6. Obliczenia.

Temat 17

Zaprojektować technologię kotłowni o parametrach:

-Q_co=210kW; parametry instalacji c.o. 80/60⁰C - opór instalacji H_i=4,0mH₂O

-Ilość mieszańców - U= 140 osób

-Parametry c.w.u. 8/60⁰C

-Opór cyrkulacji H= 1,2mH₂O

-Wysokość budynku H=15,0m

I. Zapotrzebowanie ciepłej wody użytkowej

q_dobowe=110-130dm³/os

q_{całkowite dobowe średnie} = 140 os x 110dm³/os i d = 15400 dm³/doba

T=18h

q _{h śr} = 15400/18 = 855,6 dm³/h

N_h=9.32xU^-0244= 9.32x140^-0244=2.79

q _{h max} =855,6 x 2,79 = 2387,1 dm³/h= 2,4m³/h

Q _cwu = q x C_w x ρ x ( t_{w -} t_z)

Q _cwu = 2,4 x 4,2 x 1000 x (60-8) = 524160 kJ/h = 145,6kW

Dobór kotła

- Q _cwu = 145,6kW

- Q_co=210kW

Q_całkowite = 355,6 kW

kocił firmy "STALMARK"

moc kotła powinna być większa o 15% mocy obliczeniowej.

Q_k= 355,6 kW x 1,15 = 408,94 kW

Zaprojektowano 2 kotły o mocach 220 kW każdy.

Specyfikacja kotła:

Pojemność zbiornika paliwa - 580l dla jednego kotła

Max dopuszczlne ciśnienie robocze - 0,15 Mpa

Wymagany ciąg spalin - 20-35 Pa

Wysokość komina - 9m

Min./max. temp. wody na zasileniu - 50/90⁰C

Powierzchnia wymiany ciepła - 21m²

Pojemność wodna -960 l

Masa kotla -2900kg

Moc wentylatora -370W

Zasilanie -230V

Sprawność kotłą -89,2%

Długość całkowita kotła -270cm

Szerokość -129cm

długość kotłą -169cm

wysokość kotła -212cm

Przekrój czopucha -φ 300

Otwory wywiewno nawiewne :

F_n= 5cm² x Q_k= 5cm² x 440kW=2200cm²=0,22m²

F_k= 0,5 x F_n = 0,11m²

Powierzchnia i kubatura kotłowni:

Kotłownia musi posiadać 2 wyjscia ewakuacyjne.

Powierzchnia kotłowni:

A= 1m+1,29m+0,5m+1,29m+1m+0,95m+0,5m = 6,53m

B= 1,65m+0,5m+ 2,70m+1m=5,85m

F= A*B= 5,85m*6,53m=37,15m²

H= 3m

V= 111,45m³

Q/V= 440kW/111,45 m³= 3,94

Zapotrzebowanie ilościowe paliwa

Godzinowe zużycie paliwa na cele c.o.

B= Q/(W*η)

B_h=210000/(1,163*5500*0,892)=36,8 kg/h

Zużycie paliwa w ciągu roku na cele c.o.

Dni grzewcze 227 dla średniej temperatury zewnętrznej 1,8^oC

Liczba stopnio-dni 4000

Maksymalna różnica temperatur = 40^oC

Liczba dni z mocą maksymalną wydajnością : 4000/40=100 dni

Zapotrzebowanie na opał w ciągu roku dla celów grzewczych:

100*24*B_h=100*24*36,8=88320kg/rok

Zużycie paliwa w ciągu roku na cele cwu

Wyznaczenie rocznego zapotrzebowania ciepła użytkowego

Q_w=V*L*C_w*ρ*Δt*k*t_uz/(1000*3600)=340195,41kWh/r

B= Q_w/(W*η)

B=340195,41*1000/(1,163*0,892*5500)=59624 kg/r

V= Jednostkowe zapotrzebowanie na wode

L- liczba osób

t_uz - czas użytkowania

C_w - ciepło właściwe 4,19kJ/(kgK)

ρ - Gęstość wody przyjmowana jako 1000kg/m³

k - mnożnik korekcyjny (przyjęto 1,00 dla temp 55^oC)

Δt - różnica temperatur podgrzewania wody

Roczne zapotrzebowanie paliwa dla kotłowni :

59624kg+88320kg=147944kg~150 ton węgla.

Zawory bezpieczeństwa na instalacji c.o.

Ciśnienie robocze kotła: p_r = 0,15MPa

Moc kotła: 2 x 220 kW = 440 kW

p₁ = p_r x 0,4 = 0,15 x 0,4 = 0,06 Mpa

Dla 0,06Mpa ciepło parowania n=2432,7 kJ/kg

m ≥ 3600 x 220/2432,7

m ≥ 326,77 kg/h m ≥ 0,091 kg/s

Dla p₁=0,06MPa K1=0,52

α = 0,9 x 0,78 = 0,702

Pole powierzchni:

A= 326,77/(10 x 0,52 x 0,702 x (0,52 + 0,1)) = 144,38mm²

Średnica:

d_o= (4 x 144,38 / 3,14)^0,5 = 13,58mm

Dobrane zawory to 2 x ARMAK S₁ 6301M sprężynowy o współczynniku
i średnicy

Naczynie wzbiorcze na instalacji c.w.u

Przewidywana objętość instalacji:

1 wymiennik Hoval combiVal ER 800 o pojemności 750l

V_c=2x750l= 1500l=1,5m³

Pojemność użytkowa

V_u=V_c*ρ*ΔV=1,5*983,2*0,0163=24,04dm³

d==0,7*( V_u) ^0,5= 0,7* (24,04)^0,5=3,42mm

minimalna średnica 20mm

Naczynie wzbiorcze na instalacji c.o.

Przewidywana objętość instalacji:

Dla c.o.

Założenie 1 kW - 20l wody

210kW- 4200l =V

Założono, że objętość wody w wymienniku jest niewielka i w stosunku do objętości wody c.o. wynosi 0.

Pojemność użytkowa naczynia

V_u=1,1*V*ρ*ΔV

V_u= 1,1*4,2*977,8=101,19 dm³

Rura bezpieczeństwa

D_RB=8,08*(Q)^1/3=8,08*(440)^1/3=61mm

Rura wzbiorcza

D_RW=5,23*(Q_źr)^1/3=5,23*(440)^1/3=40mm

Dobór pompy obiegowej c.o. :

Q=440kW

V_p = (Q / c_p * ρ * ∆ t) *a c_p- dla temp. 70^oC -4,19kJ/kgk

V_p = [440kW / 4,19kJ/kg*K * 977,7 kg/m³ * ρ- temp. 70^oC - 977,7 kg/m³

* (80-60 ^oC)] *1,1 ≈ 21,27 m³/h ∆ t-różnica temp. (20 ^oC)

a- współ. korekcyjny (1,1÷1,2)

Wysokość podnoszenia

H_p =1,1* (H_i+H_k)= 5,5 mH₂O

H_i- Opór instalacji c.o.- przyjęto 4 mH₂O

H_k- Opór instalacji w kotłowni ( Składa się z oporów kotłów, zaworów, filtra odmulnika, wymienników, strat liniowych i miejscowych) - przyjęto 1 mH₂O

Pompa elektroniczna 65POe120A/B

Dobór pompy cyrkulacyjnej c.w.u. :

Za przepływ przyjmujemy 30% maksymalnego rozbioru godzinowego.

Q=2,4m³/h *0,3=0,72 m³/h

Wysokość podnoszenia

H_p =1,1* (H_c+H_k)=1,1* (1,2+0,5 ) = 1,9mH₂O

H_c- opór cyrkulacji - przyjęto 1.2 mH₂O

H_k- opór urządzeń kotłowni (składa się z oporów wymienników, zaworów, strat liniowych i miejscowych ) przyjęto 0,5 mH₂O

Pompa elektroniczna 25PWe60C

Wymiennik ciepłej wody

Zastosowano 2 wymienniki Hoval Combiwal ER 800 każdy o pojemności 800 dm³.

Trwała wydajność podgrzewu cwu. (8/60^oC) każdego z wymienników 1380dm³.

Filtr odmulnik

Zaprojektowano filtr odmulnik Dn 80