ĐỒ án hệ THỐNG CUNG cấp NHIỆT đề tài THIẾT kế hệ THỐNG CUNG cấp NHIỆT CHO NHÀ máy sản XUẤT THUỐC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIỆT ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIỆT CHO NHÀ MÁY SẢN XUẤT THUỐC HỌ VÀ TÊN LỚP MSSV GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : Nguyễn Văn Tiến : Nhiệt 01-k64 : 20193927 : TS Bùi Hồng Sơn TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẤP NHIỆT VÀ THIẾT BỊ NGUỒN CẤP NHIỆT 1.1 Tổng quan hệ thống cấp nhiệt………………………………………………………… 1.2 Tổng quan thiết bị nguồn cấp nhiệt……………………………………………………4 1.3 Tổng quan tính tốn nguồn cấp nhiệt…………………………………………… …… .6 1.4 Chọn phương án sử liệu………………………………………………………… dụng nhiên CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG VÀ TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ 11 2.1 Cấp .11 2.2 Gia nhiệt cho nước: 11 2.3 Hệ thống đường nước hồi 11 2.4 Hệ thống tự động 12 2.5 Các đường ống nhánh .12 CHƯƠNG 3: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH 14 3.1 Tính chọn thiết bị trao đổi nhiệt 14 3.2 Tính chọn bơm cấp nước 21 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN MẠNG NHIỆT …….……………….……… …22 4.1 Tính tốn thủy lực ống dẫn cấp nước nóng 4.2 Tính tốn thủy lực ống dẫn cấp nước ngưng……………….…………………………….39 4.3 Tính tốn thủy lực ống dẫn cấp hơi………………………………………………………41 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat LỜI NÓI ĐẦU Từ thủa xa xưa người biết sử dụng lượng nhiệt nhằm phục vụ cho sống Con người biết dùng lửa để sưởi ấm, để nấu chín thức ăn xua đuổi thú … Ngày nay, khoa học công nghệ phát triển ngày mạnh lượng nhiệt nhu cầu lượng lớn người Việc sử dụng lượng nhiệt phân thành hai nhóm chính: sử dụng lượng nhiệt nhằm phục vụ nhu cầu sinh hoạt sử dụng lượng nhiệt sản xuất, xí nghiệp cơng nghiệp, khu công nghiệp…Và việc sử dụng lượng nhiệt cách tập trung hình thành hệ thống cung cấp nhiệt Vấn đề sử dụng nguồn lượng nhiệt cho hiệu cao Để có kiến thức để khảo sát, thiết kế, xây dựng vận hành hệ thống cung cấp nhiệt cách an toàn kinh tế, sinh viên ngành nhiệt trang bị môn học “Hệ thống cung cấp nhiệt” làm đồ án mơn học Do kiến thức cịn hạn chế nên đồ án môn học trình bày việc tính tốn thiết kế nhiệt tuý mà chưa mở rộng phạm vi việc thiết kế hồn chỉnh tồn xí nghiệp sản xuất sử dụng lượng nhiệt Dưới tính toán thiết kế hệ thống cung cấp nhiệt cho nhà máy sản xuất thuốc Do kiến thức hạn chế nên đồ án chắn không tránh khỏi sai sót, mong góp ý thầy cô bạn Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Bùi Hồng Sơn giúp đỡ em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn! TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẤP NHIỆT VÀ THIẾT BỊ NGUỒN CẤP NHIỆT 1.1 Tổng quan hệ thống cấp nhiệt Nội dung thiết kế: - - 1.2 Cấp cho Xưởng sản xuất với áp suất yêu cầu kG/cm2, xưởng gồm: Cất nước 550 kg/h, Đông dược 1200 kg/h, Thuốc nước 250 kg/h, Nang mềm 250 kg/h, Cefalosporin 300 kg/h, Viên nang Beta Lactam 350 kg/h, Viên 450 kg/h, Nguyên liệu 550 kg/h Cấp cho nhà bếp để nấu 1200 suất ăn, áp suất yêu cầu kG/cm2 Sản xuất nước nóng nhiệt độ 70 oC cho khu nhà văn phòng, nhà ăn 11 m3 Hệ số nhân diện tích so với mặt sở 1.1 Tổng quan thiết bị nguồn cấp nhiệt Một bốn phát minh quan trọng loài người lửa Lửa số nguồn lượng nhiệt khác đóng vai trị quan trọng người Hiện nguồn nhiên liệu ngày cạn kiệt, vấn đề ôi nhiễm môi trường ngiêm trọng nhu cầu tiêu thụ lượng tăng nhanh ngày nay, việc sử dụng lượng cách hiệu tiết kiệm yêu cầu cấp thiết Trong việc cấp nhiệt cho tịa nhà sử dụng nguồn nhiên liêu sơ cấp than, dầu, lượng mặt trời, địa nhiệt phương pháp hiệu Chính việc sử dụng trực tiếp nguồn nhiên liệu sơ cấp bỏ qua hiệu suất nhà máy nhiệt điện (khoảng 35- 40%) chất ôi nhiễm thải trình sản xuất điên 1.2.1 - - Sơ đồ cấp nhiệt sử dụng lò loại nhỏ, vừa Sơ đồ sử dụng cho nơi sử dụng nhiệt cỡ vừa Ngồi nhu cầu dùng nước nóng cung cấp số nhu cầu dùng nhiệt cao cấp khác để giặt là, thiết bị sấy, xông Nhiên liệu thường dùng than, dầu khí đốt Dựa vào phương pháp gia nhiệt cho nước ta cso thể phân làm loại sơ đồ trung tâm cấp nhiệt dùng lò TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat a Trao đổi nhiệt hỗn hợp Hình 1.1 Sơ đồ cấp nước nóng sử dụng thiết bị hỗn hợp LH- lò hơi; OGH - ống góp hơi; BNM – bể nước mềm; NN-nước nóng ra; NH- Nước hồi Nguyên lý hoạt động: Nước lạnh cấp vào bể nước nóng Nhiên liệu đốt nóng khơng gian buồn đốt lị Khói nóng trao đổi nhiệt bề mặt với nước giàn ống gia nhiệt không gian buồng đốt làm sinh Hơi nước có nhiệt độ cao dẫn tới ống góp Từ bão hịa trích để dẫn qua bể nước nóng trao đổi nhiệt với bề mặt nước lạnh bể trước hòa trộn với nước lạnh để làm tăng nhiệt độ nước bể lên nhiệt độ yêu cầu Nước cấp cho lò lấy từ bể nước mềm Nước nóng đưa đến hộ tiêu thụ nhiệt Khi nhiệt độ đường ống cấp giảm xuống nhiệt độ cho phép ta cho quay lại bề nước nóng để gia nhiệt bổ sung qua đường hồi - b: Ưu điểm: đơn giản, dễ quản lý vận hành Nhược điểm: Khống có lượng nước ngưng tuần hoàn nên thiết bị xử lý nước cấp vào lị pải có cơng suất lơn nên giá thành tăng Áp dụng cho tòa nhà khách sạn chung cư cao tầng có nhu cầu nhiệt vừa nhỏ Trao đổi nhiệt bề mặt Hình 1.2 Sơ đồ cấp nước nóng sử dụng thiết bị bề mặt kiểu dung tích TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat LH- lị hơi; OGH - ống góp hơi; BNM – bể nước mềm; NN-nước nóng ra; NHNước hồi Nguyên lý hoạt động: Cũng tương tự nguyên lý hoạt động lò trao đổi nhiệt hỗn hợp, khác chỗ sau trao đổi nhiệt bề mặt với nước bể khơng hịa trộn mà dẫn quay trở lại lị Bể nước mềm có nhiệm vụ bổ sung thiếu hụt cho nước cấp tới lò - Áp dụng cho nơi sử dụng nước nóng nhiều chế độ dùng nước nóng khơng đặn 1.2.2 Một số nguồn cấp nhiệt khác - - 1.3 Cấp nhiệt sử dụng nguồn cấp nhiệt bên (Nhà máy nhiệt điện) Thường sử dụng nơi gần nhà máy nhiệt điên nguồn nhiệt trung tâm lớn Cấp nhiệt sử dụng thu lượng mặt trời Thường áp dụng nơi có diện tích chiếu sáng lớn Cấp nhiệt nhờ tận dụng nhiệt thải từ bình ngưng hệ thống lạnh điều hịa khơng khí Cấp nhiệt thiết bị gia nhiệt dùng điện trực tiếp Tổng quan tính tốn nguồn cấp nhiệt 1.3.1: Chọn thiết bị lò hơi: a Lượng cấp cho xưởng sản xuất - Tổng lượng cấp cho xưởng sản xuất, áp suất yêu cầu 5kG/cm là: D1 = 550 + 1200 + 250 + 250 + 300 + 350 + 450 + 550 = 3900 (kg/h) Cơng suất lị cần dùng là: 3900 2109 QL1 = D1.r = 3600 = 2284.75 (kW) Trong : D1 = 3900 (kg/h) : suất tiêu hao phân xưởng sản xuất TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat r = 2109 (kJ/kg) : nhiệt ẩn hóa kg nước áp suất (kG/cm2) b Lượng cấp cho nhà bếp: Theo tìm hiểu suất ăn công nhân bao gồm 0.4kg gạo, 0.3 kg đồ ăn, 0.1 kg canh Vậy, với 1200 suất ăn ta có giá trị quy đổi sau:    0.4 x 1200 = 480 kg cơm 0.3 x 1200 = 360 kg đồ ăn 0.1 x 1200 = 120 kg canh Theo tìm hiểu thực tế, với 100kg thức ăn cần có nồi có cơng suất điện trung bình 14kW Và thời gian để nấu chín loại thức ăn là: cơm cần 30 phút, đồ ăn cần 20 phút, canh cần 10 phút Vậy lượng nhiệt cần sử dụng để nấu chín loại thức ăn lượng cần dùng tính sau: - Cơm: Qcơm = m.q.t = 4,8.14.30.60 = 120960 (kJ) Dcơm = - Đồ ăn: Qđồ ăn = 3,6.14.20.60 = 60480 (kJ) Dđồ ăn = - Canh: Qcanh = 1,2.14.20.60 = 10080 (kJ) Dcanh = Trong : r = 2133 kJ/kg – nhiệt ẩn hóa kg nước áp suất 4kG/cm2 η=0,85: Hiệu suất thiết bị gia nhiệt Vậy, suất tiêu hao nhà ăn : D2 = Dcơm + Dcanh + Dđồ ăn = 133.5 + 100.07 + 33.36 = 267 (kg/h) Cơng suất lị sinh cung cấp cho nhà ăn : TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat QL2 =  QL2 = 158.13 (kW) c Lượng phục vụ cho nhu cầu sản xuất nước nóng: - Lượng nhiệt cần thiết truyền cho nước lạnh để 11000 lít nước từ t1 = 15 oC trở thành nước nóng 75 oC: Q - = m c ∆ t=11000 4,18 (70−20) = 2299000 (kJ/h) Suất tiêu hao để phục vụ cho nhu cầu sản xuất nước nóng là: Q 2299000 D3 ¿ r η = 2109 0,85 =¿1282.5 (kg/h) Trong đó: r = 2109 kJ/kg – nhiệt ẩn hóa kg nước áp suất kG/cm2 η=0,85: Hiệu suất thiết bị gia nhiệt - Công suất lò sinh cung cấp cho nhu cầu sản xuất nước nóng : 2299000 QL1 = 3600 0,85 = 751.4 (kW) d Tổng suất tiêu hao nhà máy là: D = D1 + D2 + D3 = 3900 + 267 + 1282.5 = 5449.5 (kg/h) e Tổng cơng suất lị sinh cung cấp cho nhà máy là: QL = QL1 + QL2 + QL3 = 2284.75 + 158.13 + 751.4 = 3194.3 (kW) Như ta chọn nồi kiểu ống nước đặt đứng có cơng suất 4000 kg/h 1500 kg/h TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Chiều dài quy dẫn Lqd = L + Ltđ Tổng giáng áp δp = Rdd.Lqp = = Coi độ cao vận tốc không đổi Áp suất cuối đường ống : P” = P’ – δp Kết tổng hợp vào bảng sau: TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Bảng 4.2 Kết tính thủy lực ống nước nóng ngang A-C Số Lưu đoạn lượng V (m3/s) 0,005 0,0033 0,00167 Số đoạn Lưu lượng V (m3/s) 0,0033 0,0016 - Từ kết tính tốn ta thấy với đường kính ống chọn tốc độ nước chảy ống nằm giới hạn cho phép áp suất điểm áp suất nằm ngang lớn áp suất bão hòa nước 70 oC nên đảm bảo khơng có tượng sơi ống - 4.2 Tính toán thủy lực ống dẫn nước ngưng - lượng nhiệt trao đổi qua thiết bị trao đổi nhiệt mái - Lưu lượng qua thiết bị trao đổi nhiệt mái - Lưu lượng nước ngưng qua thiết bị trao đổi nhiệt mái - Chiều dài tương đương ( n khủy cong ) - Ktđ = mm - Áp suất đầu vào P1 = bar Tính tốn tương tự ống cấp nước nóng ta có kết tính tốn thủy lực sau: TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Bảng 4.9 Kết tính thủy lực đường ống nước ngưng Số Lưu đoạn lượng V (m3/s) 8,27.10-5 5,90.10-5 : đường ống nước ngưng từ mái : đường ống nước ngưng từ bể bơi 4.3 Tính tốn thủy lực ống dẫn cấp đường Ta biết bão hịa khơ q trình chuyển động chuyển thành bão hịa ẩm, việc tính tốn trở lên phức tạp Để đơn giản ta coi chuyển động ống bão hịa khơ Tính tốn thủy lực cho đường ống cấp hơi: -Áp suất làm việc lò hơi: PLH = 3,2 bar -Nhiệt độ khỏi lò: : t1 = 135,75 oC -Khối lượng riêng khỏi lò hơi: ρ1= 1,766 kg/m3 -Độ nhám tương đương ống dẫn : k t đ = 0,2 mm -Lưu lượng chuyển động ống: G = 323,5 kghơi/h = 0,0898 kghơi/s -Tốc độ lớn ống dẫn ống dẫn : ωmax = 35 m/s -Gia tốc trọng trường : g = 9,81 m/s2 -Chiều dài ống dẫn (tính sơ bộ): l = 50 m -Chênh lệch độ cao điểm đầu điểm cuối: H =Z2 - Z1 = 36 m -Phương trình Bernuli : Z1 g+ Áp suất đầu lò :P1 = Plh = 320000 Pa Giả thiết áp suất cuối ống dẫn : P2 = 300000 Pa Các thông số ứng với áp suất giả thuyết : + Khối lượng riêng ρ2=¿¿ 1,651 kg/m3 + Nhiệt độ bão hòa t2 = 133,5 oC Khối lượng riêng trung bình : ρtb = TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Tra bảng ta có độ nhớt động học : ν = 8,164.10-6 m2/s -Đường kính ống dẫn ứng với tốc độ lớn nhất: d= √ 4.G π ω ρ Theo bảng chọn đường kính ống ta chọn d = 51 mm, dày 3mm,đường kính ngồi 57 mm Xác định lại tốc độ trung bình ống dẫn hơi: = ω Tiêu chuẩn Reynolds: Re = ω d ν = 171908 Nhận thấy Re ¿ 568 Suất giáng áp đường dài : ω ρ Rdd = λ 22 d = 305,87 Pa/m -Chiều dài tương đương trở lực cục (4 khủy cong r = 2d): Tra thơng số,ta có : ltđ = 4.1,88 = 7,52m -Chiều dài quy dẫn : lqd = l + ltđ = 50 + 7,52 = 57,52 m -Giáng áp tổng đường ống dẫn hơi: δp = Rdd.lqd = 17587 Pa Áp suất cuối ống dẫn hơi: p2 = p1 – δp – (Z1 – Z2)gρ = 301826 Pa TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat -Sai số phép tính: Δ= 301826−300000 = 0,6 % 300000 Như ta chấp nhận kết áp suất cuối 300000 Pa TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail com moi nhat KẾT LUẬN Từ kinh nghiệm thực tế việc tính tốn, thiết kế vận hành mạng nhiệt, kết hợp với tài liệu tham khảo đúc kết từ thực nghiệm, q trình tính toán thiết kế thiết bị đường ống dẫn nước nóng trình bày đề tài hồn tồn hợp lí có khả ứng dụng thực tế Trong q trình tính tốn, hệ thống tính điều kiện làm việc với phụ tải lớn nhất, hồn tồn đáp ứng nhu cầu nhiệt nhà máy dệt may thời điểm Việc phân tích, lựa chọn lị thiết bị nhiệt cần thiết nêu đề tài hồn tồn hợp lí, làm tăng tính thực tiễn đề tài, đặc biệt thuận tiện trình lắp đặt, sửa chữa thay thiết bị nhiệt, phù hợp với xu hướng phát triển thời đại Việc bố trí thiết bị đường ống cấp dẫn hệ thống cung cấp nhiệt hoàn toàn đáp ứng đầy đủ nhu cầu nhiệt nhà máy, đặc biệt thuận tiện việc sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị Khi vận hành thực tế thiết bị phụ tải nhiệt cấp cho nhu cầu nhiệt nhà máy dệt may thay đổi, tùy theo điều kiện cụ thể, nhờ điều chỉnh hệ thống van, khóa từ điều chỉnh lượng nước nóng, lượng cấp cho hệ thống thiết bị, tương ứng điều chỉnh lượng cấp từ lò, đảm bảo tính kinh tế vận hành Trong q trình thực khơng tránh khỏi sai sót, em mong nhận góp ý q thày bạn bè đồng nghiệp để đồ án em hoàn thiện Hà Nội, ngày 13 tháng 08 năm 2022 Sinh viên thực Nguyễn Văn Tiến TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.PGS.TS.Phạm Lê Dần TS.Nguyễn Cơng Hân,Cơng nghệ lị mạng nhiệtNhà xuất khoa học kỹ thật,Hà Nội – 2008 2.PGS.TS.Bùi Hải – TS.Dương Đức Hồng – TS.Hà Mạnh Thư,Thiết bị trao đổi nhiệt -Nhà xuất khoa học kỹ thật,Hà Nội – 2001 3.Th.S.Trần Huy Cấp, Quy định thực học phần đồ án nhiệt lạnh 1, Mang nhiet Atlantic 21.5.05, Thuyet minh KS cong doan, thuyet_minh_cong_nghe_cap_nhiet 4.Phạm Văn Trí, Dương Đức Hồng, Nguyễn Cơng Cẩn Lị cơng nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội Hà Nội 1996 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat ... hồn chỉnh tồn xí nghiệp sản xuất sử dụng lượng nhiệt Dưới tính tốn thiết kế hệ thống cung cấp nhiệt cho nhà máy sản xuất thuốc Do kiến thức hạn chế nên đồ án chắn không tránh khỏi sai sót, mong... thành hệ thống cung cấp nhiệt Vấn đề sử dụng nguồn lượng nhiệt cho hiệu cao Để có kiến thức để khảo sát, thiết kế, xây dựng vận hành hệ thống cung cấp nhiệt cách an toàn kinh tế, sinh viên ngành nhiệt. .. Đường thứ cấp cho thiết bị trao đổi nhiệt mái để cung cấp nước nóng, đường thứ cấp cho phòng giặt là, đường thứ cấp cho thiết bị trao đổi nhiệt bể bơi nhằm gia nhiệt cho bể bơi 2.2 Gia nhiệt cho nước: