Tổng quan về hệ thống cấp nhiệt
- Cấp nước nóng cho Tòa nhà 10 tầng, mỗi tầng 10 phòng
- Cấp hơi cho khu giặt là với lượng hơi 300kg/h, áp suất hơi yêu cầu là 3kg/cm 2
- Gia nhiệt cho bể bơi có dung tích 120 m 3
Đối với hệ thống cấp nhiệt trong khách sạn, việc tiêu thụ nhiệt chủ yếu diễn ra trong các giờ cao điểm, tập trung vào nhu cầu tắm Do đó, cần tính toán công suất nhiệt sao cho đủ cung cấp cho tắm, giặt là và gia nhiệt cho bể bơi trong khoảng thời gian cao điểm kéo dài 2 giờ Với 100 phòng ngủ, nên lắp đặt 2 bể chứa nước nóng, mỗi bể có dung tích 2500 lít Để giảm tải, trước các giờ cao điểm, cần khởi động lò hơi để gia nhiệt cho bể.
Hệ thống cấp nước nóng cho 100 phòng sử dụng n điểm, với nhiệt độ nước lạnh (t1) là 15°C và nhiệt độ nước nóng sử dụng (t2) đạt 35°C Nước nóng được cung cấp đến các phòng với nhiệt độ (t3) là 75°C Trong giờ cao điểm, lượng nước sử dụng cho một điểm (G 35) là 250 lít/giờ.
Hệ số đồng thời của khách thuê phòng khách sạn (K1) 0,75
Hệ số sử dụng nước trong cùng một thời điểm (K2) 0,8
- Hệ thống cấp hơi cho khu giặt là
Cấp hơi cho khu giặt là với lượng hơi 300kg/h, áp suất hơi yêu cầu là 3bar
- Gia nhiệt cho bể bơi
Gia nhiệt cho bể bơi có dung tích 120 m 3
Nhiệt độ nước nóng trong bể bơi (t4) 26 o C
Hệ số tổn thất nhiệt trong bể bơi Ktt = 1,3
Hơi từ lò hơi đi qua bộ góp hơi sau đó được cấp cho 3 hộ sử dụng
Hơi đi tới phòng giặt là
Hơi đi qua bộ trao đổi nhiệt dưới đất để cấp nước nóng cho bể bơi
Hơi được bơm lên tầng thượng và trao đổi nhiệt với nước lạnh để cung cấp nước nóng cho 100 phòng dưới Tính toán công suất hơi cần thiết cho nhu cầu tắm nước nóng của khách sạn là điều quan trọng.
Lượng nước sử dụng ở 35 o C tiêu thụ trong giờ cao điểm của 100 phòng ngủ:
- Ta có phương trình cân bằng nhiệt và vật chất như sau:
Giải hệ phương trình ta được: G 75 = 5000 (l/giờ ) G 15 = 10000(l/giờ )
Trong một giờ cao điểm, khách sạn tiêu thụ 5000 lít nước nóng ở 75 độ C, tương đương với 10000 lít trong 2 giờ Do hai bể chứa chỉ có tổng cộng 5000 lít, nên trong 2 giờ, lò hơi cần cung cấp thêm 5000 lít nước nóng, tức là 2500 lít trong mỗi giờ.
Tổng quan về thiết bị nguồn cấp nhiệt
1.3.1 : Chọn thiết bị lò hơi a : tính công suất hơi cần cho nhu cầu nước nóng của khách sạn
- Lượng nhiệt cần thiết truyền cho nước lạnh để 2500 lít nước từ t1 = 15 o C trở thành nước nóng ở 75 o C :
Công suất hơi phục vụ gia nhiệt nước cung cấp cho khôi phòng ngủ.
Để tính toán công suất hơi cần thiết cho việc gia nhiệt bể bơi có dung tích 120 m³, ta sử dụng công thức D1 = Q1/(r.η), trong đó Q1 là lượng nhiệt cần thiết, r là nhiệt ẩn hoá hơi của nước ở áp suất 3 bar, và η là hiệu suất của thiết bị gia nhiệt Kết quả tính toán cho thấy cần 323,5 kg/h hơi để gia nhiệt bể bơi lên 26°C Do bể bơi có dung tích lớn, việc gia nhiệt trong thời gian ngắn là rất khó Vì vậy, lò hơi sẽ hoạt động để nâng nhiệt độ bể bơi lên 26°C ban đầu, sau đó chỉ cần bổ sung nhiệt để giữ nhiệt độ ổn định ở mức 26°C trong những ngày tiếp theo.
- Nhiệt độ nước bể bơi đạt yêu cầu : t4 = 25 o C
- Lượng nhiệt cần cấp cho 120 m 3 nước bể bơi từ t1 lên t4
- Khi tính đến hệ số tổn thất nhiệt ra môi trường ta có:
- Thông thường cần 16 giờ để gia nhiệt cho bể bơi lên công suất lò hơi yêu cầu Qo = Q2 ’/16 = 409500 (kJ/h)
Trong đó η : hiệu suất của thiết bị gia nhiệt r : nhiệt ẩn hoá hơi của nước ở áp suất 3 bar
Gia nhiệt cho bể bơi khi bể đã hoạt động
- Tổn thất nhiệt ra không khí
Q = .F.∆ t α = 15 W/m 2 K Hệ số toả nhiệt của nước ra không khí
Giả thiết độ sâu trung bình của bể bơi là 1,5 m, dài 16m, rộng 5m
Giả Thiết nhiệt độ môi trường lúc thấp nhất là 15 oC => ∆t = 26-15 = 11 o C Q= α.F.∆t = 15 80 11 = 13200 W = 13200.3600/1000 = 47520 (kJ/h)
- Tổn thất nhiệt do bay hơi
Giả thiết lượng hơi nước bốc hơi là 1% mỗi ngày
Ta có lượng nhiệt tổn thất là :
- Tổn thất nhiệt qua thành bể và đáy bể
Giả thiết độ sâu trung bình của bể bơi là 1,5 m, dài 16m, rộng 5m
(W/m 2 K) Công suất lò hơi cần thêm là
D2 = Q/(r.η) = (47520 + 122000 +10760) / ( 2164 0,9) = 92,5 (kghơi /h) c: tính công suất hơi cần cho nhu cầu giặt là.
+ Vậy tổng công suất yêu cầu của lò hơi cấp nhiệt cho toàn khách sạn là:
Để đảm bảo cung cấp nhiệt cho khách sạn, chúng tôi đã lựa chọn trạm cấp nhiệt trung tâm với hai lò hơi có công suất 600 kg/h và 200 kg/h, hoạt động ở áp suất 3,2 bar nhằm bù đắp tổn thất áp suất trên các đường ống.
Trong các giờ cao điểm, tải lớn nhất được tính toán, tuy nhiên, trong những giờ khác, tùy thuộc vào công suất yêu cầu, chỉ cần vận hành một lò hơi có công suất 600 kg/h là đủ.
Nhiệt độ giả thiết tính toán cho nước nóng được đặt ở mức 80 o C nhằm tăng cường độ dự trữ công suất lò hơi Trong quá trình tính toán thủy lực cho đường ống, nhiệt độ này chỉ khoảng
65 – 70 o C theo tiêu chuẩn an toàn.
1.3.3 So sánh phương án sử dụng nhiên liệu.
Hiện nay, các trung tâm cấp nhiệt tại Việt Nam chủ yếu sử dụng hai loại nhiên liệu chính là than và dầu Việc lựa chọn nguồn nhiên liệu phù hợp là một bài toán tối ưu về kinh tế và kỹ thuật Để quyết định phương án cấp nhiệt, cần dựa vào các tiêu chí cụ thể.
Hệ thống cấp nhiệt sử dụng nhiên liệu dầu có chi phí đầu tư ban đầu cao hơn so với hệ thống sử dụng nhiên liệu than, do giá thành thiết bị cao hơn.
Chi phí vận hành của hệ thống cấp nhiệt sử dụng nhiên liệu than thấp hơn so với dầu, nhờ vào giá thành than rẻ hơn và tính sẵn có tại Việt Nam Mặc dù vậy, hệ thống sử dụng dầu có khả năng tự động hóa cao, mang lại sự đơn giản và an toàn hơn trong quá trình vận hành so với hệ thống dùng than.
Ta tính chi phí nhiên liệu để đun 100 kg nước từ 15 0 C lên 75 0 C a : Các thông số: - Nhiệt độ nước lạnh: t1 = 15 0 C
- Nhiệt trị của dầu D.O: Qt lv = 40.000 kJ/kg
- Nhiệt trị của than xấu: Qt lv = 20310 kJ/kg
Để tính toán gia nhiệt cho 100 kg nước, cần xác định lượng nhiệt cần thiết để tăng nhiệt độ nước lên mức mong muốn Việc này bao gồm tính toán nhiệt lượng và chi phí sản xuất nước nóng, giúp đảm bảo hiệu quả trong quá trình sử dụng năng lượng.
15 0 C đến 75 0 C: Q=G C p ( t 1−t 2 ) trong đó: - Q (kJ): nhiệt lượng cần cung cấp cho nước.
- G (kg): khối lượng nước cần gia nhiệt; G = 100 kg
- Cp (kJ/kg.K): nhiệt dung riêng của nước; Cp = 4,2 kJ/kg.K
- t2( 0 C): nhiệt độ nước nóng yêu cầu; t2 = 75 0 C
- t1( 0 C): nhiệt độ nước lạnh ban đầu; t1 = 15 0 C
Thay số vào phương trình ta được:
Q = 100.4,2.(75 - 15) = 25200 (kJ) ¿ Chi phí khi gia nhiệt cho 100 kg nước bằng lò hơi đốt than.
- Lượng than cần thiết để gia nhiệt cho 100 kg nước là:
(kg) trong đó: ηth= 0,4 - tích hiệu suất của lò hơi đốt than và thiết bị gia nhiệt cho nước.( của than [0,3-0,6] lấy trung bình Của TBTDN lấy 0,9 )
- Vậy giá thành của việc gia nhiệt cho 100 kg nước bằng lò hơi đốt than là:
T1 = 3,1.1500 = 4650 (đ/100 kg nước) trong đó: giá thành của than trên thị trường hiện nay là 1500 vnđ/kg ¿ Chi phí khi gia nhiệt cho 100 kg nước bằng lò hơi đốt dầu:
- Lượng dầu cần thiết để gia nhiệt cho 100 kg nước là:
Chi phí gia nhiệt cho 100 kg nước bằng lò hơi đốt dầu được tính dựa trên hiệu suất ηd = 0,6 và thể tích nước là 1,2 lít.
T2 = 1,2.15900 = 19080 (đ/100 kg nước) trong đó: giá thành của dầu trên thị trường hiện nay là 15900 vnđ/lít
- Từ tính toán ở trên ta thấy: Để đun nóng 100 lít nước từ 15 0 C đến 75 0 C thì chi phí là: + Khi gia nhiệt bằng lò hơi đốt than: 4650 (đ/100 kg)
+ Khi gia nhiệt bằng lò hơi đốt dầu: 19080 (đ/100 kg)
Vì yêu cầu về môi trường và tính tiện nghi nên ta chọn hệ thống lò hơi đốt dầu
Lò hơi đốt dầu có chi phí nhân công ít hơn và khả năng tự động hoá cao và khói thải ra môi trường sạch hơn.
XÂY DỰNG VÀ TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ
Cấp hơi
Hơi bão hòa được cung cấp từ 2 lò hơi vào ống góp phân phối hơi, từ đó, hơi được dẫn đến các hộ tiêu thụ nhiệt qua ống thép đen Hệ thống có một đường cấp hơi chính từ ống góp, được chia thành 3 đường nhỏ Đường đầu tiên cung cấp hơi cho thiết bị trao đổi nhiệt trên mái để tạo nước nóng, đường thứ hai phục vụ cho phòng giặt là, và đường thứ ba cung cấp hơi cho thiết bị trao đổi nhiệt tại bể bơi nhằm gia nhiệt cho bể bơi.
Gia nhiệt cho nước
Nước lạnh từ bể chứa trên mái được bơm vào calorifel để trao đổi nhiệt, giúp tăng nhiệt độ nước lên 80 độ C Sau đó, nước nóng được chuyển vào bể chứa cách nhiệt và phân phối xuống các phòng trong khách sạn để sử dụng.
Nước từ bể nước chảy vào calorifel trao đổi nhiệt ở bể bơi để gia nhiệt cho nước lạnh rồi cấp nước nóng cho bể bơi.
Cấp nước nóng cho khách sạn
Phương pháp cấp nước nóng hiệu quả bằng cách tận dụng trọng lượng của cột nước, với bể nước nóng được đặt trên mái Nước nóng từ bình gia nhiệt trên mái sẽ được chuyển đến bể dự trữ, sau đó đi qua đường ống chính để phân phối nước nóng xuống các hộp kỹ thuật, cung cấp nước nóng cho các phòng tắm bên dưới.
Cấp nước nóng cho bể bơi
Bể bơi có dung tích lớn cần thời gian để đạt được nhiệt độ lý tưởng Khi nhiệt độ đã được thiết lập, chỉ cần bù đắp lượng nhiệt đã mất thông qua tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ, giúp điều chỉnh các van cấp nước nóng cho bể bơi.
Hệ thống đường nước hồi
Sau khi nước được gia nhiệt trong bình trao đổi nhiệt bề mặt và ngưng tụ thành nước, nước ngưng sẽ được hồi lại cùng với nước bổ sung đã được xử lý từ bể nước mềm cung cấp cho lò hơi Việc bổ sung nước mềm cho lò hơi là cần thiết do nước ngưng trở về bị mất mát do rò rỉ hoặc do hơi thoát ra khi xả khí không ngưng trong hệ thống đường ống hơi.
Khi nước trong hệ thống bị tổn thất nhiệt do để quá lâu, nhiệt độ nước nóng giảm xuống, ảnh hưởng đến sinh hoạt Để duy trì nhiệt độ nước nóng, cần hồi nước về bể hồi trên cao thay vì bể nước nóng tổng, nhằm đảm bảo nhiệt độ yêu cầu cho các phòng không bị giảm Tại cuối mỗi nhánh chính ở tầng kỹ thuật, cần bố trí đường hồi khi nhiệt độ dưới 50°C Việc hồi nước được thực hiện thông qua một cụm van từ, nhận tín hiệu nhiệt độ từ cuối mỗi đường ống cấp nước nóng chính Khi nhiệt độ nước trong ống thấp hơn mức chỉ định, van mở cho nước hồi về Đối với lượng nước nóng cung cấp cho tầng dưới, có thể xả bỏ khi nhiệt độ quá thấp, vì lắp đặt đường hồi không kinh tế do chiều dài ống quá lớn và lượng nước hồi về rất ít.
Hệ thống tự động
Lò hơi được trang bị hoàn toàn tự động:
- Tự động hóa quá trình đốt.
- Khống chế nhiệt độ vách lò.
- Khống chế áp suất trong lò hơi, van an toàn.
Bộ khống chế nhiệt độ nước nóng trong hệ thống hoạt động tự động dựa trên nhiệt độ trong hệ thống Khi nhiệt độ vượt quá 80 độ C, van từ cấp hơi sẽ đóng lại, ngừng cấp hơi gia nhiệt và lò hơi sẽ tự động ngừng đốt Ngược lại, khi nhiệt độ trong hệ thống giảm xuống dưới 80 độ C, van từ cấp hơi sẽ mở ra, cấp hơi gia nhiệt để gia nhiệt cho nước và lò hơi sẽ tự động đốt trở lại.
Khống chế mức nước trong bể nước nóng là quá trình tự động điều chỉnh lượng nước Khi mực nước giảm xuống dưới mức cho phép, bơm cấp sẽ tự động hoạt động để bổ sung nước Ngược lại, khi mực nước vượt quá mức cho phép, bơm cấp sẽ tự động ngừng hoạt động, đảm bảo an toàn cho hệ thống.
Các đường ống nhánh
Các đường ống nhánh dẫn hơi và nước nóng sẽ được lắp đặt trong hộp kỹ thuật hoặc ngầm trong tường, với đoạn ngắn tới từng vòi nước nóng Hệ thống này có những ưu điểm và nhược điểm riêng, cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu suất và tính hiệu quả trong việc sử dụng năng lượng.
- Lò không phải hoạt động liên tục và luôn hoạt động ở phụ tải kinh tế nên hiệu suất lò cao.
Dung tích của két nước nóng và công suất của lò nhỏ cho phép chúng ta vận hành lò bù nhiệt liên tục, đảm bảo thiết bị trao đổi nhiệt hoạt động hiệu quả và cung cấp nước cho bình trao đổi nhiệt khi có phụ tải.
Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu liên tục của chúng tôi đáp ứng nhanh chóng nhu cầu nước nóng và hơi cho khách sạn, đảm bảo hiệu suất tối ưu và tiết kiệm năng lượng.
Hệ thống này có khả năng kiểm soát nhiệt độ nước nóng hiệu quả và tự động hóa cao, đáp ứng tốt nhu cầu sử dụng nước nóng và hơi cho khách sạn.
- Hệ số an toàn của hệ thống cao.
- Quản lí và vận hành tương đối phức tạp.
- Chi phí đầu tư khá cao do lắp đặt bình gia nhiệt, các thiết bị tự động.
TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH
Tính chọn bơm cấp nước 25 39
Để đảm bảo lò hơi hoạt động hiệu quả và liên tục, chúng ta sử dụng 2 bơm ly tâm cho mỗi lò, với công suất mỗi bơm đạt 100% yêu cầu Một bơm sẽ hoạt động trong khi bơm còn lại đóng vai trò dự phòng.
- Mỗi bơm có thông số tối thiểu như sau:
Q = .D ( kg/h) trong đó: = 1,25 là hệ số dự phòng.
D - lưu lượng hơi của mỗi lò;
Cột áp làm việc của bơm:
Plv - áp suất làm việc của lò hơi; Plv = 3,2 bar
Công suất điện của động cơ 1
0,75.3600.998 =0,107 (kW) Công suất điện của động cơ 2
0,75.3600.998 =0,035 (kW) trong đó: Q - năng suất của bơm, m 3 /s
H - cột áp của bơm, bar.
CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN MẠNG NHIỆT
Mục đích đảm bảo cấp nước,hơi một cách đầy đủ cho toàn bộ các cơ sở trong khách sạn tại mọi thời điểm.
Tổn thất áp suất toàn phần được chia thành hai thành phần chính: tổn thất do ma sát dọc theo ống và tổn thất áp suất cục bộ gây ra bởi các trở lực khác trong hệ thống ống.
Tổn thất áp suất toàn phần được tính theo công thức sau: Δp tp =Rdd ( l +l td ) =Rdd l tt ở đây: Δp - tổn thất áp suất tính trên một đơn vị chiều dài
, Pa ltt - chiều dài tính toán của đường ống, m
Khi tính toán áp suất tại điểm cuối trong một ống dẫn, chúng ta áp dụng công thức cho chất lỏng không chịu nén chuyển động Công thức này được sử dụng cho 1 kg chất lỏng, giúp xác định áp suất chính xác tại vị trí mong muốn.
2 + P 2 ρ + δP ρ trong đó: z1 và z2 - chiều cao hình học của ống dẫn ở tiết diện 1 và 2 so với mặt ngang, m;
1 và 2 - tốc độ chuyển động của chất lỏng ở tiết diện 1 và 2, m/s;
P1 và P2 - áp suất chất lỏng ở tiết diện 1 và 2, m/s;
- khối lượng riêng của chất lỏng ở tiết diện 1 và 2, Pa; g = 9,81 m 2 /s – gia tốc rơi tự do;
- động năng của 1 kg chất lỏng ở tiết diện đã cho;
Thế năng của 1 kg chất lỏng tại một tiết diện nhất định được ký hiệu là P ρ, tính bằng J/kg Tổn thất thế năng do ma sát và trở kháng cục bộ trên đoạn ống từ điểm 1 đến điểm 2 được ký hiệu là δP ρ, cũng được tính bằng J/kg.
4.1 Tính toán thủy lực ống dẫn cấp nước nóng
Sử dụng ống thép tiêu chuẩn chịu nhiệt CT3 theo tiêu chuẩn Liên Xô, ống dẫn hơi nước có Ktđ = 0,2 mm, ống dẫn nước nóng Ktđ = 0,5 mm và ống dẫn nước ngưng Ktđ = 1 mm Ống chính là ống dài nhất trong hệ thống.
Bảng 4.1 vận tốc tới hạn nước trong ống
Áp suất dư tiêu chuẩn tại các hộ tiêu thụ nên được duy trì dưới 1 bar, do đó cần lắp đặt van giảm áp dọc theo các trục kỹ thuật Đồng thời, áp lực thủy tĩnh trên đường ống không được vượt quá giới hạn 60 mH2O.
Khối lượng riêng của nước nóng trong hệ thống mạng nhiệt coi như không đổi và lấy ở nhiệt độ 75 o C ρ (kg/m 3 ) ɣ (N/m 3) Ktđ (mm) ν (m 2 /s)
4.1.1 Tính thủy lực cho đường ống ngang Đoạn A-C
Chia đường ống thành 3 phân đoạn ống chiều dài như sau l1 (m) l2(m) l3 (m)
- phân đoạn 1 đường ống ngang A-C
Theo yêu cầu của khách sạn, mỗi phòng cần 50 lít nước nóng ở nhiệt độ 75°C trong giờ cao điểm Tuy nhiên, thực tế cho thấy người dùng chỉ lấy nước nóng trong khoảng 10 phút trước khi tắm Do đó, lượng nước nóng cần thiết trong giờ cao điểm phải được cung cấp trong khoảng thời gian 10 phút, dẫn đến lưu lượng nước nóng cần thiết cho mỗi phòng là:
Mỗi trục kỹ thuật có 20 phòng => Vtrục = 5.20 = 100 (l/phút)= 1,667.10 -3 (m 3 /s)
- Lưu lượng nước chảy qua phân đoạn 1 (l1) : V= 3.V trục = 0,005 (m 3 /s)
Chọn sơ bộ vận tốc nước chảy ω kt = 0,46 m/s Áp suất ở đầu phân đoạn 1
P1’ = Po + H.g.ρ P o = 10 5 Pa áp suất khí quyển
H = 2m chiều cao cột nước trong bể chứa chọn sơ bộ g = 9,81 m 2 /s gia tốc trọng trường ρ = 974,8 kg/m 3 khống lượng riêng nước nóng ở 75 0 C
2 + p 2 ρ + δp ρ Đường kính ống dẫn nước nóng ứng với tốc độ lớn nhất: d = √ π ω 4 V =
Xác định lại vận tốc nước đi trong ống: ω = 4 V π d 2 = (m/s) Tiêu chuẩn Re: Re = ω d ν Nhận thấy Re ¿ 568 k d t đ = do đó λ được tính theo công thức sau: λ = 0,11.( k t đ d ¿¿ 0,25 Suất giáng áp đường dài:
Phân đoạn 1 (1 khủy cong r - ) Ltd = 2.51 m
Phân đoạn 2 đột thu Ltđ = 1,02 m
Phân đoạn 3 đột thu Ltđ = 0,66 m
Chiều dài quy dẫn Lqd = L + Ltđ Tổng giáng áp δp = Rdd.Lqp Coi như độ cao bằng nhau và vận tốc không đổi Áp suất cuối đường ống : P” = P’ – δp
Kết quả được tổng hợp vào bảng sau:
Bảng 4.2 Kết quả tính thủy lực của ống nước nóng ngang A-C Áp suất cuối p”(Pa) 1,195.105 1,193.105 1,191.105 Áp suấtđầu p’(Pa) 1,196.105 1,195.105 1,193.105
Tổn thất áp suất (Pa) 80,8 154,7 236,6
L 2 5 5 Đường kính ống dou t (mm) 133 108 76 din(mm) 125 100 70
Số đoạn 1 2 3 Bảng 4.3 Kết quả tính thủy lực của ống nước nóng ngang D-E Áp suất cuối p”(Pa) 1,195.105 1,192.105 Áp suấtđầu p’(Pa) 1,196.105 1,195.105
Tổn thất áp suất (Pa) 102,1 257,5
L 2 5 Đường kính ống dou t (mm) 108 76 din (mm) 100 70
Kết quả tính toán cho thấy, với đường kính ống đã chọn, tốc độ nước chảy trong ống nằm trong giới hạn cho phép Áp suất tại các điểm ngang đều lớn hơn áp suất bão hòa của nước ở 75°C, do đó, không xảy ra hiện tượng sôi trong ống.
4.1.2 Tính thủy lực cho các trục kỹ thuật
Khách sạn được trang bị 5 trục kỹ thuật cung cấp nước nóng cho 100 phòng, mỗi trục được chia thành 10 phân đoạn Áp suất dư tại các hộ tiêu thụ không vượt quá 1 bar.
Trục kỹ thuật 1 được đặt trên đường nước ngang A-C và được đánh số từ trái sang phải Nó được chia thành 10 phân đoạn từ trên xuống dưới.
Chiều dài các phân đoạn như sau: l1 (m) l2 (m) l3 (m) l4 (m) l5 (m) l6 (m) l7 (m) l8 (m) l9 (m) l10 (m)
Việc tính toán được thực hiện trong giờ cao điểm và tất cả các phòng đều sử dụng nước
- Lưu lượng nước ở 75 o C chảy qua phân đoạn 1 (20 phòng)
- Áp suất đầu của phân đoạn 1 bằng áp suất cuối của đường nước ngang A-C P’= 1,191.10 5 (Pa)
Theo như phần tính toán ở đường nước ngang số A-C ta lấy d = 70mm, bề dày 3,5 mm, đường kính ngoài 76 mm.
Tốc độ nước chảy trong phân đoạn 1: ω = 0,425 m/s
Nhận thấy Re < 568 k d t đ = 79520 do đó λ được tính theo công thức sau: λ = 0,11.( k t đ d + 68
ℜ ¿ ¿ 0,25 = 79520 Suất giáng áp đường dài:
2 d ρ = 41,42 (Pa/m) Chiều dài tương đương ( 1 van chắn, 1 đột thu)
Chiều dài quy dẫn Lqd = L + Ltđ = 4,47
Tổng giáng áp δp = Rdd.Lqp = 185,14 (Pa)
Coi tốc độ nước không đổi Áp suất cuối đường ống : P” = P’ – δp + (Z2 – Z1).g.ρ = 147603 (Pa)
Kết quả được tính toán thủy lực cho các đường ống khác được liệt kê ở bảng sau
Bảng 4.4 Kết quả tính toán thủy lực cho trục kỹ thuật 1 Áp suất cuối p”(Pa) 1,476.105 1,762.105 2,047.105 1,286.105 1,572.105 1,857.105 1,286.105 1,570.105 1,856.105 2,138.105 Áp suấtđầu p’(Pa) 1,191.105 1,476.105 1,762.105 1,000.105 1,286.105 1,572.105 1,000.105 1,286.105 1,570.105 1,856.105
Tổn thất áp suất (Pa) 185,141 140,531 111,450 85,730 63,373 211,341 136,220 272,602 83,209 439,035
L 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 Đường kính ống dou t (mm) 76 76 76 76 76 57 57 45 38 38 din(mm) 70 70 70 70 70 51 51 40 33 33
Bảng 4.5 Kết quả tính toán thủy lực cho trục kỹ thuật 2 Áp suất cuối p”(Pa) 1,474.105 1,760.105 2,045.105 1,286.105 1,572.105 1,875.105 1,286.105 1,570.105 1,856.105 2,138.105 Áp suấtđầu p’(Pa) 1,189.105 1,474.105 1,760.105 1,000.105 1,286.105 1,572.105 1,000.105 1,286.105 1,570.105 1,856.105
Tổn thất áp suất (Pa) 185,14 140,53 111,45 85,73 63,37 211,34 136,22 272,60 83,21 439,03
L 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 Đường kính ống dou t (mm) 0,076 0,076 0,076 0,076 0,076 0,057 0,057 0,045 0,038 0,038 din(mm) 0,0700,00 0,070 0,070 0,070 0,070 0,051 0,051 0,040 0,033 0,033
Bảng 4.6 Kết quả tính toán thủy lực cho trục kỹ thuật 3 Áp suất cuối p”(Pa) 1,472.105 1,758.105 2,043.105 1,286.105 1,572.105 1,875.105 1,286.105 1,570.105 1,856.105 2,138.105 Áp suất đầu p’(Pa) 1,187.105 1,472.105 1,758.105 1,000.105 1,286.105 1,572.105 1,000.105 1,286.105 1,570.105 1,856.105
Tổn thất áp suất (Pa) 185,14 140,53 111,45 85,73 63,37 211,34 136,22 272,60 83,21 439,03
L 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 Đường kính ống dou t (mm) 0,076 0,076 0,076 0,076 0,076 0,057 0,057 0,045 0,038 0,038 din(mm) 0,070 0,070 0,070 0,070 0,070 0,051 0,051 0,040 0,033 0,033
Bảng 4.7 Kết quả tính toán thủy lực cho trục kỹ thuật 4 Áp suất đầu p’(Pa) 1,475.105 1,761.105 2,046.105 1,000.105 1,286.105 1,572.105 1,000.105 1,286.105 1,570.105 1,856.105 Áp suất đầu p’(Pa) 1,190.105 1,475.105 1,761.105 1,000.105 1,286.105 1,572.105 1,000.105 1,286.105 1,570.105 1,856.105
Tổn thất áp suất (Pa) 185,14 140,53 111,45 85,73 63,37 211,34 136,22 272,60 83,21 439,03
Ltđ 1,47 1,02 1,02 1,02 1,02 0,72 0,72 0,72 0,72 0,72 Đường kính ống dou t (mm) 0,076 0,076 0,076 0,076 0,076 0,057 0,057 0,045 0,038 0,038 din(mm) 0,070 0,070 0,070 0,070 0,070 0,051 0,051 0,040 0,033 0,033
Bảng 4.8 Kết quả tính toán thủy lực cho trục kỹ thuật 5 Áp suất đầu p’(Pa) 2,165.105 2,451.105 2,736.105 1,000.105 1,286.105 1,572.105 1,000.105 1,286.105 1,570.105 1,856.105 Áp suất đầu p’(Pa) 1,880.105 2,165.105 2,451.105 1,000.105 1,286.105 1,572.105 1,000.105 1,286.105 1,570.105 1,856.105
Tổn thất áp suất (Pa) 185,14 140,53 111,45 85,73 63,37 211,34 136,22 272,60 83,21 439,03
Chiều Lqd 4,47 4,02 4,02 4,02 4,02 3,72 3,72 3,72 3,72 3,72 dài ống Ltđ 1,47 1,02 1,02 1,02 1,02 0,72 0,72 0,72 0,72 0,72
L 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 Đường kính ống dou t (mm) 0,076 0,076 0,076 0,076 0,076 0,057 0,057 0,045 0,038 0,038 din(mm) 0,070 0,070 0,070 0,070 0,070 0,051 0,051 0,040 0,033 0,033
4.2 Tính toán thủy lực ống dẫn nước ngưng. lượng nhiệt trao đổi qua thiết bị trao đổi nhiệt trên mái Q2 = 175,29 (kW) Lưu lượng hơi qua thiết bị trao đổi nhiệt trên mái G = Q2/r (kg/s) Lưu lượng nước ngưng qua thiết bị trao đổi nhiệt trên mái V = G/ρ (m 3 /s) Chiều dài tương đương ( n khủy cong )
Ktđ = 1 mm Áp suất đầu vào P1 = 3 bar
Tính toán tương tự như ống cấp nước nóng ta có kết quả tính toán thủy lực như sau:
Bảng 4.9 Kết quả tính thủy lực của đường ống nước ngưng Áp suất cuối p”(Pa) 6,337.105 2,997.105 Áp suấtđầu p’(Pa) 3,2.105 3,2.105
Tổn thất áp suất (Pa) 920 231
L 50 15 Đường kính ống dou t (mm) 32 32 din(mm) 27 27
Lưu lượng V (m3 /s) 8,27.10-5 5,90.10-5 ạn 1 2 1 : đường ống nước ngưng từ trên mái 2 : đường ống nước ngưng từ bể bơi
4.3 Tính toán thủy lực ống dẫn cấp đường hơi
Trong quá trình chuyển động, hơi bão hòa khô có thể chuyển thành hơi bão hòa ẩm, làm cho việc tính toán trở nên phức tạp Để đơn giản hóa, ta giả định rằng hơi chuyển động trong ống vẫn là hơi bão hòa khô Đường kính quy ước D q cho hơi quá nhiệt và hơi bão hòa là 200mm, với tốc độ 50 m/s cho hơi quá nhiệt và 35 m/s cho hơi bão hòa.
Tính toán thủy lực cho đường ống cấp hơi lên mái:
-Áp suất làm việc của lò hơi: P LH = 3,2 bar
-Nhiệt độ hơi ra khỏi lò: : t 1 = 135,75 o C
-Khối lượng riêng của hơi khi ra khỏi lò hơi: ρ 1= 1,766 kg/ m 3
-Độ nhám tương đương của ống dẫn hơi : k t đ = 0,2 mm
-Lưu lượng hơi chuyển động trong ống: G = 323,5 kghơi/h = 0,0898 kghơi/s -Tốc độ lớn nhất của ống dẫn hơi trong ống dẫn hơi là : ω max = 35 m/s
-Chiều dài ống dẫn hơi (tính sơ bộ): l = 50 m
-Chênh lệch độ cao điểm đầu và điểm cuối: H = Z 2 - Z 1 = 36 m
2 + p 2 ρ + δp ρ Áp suất hơi ở đầu ra của lò hơi :P1 = Plh = 320000 Pa
Giả thiết áp suất hơi cuối của ống dẫn hơi : P2 = 300000 Pa
Các thông số ứng với áp suất hơi giả thuyết là :
+ Nhiệt độ hơi bão hòa t 2 = 133,5 o C
Khối lượng riêng trung bình : ρtb = ρ 1 + ρ 2
2 = 1,709 kg/m 3 Tra bảng ta có độ nhớt động học của hơi : ν = 8,164.10 -6 m 2 /s
-Đường kính ống dẫn hơi ứng với tốc độ lớn nhất: d = √ π ω ρ 4.G = 0,0437 m
Theo bảng chọn đường kính ống ta chọn d = 51 mm,dày 3mm,đường kính ngoài
Xác định lại tốc độ hơi trung bình trong ống dẫn hơi: ω = π d 4.G 2
Nhận thấy Re ¿ 568 k d t đ = 144840do đó λ được tính theo công thức sau: λ = 0,11.( k t đ d ¿¿ 0,25 = 0,0275 Suất giáng áp đường dài :
2 d ρ = 305,87 Pa/m -Chiều dài tương đương của các trở lực cục bộ (4 khủy cong r = 2d):
Tra thông số,ta có : ltđ = 4.1,88 = 7,52m
-Chiều dài quy dẫn : lqd = l + ltđ = 50 + 7,52 = 57,52 m
-Giáng áp tổng trên đường ống dẫn hơi: δp = Rdd.lqd = 17587 Pa Áp suất ở cuối ống dẫn hơi: p2 = p1 – δp – (Z1 – Z2)gρ = 301826 Pa
-Sai số của phép tính: Δ = 301826−300000
300000 = 0,6 % Như vậy ta chấp nhận kết quả áp suất cuối 300000 Pa
Các đường ống cấp hơi cho khu giặt là và bể bơi ta tính tương tự và đưa vào bảng sau.
