Thiết kế hệ thống cung cấp nhiệt (hơi nước và nước nóng) cho một nhà máy may

Đồ án tìm hiểu và tính toán về các cách cấp nhiệt và sử dụng nhiệt để cung cấp cho một nhà máy may cỡ vừa và lớn. Đồ án hướng đến sự thực tiễn và cách tiết kiệm năng lượng khi sử dụng những nguồn năng lượng có giới hạn

10 10 1.4 Ch sử dụng nhiên li u 12 1.4.1 Các thông s đầu vào: 12 1.4.2 Tính nhi t chi phí 12 1.4.3 K t luận 13 14 14 đư 14 đ 14 14 đư 15 16 đ 16 21 23 đư 24 đư 29 29 đư 30 4.4.1 Yêu cầu c a vật li u cách nhi t 31 4.4.2 Ch n loại vật li u cách nhi t 31 4.4.3 B đư ng c nóng 32 4.4.4 Tính chi u dầy cách nhi t ng d 33 4.4.5 Tính b dầy l p cách nhi t thi t b gia nhi t 34 35 36 37 39 41 đư ụ sử ụ sạ đ ầ s s ầ sử ụ s s đ sử đ đư đ ậ đ s s đ ầ đ đ đ s s ầ ầ ầ đ ậ đ 1.1 1.1.1 - s sử ụ , ư ầ đ s s s đ s đ ầ đ - s đ s ầ 6m /h 1.2 1.2.1 sử ụ ầ đ đ đ s đ đ s s chuy đư đư s ầ đ ụ đ ậ đ ụ ư đ đ ầ sử ụ đ đ đ đ ưs ậ ầ đ ậ đ ậ đ đ ư đ đ đ ư ậ sử ụ đ s đ đ ư đ ụ đ s sử ụ đ đư đạ ạ ư s s s s s ầ ư đư sử ụ s s đ ầ ậ 1.2.2 đ đ đư đư đ ậ đ s đ ậ s đư ạ đư đư đư đư đ s s ầ s đư đư s đ đư đ s đ đ ụ đư ậ ư s C – 350 đ C – 1500 s đ s đ đ ầ đ sử ụ s s s đư đạ đ đ ầ s t đ đư đ ậ s đư đ ậ ậ đư s đư đ đư đư đ C – 2500 s s đư đ ầ s ụ s 0 C – 1500 đ đ đ đ s ầ đầ đư đư s đ ầ ậ đ s s đ đ đ đ sử ụ đư đư đư đư ụ s s ạ ử đư đầ đ ậ đ ạ đ s đ đư đ đ đư đư đư s đ ậ đ đ đ C – 1600 ng 120 C – 1800 đ đ ụ ậ đ s ầ đ s đầ đư đ s ậ ậ đư ậ ạ đư đ đ ụ đ ư đư đư ầ ầ sử ụ đư ụ ư đ s s đ đ s đ c ư đ đư đ ầ đ đạ đ s ụ - ầ s đ ầ ụ đ ư sử ụ sử ụ đ đư ầ – đ s s s ầ s đ s ậ ầ đ đạ đư đư ư đ đ đ s đ đ đư đ đ đ đư đ đ s đ - đ sử ụ s s s đư s ư ầ ậ ạ s đư đư đậ – đ s đ ậ đ đ đ ụ đ đư đ s đ ầ s ầ ạ đ ầ s s s đư s ầ đ s ậ s ụ s s ầ s s đ s ầ ậ đư s s s s ầ ầ đ đ s ụ ầ s sử ụ đ s đ đ đư ậ đ s đ ầ sử ụ s s đ ầ ầ sạ s s ầ ầ đư ầ s s đầ s ầ sử ụ đ đ s s đ ầ ầ đ ầ ậ đ s ầ ụ ầ s đ s s s ầ s ầ ụ x ậ – đ sử ụ ụ đ đạ ầ s s đ 1.3 1.3.1 a) 10 cn = ? mm, cn = 0,055 W/m.K áp su t at t = 158 0C Nhi đ B qua nhi t tr c a l p inox b c ngồi ta Mậ đ dịng nhi t t b m t cách nhi ng xung quanh là: q1 = 12(35 – 20) = 180 W/m2 H s truy n nhi t là: t k= qq  t xq  Chi u dầy l p cách nhi t là:  cn đ iv  180  1,3 (W/m2K) 158  20   3,5.10 3   0,055      0,038 (m) , 50 12    đư ng c k m có chi u dầ chi u dầy l p cách nhi t 0,038m Vậy loại ống bọc bảo ơn bơng thuỷ tinh có độ dầy 40 (mm) 4.4.5 Tính b d y l p cách nhi t thi t b gia nhi t: Chi u dầy h s d n nhi t c a v : 1 = mm, 1 = 50 W/m.K Chi u dầy h s d n nhi t c a l p cách nhi t polyurethan rót ngập: cn = ? mm, cn = 0,047 W/m.K Nhi đ ư 1= 1580C B qua nhi t tr c a l p inox b c ta Mậ đ dòng nhi t t b m t cách nhi ng xung quanh là: q1 = 12.(35 – 20) = 180 (W/m2) H s truy n nhi t là: k= t qq  t xq   180  1,3 W/m2K 158  20   3.103     0,032 m Chi u dầy l p cách nhi t là:  cn  0,047   12  1,3  50 Ch n b dầy cách nhi t polyurethan cho thi t b gia nhi t 40 mm 34 T kinh nghi m th c t vi c tính tốn, thi t k vận hành mạng nhi t, k t h p v i đư tài li u tham kh đư ng ng d đ t t th c nghi m, q trính tính tốn thi t k thi t b đ đ tài hoàn tồn h p lí có kh th c t Trong q trình tính tốn, h th đ nh đ đư c tính đ u ki n làm vi c v i phụ t i l n đư c nhu cầu v nhi t c a nhà máy m i th toàn h đ m t b nhi t cần thi đ Vi c phân tích, l a ch c ti n c đ đ tài hoàn đ c bi t thuận ti n trình l ng phát tri n c a th thay th thi t b nhi t, phù h p v ng dụng đ t, sửa ch a đại đư ng ng c p d n h th ng cung c p nhi Vi c b trí thi t b đầ đ nhu cầu v nhi t nhà máy d đ đ c bi t thuận ti n vi c sửa ch a, bão ng thi t b Khi vận hành th c t n u thi t b phụ t i nhi t c p cho nhu cầu v nhi t khách đ sạ đ u ki n cụ th , nh s đ u ch nh c a h th ng van, khóa t đ ch đư ch đư ư pt p cho h th ng thi t b đ u ng có th đ u đ m b o tính kinh t vận hành 35 Tài li u ti ng Vi t : v Công ngh ng nhi t - PGS Phạm Lê Dần, TS Nguy n Công Hân Nhà xu t b n Khoa h c Kỹ thuật - 2008 M ng Nhi t - TS.Nguy n Công Hân Vật li u nhi t l nh – Nguy cL i Bài tập cung c p nhi t - Nguy n Ng c Tu n Nhà xu t b n Bách Khoa Hà N i - 2008 , t, máy nén - Nguy tb ại h c Bách Khoa Hà N i - 2001 Thi t bị đổi nhi t - Bùi H c H ng, Hà Mạ Nhà xu t b n Khoa h c Kỹ thuật – 2001 – Tài li u ti ng Anh: Heat Transfer with Applications – Kirk D.Hagen Website: http://engineeringtoolbox.com 36 đ s đạ sử ụ V : Th tích (m3) m : Kh ng (kg)  : Kh ng riêng (kg/m3) v : Th tích riêng (m3/kg) t : Nhi đ (0C) P : Áp su t (Bar) H cao c c (m) i : Entanpy (kJ/kg) x Cp : Nhi đ ng áp (kJ/kg.K)  : Th i gian (giây) Q : Công su t nhi t (W) ql : T n th t nhi t mét chi u dài (W/m)  : Hi u su t g ư ng (kg/s)  : Vận t c (m/s) d ng kính (m)  : Chi u dày ng thép (m) s : Chi u dày b o ôn (m) :H s b n  : Ứng su t cho phép c a thép (MPa) c : H s hi u ch đ dày  : Chi u dài (m) d : H s giãn n dài (1/K)  nh đ ng h c (m2/s) f : H s ma sát Rdd : Su Re: S Reynold đư ng dài (Pa/m) Nu : S Nusselt Pr : Prandlt Gr : Grashof  : H s d n nhi t (W/m)  : H s t a nhi t (W/m2) 37 ktd nhám (m)  : H s tr kháng cục b 38 s  Q m  ( 2.1 ) V v mC p t  ( 2.2 ) Q  g i ( 2.3 ) g   .  d2 ( 2.4 ) P.di 2min cp  P  c ( 2.5 ) l  lo  d t ( 2.6 ) Reynold: Re  Reth  568 s  d ( 2.7 )  d ( 2.8 ) k 68  k Re  Reth ; f  0,11  td    d Re  s k  Re  Reth ; f  0,11 td   d  Rdd  f s Grashof: Gr  Nusselt: Nu   tb đư d ( 2.9 ) 0,25 ( 2.10 ) ( 2.11 ) ltd   d ( 2.12 ) f P  Rdd (l  ltd ) g  d t ( 2.13 ) ( 2.14 )   d  Re f  2300 : Nu f  0,15.Re f 0,25 ( 2.15 ) 0,33 Re f  2300 : Nu f  0, 021.Re f Pr f 0,8 0,23 Pr f Grf 0,43 0,1  Pr   f   Prw   Pr   f   Prw  0,25 ( 2.16 ) 0,25 ( 2.17 ) 39 ql  ql  g i ( 2.18 ) l tf1 tf d  2s d 1 1  ln o  ln o   (d0  2s) 22 21 di 2di1 ( 2.19 ) ql   t. d ( 2.20 ) s   11   ( 2.20 ) N s V P   g P ( 2.21 )   n 1      i    ( 2.22 )  k  1 i 1 i     cn  cn    40 s ầ s đư Capacity (kg/hour) Steam Pressure Velocity (bar) (m/s) 15 25 0,4 40 15 25 0,7 40 15 25 40 15 25 40 15 25 40 15 25 40 15 25 40 15 25 40 15 25 40 15 25 40 15 25 10 40 15 25 14 40 Nominal Pipe Size (mm) 15 20 25 14 24 10 25 40 17 35 64 16 25 12 25 45 18 37 68 17 29 12 26 48 19 39 71 12 25 45 19 43 70 30 64 115 16 37 60 26 56 100 41 87 157 19 42 70 30 63 115 49 116 197 22 49 87 36 81 135 59 131 225 26 59 105 43 97 162 71 157 270 29 63 110 49 114 190 76 177 303 32 70 126 54 122 205 84 192 327 41 95 155 66 145 257 104 216 408 50 121 205 85 195 331 126 305 555 32 37 62 102 40 72 106 43 72 112 70 112 178 93 152 250 108 180 295 128 211 338 153 253 405 165 288 455 190 320 510 250 405 615 310 520 825 40 50 52 99 92 162 142 265 59 109 100 182 167 298 65 112 100 193 172 311 100 182 162 195 275 475 127 245 225 425 357 595 156 281 270 450 456 796 187 352 308 548 495 855 225 425 370 658 595 1025 260 445 450 785 690 1210 285 475 465 810 730 1370 372 626 562 990 910 1635 465 810 740 1375 1210 2195 65 80 100 125 150 200 250 300 145 213 394 648 917 1606 2590 3680 265 384 675 972 1457 2806 4101 5936 403 576 1037 1670 2303 4318 6909 9500 166 250 431 680 1006 1708 2791 3852 287 430 716 1145 1575 2816 4629 6204 428 630 1108 1715 2417 4532 7251 10323 182 260 470 694 1020 1864 2814 4045 300 445 730 1160 1660 3099 4869 6751 465 640 1150 1800 2500 4815 7333 10370 280 410 715 1125 1580 2814 4545 6277 428 656 1215 1755 2520 4815 7425 10575 745 1010 1895 2925 4175 7678 11997 16796 385 535 925 1505 2040 3983 6217 8743 632 910 1580 2480 3440 6779 10269 14316 1025 1460 2540 4050 5940 10479 16470 22950 432 635 1166 1685 2460 4618 7121 10358 742 1080 1980 2925 4225 7866 12225 17304 1247 1825 3120 4940 7050 12661 1963 27816 526 770 1295 2105 2835 5548 8586 11947 885 1265 2110 3540 5150 8865 14268 20051 1350 1890 3510 5400 7870 13761 23205 32244 632 925 1555 2525 3400 6654 10297 14328 1065 1520 2530 4250 6175 10629 17108 24042 1620 2270 4210 6475 9445 16515 27849 38697 705 952 1815 2765 3990 7390 12015 16096 1205 1750 3025 4815 6900 12288 19377 27080 1865 2520 4585 7560 10880 19141 30978 43470 800 1125 1990 3025 4540 8042 12625 17728 1260 1870 3240 5220 7120 13140 21600 33210 2065 3120 5135 8395 12470 21247 33669 46858 1012 1465 2495 3995 5860 9994 16172 22713 1530 2205 3825 6295 8995 15966 25860 35890 2545 3600 6230 9880 14390 26621 41011 57560 1270 1870 3220 5215 7390 12921 20538 29016 2080 3120 5200 8500 12560 21720 34139 47128 3425 4735 8510 13050 18630 35548 54883 76534 41 s Pipe Size Nominal Thickness Diameter (mm) (mm) 15 20 25 32 40 50 65 80 100 125 200 250 300 External Internal 21,3 26,7 33,5 42,2 48,3 60,5 73,2 88,9 114,3 141,2 219,2 273,1 323,9 p Product 15,7 20,8 26,7 35,1 40,9 52,6 62,7 78,0 102,4 128,3 202,7 254,5 303,3 (mm) 2,8 2,8 3,3 3,6 3,8 3,8 5,1 5,6 6,1 6,6 8,1 9,4 10,4 s Specific Heat - cp (Btu/lb moF) (kcal/kgoC) Product (kJ/kg K) Specific Heat - cp (Btu/lb moF) (kcal/kgoC) (kJ/kg K) 0.27 Aluminum, 0oC 0.21 0.87 Calcium sulfate Carbon, Diamond Carbon, Graphite Antimony 0.05 0.21 Carborundum 0.16 0.67 Apatite 0.2 0.84 Cassiterite 0.09 0.38 Arsenic 0.348 Cement dry 0.37 1.55 Artificial wool Asbestos cement board Asbestos mill board 1.357 Cement powder 0.2 0.84 0.2 0.84 Cellulose 0.37 0.2 0.84 Celluloid 0.36 Water Aluminum bronze 4,18 0.436 0.12 0.52 0.17 0.71 42 Augite Bakelite wood filler Bakelite asbestos filler 0.19 0.8 Chalcopyrite 0.13 0.54 0.33 1.38 Charcoal, wood 0.24 0.38 1.59 Chromium 0.12 0.5 Beryl 0.2 0.84 Coke 0.2 0.85 1.02 Concrete, stone 0.18 0.75 0.13 Concrete, light 0.23 0.96 0.80 Constantan 0.09 0.39 0.45 1.9 0.42 Beryllium Bismuth 0.03 Boile scale 0.41 Bone 0.11 0.44 Borax 0.24 Copper Cork, Corkboard Boron 0.31 1.3 Corundum 0.1 Brass 0.09 0.38 Cotton 0.32 Brick, common 0.22 0.9 Diamond 0.15 0.63 Brick, hard 0.24 Dolomite rock 0.22 0.92 Bronze, phosphor 0.09 Cadmium 0.06 0.25 Earth, dry Calcite 32 - 100F 0.19 0.8 Electron 1.00 Calcite 32 - 212F 0.2 0.84 Emery 0.96 Duralium s 0.92 0.3 1.26 s Thermal Conductivity - k - W/(m.K) Thermal Conductivity - k - W/(m.K) Temperature - o C Material/ Substance 25 Acetone 0.16 Acetylene (gas) 0.018 Acrylic Air, athmosphere (gas) 0.2 0.024 Alcohol 0.17 Aluminum Aluminum Oxide 250 Asbestos- 125 225 Material/ Substance Temperature - o C 25 125 225 Cobalt 69 Cod (83% moisture content) 0.54 Concrete, lightweight 0.1 - 0.3 Concrete, medium 0.4 - 0.7 Concrete, dense 1.0 - 1.8 255 250 Concrete, stone 1.7 30 Constantan 22 0.744 Cork 0.07 43 cement board Asbestoscement sheets Asbestoscement Asbestos, loosely packed Asbestos mill board 0.166 Cotton wool 0.029 2.07 54 0.029 0.14 Carbon Steel Cotton Wool insulation Diatomaceous earth (Sil-o-cel) Asphalt 0.75 Diatomite 0.12 Balsa wood 0.048 Earth, dry 1.5 Bitumen 0.17 Engine Oil 0.15 Carbon Carbon dioxide (gas) Cement, portland 1.7 0.18 0.0146 Glass, Pearls, dry Glass, Pearls, saturated 0.96 Cement, mortar 1.73 Glass, window Glass, wool Insulation Chalk 09 Glycerol 0.28 Chlorine (gas) Chrome Nickel Steel (18% Cr, % Ni) 0.0081 Gold 310 0.15 0.29 16.3 47 312 310 0.06 0.76 0.04 Clay, dry to moist 0.15 - 1.8 s Product 51 s Linear Temperature Expansion Coefficient (10-6 m/m K) (10-6 in/in oF) ABS (Acrylonitrile butadiene styrene) thermoplastic 73.8 41 ABS -glass fiber-reinforced 30.4 17 Acetal 106.5 59.2 Acetal - glass fiber-reinforced 39.4 22 Acrylic, sheet, cast 81 45 Acrylic, extruded 234 130 Alumina 5.4 3.0 Aluminum 22.2 12.3 Antimony 10.4 5.8 44 Arsenic 4.7 2.6 Barium 20.6 11.4 Beryllium 11.5 6.4 Praseodymium 6.7 3.7 Promethium 11 6.1 Quartz 0.77 - 1.4 0.43 - 0.79 Rhenium 6.7 3.7 Rhodium 4.5 Rubber, hard 77 42.8 Ruthenium 9.1 5.1 Samarium 12.7 7.1 Sandstone 11.6 6.5 Scandium 10.2 5.7 Selenium 3.8 2.1 Silicon 1.7 Silver 19.5 10.7 Slate 10.4 5.8 Sodium 70 39.1 Solder 50 - 50 24.0 13.4 Steatite 8.5 4.7 Steel 13.0 7.3 s đ bình (oC) 20 100 200 250 300 350 400 s ạ CT3 140 134 126 120 108 98 88 CT10 130 125 118 112 100 88 77 CT20 147 142 136 132 119 106 95 CT 9G2C 170 160 148 145 134 123 110 đư 45 46 47 48