Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án tìm hiểu về các phương thức cấp nhiệt và khả năng cấp nhiệt của các nguồn nhiệt khác nhau vận dụng để xây dựng hệ thống cấp nhiệt cho bể bơi bốn mùa tại khách sạn sofia Hà Nội. Với kiến thực được học và đi thực tế đồ án này đủ để cung cấp thông tin cho người đọc
Lời mở đầu Khí hậu Việt Nam chia làm hai mùa với chênh lệch nhiệt độ lớn, cơng trình bể bơi chủ yếu khai thác 06 tháng mùa nóng cịn lại 06 tháng mùa lạnh khơng sử dụng Điều gây lãng phí lớn q trình khai thác đầu tư xây dựng bể bơi cho chủ đầu tư Để khắc phục mặt hạn chế này, có số Hãng sản xuất thiết bị làm nóng nước cho bể bơi với nhiều dây chuyền công nghệ khác nhau, kinh phí đầu tư khai thác vận hành khác toán kinh tế vấn đề đáng quan tâm Qua trình tìm hiểu tiếp xúc với số công nghệ dùng nay, em xin phân tích tóm tắt số điểm chủ yếu để có phương án so sánh, lựa chọn phương án đầu tư hiệu quả, tối ưu cho cơng trình bể bơi Dưới tính tốn thiết kế hệ thống cung cấp nhiệt cho bể bơi Do kiến thức hạn chế nên đồ án chắn khơng tránh khỏi sai sót, mong góp ý thầy bạn Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy giúp đỡ em hoàn thành đồ án Anh chị kĩ thuật viên khách sạn Sofitel tạo điều kiện cho chúng em tới tham quan tìm hiểu hệ thống bể bơi bốn mùa thực tế Em xin chân thành cảm ơn ! LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án em tự tính tốn, thiết kế nghiên cứu hướng dẫn Để hoàn thành đồ án này, em sử dụng tài liệu ghi mục tài liệu tham khảo, tới khảo sát tìm hiểu hệ thống bể bơi bốn mùa khách sạn Sofitel (Số – Đường Thanh Niên – Hoàn Kiếm – Hà Nội) Ngồi khơng sử dụng tài liệu khác mà không ghi Nếu sai, em xin chịu hình thức kỷ luật theo quy định MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: CÁC LOẠI NGUỒN CẤP NHIỆT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP NHIỆT CHO BỂ BƠI 1.1 Lò đốt than………………………………………………………… 1.2 Lò đốt dầu………………………………………………………… 14 1.3 Lò đốt gas………………………………………………………… 17 1.4 Bơm nhiệt……………………………………………………………….21 1.5 Lựa chọn phương án cấp nhiệt cho bể bơi…………………………… 25 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG, TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT VÀ VẬT CHẤT CHO SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ 2.1 Xây dựng sơ đồ nhiệt nguyên lý…………………………………………26 2.2 Tính cân nhiệt vật chất cho sơ đồ nhiệt nguyên lý…………… 27 2.2.1 Tính nhiệt sơ cho hệ thống…………………………………27 2.2.2 Gia nhiệt cho bể bể trạng thái lạnh……………… 27 2.2.3 Gia nhiệt cho bể hoạt động………………………… …….28 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN SƠ BỘ CHỌN ĐƯỜNG KÍNH VÀ TỔN THẤT ÁP SUẤT TUYẾN ỐNG CHÍNH 3.1 Tính tốn sơ chọn đường kính tuyến ống chính…………………… 29 3.2 Tính thủy động (tổn thất áp suất) tuyến ống …………………29 CHƯƠNG 4: CHỌN VẬT LIỆU VÀ TÍNH CHIỀU DẦY TUYẾN ỐNG CHÍNH 4.1 Chọn vật liệu………………………………………………………… 34 4.2 Tính chiều dầy tuyến ống chính……………………………… ………35 CHƯƠNG 5: TÍNH CHỌN VẬT LIỆU BẢO ƠN VÀ TỔN THẤT NHIỆT TRÊN TUYẾN ỐNG CHÍNH 5.1Tính chọn vật liệu bảo ơn………………………………………………37 5.2 Tổn thất nhiệt tuyến ống chính……………………………… … 39 CHƯƠNG 6: TÍNH BÙ DÃN NỞ NHIỆT TUYẾN ỐNG CHÍNH 6.1 Cơ sở lý thuyết tính bù dãn nở nhiệt………………………………… 41 6.2 Các phương pháp bù dãn nở nhiệt…………………………………… 42 6.3 Tính vị trí treo (đỡ) ống………………………………………….…….45 6.4 Tính khoảng cách đặt bù dãn nở nhiệt…………………………….… 48 CHƯƠNG 7: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ BƠM 7.1 Chọn bơm cho lò hơi………………………………………………… 50 7.2 Chọn bơm cho hệ thống bơm nhiệt……………………………………51 CHƯƠNG 8: XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NHIỆT CHI TIẾT CHO HỆ THỐNG TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………….56 PHỤ LỤC 57 CHƯƠNG PHÂN TÍCH CHUNG VỀ CÁC LOẠI NGUỒN CẤP NHIỆT PHỔ BIẾN DÙNG TRONG KHÁCH SẠN VÀ LỰA CHỌN LOẠI NGUỒN CẤP NHIỆT CHO HỆ THỐNG BỂ BƠI 1.1 Lò đốt than: Hình 1.1 Ngun lý cấu tạo lị Ngun lý chung Lị hơi: Khơng khí bột than phun vào buồng lửa qua vòi phun (3) cháy, truyền nhiệt lượng cho dàn ống bố trí xung quanh buồng đốt (1) Nước dàn ống sinh (2) đốt nóng, sơi sinh Hỗn hợp nước sinh đưa lên bao (5).Bao dùng để tách khỏi nước Khối lượng riêng nhỏ nước làm bay lên Phần nước chưa bốc có bao đưa trở lại dàn ống, qua ống xuống bố trí ngồi tường lị, có trọng lượng riêng lớn hỗn hợp nước dàn (vì không hấp thu nhiệt) tạo nên độ chênh trọng lượng cột nước Do mơi chất chuyển động tuần hồn tự nhiên chu trình kín Hơi khỏi bao chuyển tới phận nhiệt để tạo thành nhiệt, cónhiệt độ cao Khói khỏi phận q nhiệt, nhiệt độ cịn cao, bố trí phận hâm nước phận sấy khơng khí để tận dụng nhiệt thừa khói 1.1.1 Lị đốt than thủ cơng Hình 1.2 Ngun lý cấu tạo lị đốt than thủ cơng Trống (bao hơi) chứa nước bề mặt truyền nhiệt; van để điều chỉnh lượng cung cấp Van cấp nước để cấp nước vào nồi hơi; ghi lò cố định, đỡ nhiên liệu cháy, đồng thời có khe hở để khơng khí cấp vào đốt cháy nhiên liệu thải tro, xỉ ; cửa gió cửa cấp nhiên liệu 8; ống khói 1.1.2 Lị đốt than phun Lò đốt phun gồm phận: trống 1, van 2, đường nước cấp 3, vịi phun 4, buồng lửa 5, phễu tro lạnh dùng làm nguội hạt tro xỉ thải trường hợp thải xỉ khô, giếng xỉ 7, bơm nước cấp 8, ống khói 9, sấy khơng khí 10, quạt gió 11, hâm nước 13, dàn ống nước xuống 14, dàn ống nước lên 15, dãy phestôn 17, nhiệt 18 Hình 1.3 Nguyên lý cấu tạo lò đốt than phun 1.1.3 Lò đốt than ghi xích Thuộc loại lị cơng suất nhỏ trung bình Cấu tạo gồm: trống 1, van 2, đường cấp nước 3, ghi lị dạng xích 4, buồng lửa 5, hộp tro xỉ 6, hộp gió cấp gió cấp qua ghi cho lớp nhiên liệu ghi, phễu than 8, ống khói 9, sấy khơng khí 10, quạt 11, quạt khói 12, hâm nước 13, dàn ống nước xuống 14, ống góp 15, dàn ống nước lên 16, dãy phestôn 17 nhiệt 18 Hình 1.4 Nguyên lý cấu tạo lị đốt than ghi xích 1.1.4 Lị đốt than ghi tĩnh Tương tự lò đốt than ghi xích.Khác chỗ ghi cố định, nhiên liệu cho thủ công chuyển động di động kiểu hất vào Hình 1.5 Ghi cố định, nhiên liệu đưa vào thủ cơng kiểu hất vào 1.1.5 Lị đốt than tầng sơi Hình 1.6 Ngun lý cấu tạo lị đốt than tầng sơi Lị tầng sơi tuần hồn có cấu tạo thể gồm 03 phần chính: Buồng đốt, Cyclon phần lị + Buồng đốt: Buồng đốt lị tầng sơi tuần hồn (TSTH) có hình dáng tương tự lị than phun, khác phương pháp đốt nên có số điểm khác biệt lớn chi tiết Nguyên lý cháy lò TSTH đốt than theo kiểu trọng lực Khơng khí nóng sau qua sấy khơng khí cấp cấp từ phía lị có áp lực đủ lớn để trì hạt than có kích thước từ 35 mm cháy lơ lửng thể tích buồng đốt.Nhiệt độ buồng lửa trì nhiệt độ khoảng 850oC, thấp nhiều so với lò than phun Hiệu suất buồng lửa cao thời gian lưu lại hạt than lớn, than cháy kiệt so với lị than phun Do lị TSTH có qn tính nhiệt lớn nên dùng nhiên liệu có nhiệt trị thấp (đến 2000 kcal/kg) Ngồi ra, TSTH có khác biệt lớn so với lò than phun q trình cháy đốt kèm với đá vơi để khử SO2 sinh trình đốt than Trong trình đốt, người ta đưa vào lượng đá vôi kèm theo than vừa đủ để khử lưu huỳnh giải phóng q trình đốt cháy than Q trình cháy khử lưu huỳnh xảy nhiệt độ khoảng 850oC.Các hạt than cháy trạng thái lơ lửng (sơi) nhờ khơng khí áp lực đẩy từ lên trên.Các hạt than tràn ngập thể tích buồng đốt Độ đậm đặc (nồng độ) giảm dần theo chiều cao buồng đốt + Phần Cyclon: Cyclon phận dùng để thu hạt than chưa cháy hết trở lại buồng đốt tạo thành vòng tuần hồn Cyclon lị TSTH khác với lị tầng sơi thơng thường, khói thải sau khỏi buồng lửa lẫn hạt chưa cháy hết phân ly qua Cyclon đưa trở lại buồng đốt thành vịng tuần hồn để cháy kiệt Phần khói nóng tiếp tục đưa qua trao đổi nhiệt phần lị, qua hệ thống lọc bụi thải ngồi qua ống khói * Các ưu điểm lị CFB: 10 Hình 6.5: Sơ đồ cấu tạo ổ đỡ giá treo ống dẫn Ta có cơng thức tính khoảng cách lớn hai điểm treo (đỡ) ống: lt 12. . *cp w q Với: 0,8 ; 0, �0,5 cp* � N / m2 � � � :ứng suất cho phép vật liệu nhiệt độ làm việc max d 24 d14 w 0,1 d1 , momen bền tương đương ống q q12 q22 N / m lực tác động mét ống 47 q1 - Trọng lượng mét ống � � q1 g � ong d d12 mc d12 cn d cn2 d 22 � 4 � � q2 k d cn , Lực đẩy mét ống gió K=1,4 – 1,5 Theo tính tốn phần trước ta có d 109 mm, d cn 114mm, ong 7850 Kg / m3 , mc 1, 626 Kg / m d1 100 d 24 d14 0,109 0,14 w 0,1 0,1 41,158.106 (Nm) d1 0,1 � � q1 g � ong d d12 mc d12 cn d cn2 d 22 � 4 � � � � 9,81 � 7850 0.109 0,12 1, 626 .0,12 40 0,114 0,1092 � 4 � � 114, 24( N / m) q2 k d cn 0 Vì ống đặt phịng kín nên ta coi ống khơng chịu lực đẩy gió => q q12 q22 114, 242 114, 24(N/ m) Khoảng cách lớn hai điểm treo (đỡ) ống là: 48 lt 12. . *cp w q 41,158.106 12.0,8.0, 45.1, 6.10 15, 78( m) 114, 24 Vậy 15m ta đặt điểm treo (đỡ) ống 6.4 Khoảng cách đặt bù giãn nở nhiệt: Khoảng cách lớn cần đặt bù giãn nở nhiệt: lb q . * cp 2 � d � pd �p � � 2 � 4 d d1 , Chiều dầy ống q q – Áp suất mặt kê ống, trongluongong q1. lt , N / m2 dientichkeong d 2b 0,8 p – Áp suất môi chất ống Từ tính tốn ta có: 1 d d1 0,109 0,1 0, 045( m) 2 lt 15, 78(m) , d 2b 0,109.0,1 , m2 , q 0, 45 q1. lt 114, 24.15, 78 165386, N / m d 2b 0,109.0,1 49 Thay vào công thức ta được: lb q . 0, 045 0, 45.165386 * cp � d � pd �p � � 2 � 4 0,8.1, 6.10 2 �3.105.0,109 � 3.105.0,109 � � � 2.0, 045 � 4.0.045 77, 4(m) Vậy khoảng cách đặt bù dãn nở nhiệt khoảng 77m/bộ bù 50 CHƯƠNG TÍNH CHỌN THIẾT BỊ BƠM 7.1 Tính chọn bơm nước cấp cho lò hơi: -Để đảm bảo cho lò làm việc cách đầy đủ liên tục ta chọn bơm ly tâm cho lị, có bơm dự phịng, bơm có cơng suất 100% cơng suất u cầu -Bơm có cơng suất tối thiểu sau: +Năng suất bơm cấp: Q = .D kg/h Trong đó: = 1,25 hệ số dự phịng D lưu lượng lò (D=2000 kg/h) Vậy Q=1,25.2000 = 2500 (kg/h) + Cột áp làm việc bơm: H = 1,2.Plv=1,2.3 = 3,6 (bar) Trong đó: 1,2 hệ số dự trữ Plv – áp suất làm việc lị + Cơng suất điện động cơ: N 100.H Q 100.3, 6.2500 0,331(kW ) b 0, 75.3600.1000 Trong : Q – suất bơm, m3/s H – cột áp bơm, bar = 0,75 hiệu suất bơm 51 7.2 Chọn bơm cho hệ thống bơm nhiệt: Hình 7.1: 2/3 bơm ln trạng thái hoạt động bể bơi làm việc Để chọn máy bơm cần yếu tố chính: Lưu lượng Cột áp Kích thước đường ống 7.2.1 Lưu lượng: o Thể tích bể tràn: o Lượng nước bể bơi tự tràn xuống bể tràn: m3 15.70 1(m3 ) o Lượng người bể bơi khoảng 15 người: 995 52 o Lượng nước dự trữ bể tự tràn: m3 Tổng lượng nước bể: + + = m3 Chọn bể thể tích 10 m3 Thời gian bơm 0,5giờ 10 20(m3 / h) =>Lưu lượng bơm: 0,5 Chọn lưu lượng bơm 20 m3/h = 0,0056 m3/s 7.2.2 Chọn đường kính ống: Sử dụng cơng thức D 4.Q 4.0, 0056 0, 06( m) V Chọn ống có đường kính 0,06 m 7.2.3 Cột áp: o Từ điểm thấp nơi đặt máy bơm lên đến bể bơi ph mH 2O o Tổn thất áp trở lực chạy qua thiết bị gồm có: bơm nhiệt: 20 (m nước) bồn lọc nước: 3.3 = (m nước) pt 20 29 mH 2O o Tổn thất ma sát đường ống: Trên đường ống ta có: Re1 w1d1 3.0,06 100615 4000 1, 789.106 53 hệ số ma sát (1,8lg Re1 1, 64) 2 (1,8lg100615 1, 64) 2 0, 018 Tổn thất áp suất ma sát: pms 12 l 1000.32.40 0, 018 54000 d 2.0, 06 (N/m2) = 5,4 mH2O o Tổn thất cục bộ: + 5T với 0,3 1000.32 5pc1 5. 5.0,3 6750 (N/m ) 2 + cút vuông với 1,5 1000.32 5pc 5. 5.1,5 33750 (N/m ) 2 + phân nhánh có 0, 2pc 2. 1000.32 2.0, 1800 (N/m ) 2 Tổn thất cục bộ: pc 5pc1 5pc 2pc 6750 33750 1800 42300( N / m ) =4,23 mH2O o Tổn thấp áp suất bổ sung cuối ống: p n h 9810.2 19620 N/m o Tổn thất áp suất bổ xung phải thắng áp suất bể bơi 54 p f 20000 N / m �2mH 2O o Tổn thất áp suất động học tạo dòng sau khỏi thiết bị: 1000.9 pw 4500 N / m2 �0, 45mH 2O 2 Tổng cột áp toàn phần: P ( p f pw pms pc ph pt ).1, = (2 + 0,45 + 5,4 + 4,23 + + 29).1,4 = 66 mH 2O 7.2.4 Công suất bơm gVH Công suất bơm ly tâm: Nb = 1000 với hiệu suất quạt 1000.9,81.50.0, 0056 4, 6kW 1000.0, Công suất động bơm: Nd K Nb 4, 1, 5, 6kW b d 1.0.98 Chọn động bơm có cơng suất kW 55 CHƯƠNG SƠ ĐỒ NHIỆT CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG Trong trình hệ thống vào làm việc khơng thể tránh khỏi hỏng hóc nên để thuận tiện cho trình sửa chữa đường ống vận hành máy móc việc lắp đặt van chắn quan trọng Đối với máy bơm nước, nói thiết bị hoạt động liên tục với thời gian hoạt động dài nên hay bị hỏng hóc Hệ thống đặt van lắp đặt bên dưới: Hình 8.1 Sơ đồ đặt van hệ thống 56 57 Hình 8.2 Các loại van thường dùng công nghiệp 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Công Hân Mạng nhiệt Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội 2008 PGS.TS.Phạm Lê Dần, TS.Nguyễn Cơng Hân.Cơng nghệ lị mạng nhiệt Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội 2005 Bùi Hải, Dương Hồng Đức, Hà Mạnh Thư Thiết bị trao đổi nhiệt Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội 2001 Đặng Quốc Phú, Trần Thế Sơn, Trần Văn Phú Truyền nhiệt Nhà xuất giáo dục Hà Nội 1999 TS.Trần Gia Mỹ Kỹ thuật cháy Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội 2005 59 PHỤ LỤC Phụ lục Những thông số vật lý nước Nhiệt độ,⁰C Nhiệt dung riêng C, KJ/kg.K Khối lượng riêng , Kg/m3 Hệ số dẫn nhiệt , W/m.K Độ nhớt tuyệt đối, 106 , Kg.s/m2 Độ nhớt động học, 106 , m2/s Hệ số Số dẫn Pranđtl /a nhiệt độ 10 a, m2/s 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120 140 160 180 200 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.25 4.3 4.3 4.35 4.45 4.53 999.9 999.7 998.2 995.7 992.2 988.1 983.2 977.8 971.8 965.3 958.4 943.4 926.4 907.5 887 865 0.556 0.576 0.599 0.627 0.631 0.643 0.656 0.664 0.668 0.678 0.682 0.686 0.686 0.684 0.675 0.665 182.9 133.5 102.8 81.6 66.6 56.0 47.9 41.5 36.4 32.3 28.9 23.7 20.0 17.7 15.7 14.3 1.795 1.310 1.010 0.804 0.659 0.556 0.478 0.416 0.367 0.328 0.296 0.246 0.212 0.192 0.174 0.162 1.314 1.372 1.429 1.478 1.522 1.558 1.592 1.615 1.639 1.668 1.682 1.705 1.722 1.734 1.720 1.700 13.66 9.54 7.07 5.44 4.33 3.57 3.00 2.68 2.24 1.97 1.76 1.44 1.23 1.11 1.01 0.95 Phụ lục Hệ số trở kháng cục ống dẫn Tên Van thông, d = 50 �400 mm Van “Kôxva” Hệ số 4-8 Chú thích - 0.5-1.0 - Van chắn chuẩn 0.3-0.5 - 60 Van vịi góc Van vịi thơng 0.4 - 0.6-2.0 Bù ômêga 1.7 Tùy theo tiết diện lỗ thông - Bù thấu kính (bù sóng) 2.5 - Bù đệm không tải 0.2 - 8-12 4-6 1.0-2.0 1.0 - 0.7 - 0.3 - 0.05-0.2 - 0.11 0.32 0.68 1.27 - 3.0 - 1.0 0.5-1.0 0.3-0.6 Mép sắc Tùy theo độ nhẵn Van tháo nước Bộ phận lắng cặn Ống góc 90⁰ Khuỷu nối ống 90⁰ cong, R=1,0d Khuỷu nối ống 90⁰ nhẵn, R=2d Khuỷu nối ống 90⁰ nhẵn, R=4d Khuỷu nối ống 90⁰ nhẵn, R>4d Khuỷu hàn (một mối) = 22,5⁰ = 45⁰ =60⁰ =90⁰ Khuỷu nối chữ T (dòng gặp nhau) Phần lắp thêm chỗ vào Phần lắp thêm chỗ vào Phần lắp thêm thay đổi tiết diện Ống Venturi (0.15 �0.20)x � �F �� x� � �� F � � � �� � 61 Góc có lợi =6 �8⁰ ... nhiệt cho gia nhiệt nước nóng bể b? ?i Hoạt động nguyên lý hấp thụ nhiệt từ m? ?i trường nhiệt lượng thu có hiệu suất cao gấp lần so v? ?i thiết bị gia nhiệt ? ?i? ??n lo? ?i Bơm nhiệt thiết bị gia nhiệt gián... phương án cấp nhiệt cho bể b? ?i: Gia nhiệt nước nóng cho bể b? ?i ứng dụng phổ biến, đặc biệt bể b? ?i thương m? ?i Giúp gia tăng th? ?i gian hoạt động bể b? ?i từ tháng chưa có cơng nghệ gia nhiệt nước nóng... dầu kiểu nằm 15 Cấu tạo tương tự lò kiểu đứng, lò kiểu nằm dạng ống nước cấu tạo khoang dư? ?i. Khoang khoang h? ?i. Khoang khoang nước.Liên kết khoang giàn ống Buồng đốt bố trí bên dàn ống.Nhiên liệu