ước (cho 1 đơn vị nhiệt được sản ra ở Tờ hơi vùng) Trải lò AB = By - Bey = 121.10° kgjnâm AB „213 ——= 11,5 ae kg/G) 2, 2, eee
Bai tap L7 Hãy giải bài 1.6 ở điều kiện cấp nhiệt từ các lò hơi nhỏ gia đình sẽ thay bằng cấp nhiệt từ nhà máy ĐPNĐ được trang bị bai cc tua bin có cửa trích cấp nhiệt và các thông số ban đầu của hơi p, = 13 MPa và í, =
555C
Áp suất hơi trung bình trong năm ở cửa trích cấp nhiệt p, = 0,09 MPa; ấp suất hơi trong bình ngưng py = 0,005 MPa: nhiệt độ nước ngưng sau các, bình gia nhiệt lưới íy = 96°C va nhiet do nước cấp 1, = 230°C Khi tính toán ấy hiệu suất trong tương đối của tua bín ở nhà máy ĐPNĐ ,= 0,82; hiệu
Trang 16
suất điện cơ „, = 097: NĐNH) nu
hiệu suất mạng nhiệt từ nhà máy ĐPNĐ rị-; = 0.94 Sản lượng điện ở nhà máy ĐPNĐ 2= 1200.10° kW.hinam
Lượng nhiệt sản ra từ các cửa trích tua bin chiém 750 toàn bộ lượng nhiệt từ nhà máy ĐPNĐ, Đối với phương án có sơ đổ cấp nâng lượng riễn biệt thì suất tiêu hao nhiên liệu quy óc cho sẵn xuất điện năng ở nhà máy,
NĐNH lấy từ ví dụ 1.1, Ở phương án có sơ đồ cấp năng lượng riễng rẻ thì
sẵn lượng điện lấy cao hơn so với nhà máy ĐPND là 7%: Trả lời: AB = 363.10" kg/ndm; AB/B, = 0.377; ABIO,
Bài tập 1.8 Trong khoảng thời gian mùa hè thì các hộ tiêu thụ nhiệt
dùng lò hơi vùng sẽ được chuyển sang cấp nhiệt từ nhà máy ĐPNĐ theo
.đường ống dẫn nhiệt chuyên dùng Điều đó cho phép ở nhà máy ĐPNĐ sản xuất thêm điện năng cho nhu cầu nhiệt và đồng thời giảm bớt sản xuất điện chính bằng giá trị này theo chủ trình ngưng ở nhà máy NDNH
Hãy xác định mức tiết kiệm nhiên liệu quy ước theo biện pháp được nêu ra, nếu lượng nhiệt hữu ích ở các hộ tiêu thụ đùng lò hơi riêng của vùng trong thời gian mùa hè là Ø = 600.000 G7
Khi tính toán lấy các số liệu ban đầu sau dây: suất tiêu hao nhiên liệu quy ước cho một đơn vị nhiệt được sản ra từ lò bơi riêng cia ving by’ = 40.6 kg/GI và từ nhà máy ĐPND bạ = 40,3 kg/GJ! suất tiêu bao nhiên liệu quy ước cho sản lượng điện sản ra khi sẵn xuất nó cho nhủ cầu nhiệt ở nhà máy DPND bf = 0,16 kg/(kW.h) va theo chu trình ngưng ở nhà máy NĐNH bệ = 0.34 kp/(kW.h), suất sản xuất điện năng tinh (netto) cho như cầu nhiệt 3 = 145 kW.lVGI; đối với khoảng thời gian mùa hè hiệu suất của mạng nhiệt lò hơi vùng me = 0,86 và hiệu suất mang nhiệt của nhà máy DPNB mer = 085
Trả lời: AB = 18000
liệu suất các lò hơi của các nhà máy (ĐPND và hiệu suất của các lò hơi nước nóng cao điểm rj,„= 0.86:
Trang 17
Chương 2
HỆ THỐNG CẤP NHIỆT
2.1 Các công thức tính toán cơ bản
Lượng nhiệt do đường dẫn nước nóng truyền tải, [W]: ở hệ thống cấp nhiệt kín: Ø=Gefr, - nJ: an ở hệ thống cấp nhiệt hồ: O = Geel 1) - Gael) (2.2) Lượng nhiệt do đường dẫn hơi truyền tải khi nước ngưng trở về khơng hồn tồn (một phần): Q=Gth-ct)- Geel tt) 23)
G diay: G - liu lugng chất tải nhiệt, kg/5; G, G; - các lưu lượng đường sống nước cấp và vẻ (khi chuyển động dòng nước về phía nhà máy ĐPNĐ), kg/s; Gy - luong nước ngưng trở vẻ, kg/s; c - nhiệt dung của nước, J/(kg.'C); tá, = các nhiệt độ của nước mạng tương ứng trong các đường ống nước cấp và nước về, "C; - entalpy của hơi, J/kg: , nhiệt độ của nước lạnh ban đầu,
"C: ty - nhiệt độ nước ngưng, °C
2.2 Các ví dụ
Ví đụ 2.1 Hộ tiêu thụ yêu cầu lượng nhiệt Ø = 1 GJ ở dạng hơi bão hồ khơ có ấp suất tuyệt đối 0,5 MPa Hãy xác định khối lượng hơi cấp nếu từ hộ tiêu thụ nước ngưng sẽ quay trở lại hoàn toàn với rụ = 100C
Hãy xác định khối lượng hơi cấp, nếu từ hộ tiêu thụ chi 50% nước ngưng sẽ quay trở vẻ Khi tính toán lấy nhiệt độ nước lạnh ở các nguồn cấp nhiệt và hộ tiêu thụ ry = 10°C,
Bai gidi: Theo bảng hoi nude ta tim được h = 2748 ki/kg Khoi lượng hơi cấp khi nước ngưng quay ở lại hoàn toàn và Q = 1 GI = 10? kĩ sẽ là:
Trang 18
Q 10° h~cr, 2748—4,19.100 — =429 * Khối lượng hơi cấp đối với trường hợp ở lại một phần nước ngưng Gy =05 G và Q = | GI sẽ được xác định từ phương trình Q = Gh ct) ~ Geel tt 9 © pet, ~OScley = 10° © 3478—4.19.100 -05.4,19(100 = 10) = 397 kg = 0.3971
Vi du 2.2 Hãy giải bài 2.1 theo đơn vị calo nếu hộ tiêu thụ yêu cầu cấp lượng nhiệt Ợ = 1 Geal và từ nó nước ngưng trở về hoàn toàn
Bai giải: Theo bằng hơi nước ta tìm duge ht = 656 keal/kg Khối lượng hơi cấp ở Ở = 1 Geal = 10° keal lo" G=Olh- eH) = GE 00)
Ví đụ 2.3 Hãy xác định các lưu lượng của nước mạng ở hộ tiêu thụ nước nóng khi nổi nó theo sơ đồ song song với mạng nhiệt kín và với mang nhiệt hở
“Tiêu hao nhiệt cực đại là Ø = 1 MW = 1000 kW = 1000 KI/s, Trong ca bai phương án ở điều kiện tính toán, nhiệt độ nước ở đường cấp +, = 7ỨC Nhiệt độ nước sau bình gia nhiệt cấp nước nóng r; = 30°C O phương án mạng nhiệt hở, một phần nước cho cung cấp nước nóng được trích từ đường ống về sau hệ thống sấy sưới có nhiệt độ xạ = 4L/%C Nhiệt độ nước trong hệ thống cấp nước nóng đượế duy wif, = 6C, với nhiệt độ nước lạnh sic
Trang 19
“Ta xác định lượng nước tháo khỏi đường cấp G,, va đường vẻ G„ từ phương trình cân bảng nhiệt và cân bằng vật chất của việc trộn các đồng (hin hop dng): 10" —=— MO 2 a 34 kgis = 156 th ete, =1,) 41960=5) Việc tháo nước mạng khỏi đường cấp và đường về ở hệ thống hở tt, 60-41 6,26, £88 = 434037 2281 kgis = 10,1 Uh nig OAT Bf Gạ¿=G,- G,ị =4.34 2.81 = 1,53 kgls= 5.5 uh Ví đụ 2.4 Hãy giải ví dụ 2.3 nếu lưu lượng cực đại của chất tải nhiệt là Ø/"= 1 Gealfh
“Giải bài toán theo đơn vị calo
Bài giải: Các lưu lượng nước ở hệ kín lọt cứu ~r¿)_ NG0=30) 500 kg/giờ = 6.94 kgjs, ở hệ hở, 10" Tạ T2 “ Tgo-g~ L8200 kgjờ
Yí dụ 2.5 Hãy xác định lượng nhiệt tích trong nước có nhiệt độ r = 150'C chứa trong đường ống có đường kính bên trong đ = 514 mm và chiều đài [= I km và so sánh nó với lượng nhiệt được tích trong hơi bão hoà khô có nhiệt độ bão hoà z = 150fC có ở chính đường ống này
“Tính lượng nhiệt tích tụ theo nhiệt độ của nước lạnh ¡,
Trang 20"Thể tích dường ống al? 3140514 4 4 Khối lượng nước trong dường ống Gy = V.py 1000 = 207 mÌ 107.918 = 190.000 ke Lượng nhiệt tích trong nước 6, = G/y(r- 1) = 19000044,3(150 - 10) = 114.10" KI Khối lượng hơi trong đường ống Gy = Vy = 207.2.55 = 528 ke Lượng nhiệt ích trong hơi Qy = Gilli ~ct,) = 528(2746 - 4.19.10) = 143.10" KI = 1.43 GI
Do dé lugng nbigttich trong nude 1én hon 78 lần eo với ở trong bơi Vi du 2.6 Hồi có bao nhiêu chất tải nhiệt nào bị mất trong một giây khi có sự cố tạo thành lỗ thủng rộng ƒ= Ì cmỶ ở thành ống?
Hãy giải bài toán đối với mạng nước có nhiệt độ nước z< I00'C (2, = 1000 kg/m’ hay uy =0,001 m}/kg) và đối với đường ống dân hơi bão hoà
“Trong cả hai phương án, áp suất dư của chất tải nhiệ lấy và hệ số lưu lượng của lỗ /r= l-
“Bài giải: Lưu lượng nước chảy đi mất ở pạ„ = P L4 .82 kgls l02T/n .410001 06001 Ý Quạt
Lưu lượng hơi xì ra từ đường ống dẫn được xác định theo công thức _ˆ đối với đồng chảy tới hạn ở các thông số hoi ban du p, = 0.4 + 0,1 = 0.5
MPa va vy = 0,375 m'kkg
6 = 0.65 [py Toy = 0.65.0,0001Y055.10" 0.375 = 0.075 kes
“Tính toán nêu trên cho thấy rằng ở các điều kiện đã cho, rồ rỉ nước sẽ khoảng 37 lần lớn hơn so với rò rỉ hơi
Trang 21
Ví đụ 2.7 Đối với nhà máy hoá chất, trong vai trờ chất tái nhiệt để gia nhiệt cho thiết bị có các quá trình nhiệt độ cao, người ta dự định sử dụng hơi nước hay hơi của chất tải nhiệt hữu cơ có nhiệt độ sôi cao dauterm [hồn hợp ‘recti gém 26,5% diphenil (C,H,) va 73.5% dipheniloexit (C,H1),0]
“Cán lấy các áp suất tối thiểu nào đối với hai chất tải nhiệt nói trên, nếu quá trình trong các thiết bị công nghệ xảy ra ở nhiệt độ r = 270C Độ chenh giữa nhiệt độ hơi bão hoà (nước hay dauterm) với nhiệt độ của quá trình trong thiết bị lấy bằng IỢC
Sự phụ thuộc giữa nhiệt độ và ấp suất tuyệt đối của hơi bão hoà daulerm như sau:
Nhiệt độ, C 260 270 280 290 300
Áp suất, MPa 0,103 0,131 0,163 0,195 0233
Bài giải: Nhiệt độ tối thiểu của hơi bão hod ry = 270 + 10 = 280°C Đối với hơi nước theo bảng ta tìm được nhiệt độ bão hoà tương ứng rụ = 280C, áp suất tuyệt đối p = 6.49 MPa Đối với chất dauterm theo bảng ta tìm được nhiệt độ tương ứng của hơi bão hoà z,= 280C, áp suất tuyệt đối p =0,163 MPa Do đó áp suất trong thiết bị công nghệ khi sử dụng dauterm sẽ nhỏ hơn gần 40 lấn so với khi sử dụng hơi nước
2.3 Bài tập
“Bài 2:8 Hộ tiêu thụ nước nóng yêu cầu 1 GJ Nhiệt độ của nước nóng 1, = 60°C còn nhiệt độ nước lạnh ban đâu 1, = 10°C Cin cấp bao nhiều nước cho hộ tiêu thụ?
Trả lời: G=4-71
Bài 2.9 Hay xác định lượng nhiệt tích tong nước (lấy từ 10C) có nhiệt độ 180°C chứa trong đường ống có đường kính 1392 mm và chiều dài
20 km Hãy xác định khoảng thời gian làm việc có thể của đường ống do `
nhiệt được tích trong nước nếu tiêu hao nhiệt là 1500 MW, Trả lời: Q =21100 GI: n=4h
Bai 2.10 Toà nha cao ting có hệ thống sấy sưởi cao 142 m Phải đùng áp suất dư là bao nhiêu để thử lò sưởi của tầng dưới khi sử dụng hệ thống sấy sưởi bằng nước (2y = 993kg/m”) và khi sử dụng hệ thống sưởi bằng hơi có áp suất hơi dư ở điểm trên cùng là 0.02 MP4?
Trang 22
Trả lời: Với nước thì p = 1,39 MPa, với hơi thì p = 0.0202 MPa (ấp suất đủ)
Bai 2.11 Nhiệt được cấp bằng một đường ống ở dạng nước nóng có nhiệt độ 6ỨPC, với nhiệt độ nước lạnh ban đầu ở nhà máy ĐPND = 10°C
Hay xác định tốc độ trung bình và tổn thất áp suất trung bình tăng lên bao nhiêu lần ở chính đường ống này nếu trong đường ống có hơi bão hoà với áp suất trung bình tuyệt đối 0,6MPa và dim bảo lượng nhiệt sản ra như khi cấp nước nóng Trong trường hợp này nhiệt độ nước ngưng lấy quy ước bằng nhiệt độ nước lạnh ban đầu t, = 10°C
Trang 23Chương 3
TÍNH TỐN THUỶ LỰC MẠNG NHIỆT
3.1 Các công thức tính cơ bằn
“Giáng áp ở các đường ống nằm ngang, Pa,
P= Bag + Day = Redd + ba) = Rad + a) BD
6 day da = Rul - gidng áp đường dai, Pa: dp,.- giding dp tri lye cue
Trang 24'Ở đây d - đường kính trong của ống dẫn, m; À - hệ số ma sát thuỷ lực;
.ø- tốc độ chất ải nhiệt, mía; G - lưu lượng khối lượng của chất tải nhiệt, kgje: ø - khối lượng riêng chất tải nhiệ, kgfmŠ g - gia tốc rơi tự do
Trang 25
i | |
LAY Tana aa Tên Lưu lượng nước G, kg Hình 3.2 Toán đổ đổ tính thuỷ lực đường ổng dẫn nước (ka= 0.8mm; 2* 975kg/m)
Trang 26
‘Theo công thức (3.6) ta xây dựng toán đồ để tính thuỷ lực các đường nước ngưng ở k„= 1 mím (hình 3.1); các đường ống đẫn nước ở ky =
(hình 32) và đường ống dân hơi ở K„ = 0.2 mm (hình 3.3) 5 mm
3⁄2 Các ví dụ
Ví đụ 3.1 Hãy xác định tốc độ tới hạn của nước trong các đường ống, tốc độ lớn hơn tốc độ này thì giáng áp đường dài thực tế sẽ tuân theo quy độ của nước 75'C và độ nhám
ở
luật bình phương Khi tính toán lấy nhỉ tương đương của đường ống ky
Bài giải: Giẩng áp đường dai trong các đường ống thực tế tuân theo quy luật bình phương khi số Reynold đạt tới giá tị tới hạn được xác định bằng biểu thức sau: 4 Re, = 568 — » iL "Độ nhớt động học của nước ở r= 75°C (theo phụ lục 4) 391.10 mis “Tốc độ tới hạn của nước trong các đường ống dẫn và _ 5680391.102 00005 dạy =5 444 mis
Ví dụ 3.2, Hãy xác định suất giáng áp đường đài đối với nước có nhiệt 15°C chiy dọc theo đường ống đ = 100 mm véi tốc độ «= 0.2 mis
L5 mm độ r
Độ nhám tương đương của đường Ống ky
Trang 27Bởi vì 2300 < Re < Ñe, nên hệ số ma sát thuỷ lực được xác định theo công thức Altsul 6,04 Pam
Nếu khi tính tốn ở cơng thức (3.4) không tính số hạng thứ hai, có nghĩa là sử dụng công thức (3.5) thì giá trị hệ số ma sát thuỷ lực lấy bảng 2 = 0.0293 và tương ứng Ru, = 5,71 Pa/m Như vậy trong trường hợp này sai số tính toán khoảng 6%
Ví đụ 3.3, Giải ví dụ trước, nếu tốc độ nước là Bai giải: Số Reynolds mực ed
Số Reynolds tới han Re, = 113500 (xem ví dy 3.2) Bai vi Re > Rey nên hệ số ma sát thuỷ lực được xác định theo công thức Sifrinxon Ly? 0/0005 A=0I1 2z] =0 S95) -ogøy, Suất giáng áp đường đài Âø°ø _ 00293.323.915 2d 20) ee
Trang 28"Bài giải: Tốc độ của nước
4V —— 40:
Tấm Taos
Bởi vì @ > œ0 hệ số ma sát thuỷ lực được xác định theo công thức
BL, Shimen es, jum
A=ont ($2 } =on( ) Q95] =uas lâu
Chiều đài tương đương của các trở lực cục bộ và chiều dài quy dẫn Iya Số „10051 965m 27 09198 Lạ 1+ he 1.000 +265 = 265 m Suất ging dp dutmg dai 6 p= 975 kg/m’ (doi với Àø'2 _ 00194.1.69975 2d 20814 2,6 Palm Rw Các tổn thất cột áp ở gp = 9,81.975 = 9570 Nien’ Ra _ 52/6/1265 _ 9870
Trang 29
657000 |g 9570
“Từ ví dụ đưa ra, ta thấy cột áp tốc độ đóng vai trò không lớn và khí tính toán thường bỏ qua nó
Védu 3.5 Hãy xác định áp suất ở cuối đường ống có đường kinh trong 239 m, và có hơi với lưu lượng G = 2.78 kg/s = I0 T7h - với
xố đầu p, =0/6 MPa (tuyệt đối) và rị = 220C (2, = 2.66 kgim) Độ nhầm tương đương của đường ống ⁄„,= 0,2 mm
Suất tổn thất nhiệt có tính đến các tổn thất cục bộ q = 160 Wim Các số iệu còn lại về đường ống lấy từ ví dụ 34
Bai gid: Ti vidy 3.4: 1= 1000 m; EE = 10, Gili ty Ry, (heo toán đồ, hình 3.3) Rụ,p = 99 Pa kgjn" Suất giáng áp của hơi ở đầu đường ống 9 Tag“ 312 Pale, “Giá trị giáng áp gần đúng ở đường ống dẫn hơi khi /„ +112.1.26 = 141 m (xem vi dy 3.4 và phụ lục 5) sẽ là = Richy = 372-1141 = 42.400 Pa 6 vi du đã cho và sau này thì cột áp và các tổn thất cột áp được biểu thị bằng mết cột chất tải nhit Giá tị gần đúng của áp suất tuyệt đối ở cuối đường ống dẫn hơi khi đạt nó nằm ngang, plow 6.65 m d= + ly = 1000 =P, ~ 6 = 600000 - 42400 = 557600 Pa “Các tổn thất nhiệt của đường ống dẫn hơi Q = ql = 160.1000 = 160000 W
Trang 30Đối với hơi p, = 0.5516 MPa và +, = 220 - 27 = 193°C thi py kim’, Khối lượng riêng trung bình của hơi p=(0,+p)J2 = (2,66 + 2,62)/2 = 2,64 kgim` Giá trị trung bình của suất giáng áp đường đài 19/2,64 = 37,5 Palm Gia tr chính xác của giáng áp và của ấp s 6p = Rap = 375.1141 = 42800 Pa và p, = 600000 - 42800 = 557200 Pa
Nếu bỏ qua sự thay đổi tốc độ của hơi, nhưng tính đến sự thay đổi độ cao của đường ống dẫn hơi thì áp suất cuối của hơi sẽ là:
P;=P, ~ ŠÐ ~ 5y z)fgp = 600000 - 42800 - .9.81.2.6% = 557000 Pa = 0,557 MPa
“Từ ví dụ đưa ra, ta thấy ring đối với các đường ống dẫn bơi giá tị (2 1)gp là rất nhỗ so với p và õp vì vậy khí tính toán các đường ống dẫn hơi ta bỏ qua chúng,
Vi du 3.6 Hãy xác định áp suất ở cuối đường ống dẫn hơi như đã nêu ra vi dy 3.5 néu 06 dong hơi với lưu lượng G = 5.56 kgis = 20 th
CCác tổn thất nhiệt của đường ống dẫn hơi Ø = 160000 W (xem ví dụ 3.3) Hãy giải bài tốn nhờ sử đụng cơng thức chính xác mà có kế đến sự thay đổi khối lượng riêng dọc theo ống dẫn, và sử dụng công thức khi khối
Trang 31"y= 273 + 213 = 486K, Gi tr R,p, (theo toan dé hinh 3.3) Rụo, = 396 Pakg/m' Suất giáng áp đường đài của hơi ở đầu đường ống dẫn hơi Ñ,= Rụojjp, = 396/2.66 = 149 Palm, Ấp suất cuối theo công thức chính xác [_2Rtju | tas \ Pl once 149.486.1141 (600000.493 = 398600 Pa = 0,3986 MPa Áp suất cuối theo công thức gần đúng p› =p, - Rj„,= 600000 - 149.114) 43 MPa Nhu vay trong ví dụ dang xét sự giáng áp của hơi được tính theo công, thức gần đúng và theo các thông số ban dầu của hơi giảm gắn 17% so với sự giảm áp suất được tính theo công thức chính xác
Trang 32ate) 4, Al + 2éd Sặi — Al+EáI A+ 0/032000+1004359 _ 0,0169.2000+10.0.359*
Ví dụ 3.8 Hãy xác định kha năng lưu thòng của ống dẫn nước ngưng có đường kính đ = 150 mm và chiều đài f= 1000 m, mà theo nó nước ngưng, chảy về thùng nước ngưng ở mức z; =18 m Bơm ngưng đặt ở mức z
ra cột áp H[ = 30 m Đường ống dẫn nước ngưng gồm các trở lực cục bộ sau: 4 van chin, 1 van xoay 1 chiều, Ì thiết bị đo nước, 6 khuỷu cong có 7 = 3,
12 bộ bù giãn nở có hình [] với r = 3d Khi tính toán độ nhám tương đương ta lấy k„= Ï mm
‘Bai gidi: Chiéu đài tương đương của các trở lực cục bộ (phụ lục Š có tính đến hệ số hiệu chỉnh đối với ,„= 1 mm) y= QML + 9,7 + 8,58 + 2,28.6 + 10,8.12)0.84 “Chiều dài quy dẫn y= 1+ b= 1000 + 143 = 1143 m “Tồn thất cột áp 8H =H, (23-2) =30- (18-0) = 12m Suất giáng áp đường dài ở „o = 9,81.975 = 9570 N/m đHipg _ 129510 Ty NAB 140) 43m 100 Pa/m đụ
Khả năng lưu thông của ống dẫn nước ngưng theo toán đổ (hình 3.1) có tính đến hệ số hiệu chỉnh đối với k„,= 1 mm hay theo công thức:
Ga AGE Rg) = 246.015" 100 = 16,9 kg/s = 60,9 h
Ví đụ 3.9 Theo đường ống dẫn hơi có đường kính did,= 201/219 mm và có chiêu dài ¡= 1200 m, được đặt trong kênh, người ta vận chuyển hơi
bão hồ khơ có áp suất tuyệt đối ban đầu P, = 0,6 MPa Áp suất hơi tuyệt
đối cuối ở các hộ tiêu thụ được duy trì không đổi và bằng p; = 0,5 MPa bằng, cách điều chỉnh ti
Trang 33
Hãy xác định lưu lượng hơi (không có nước ngưng tạo thành) ở chế độ định mức
Đông thời xác định lưu lượng hơi ở chế độ sự cố khi đoạn cuối của đường ống có chiều đài 20 m do sự cố của một loạt đường ống nước (cùng đặt trong kênh này) nên bị bao bởi dòng nước có nhiệt độ trung bình ¢ =
15°C Ở chế độ sự cố để duy trị giá trị định mức áp suất cuối thì hộ tiêu thu
buộc phải điều chỉnh bằng cách ngất một phần phụ ải Đường ống dẫn hơi có các trở lực cục bộ như sau:
2 van chắn, 6 khuỷu cong có r = 34, 16 bộ bù giãn nở hình I1 với r = 3 Suất tổn thất nhiệt đường dài theo định mức của đường ống din q = 135 'W/m Tổn thất nhiệt cục bộ bằng 25% tổn thất đường dài Khi tính toán ta cho rằng ở đoạn sự cố lớp cách nhiệt hoàn toàn bị phá vỡ và hệ số truyền nhiệt của đầu đường ống bị nước bao phủ K = 1200 We
“Bài giải: Chế đó định mức Tổn thất nhiệt toàn phần định mức Ø7 = 1,25ql = 1,25.135.1200 = 203 000 W Lượng hơi ngưng định mức ở giá trị trung bình của nhiệt ẩn hoá hơi r = 2100 kg 20300) 0097 kes 2100-10 “Chiếu đài tương đương và chiều dài quy dẫn (ky = 0,2 mm theo phụ lục 5) Gy=01 lự= (292 +36 + 16,.16)1,26 = 358 mỹ y= 1+ Ly= 1200 + 358 = 1558 m, Sut giáng áp đường đài Rụ= PC-P: „(06-0101 _ áp he 1558
Trang 34G,=G, - 050, = 2,08 - 05.0097 = 2.03 kgis = 7.3 Uh “Chế đô sự cố, Các tổn thất nhiệt định mức ở đoạn đâu không sự cố (0°, = 125g(1-I,) = 1.25.135(1200 - 20) = 199000 W "Bế mật đường ống dẫn hơi do nước bao bọc E,, = xả,1„ =3,14.02219/20 = 13,8 mẺ “Các tổn thất nhiệt ở đoạn sự cố khi nhiệt độ cuối của hơi rạ; = 151% Q", = kFal fp ~ = 1200.13,8(151 - 15) = 2.25.10" W Lượng nước ngưng tạo thành ở đoạn đầu và ở đoạn sự cổ G"g= O" yd = 0,199.10°(2100.10") = 0/0948 kg/s = 0,34 th 6, = 0°„lr=2225.101/(2100.10)) = 1,07 kg/s = 3,86 th
Lam lượng hơi trung bình ở chế độ sự cố là như cũ (v R không đổi) Lưu lượng hơi ở hộ tiêu thụ
G,=G, - 05G" - ,„ = 2/08 - 05.00948 - IL0T 963 kg/s = 3,47 yh
"Như vậy lưu lượng hơi ở hộ tiêu thụ ở chế độ sự cố giảm khoảng 2 lần Ví dụ 3.10 Để gia nhiệt đường ống dẫn dầu ta đặt đường Sng din hoi Xen kế với nó trong lớp bảo ôn chung, Đường ống dẫn hơi có đường kính trong đ = 50 mm và chiều đài / = 2000 m, hơi đi với lưu lượng Ở = 00833 kg/s = 300 kg/h sẽ ngưng hoàn toàn trong nó và được lấy đi Các thông số ban đâu p, = 0,6 MPa (tuyệt đối) và r= 180°C
Hãy xác định áp suất ở cuối đường ống dẫn hơi, khí tính toán hệ sổ các tổn thất cục bộ của áp suất lấy bằng ø = 0,1, còn độ nhám tương đương của ống k„= 0.2 mm
Khi tính toán sử dụng công thức chính xác để xác định giáng áp trong đường ống dẫn hơi (xem ví dụ 3,6) nhưng thay giá trị R/3 vào vị trí R, nhằm
Trang 35Khối lượng riêng hơi ở đầu đường ống dẫn hơi Øi= 2.936 kgim" “Suất giáng áp đường dài Ry = 498/2.026 = 170 Palm "Nhiệt độ trung bình của hơi (ta lấy nhiệt độ cuối là 150°C) y= 165°C hay Ty = 273 + 165 = 438K Ap suất cuối của hơi trong đường dẫn hơi =464000Pa =0,464MPA
Vi du 3.11 Hãy xác định đường kính của ống đơn có chiêu đài = 30 km để cấp nước G = 1110 kgjs và tiến hành tính kiểm tra Giáng áp cho phép
do ma sát và các trở lực cục bộ (ở mật cắt địa phương nằm ngang quy ước)
op = U67 MPa Tổng các bệ số trở lực cục bộ trên Im chiều đài Eel = 0.0053 Khi tính toán độ nhám tương đương lấy k„ = 0,5 mm, khối lượng
riêng của nước ø= 975 kg/m',
Bai giải: Hệ số các tổn thất áp suất cục bộ khi Au! = 3,82 „3£ [ Œ iio a= Ap =2 |S 3.870053 | HN 1 \ yell | 0,67.10° _ -o31 Ý 30000 “Suất giáng áp đường dài cho phép é 067.10° R= P= 067.10" yop, XI+ø) ` 300004 +041) vã 'Đường kính trong của đường ống khi A," = 0,117 a= Ap Oe oy tO, R, +" 985 m
“Ta làm tròn đường kính theo tiêu chuẩn d = 0,096 m và tiến hành tính kiểm tra J, = 0,0053.30000.60,8 = 9670 m (xem phụ lục 5)
+ y = 30000 + 9670 = 39670 m;
Trang 36L0? —136210%11102
FT
6 = Rylyy = 17.39607 = 0,674.10" Pa = 0,674 MPa
Ví đụ 3.12 Hãy xác định đường kính của đường ống dẫn nước ngưng có chiều đầi / = 200 m; có hỗn hợp nước ngưng và hơi với lưu lượng Gey
18 kgjs = 3/9 T/h từ các buồng chứa hơi tới bể nước ngưng tập trung kín XẤp suất tuyệt đối ở các buồng chứa hoi py = 0.3 MPa, sau các chậu ngưng
nằm sau các buồng chứa hơi p, = 0,15 MPa và ở bể tập trung p = 0,13 MPa “Các chậu ngưng và bể tập trung nằm ở cùng một độ cao Nước ngưng đi ra từ
các buồng chứa hơi có độ quá lạnh tới 10'C Hệ số các tổn thất ấp suất cục bộ lấy ø = 0,1 còn độ nhám tương đương ky = 1,0 mm, Cée suất tổn thất nhiệt theo chiều dài bởi dường ống đẫn nước ngưng 4 lấy bằng BÚ W/m, còn phần các tổn thất nhiệt cục bộ là 0.25, Bài giải: Nhiệt độ bão hoà của hơi ở các buồng chứa hơi (p, = 0.3 MPa) fy =133%C "Nhiệt độ nước ngưng di ra từ buồng chứa hơi tị = 183 - I0= 128C,
Enlalpy của hơi tạo thành sau các chậu ngưng (? = 2693 ki/kg vi nhiệt độ bão hoà của nó fy) = 111°C
Trang 37"Phân khối lượng của hơi trong hỗn hợp ở cuối đường ống dẫn nước ngưng khi p, = 0,13 MPa, fyq = 106,6°C va h, = 2684 KI/kg 4,19(118,6 -106,6) 2684— 4,19.1066 "Phần khối lượng trung bình của hơi trong hỗn hợp 5 = 0,5(0,0225 + 0,223) = 0,0224 „0223 Khối lượng riêng trung bình của hỗn hợp nước ngưng và hơi khi py = 951 kg/m’ va p= 0,794 kg/m’ (465 v6i p= 0,14MPa)" 1 1 Po a Taam = 2h Pe Py 951 ` 0794 Suất giáng áp đường dài cho phép ở trong đường ống dẫn nước ngưng, Sp (0,15-013)10° 22/7 (6000200 7 09 PJm 'Đường kính đường ống dẫn nước ngưng ana, © 0.488.108" _ 9 y, Reha) (909.342) "Nếu tính toán bỏ qua sự tạo thành hơi thì đường kính đường ống dẫn nước ngưng sẽ là 0,448.1,08"" (90,9.951)"
Nhu vậy, khi có sự hóa hơi đường kính đường ống dẫn nước ngưng lớn hơn 1.88 lần so với đường ống dẫn nước ngưng mà ở đó không có sự hóa
hơi”,
= 0,0533 m,
Khi ính to đường ống dẫn nước ngưng heo tỷ kh rung ình không tính các tốc độ khác nhau của pha hơi và nước vì vậy phương pháp đã cho không thể đạt độ chính xác `” Có thể ngân ngừa sự hóa hơi nếu ta táng p suất tuyệt đối sau các chậu ngưng tối” = 0:25 MIPa với việc tăng tường ứng áp suất trong bể tập trung, Có thể đạt được điều đó bằng cách làm mát nước ngưng đến nhiệt độ 10C
Trang 38Ví du 3.13 Hãy chọn các đường kính của ống đối với các đoạn mạng nước sấy sưởi có hai đường ống Sau đó xác định các tổn thất thực của cột áp ở các đoạn và xây dựng đồ thị các cột áp (đồ thị đo áp)
“Chiều đài của các đoạn mạng và lưu lượng nước ở các hộ tiêu thụ được thể hiện trên hình 34 0 im byy=600m J t= 500m tụ ty=vo0m 1 Hình 34 Cho vi dụ 3/13
Ngoài các van chắn vẽ trên sơ đồ mạng, cứ mỗi 100 m các đường ống mạng trung bình ta đặt một bộ bù đệm và một khuỷu hàn ba mối Các tổn thất cột ấp ở trong các bình gia nhiệt nước và trong các đường ống cũa nhà dy 6H, = 12 m, còn các tổn thất cột áp trong các clevator ở các đầu vào 5 m, Lưu lượng nước ở các hộ tiêu thự - 3 là Ơ, = 833 kg/s = G,= 55.6 kg/s = 200 Uh; G, = 27.8 kg/s = 100 th
“Ta lấy các suất tổn thất áp suất đường dài theo đường đi của nhánh chính đừ nhà máy tới hộ thuê bao xa nhất) để tính toán sơ bộ là Rụ = 80
Pưm,
Cột áp ở đường ống dẫn về trước các bơm của nhà mấy /f, = 20 m ˆ Chiểu cao của các toà nhà 20 m, khối lượng riêng của nước /2= 975 kgfmì: gp = 981.975 = 9570 Nim’ Hệ số trung bình của các tổn thất cột ấp cục bộ
đối với mạng khi tính toán sơ bộ lấy theo công thức a=0,019VG
Trang 39Lưu lượng nước tổng ở nhà máy
Qy = 83,3 + 55,6 + 27,8 = 166,7 kg/s = 600 /h Hệ số trung bình của các tổn thất cột ấp cục bộ
L019.JØ, =0/019./166 ~025
Tựa theo các giá trị G, = 166,7 kg/s và Ry, = 80 Pa/m ta xác định theo
toán đồ (xem hình 3.2) đường kính sơ bộ của đường ống đối với đoạn 1 là i, = 360 mưn Tương tựta xác định các đường kính đối với các đoạn 2 va 3 a= Đường kính ống thu được đối với đoạn 1 ta làm tròn tới tiêu chuẩn d, = 359 mm Suất giáng áp đường dài thực tế bằng (heo toán đồ) #, = 82.4 Pafm Chiếu dài tương đương của đoạn I (theo phụ lục 5) “Các van chắn 5.07.1=5,07 “Các khuỷu hàn (ba mối hàn) 10,1.5=50, “Các bộ bù đệm „ 8/01.5=25,35 lạ=81m “Chiều dài quy dẫn của đoạn Ï 1a = 500+ 81 = 581m “Giáng áp thực tế trên đoạn Ï (ở cùng một hướng) đổ, = Riley = 82,4.581 = 47870 Pa hay đờ, _ 41870 mm pg 9570 “Tương tự ta ính các đoạn khác của ống cái chính và các kết quả được đưa vào bằng
'Ở đây cũng cho thấy tổn thất tổng của cột áp từ nhà máy
tới điểm cuối của các đoạn
Trang 40
4 | thi vn ính toán cuối cùng " |" [3m.[ R, [4 | 4 [ R [1| lạ, | ðp | 8H | >êH, m | Paim | mm | mm | Pưm | m | m | Pa | m | m 166.7| 500 - | 80.0 | 360 | 359| 82.4 | 81 | 581 (47870| 3.00 | 5.00 833 | 400] - | 80,0 | 280] 309 | 45.2 | 59 | 459 |0800| 2.17 | 7.17 27.8 | 600} - | 80.0 | 183 | 183] 760 | 54 | 654 )49740] 5.20 12.37 8333 | 300 | 737 188,0] 237 | 259 | 115,01 77 | 377 /43360| 4.53) 9.53 55,6 | 400 | 5,20] 99,1 | 230 | 259 | 51.0 | 73 | 473 |24130|2,52 | 9.69 |
“Tính toán các nhánh, Tổn thất cột áp ở đoạn TV (ta xác định từ các điều kiện cân bằng các tổn thất cột áp từ nhà máy tới điểm cuối bất kỳ của
mạng nhiệt) ô,„, = 12.87 - 5= 7.37 m Suất giáng áp đường đài đối với đoạn
w
_ảH,ps 137:9510
Tyla) 30044025)
Dita theo Gy = 83,3 ka/s va Ry = 188 Paƒm ta xác định đường