ĐỂ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NHIỆT CHO KHÁCH SẠN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NHIỆT —- LẠNH IHERE DO AN NHIET LANH DE TAI: THIET KE HE THONG CAP NHIET CHO KHACH SAN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Nam Lớp: Nhiệt Lạnh 01- kŠ7 Mã số sinh viên: 20120642 Ngành: Nhiệt —- Lạnh Giáo viên hướng dẫn: Thạc sĩ Trần Huy Cấp LỜI NÓI ĐẦU Từ thủa xa xưa người biệt sử dụng lượng nhiệt nhăm phục vụ cho sơng Con người biệt dùng lửa đề sưởi âm, đề nâu chín thức ăn xua đuôi thú Ngày nay, khoa học công nghệ phát triển ngày mạnh lượng nhiệt nhu câu lượng lớn người Việc sử dụng lượng nhiệt có thê phân thành hai nhóm chính: sử dụng lượng nhiệt nhằm phục vụ nhu câu sinh hoạt sử dụng lượng nhiệt sản xuất, xí nghiệp cơng nghiệp, khu cơng nghiệp Và việc sử dụng lượng nhiệt cách tập trung hình thành hệ thơng cung cấp nhiệt Vẫn đề sử dụng nguôn lượng nhiệt cho hiệu cao Đề 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 mơn học trình bày việc tính tốn thiết kế nhiệt t mà chưa mở rộng phạm vỉ việc thiết kế hồn chỉnh tồn xí nghiệp sản xuất sử dụng lượng nhiệt Dưới tính tốn thiết kế hệ thống cung cấp nhiệt khách sạn Do kiến thức hạn chế nên đỗ án chăn khơng tránh khỏi sai sót, mong góp ý thầy bạn Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Như Cấp giúp đỡ em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn † MỤC LỤC CHUONG TONG QUAN VE HE THONG CAP NHIET VA THIET BI NGUON CAP NHIET 1.1 Giới thiệu cấp nhiệt cho tòa nha cseseseseseecsssessessesstseseseseseeees 1.2 Tổng quan hệ thống cấp nhiỆt + csrerrterrrrerrrrrrrree 17 3.2 Tinh chọn bơm cấp ƯỚC -+ - SE £E£E+E£ESEEESESEEEEEEE ve evrkrkrkrererrei 25 39 41 CHUONG TONG QUAN VE HE THONG CAP NHIET VA THIET BI NGUON CAP NHIET 1.1 Giới thiệu cấp nhiệt cho tòa nhà Một bốn phát minh quan trọng loài người lửa Lửa số ngn lượng nhiệt khác đóng vai trị quan trọng người Hiện nguồn nhiên liệu ngày cạn kiệt, vấn đề ôi nhiễm môi trường ngiém 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 ngn 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 nhiễm thải trình sản xuất điên 1.1.1 35- 40%) chất Sodé cap nhiệt sử dụng lị loại nhỏ, vừa - _ Sơ đồ sử dụng cho nơi sử dụng nhiệt cỡ vừa Ngoài nhu câu dùng nước nóng cịn 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 - Dua vao phương pháp gia nhiệt cho nước ta cso thể phân làm loại sơ đỗ trung tâm cấp nhiệt dùng lò a Trao đối nhiệt hỗn hợp = ms @ PC) ——> o| | Hinh 1.1 So cap > nh O Ih = bnm rl — + — ————TƑ,- nước nóng sử dụng thiết bị hỗn hợp r Lạ LH- lò hơi; OGH ống góp hơi; BNM — A z A bê nước mém; NN- nước nóng ; NHNước hồi Nguyên lý hoạt động: Nước lạnh cấp vào bé nước nóng Nhiên liệu đốt nóng khơng gian bn đốt lị Khói nóng trao đối nhiệt bề mặt với nước giàn ống gia nhiệt khơng gian bng 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 bề trước hòa trộn với nước lạnh đề làm tăng nhiệt độ nước bề 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 bỗ sung qua đường hồi - - Ưu điểm: đơn giản, dễ quản lý vận hành - _ Nhược điểm : Khơng có lượng nước ngưng tuân 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 J Fi { , Hình 1.2 Sơ cấp nước ’ ogh b: Trao đối nhiệt bề mặt | — Ih —pb44-444)-‹ rs || | ka Í Í | | sử dụng thiết bị bề mặt kiểu dung tích —á | nóng LH- lị OGH ==—= Tín 4 — ống góp hơi; BNM — LÝ = š _ bề nước mềm; NN- nước nóng ; NHNước hôi 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 bề thi khơng hịa trộn mà dẫn quay trở lại lị Bề nước mềm có nhiệm vụ bồ sung thiếu hụt cho nước cấp tới lò - Áp dụng cho nơi sử dụng nước nóng nhiêu chê độ dùng nước nóng khơng đêu đặn 1.1.2: Một số nguồn cấp nhiệt khác - Cấp nhiệt sử dụng nguồn cấp nhiệt bên ( Nhà máy nhiệt điện) Thường sử dụng nơi gần nhà máy nhiệt điên nguôn nhiệt trung tâm lớn Cap 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 thơng lạnh điều hịa khơng khí - _ Cấp nhiệt thiết bị gia nhiệt dùng điện trực tiếp 1.2 Tổng quan hệ thống cấp nhiệt - _ Cấp nước nóng cho Tịa nhà 10 tầng, tầng 10 phòng - Cap cho khu giặt với lượng 300kg/h, áp suất yêu cầu 3kg/cmˆ - _ Gia nhiệt cho bê bơi có dung tích 120 m° 1.2.1 Thơng số cho hệ thống cấp nhiệt Đối với khách sạn tiêu thụ nhiệt dùng để tắm tập trung vào cao điểm, cịn cịn lại thi tiêu thụ Vì tính tốn nhiệt cho hệ thống quy tốn tính lựa chọn cơng suất nhiệt hệ thống cho đủ cung cấp nhiệt phục vụ cho tắm, giặt gia nhiệt cho bể bơi vào cao điểm Thời gian cao điểm Với 100 phịng ngủ ta chọn bể bề có dung tích nước nóng 2500 lít Trước cao điểm ta cho lò hoạt động đề gia nhiệt cho bể trước để giảm tải - _ Hệ thông cấp nước nóng số điểm sử dụng n điểm Nhiệt độ nước lạnh ( ti) Nhiệt độ nước nong su dung (t2) Nhiệt Lượng Hệ số Hệ số độ nước nóng nước sử dụng đồng thời sử dụng nước cấp dén cdc phong (ts) điểm cao điểm (G3) khách thuê phòng khách sạn (K¡) thời diém (K2) 100 phòng 15°C 35 °C 75 °C 250 (1h) 0,75 0,8 - - Hệ thống cấp cho khu giặt Cấp cho khu giặt với lượng 300kg/h, áp suất yêu cầu 3bar - Gia nhiét cho bé boi Gia nhiệt cho bể bơi có dung tích 120 m? Nhiệt độ nước nóng bê bơi (ts) Hệ số tơn thất nhiệt bề bơi 1.2.2 Ktt 26 °C =1,3 Phương án cấp nhiệt: Hơi từ lò qua góp sau cấp cho hộ sử dụng Hơi tới phòng giặt Hơi qua trao đổi nhiệt đất để cấp nước nóng cho bề bơi Hơi bơm lên tầng thượng trao đối nhiệt với nước lạnh phía để cấp nước nóng cho 100 phịng phía tính cơng suất cân cho nhu câu tăm nước nóng khách sạn Lượng nước sử dụng 35 °C tiêu thụ cao điểm 100 phịng ngủ: G*®= K¡i.K;.n.G? = 0,75 0,8 100 250 = 15000 (1/giờ ) - _ Ta có phương trình cân nhiệt vật chất sau: G.(35-— 15)=G” (75-35) G1*+G”=G” Giải hệ phương trinh ta duoc: G”= 5000 (I/gid) G = 10000(1/gid) Vậy gid cao diém khách sạn tiêu thụ lượng nước nóng 75 °C 5000 lít nước nóng 75 °C_ tiêu thụ 10000 lít Vì bể chứa có tong cộng 5000 lít nên lị cần cấp nhiệt để tạo thêm 5000 lít nước nóng Vậy | 2500 lít 1.3 Tổng quan thiết bị nguôn cấp nhiệt 1.3.1 : Chon thiét bị lị a : tính cơng suất cần cho nhu cầu nước nóng khách sạn - _ Lượng nhiệt cần thiết truyền cho nước lạnh để 2500 lít nước từ t¡ = 15 °C trở thành nước nóng 75 °C: Q¡ = mc (6; -t¡) = 2500.4,2.(75-15) = 630000 ( kJ/h ) Công suất phục vụ gia nhiệt nước cung cấp cho khơi phịng ngủ D¡ =Q(r.n) = 630000/ ( 2164 0,9) = 323,5 (kghoi/h) r\ị : hiệu suất thiết bị gia nhiệt r : nhiệt ân hoá nước áp suất bar b: tính cơng suất cần cho nhu cầu gia nhiệt bê bơi bề bơi có dung tích 120 mỶ lớn nên việc gia nhiệt thời gian ngắn khó Ta cho lị hoạt động để gia nhiệt cho bể bơi lên 26 °C trước nên ngày khác cần cho lò hoạt động để bố sung lượng nhiệt thất thoát bề bơi giữ cho nhiệt độ bê bơi 26 °C Thông sô đầu vào - Nhiệt độ nước lạnh ti = 15 - Nhiệt độ nước bề bơi đạt yêu cầu: t¿ =25 °C - Dung tich bé boi °C V= 120 mì Tĩnh nhiệt - _ Lượng nhiệt cần cấp cho 120 m nước bê bơi từ t¡ lên t, Qs = Cp.m.(t, — tị ) = 4,2.120.1000 (25- 15) = 5040000 (kJ) - _ Khi tính đến hệ số tốn thất nhiệt mơi trường ta có: Q; = Ktt.Q; = 1.3 5040000 =6552000_ kJ - _ Thông thường cần 16 để gia nhiệt cho bể bơi lên cơng suất lị yêu cầu Q.= Q2/16 = 409500 (kJ/h) Du = Q/(r.n)= Trong 409500/( 2164 0,9) = 210 (kghơih) n: hiệu suất thiết bị gia nhiệt r : nhiệt ân hoá nước áp suất bar Gia nhiệt cho bề bơi bề hoạt động - _ Tổn thất nhiệt khơng khí Q=a.F.At Œ = 15 W/m“.K Hệ số toả nhiệt nước không khí Giả thiết độ sâu trung bình bề bơi 1,5 m, dài 16m, rộng 5m Giả Thiết nhiệt độ môi trường lúc thấp 15 oC => At = 26-15 = I1 °C Q= a.F.At = 15 80 11 = 13200 W = 13200.3600/1000 = 47520 (kJ/h) - _ Tốn thất nhiệt bay Giả thiết lượng nước bốc 1% ngày Ta có lượng nhiệt tốn thất : Q = (1%.V.p.r)/24 = 0,01.120.1000.2440/24 = 122000 (kJ/h) - TO6n that nhiét qua bé va day bé Giả thiết độ sâu trung bình bê bơi 1,5 m, dài 16m, rộng 5m Q =K.F At = 1,9 (80 + 63).(26-15) = 2989 W = 10760 (kJ/h) k _ _ 126 1—+ ——+— 0,2 2.17 —+—+hR+— a, A a, 10 0,7 1,9 (W/m’.K) Cơng suất lị cần thêm D2 = Q((r.n) = (47520 + 122000 +10760) / (2164 0,9) = 92,5 (kghoi /h) c: tính cơng suất cần cho nhu cầu giặt la D; = 300 (kghoi/h) áp suất bar + Vậy tổng cơng suất u câu lị cấp nhiệt cho toàn khách sạn là: Dr=D,+D2 1.3.2 Nhdn xét +D3=323,5 + 92,5 + 300 = 716 (kghoi/h) - Dé dam bảo cung cấp nhiệt cho khách sạn ta chọn trạm cấp nhiệt trung tâm gồm lị cơng suất 600 kghơi/h 200 kghoi/h áp suất 3.2 bar dé bu ton that áp suất đường ống - _ Trên tính tải lớn xảy cao điểm, khác, tuỳ theo cơng suất u cầu cần chạy lị cơng suất 600 kghoi/h 1a du Nhiệt độ giả thiết tính tốn nước nóng 1a 80 °C dé tăng độ dự trữ tính tốn cơng suất lị Trong tính tốn thủy lực đường ống, nhiệt độ khoảng 65 — 70 °C theo tiêu chuẩn an toàn 1.3.3 So sánh phương án sử dụng nhiên liệu Hiện nguồn nhiên liệu sử dụng trung tâm cấp nhiệt lò nước ta chủ yếu loại nhiên liệu chính: than dầu Việc lựa chọn ngn nhiên liệu sử dụng trung tâm cấp nhiệt tốn tơi ưu kinh tế kỹ thuật Đề lựa chọn phương án cấp nhiệt ta dựa vào tiêu chí sau: - Chỉ phí đầu tư: Hệ thống cấp nhiệt sử dụng nhiên liệu dầu có phí ban đầu cao so với hệ thống sử dụng nhiên liệu than giá thành thiết bị cao - Chi phí vận hành: Do than rẻ dầu nhiều sẵn có nước ta nên phí vận hành hệ thống cấp nhiệt dùng nhiên liệu than thấp so với phương án sử dụng dâu Tuy nhiên, hệ thống cấp nhiên dùng dầu có khả tự động hóa cao nên hệ thống vận hành đơn giản an toàn so với phương án dùng than Ta tính phí nhiên liệu đề đun 100 kg nước tie 15°C 75°C a : Các thông số: - Nhiệt độ nước lạnh: t¡ = 15C 10 ... - _ Cấp nước nóng cho Tịa nhà 10 tầng, tầng 10 phịng - Cap cho khu giặt với lượng 300kg/h, áp suất yêu cầu 3kg/cmˆ - _ Gia nhiệt cho bê bơi có dung tích 120 m° 1.2.1 Thông số cho hệ thống cấp... cịn lại thi tiêu thụ Vì tính toán nhiệt cho hệ thống quy toán tính lựa chọn cơng suất nhiệt hệ thống cho đủ cung cấp nhiệt phục vụ cho tắm, giặt gia nhiệt cho bể bơi vào cao điểm Thời gian cao... °C 75 °C 250 (1h) 0,75 0,8 - - Hệ thống cấp cho khu giặt Cấp cho khu giặt với lượng 300kg/h, áp suất yêu cầu 3bar - Gia nhiét cho bé boi Gia nhiệt cho bể bơi có dung tích 120 m? Nhiệt độ nước