אם מחממים מים בכלי פתוח ב לחץ אטמוספרי, אז הטמפרטורה שלו תעלה ללא הרף עד שכל מסת המים תתחמם ורתיחה. במהלך תהליך החימום, מים מתאדים מפני השטח הפתוחים שלהם במהלך הרתיחה, אדים ממים נוצרים על המשטח המחומם ובחלקו לאורך כל נפח הנוזל. טמפרטורת המים נשארת קבועה (שווה לכ-100 מעלות צלזיוס במקרה הנדון), למרות המשך אספקת החום לכלי מבחוץ. תופעה זו מוסברת על ידי העובדה שבמהלך הרתיחה, החום המסופק מושקע בעבודה של פיצול חלקיקי מים ויצירת אדים מהם.
כאשר מחממים מים בכלי סגור, גם הטמפרטורה שלהם עולה רק עד שהמים רותחים. הקיטור המשתחרר מהמים מצטבר בחלקו העליון של הכלי מעל פני השטח של מפלס המים; הטמפרטורה שלו שווה לטמפרטורת המים הרותחים. קיטור כזה נקרא רווי.
אם לא יוסר קיטור מהכלי, ואספקת החום אליו (מבחוץ) נמשכת, אז הלחץ בכל נפח הכלי יגדל. ככל שהלחץ עולה, תגדל גם טמפרטורת המים הרותחים והקיטור הנוצר מהם. הוכח בניסוי שלכל לחץ יש טמפרטורה משלו של קיטור רווי ונקודת רתיחה שווה של מים, כמו גם נפח אדים ספציפי משלו.
לפיכך, בלחץ אטמוספרי (0.1 MPa), המים מתחילים לרתוח והופכים לאדים בטמפרטורה של כ-100 מעלות צלזיוס (ליתר דיוק, ב-99.1 מעלות צלזיוס); בלחץ של 0.2 MPa - ב-120 מעלות צלזיוס; בלחץ של 0.5 MPa - ב-151.1 מעלות צלזיוס; בלחץ של 10 MPa - ב-310 מעלות צלזיוס. מהדוגמאות לעיל ברור שעם הגברת הלחץ, נקודת הרתיחה של המים והטמפרטורה השווה של קיטור רווי עולים. להיפך, נפח הקיטור הספציפי יורד עם הגדלת הלחץ.
בלחץ של 22.5 MPa, המים המחוממים הופכים לקיטור רווי באופן מיידי, כך שחום האידוי הסמוי בלחץ זה הוא אפס. לחץ קיטור של 22.5 MPa נקרא קריטי.
אם קיטור רווי מתקרר, הוא יתחיל להתעבות, כלומר. יהפוך למים; במקביל, הוא יוותר על חום האידוי שלו לגוף הקירור. תופעה זו מתרחשת במערכות חימום בקיטור, שאליו מגיעים אדים רוויים מחדר הדוודים או ממרכז הקיטור. כאן הוא מתקרר על ידי אוויר החדר, פולט את החום שלו לאוויר, בגלל זה האחרון מתחמם והאדים מתעבים.
מצב הקיטור הרווי מאוד לא יציב: גם שינויים קטנים בלחץ ובטמפרטורה מובילים לעיבוי של חלק מהקיטור או להיפך, לאידוי טיפות מים המצויות באדים הרוויים. קיטור רווי, נקי לחלוטין מטיפות מים, נקרא יבש רווי; קיטור רווי עם טיפות מים נקרא רטוב.
קיטור רווי, שהטמפרטורה שלו מתאימה ללחץ מסוים, משמש כנוזל קירור במערכות חימום קיטור.
מערכות חימום בקיטור מסווגות לפי הקריטריונים הבאים:
לפי לחץ הקיטור הראשוני - מערכות לחץ נמוך(ר צריף
שיטת החזרת קונדנסט - מערכות עם החזר כבידה (סגור) ועם החזרת עיבוי באמצעות משאבת הזנה (פתוחה);
תרשים קונסטרוקטיבי של הנחת צנרת - מערכות עם הנחת עליונה, תחתונה ובינונית קו הפצת קיטור, כמו גם עם הנחת צינורות עיבוי יבשים ורטובים.
תרשים של מערכת חימום קיטור בלחץ נמוך עם צינור קיטור עליון מוצג באיור. 1, א. הקיטור הרווי הנוצר בדוד 1, העובר דרך תא הקיטור (מפריד) 12, נכנס לקו הקיטור 5 ולאחר מכן נכנס למכשירי החימום 7. כאן הקיטור מוותר על חומו דרך דפנות המכשירים לאוויר המחומם. חדר והופך לקונדנסט. האחרון זורם דרך קו הקונדנסט החוזר 10 אל הדוד 1, מתגבר על לחץ הקיטור בדוד עקב לחץ עמודת הקונדנסט, הנשמר בגובה של 200 מ"מ ביחס למפלס המים במיכל הקיטור 12.
איור 1. מערכת חימום קיטור בלחץ נמוך:תרשים של המערכת עם הנחת צינור הקיטור העליון; b - riser עם חלוקת קיטור נמוכה יותר; 1 - דוד; 2 - שסתום הידראולי; 3 - כוס מדידת מים; 4 - צינור אוויר; 5 - קו קיטור אספקת; 6 - שסתום קיטור; 7 - מכשיר חימום; 8 - טי עם תקע; 9 - קו עיבוי יבש; 10 - קו קונדנסט רטוב; 11 - צינור איפור; 12 - מיכל קיטור; 13 - לולאה עוקפת
בחלק העליון של קו הקונדנסט החוזר 10 מותקן צינור 4, המחבר אותו לאטמוספירה לטיהור בזמן ההפעלה וההשבתה של המערכת.
מפלס המים במיכל הקיטור נשלט באמצעות זכוכית מד מים 3. כדי למנוע מלחץ הקיטור במערכת לעלות מעל לרמה נתונה, מותקן שסתום הידראולי 2 בגובה נוזל עבודה השווה ל-h.
מערכת חימום הקיטור מותאמת באמצעות שסתומי קיטור 6 וטיז בקרה 8 עם פקקים, מה שמבטיח שבמהלך הפעולה דוד קיטורבמצב העיצוב, כל מכשיר חימום קיבל כמות כזו של קיטור שתספיק להתעבות בו לחלוטין. במקרה זה, כמעט לא נצפתה פליטת קיטור מהטי הבקרה שנפתח קודם לכן וההסתברות ל"פרוץ" מעובה לתוך צינור האוויר 4 היא זניחה. הפסדי קונדנסט במערכת חימום הקיטור מפוצים על ידי מילוי תוף הדוד במים מטופלים במיוחד (ללא מלחי קשיות) המסופקים דרך צינור 11.
מערכות חימום בקיטור, כפי שכבר צוין, מגיעות עם חיבורי צינור קיטור עליונים ותחתונים. החיסרון של פיזור הקיטור התחתון (איור 1, ב) הוא שהקונדנסט הנוצר בעליות ובעליות האנכיות זורם לכיוון הקיטור ולעיתים חוסם את קו הקיטור וגורם לזעזועים הידראוליים. ניקוז שקט יותר של עיבוי מתרחש אם קו קיטור 5 מונח בשיפוע לכיוון תנועת הקיטור, וקו קונדנסט 9 מונח לכיוון הדוד. כדי לנקז את הקונדנסט הקשור מקו הקיטור אל קו הקונדנסט, המערכת מצוידת בלולאות עוקפות מיוחדות 13.
אם לרשת חימום הקיטור יש הסתעפות גדולה, אזי הקונדנסט מנוקז על ידי כוח הכבידה לתוך מיכל איסוף מיוחד 3 (איור 2), משם הוא נשאבת על ידי משאבה 8 לדוד 1. המשאבה פועלת מעת לעת, בהתאם לשינויים ב מפלס המים במיכל קיטור 2. ערכת חימום זו הנקראת פתוחה; בו, כדי להפריד מעובה מקיטור, ככלל, משתמשים במלכודות עיבוי (סירי עיבוי) 7. אלה האחרונים יש לרוב עיצוב צף או מפוח (איור 3).
איור 2. תכנית של החזרת עיבוי כפויה: 1 - דוד; 2 - מיכל קיטור; 3 - מיכל איסוף עיבוי; 4 - צינור אוויר; 5 - קו עוקף; 6 - שסתומי קיטור; 7 - ניקוז עיבוי; 8 - משאבת איפור; 9 - שסתום סימון
מלכודת קיטור ציפה (ראה איור 3, ב) פועלת כך. אדים ועיבוי נכנסים דרך הכניסה מתחת לצוף 3, המחובר באמצעות מנוף לשסתום כדורי 4. לצוף 3 יש צורה של מכסה. תחת לחץ קיטור, הוא צף למעלה, סוגר את שסתום הכדור 4. עיבוי ממלא את כל החדר של מלכודת הקונדנסט; במקרה זה, הקיטור מתחת לשסתום מתעבה והמצוף שוקע, ופותח את השסתום הכדורי. הקונדנסט יוצא בכיוון המצוין על ידי החץ עד שחלקים חדשים של אדים המצטברים מתחת למכסה המנוע גורמים למכסה המנוע לצוף. לאחר מכן חוזר מחזור פעולת מלכודת הקונדנסט.
איור 3. מלכודות קיטור: a – מפוח; b - לצוף; 1 - מפוח; 2 - נוזל רותח נמוך; 3 - לצוף (כובע הפוך); 4 - שסתום כדורי
עַל מפעלים תעשייתייםבעל צרכני קיטור ייצור לחץ דם גבוה, מערכות חימום בקיטור מחוברות לרשת חימום לפי התרשימים לחץ גבוה(איור 4). קיטור מחדר הדוודים שלך או מחוזי נכנס למסרק החלוקה 1, שם הלחץ שלו נשלט על ידי מד לחץ 3. לאחר מכן, 2 קיטור נשלחים דרך קווי קיטור המשתרעים מהמסרק 1 לצרכני הייצור, ודרך קווי קיטור T1 - ל צרכני מערכת החימום בקיטור. קווי קיטור T1 מחוברים למסרק חימום בקיטור 6, ומסרק 6 מחובר למסרק 1 דרך שסתום הפחתת לחץ 4. שסתום הפחתת הלחץ מצער את הקיטור ללחץ של לא יותר מ-0.3 MPa. ניתוב צינורות קיטור בלחץ גבוה למערכות חימום קיטור מתבצע בדרך כלל על גבי. קוטר של קווי קיטור ומשטחי חימום מכשירי חימוםמערכות אלו קטנות במקצת מאלו של מערכות חימום קיטור בלחץ נמוך.
איור 4. דיאגרמת חימום בקיטור בלחץ גבוה: 1 - מסרק הפצה; 2 - קו קיטור; 3 - מד לחץ; 4 - שסתום הפחתת לחץ; 5 - עוקף (קו עוקף); 6 - מסרק מערכת חימום; 7 - מטען שסתום בטיחות; 8 - תמיכה קבועה; 9 - מפצים; 10 - שסתומי קיטור; 11 - קו עיבוי; 12 - ניקוז עיבוי
החיסרון של מערכות חימום קיטור הוא הקושי לווסת את תפוקת החימום של מכשירי חימום, מה שמוביל בסופו של דבר לצריכת דלק מופרזת בעונת החימום.
קטרים של צינורות עבור מערכות חימום קיטור מחושבים בנפרד עבור צינורות קיטור ועיבוי. הקטרים של קווי קיטור בלחץ נמוך נקבעים באותו אופן כמו במערכות חימום מים. אובדן לחץ בטבעת המחזור הראשית של המערכת, הוא סכום ההתנגדויות (איבודי הלחץ) של כל החלקים הכלולים בטבעת זו:
כאשר n הוא החלק של אובדן הלחץ כתוצאה מחיכוך מ סך הפסדיםבטבעת; ?I הוא האורך הכולל של הקטעים של טבעת המחזור הראשית, מ'.
לאחר מכן נקבע לחץ הקיטור הנדרש בדוד p k, אשר אמור להבטיח התגברות על הפסדי לחץ בטבעת המחזור הראשית. במערכות חימום קיטור בלחץ נמוך, ההבדל בלחץ הקיטור בדוד ומול מכשירי החימום משמש רק כדי להתגבר על ההתנגדות של קו הקיטור, והקונדנסט חוזר על ידי כוח הכבידה. כדי להתגבר על ההתנגדות של מכשירי חימום, מסופק רזרבת לחץ של p = 2000 Pa. ניתן לקבוע את אובדן לחץ הקיטור הספציפי על ידי הנוסחה
כאשר 0.9 הוא הערך של המקדם שלוקח בחשבון את מרווח הלחץ כדי להתגבר על התנגדות לא מוערכת.
עבור מערכות חימום קיטור בלחץ נמוך, שבריר הפסדי החיכוך n הוא 0.65, ולמערכות בלחץ גבוה - 0.8. הערך של אובדן הלחץ הספציפי המחושב באמצעות נוסחה (3) צריך להיות שווה או להיות כמה ערך גדול יותר, מוגדר על ידי נוסחה (2).
הקטרים של צינורות הקיטור נקבעים תוך התחשבות בהפסדי הלחץ הספציפיים המחושבים והעומס התרמי של כל קטע עיצוב.
ניתן לקבוע את הקטרים של צינורות הקיטור גם באמצעות טבלאות מיוחדות בספרי עיון או נומוגרמה (איור 5) המורכבת עבור ערכים ממוצעים של צפיפות קיטור בלחץ נמוך. בעת תכנון מערכות חימום בקיטור, יש לקחת את מהירות הקיטור בקווי הקיטור תוך התחשבות בהמלצות המפורטות בטבלה. 1.
טבלה 1. מהירויות קיטור בקווי קיטור
שאר הטכניקה חישוב הידראוליצינורות קיטור בלחץ נמוך והתנגדויות טבעת מחזור דומה לחלוטין לחישוב צינורות למערכות חימום מים.
זה נוח לחשב קווי עיבוי עבור מערכות חימום קיטור בלחץ נמוך באמצעות החלק העליון המוצג באיור. 5 נומוגרמות.
איור 5. נומוגרמה לחישוב הקטרים של צינורות קיטור וצינורות עיבוי כבידה
בעת חישוב צינורות קיטור למערכות חימום בלחץ גבוה, יש צורך לקחת בחשבון שינויים בנפח הקיטור עקב לחץ וירידה בנפחו במהלך ההובלה עקב עיבוי נלוות.
חישוב קטרים מתבצע בערכים הבאים של פרמטרי קיטור: צפיפות 1 ק"ג/מ"ר; לחץ 0.08 MPa; טמפרטורה 116.3 מעלות צלזיוס; צמיגות קינמטית 21 10 6 m 2 /s. עבור פרמטרי הקיטור שצוינו, נערכו טבלאות מיוחדות ונבנו נומוגרמות המאפשרות לבחור את הקטרים של צינורות הקיטור. לאחר בחירת הקטרים, אובדן הלחץ הספציפי כתוצאה מחיכוך מחושב מחדש תוך התחשבות בפרמטרים בפועל של המערכת המתוכננת באמצעות הנוסחה
כאשר v היא מהירות הקיטור שנמצאה מטבלאות חישוב או נומוגרמה.
בעת קביעת הקטרים של קווי קיטור קצרים, נעשה שימוש לעתים קרובות בשיטה פשוטה, המבצעת חישובים המבוססים על קצב זרימת הקיטור המרבי המותר.
אֶל הטבות תפעוליותמערכות חימום בקיטור כוללות: קלות הפעלת המערכת; הֶעְדֵר משאבות סירקולציה; צריכת מתכת נמוכה; האפשרות להשתמש בקיטור פליטה במקרים מסוימים.
החסרונות של מערכות חימום בקיטור הם: עמידות נמוכה של צינורות עקב קורוזיה מוגברת משטחים פנימיים, נקרא אוויר לחבתקופות שבהן אספקת הקיטור מנותקת; רעש הנגרם על ידי המהירות הגבוהה של תנועת קיטור דרך הצינורות; זעזועים הידראוליים תכופים מהתנועה המתקרבת של עיבוי קשור בהרמת צינורות קיטור; איכויות סניטריות והיגייניות נמוכות עקב טמפרטורה גבוהה(יותר מ-100 מעלות צלזיוס) משטחים של התקני חימום וצינורות, שריפת אבק ואפשרות של כוויות לאנשים.
IN מתחמי ייצורעִם דרישות מוגברותלא ניתן להשתמש בחימום בקיטור כדי להבטיח אוויר נקי, כמו גם במבני מגורים, ציבוריים, מנהליים ומנהליים. ניתן להשתמש במערכות חימום בקיטור רק בחצרים תעשייתיים ללא אש ולא נפיצים בתפוסה לטווח קצר.
דיאגרמת הרשת מוצגת באיור. 8
אוֹרֶז. 8. תרשים עיצוב של צינור הקיטור: I–IV – מנויים; 1–4 - נקודות צמתים
הנוסחאות המשמשות לקביעת הפסדים הידראוליים הן לנוזל והן לקיטור זהות.
תכונה ייחודיתצינור קיטור - תוך התחשבות בשינויים בצפיפות הקיטור.
1. קבע את הערך המשוער של הפסדי חיכוך ספציפיים באזורים ממקור החום לצרכן הרחוק ביותר IV, Pa/m:
.
להלן האורך הכולל של סעיפים 1 – 2 – 3 – IV; α - חלקם של הפסדי לחץ בהתנגדויות מקומיות, נלקח שווה ל-0.7 כמו עבור קו ראשי עם מפצים בצורת U עם כיפוף מרותכים וקטרים צפויים (טבלה 16).
טבלה 16
מְקַדֵם α כדי לקבוע אורכים שווים עבור קווי קיטור
| סוגי מפרקי התפשטות | קדח צינור נומינלי ד י,ממ | ערך מקדם α | |
| לקווי קיטור | עבור רשתות חימום מים וצינורות עיבוי | ||
| כבישי מעבר | |||
| קופסת מילוי P- | ≤1000 | 0,2 | 0,2 |
| מעוצב עם עיקולים: | |||
| כִּפּוּף | ≤300 | 0,5 | 0,3 |
| 200–350 | 0,7 | 0,5 | |
| מְרוּתָך | 400–500 600–1000 | 0,9 1,2 | 0,7 |
| רשתות חימום מסועפות |
סוף הטבלה. 16
2. קבע את צפיפות האדים:
3. בעזרת נומוגרמות נמצא את קוטר קו הקיטור (נספח 6).
4. אובדן לחץ בפועל, Pa/m:
(117)
5. מהירות קיטור בפועל:
אנחנו בודקים עם הטבלה. 17.
טבלה 17
מהירות מרביתתנועת קיטור בקווי קיטור
7. אורך שווה ערך בקטעים:
(119)
היכן הוא סכום מקדמי ההתנגדות המקומיים (ראה טבלה 8).
8. אורך קטע נתון:
9. איבוד לחץ עקב חיכוך והתנגדות מקומית באזור:
(121)
10. לחץ קיטור בסוף הקטע:
(122)
נתוני החישוב מסוכמים בטבלה. 18 לפי התוכנית.
טבלה 18
חישוב הידראולי של רשת קיטור
| מספר חלקה | צריכת קיטור D | מידות צינור, מ"מ | אורך מקטע, מ | מהירות קיטור ωT, m/s | אובדן לחץ חיכוך ספציפי Pa/m | צפיפות ממוצעת משוערת ρ ממוצע, ק"ג/מ"ר 3 | מהירות קיטור m/s | אובדן לחץ | סוף הקטע | צפיפות אדים ממוצעת ρav, ק"ג/מ"ק | אובדן לחץ כולל מתחנת כוח תרמית, MPa | ||||||||
| T/h | ק"ג/שניה | מעבר מותנה ד י | קוטר חיצוני * עובי דופן; דנ* ס | לפי תוכנית l | שווה ערך להתנגדות מקומית l E | מופחת l pr =l+ l E | לחץ p N, MPa | צפיפות ρ N, kg/m 3 | Pa/m ספציפי | באתר Pa | לחץ pK, MPa | צפיפות ρK, ק"ג/מ"ר 3 | |||||||
| ב-ρ= 2.45 ק"ג/מ"ר | בממוצע ρ | ||||||||||||||||||
חישוב צינור קיטור
α – 0.3 ...0.6. (123)
בעזרת הנוסחה אנו מוצאים את קוטר הצינור:
(124)
קבענו את מהירות הקיטור בצינור. מהמשוואה לזרימת קיטור - σ=ωrFמצא את קוטר הצינור על פי GOST בחר את הצינור עם הקרוב ביותר קוטר פנימי. מצוינים הפסדים ליניאריים ספציפיים וסוגים של התנגדויות מקומיות, ומחושבים אורכים שווים. הלחץ בקצה הצינור נקבע. הפסדי חום באזור התכנון מחושבים באמצעות הפסדי חום סטנדרטיים:
(125)
היכן אובדן החום ליחידת אורך בהפרש טמפרטורת קיטור נתון ו סְבִיבָהתוך התחשבות בהפסדי חום על תומכים, שסתומים וכו'.
אם נקבע מבלי לקחת בחשבון הפסדים, חום על תומכים, שסתומים וכו ', אז
אֵיפֹה לא ממוצע – טמפרטורה ממוצעתזוג באתר, 0 C, ט 0 – טמפרטורת הסביבה, בהתאם לשיטת ההתקנה, 0 C. להתקנה מעל פני הקרקע ט 0 == tH0, להתקנה תת קרקעית ללא ערוצים ט 0 = t gr(טמפרטורת הקרקע בעומק הנחת). כאשר מונחים בערוצים דרך וחצי דרך t 0 ==40–50 מעלות צלזיוס.
כאשר מונחים בערוצי מעבר t 0 = 5 מעלות צלזיוס. בהתבסס על הפסדי החום שנמצאו, השינוי באנטלפיית הקיטור בקטע וערך האנטלפיה של הקיטור בסוף הקטע נקבעים:
בהתבסס על הערכים שנמצאו של לחץ הקיטור והאנטלפיה בתחילת הקטע ובסוף, נקבע ערך חדש של צפיפות הקיטור הממוצעת (טופס 128).
אם ערך הצפיפות החדש שונה מהערך שצוין קודם לכן ביותר מ-3%, חישוב האימות חוזר על עצמו עם הבהרה בו-זמנית ר ל:
(128)
קוטר קו הקיטור נקבע כך:
היכן: D – כמות קיטור מרבית הנצרכת לפי המדור, ק"ג/שעה,
D= 1182.5 ק"ג/שעה (לפי לוח ההפעלה של מכונות ומכשירים לאתר ייצור גבינת קוטג') /68/;
- נפח ספציפי של קיטור רווי, m 3/kg, 
=0.84m 3 /kg;
- מהירות תנועת הקיטור בצינור m/s, ההנחה היא 40 m/s;
ד = 
=0.100 מ'=100 מ"מ
צינור קיטור בקוטר 100 מ"מ מחובר לסדנה, ולכן הקוטר שלו מספיק.
קווי קיטור, פלדה, ללא תפרים, עובי דופן 2.5 מ"מ
4.2.3. חישוב הצינור להחזרת הקונדנסט
קוטר הצינור נקבע על ידי הנוסחה:
ד= 
,מ,
כאשר Mk הוא כמות הקונדנסט, ק"ג/שעה;
Y - נפח ספציפי של עיבוי, m 3 / kg, Y = 0.00106 m 3 / kg;
W – מהירות תנועת הקונדנסט, m/s, W=1m/s.
Mk=0.6* D, kg/h
Mk=0.6*1182.5=710 ק"ג/שעה
ד= 
=0.017 מ'=17 מ"מ
אנו בוחרים בקוטר הצינור הסטנדרטי dst = 20mm.
4.2.3 חישוב בידוד רשתות הסקה
על מנת להפחית את הפסדי האנרגיה התרמית, צינורות מבודדים. תן לנו לחשב את הבידוד של צינור קיטור אספקה בקוטר של 110 מ"מ.
עובי הבידוד לטמפרטורת סביבה של 20ºС באיבוד חום נתון נקבע על ידי הנוסחה:
, מ"מ,
כאשר d הוא קוטר הצינור הלא מבודד, מ"מ, d=100 מ"מ;
t - טמפרטורת הצינור הלא מבודד, ºС, t=180ºС;
λiz - מקדם מוליכות תרמית של בידוד, W/m*K;
q - הפסדי חום למטר ליניארי של צינור, W/m.
q=0.151 קילוואט/מ"ר = 151 ואט/מ"ר;
λiz=0.0696 W/m²*K.
צמר סלאג משמש כחומר מבודד.
=90 מ"מ
עובי הבידוד לא יעלה על 258 מ"מ בקוטר צינור של 100 מ"מ. התוצאה δ מ<258 мм.
קוטר הצינור המבודד יהיה d=200 מ"מ.
4.2.5 בדיקת חיסכון במשאבים תרמיים
אנרגיה תרמית נקבעת על ידי הנוסחה:
t=180-20=160ºС
איור 4.1 דיאגרמת צינור
אזור הצינור נקבע על ידי הנוסחה:
R= 0.050 מ', H= 1 מ'.
F=2*3.14*0.050*1=0.314 מ"ר
מקדם העברת החום של צינור לא מבודד נקבע על ידי הנוסחה:
,
כאשר 1 =1000 W/m²K, a 2 =8 W/m²K, λ=50 W/m²K, δst=0.002m.
=7,93.
Q=7.93*0.314*160=398 W.
מקדם המוליכות התרמית של צינור מבודד נקבע על ידי הנוסחה:
,
כאשר λiz=0.0696 W/mK.
=2,06
שטח הצינור המבודד נקבע לפי הנוסחה F=2*3.14*0.1*1=0.628 מ"ר
Q=2.06*0.628*160=206W.
החישובים הראו כי בעת שימוש בבידוד על צינור קיטור בעובי של 90 מ"מ, נחסך 232 W של אנרגיה תרמית לכל 1 מ' של צינור, כלומר, אנרגיה תרמית נצרכת באופן רציונלי.
4.3 אספקת חשמל
צרכני החשמל העיקריים במפעל הם:
מנורות חשמליות (עומס תאורה);
אספקת חשמל למיזם מהרשת העירונית דרך תחנת משנה שנאים.
מערכת אספקת החשמל היא זרם תלת פאזי בתדר תעשייתי של 50 הרץ. מתח רשת פנימי 380/220 V.
צריכת אנרגיה:
בשעות עומס שיא – 750 קילוואט לשעה;
צרכני אנרגיה עיקריים:
ציוד טכנולוגי;
תחנות כוח;
מערכת תאורה ארגונית.
רשת ההפצה של 380/220V מארונות הפצה ועד למתנעי מכונות מיוצרת עם כבל מותג LVVR בצינורות פלדה, אל חוטי מנוע LVP. החוט הנייטרלי של רשת אספקת החשמל משמש כהארקה.
ניתנת תאורה כללית (עבודה וחרום) ומקומית (תיקון וחרום). תאורה מקומית מופעלת על ידי שנאי ירידה בהספק נמוך במתח של 24V. תאורת חירום רגילה מופעלת מרשת חשמל במתח של 220V. כאשר המתח באוטובוסי התחנות נעלם לחלוטין, תאורת החירום מופעלת ממקורות אוטונומיים ("סוללות יבשות") המובנות בתוך גופי התאורה או מה-AGP.
תאורת עבודה (כללית) מסופקת במתח של 220V.
מנורות מסופקות בעיצוב המתאים לאופי הייצור ולתנאים הסביבתיים של המקום בו הן מותקנות. בחצרי הייצור הם מסופקים עם מנורות פלורסנט, המותקנות על קווים שלמים מקופסאות תלויות מיוחדות הממוקמות בגובה של כ-0.4 מ' מהרצפה.
לתאורת פינוי מותקנים לוחות תאורת חירום המחוברים למקור תאורה אחר (עצמאי).
תאורה תעשייתית מסופקת על ידי מנורות פלורסנט ולבון.
מאפיינים של מנורות ליבון המשמשות להארת מתחמים תעשייתיים:
1) 235-240V 100W Base E27
2) 235-240V 200W Base E27
3) 36V 60W Base E27
4) LSP 3902A 2*36 R65IEK
שם המנורות המשמשות להדלקת תאי קירור:
Cold Force 2*46WT26HF FO
עבור תאורת רחוב משמשים הבאים:
1) RADBAY 1* 250 WHST E40
2) RADBAY SEALable 1* 250WT HIT/ HIE MT/ME E40
תחזוקה של מכשירי חשמל ותאורה מתבצעת על ידי שירות מיוחד של הארגון.
4.3.1 חישוב עומס מציוד תהליך
סוג המנוע החשמלי נבחר מתוך קטלוג הציוד הטכנולוגי.
R nop, יעילות – נתוני דרכון של המנוע החשמלי, נבחרים מתוך ספרי עיון חשמליים /69/.
R pr - מתח חיבור
P pr =P nom / 
סוג המתנע המגנטי נבחר עבור כל מנוע חשמלי באופן ספציפי. חישוב העומס מהציוד מסוכם בטבלה 4.4
4.3.2 חישוב עומס תאורה /69/
חנות לחומרי בניין
בואו נקבע את גובה המנורות:
H r =H 1 -h St -h r
איפה: H 1 - גובה המקום, 4.8 מ';
h st - גובה משטח העבודה מעל הרצפה, 0.8 מ';
h r - הגובה המשוער של ההשעיה של מנורות, 1.2 מ'.
H p =4.8-0.8-1.2=2.8 מ'
אנו בוחרים מערכת הפצה אחידה של מנורות בפינות המלבן.
מרחק בין מנורות:
L= (1.2÷1.4) H p
L=1.3·2.8=3.64 מ'
N St = S/L 2 (יחידות)
n St =1008/3.64m 2 =74 יח'
אנו מקבלים 74 מנורות.
N l =n St N St
N l = 73 2 = 146 יח'
i=A*B/N*(A+B)
כאשר: A - אורך, מ';
ב – רוחב החדר, מ.
i=24*40/4.8*(24+40) = 3.125
מהתקרה - 70%;
מקירות -50%;
ממשטח העבודה - 30%.
Q=E min *S*k*Z/N l *η
k - מקדם בטיחות, 1.5;
N l - מספר מנורות, 146 יח'.
Q=200*1.5*1008*1.1/146*0.5= 4340 lm
אנו בוחרים מנורה מסוג LD-80.
חנות קרד
מספר משוער של מנורות תאורה:
N St =S/L 2 (יחידות)
כאשר: S הוא שטח המשטח המואר, m2;
L - מרחק בין מנורות, מ.
n St = 864/3.64 מ' 2 = 65.2 יח'
אנו מקבלים 66 מנורות.
קבע את המספר המשוער של מנורות:
N l =n St N St
N St - מספר מנורות במנורה
N l =66·2 = 132 יח'
בואו נקבע את מקדם ניצול שטף האור באמצעות טבלת המקדמים:
i=A*B/N*(A+B)
כאשר: A - אורך, מ';
ב – רוחב החדר, מ.
i=24*36/4.8*(24+36) = 3
אנו מקבלים מקדמי החזר אור:
מהתקרה - 70%;
מקירות -50%;
ממשטח העבודה - 30%.
בהתבסס על מדד החדר ומקדם ההשתקפות, אנו בוחרים את מקדם ניצול שטף האור η=0.5
בואו נקבע את שטף האור של מנורה אחת:
Q=E min *S*k*Z/N l *η
כאשר: E min - מינימום תאורה, 200 לוקס;
Z - מקדם הארה ליניארי 1.1;
k - מקדם בטיחות, 1.5;
η - מקדם ניצול שטף האור, 0.5;
N l - מספר מנורות, 238 יח'.
Q=200*1.5*864*1.1/132*0.5 = 4356 lm
אנו בוחרים מנורה מסוג LD-80.
סדנת עיבוד מי גבינה
n St =288/3.64 2 =21.73 יח'
אנו מקבלים 22 מנורות.
מספר מנורות:
i=24*12/4.8*(24+12) =1.7
שטף אור של מנורה אחת:
Q=200*1.5*288*1.1/56*0.5=3740 לוקס
אנו בוחרים מנורה מסוג LD-80.
מחלקת קבלה
מספר משוער של מנורות:
n St =144/3.64m 2 =10.8 יח'
אנו מקבלים 12 מנורות
מספר מנורות:
גורם ניצול שטף האור:
i=12*12/4.8*(12+12)=1.3
שטף אור של מנורה אחת:
Q=150*1.5*144*1.1/22*0.5=3740 לוקס
אנו בוחרים מנורה מסוג LD-80.
ההספק המותקן של עומס תאורה אחד הוא Р=N 1 *Р l (W)
חישוב עומס תאורה בשיטת ההספק הספציפית.
E min =150 לוקס W*100=8.2 W/m 2
הסבה להארה של 150 לוקס מתבצעת לפי הנוסחה
W= W*100* E min /100, W/m 2
W= 8.2*150/100 = 12.2 W/m2
קביעת ההספק הכולל הנדרש לתאורה (P), W.
חנות לחומרי בניין P= 12.2*1008= 11712 W
חנות קורד P= 12.2*864= 10540 W
מחלקת קבלה Р=12.2*144= 1757 W
חנות לעיבוד מי גבינה P= 12.2* 288= 3514 W
קבע את מספר הקיבולת N l = P/P 1
P 1 - כוח של מנורה אחת
N l (חנות חומרה) = 11712 / 80 = 146
N l (חנות קצף) = 10540 / 80 = 132
N l (מחלקת קבלה) = 1756/ 80 = 22
N l (סדנת עיבוד מי גבינה) = 3514/80 = 44
146+132+22+44= 344; 344*80= 27520 W.
טבלה 4.5 – חישוב עומס הכוח
|
שם הציוד |
סוג, מותג |
כַּמוּת |
סוג מנוע |
כּוֹחַ |
יעילות מנוע חשמלי - |
סוג מגנט התחלה חדשה |
|
|
ר נומינלי |
חַשׁמַלִי ר |
||||||
|
מִיקסֵר | |||||||
|
מכונת מילוי |
מתקן YA1-DT-1 | ||||||
|
מכונת מילוי | |||||||
|
מכונת מילוי | |||||||
|
פס ייצור יצירתי | |||||||
טבלה 4.6 – חישוב עומס תאורה
|
שם המקום |
מינימום תְאוּרָה |
סוג מנורה |
מספר מנורות |
חַשׁמַלִי קילוואט |
הספק ספציפי, W/m 2 |
|
|
מחלקת קבלה | ||||||
|
חנות קרד | ||||||
|
חנות לחומרי בניין | ||||||
|
סדנת עיבוד מי גבינה |
4.3.3 חישוב בדיקה של שנאי כוח
כוח פעיל: P tr = P max / η רשת
כאשר: P max = 144.85 קילוואט (לפי הגרף "צריכת חשמל לפי שעה ביום")
η רשת =0.9
R tr =144.85/0.9=160.94 קילוואט
כוח לכאורה, S, kVA
S=P tr/cosθ
S=160.94/0.8=201.18 kVA
עבור תחנת המשנאים TM-1000/10, ההספק הכולל הוא 1000 kVA, ההספק הכולל עם העומס הקיים בארגון הוא 750 kVA, אך תוך התחשבות בציוד מחדש הטכני של קטע הגלידה וארגון עיבוד מי גבינה , ההספק הנדרש צריך להיות: 750 + 201.18 = 951 .18 kVA< 1000кВ·А.
צריכת חשמל לכל טון מוצרים מיוצרים:
ר 
=
שבו מ 
- מסה של כל המוצרים המיוצרים, t;
מ 
=28.675 ט
ר 
=462.46/28.675=16.13 קילוואט*שעה/ט
לפיכך, מגרף צריכת החשמל לפי שעות ביממה ברור שנדרש ההספק הגדול ביותר במרווח הזמן מ-8:00 עד 11:00 ומ-16:00 
עד 21 
שעות. במהלך פרק זמן זה, החלב הגולמי הנכנס מתקבל ומעובד, מיוצרים מוצרים ובקבוקים משקאות. קפיצות קטנות נצפות מ-8 
עד 11 
, כאשר רוב עיבוד החלב לייצור מוצרים מתבצע.
4.3.4 חישוב חתכים ובחירת כבלים.
חתך הכבל נקבע על ידי אובדן מתח
S=2 PL*100/γ*ζ*U 2, כאשר:
L – אורך כבל, מ'.
γ – מוליכות נחושת, OM * מ.
ζ – אובדן מתח מותר,%
U - מתח רשת, V.
S= 2*107300*100*100 / 57.1*10 3 *5*380 2 =0.52 מ"מ 2 .
מסקנה: החתך של כבל מותג VVR המשמש את המיזם הוא 1.5 מ"מ 2 - לפיכך, הכבל הקיים יספק לאזורים חשמל.
לוח 4.7 – צריכת חשמל שעתית לייצור מוצר
|
שעות היום |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
משאבה 50-1TS7,1-31 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
מונה Vzlet-ER | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
מְצַנֵן | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
משאבת G2-OPA | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
PPOU TsKRP-5-MST | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
מפריד מנרמל OSCP-5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
מד זרימה | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
יצרנית הגלידה TI | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
המשך טבלה 4.7 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
שעות היום |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
משאבת דיאפרגמה | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
סוֹפֵג לָחוּת | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
מְיַצֵב פרמטרים | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
משאבה P8-ONB-1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
מכונת מילוי SAN/T | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
קוצץ-מיקסר-250 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
מכונת מילוי | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
מערבל בשר טחון | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
המשך טבלה 4.7 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
שעות היום |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
מפריד- מבהיר | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
אמבט VDP | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
משאבת מדידה NRDM | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
הַתקָנָה | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
אמבט VDP | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
משאבת טבולה Seepex | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
צִנוֹרִי פסטור | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
המשך טבלה 4.7 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
שעות היום |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
מכונת מילוי | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
מחלקת קבלה | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
חנות לחומרי בניין | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
חנות קרד | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
סדנת עיבוד מי גבינה | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
סוף טבלה 4.7 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
שעות היום |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
הפסדים לא מבוטחים 10% | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
טבלת צריכת חשמל.
מנוסחה (6.2) ברור שהפסדי לחץ בצנרת עומדים ביחס ישר לצפיפות נוזל הקירור. טווח של תנודות טמפרטורה ברשתות חימום מים. בתנאים אלה, צפיפות המים היא .
צפיפות הקיטור הרווי ב- 2.45 כלומר. בערך פי 400 פחות.
לכן, ההנחה היא שהמהירות המותרת של תנועת קיטור בצינורות גבוהה משמעותית מאשר ברשתות חימום מים (כפי 10-20).
מאפיין ייחודי של החישוב ההידראולי של צינור קיטור הוא הצורך לקחת בחשבון בעת קביעת הפסדים הידראוליים שינויים בצפיפות האדים.
בחישוב צינורות קיטור, צפיפות הקיטור נקבעת בהתאם ללחץ לפי הטבלאות. מכיוון שלחץ הקיטור, בתורו, תלוי בהפסדים הידראוליים, צינורות הקיטור מחושבים בשיטת קירובים עוקבים. ראשית, מצוינים הפסדי הלחץ באזור, צפיפות האדים נקבעת מהלחץ הממוצע, ולאחר מכן מחושבים הפסדי הלחץ בפועל. אם השגיאה מתבררת כלא מקובלת, מתבצע חישוב מחדש.
בעת חישוב רשתות קיטור, מצוין קצב זרימת הקיטור, הלחץ הראשוני שלו והלחץ הנדרש לפני התקנות המשתמשות בקיטור.
אובדן הלחץ הזמין הספציפי בחלקי התכנון הראשיים ובחלקי התכנון הבודדים, נקבע על ידי ירידת הלחץ הזמינה:
, (6.13)
איפה אורכו של כביש היישוב הראשי, מ; הערך עבור רשתות קיטור מסועפות נחשב ל-0.5.
הקטרים של צינורות הקיטור נבחרים לפי הנומוגרמה (איור 6.3) עם חספוס צינור שווה ערך מ"מוצפיפות אדים ק"ג/מ"ר 3. ערכים אמיתיים ר דומהירויות הקיטור מחושבות מהצפיפות הקיטור הממוצעת בפועל:
איפה וערכים רו, נמצא מתמונה. 6.3. במקביל, בודקים שמהירות הקיטור בפועל אינה עולה על הערכים המרביים המותרים: עבור קיטור רווי גְבֶרֶת; לחימום יתר גְבֶרֶת(ערכים במונה מקובלים עבור צינורות קיטור בקוטר של עד 200 מ"מ, במכנה - יותר מ-200 מ"מ, עבור עיקולים ניתן להגדיל ערכים אלה ב-30%).
מכיוון שהערך אינו ידוע בתחילת החישוב, הוא ניתן עם הבהרות לאחר מכן באמצעות הנוסחה:
, (6.16)
איפה המשקל הסגולי של הקיטור בתחילת הקטע ובסוף.
שאלות אבטחה
1. מהן המשימות של חישוב הידראולי של צינורות רשת חימום?
2. מהו החספוס המקביל היחסי של דופן הצינור?
3. תן את תלות החישוב העיקרית לחישוב הידראולי של צינורות של רשת חימום מים. מהו אובדן הלחץ הליניארי הספציפי בצנרת ומה הממד שלו?
4. ספק את הנתונים הראשוניים לחישוב הידראולי של רשת חימום מים מסועפת. מהו רצף עסקאות הפשרה הבודדות?
5. כיצד מתבצע החישוב ההידראולי של רשת חימום בקיטור?
הפסדי אנרגיה כאשר נוזל עובר בצינורות נקבעים על פי אופן התנועה ואופי המשטח הפנימי של הצינורות. התכונות של נוזל או גז נלקחות בחשבון בחישוב באמצעות הפרמטרים שלהם: צפיפות p וצמיגות קינמטית v. הנוסחאות עצמן המשמשות לקביעת הפסדים הידראוליים הן לנוזל והן לקיטור זהות.
מאפיין ייחודי של החישוב ההידראולי של צינור קיטור הוא הצורך לקחת בחשבון שינויים בצפיפות הקיטור בעת קביעת הפסדים הידראוליים. בעת חישוב צינורות גז, צפיפות הגז נקבעת בהתאם ללחץ באמצעות משוואת המצב הכתובה עבור גזים אידיאליים, ורק בלחצים גבוהים (יותר מכ-1.5 MPa) מוכנס למשוואה גורם תיקון, תוך התחשבות בסטייה של התנהגות גזים אמיתיים מהתנהגות גזים אידיאליים.
כאשר משתמשים בחוקי הגזים האידיאליים לחישוב צינורות שדרכם נע קיטור רווי, מתקבלות שגיאות משמעותיות. חוקי הגזים האידיאליים יכולים לשמש רק עבור קיטור מחומם מאוד. בחישוב צינורות קיטור, צפיפות הקיטור נקבעת בהתאם ללחץ לפי הטבלאות. מכיוון שלחץ הקיטור, בתורו, תלוי בהפסדים הידראוליים, צינורות קיטור מחושבים בשיטת קירובים עוקבים. ראשית, מצוינים הפסדי הלחץ באזור, צפיפות האדים נקבעת מהלחץ הממוצע, ולאחר מכן מחושבים הפסדי הלחץ בפועל. אם השגיאה מתבררת כלא מקובלת, מתבצע חישוב מחדש.
בעת חישוב רשתות קיטור, מצוין קצב זרימת הקיטור, הלחץ הראשוני שלו והלחץ הנדרש לפני התקנות המשתמשות בקיטור. בואו נסתכל על השיטה לחישוב צינורות קיטור באמצעות דוגמה.
|
טבלה 7.6. חישוב של אורכים שוות ערך (Ae=0.0005 מ')
|
6.61 ק"ג/מ"ק.
(3 יח')........................ *......... ........... ................................ 2.8 -3 = 8.4
טי בעת חלוקת הזרימה (מעבר). . .________________ 1__________
ערך האורך המקביל ב-2£ = 1 ב-k3 = 0.0002 מ' עבור צינור בקוטר 325X8 מ"מ לפי טבלה. 7.2 /ה = 17.6 מ', לפיכך, האורך המקביל הכולל לסעיף 1-2: /ה = 9.9-17.6 = 174 מ'.
האורך הנתון של סעיף 1-2: /pr i-2=500+174=674 מ'.
מקור חום הוא קומפלקס של ציוד והתקנים המשמשים להמרת סוגי אנרגיה טבעיים ומלאכותיים לאנרגיה תרמית עם הפרמטרים הנדרשים על ידי הצרכנים. עתודות פוטנציאליות של מינים טבעיים מרכזיים...
כתוצאה מהחישוב ההידראולי של רשת החימום, נקבעים הקטרים של כל חלקי צינורות החימום, הציוד ושסתומי הכיבוי והבקרה, כמו גם אובדן לחץ נוזל הקירור על כל מרכיבי הרשת. בהתבסס על ערכי ההפסד שהתקבלו...
במערכות אספקת חום, קורוזיה פנימית של צינורות וציוד מובילה להפחתת חיי השירות שלהם, תאונות וזיהום מים עם מוצרי קורוזיה, לכן יש צורך לספק אמצעים להילחם בה. המצב יותר מסובך...