Геотермальные установки

Геотермальные установки

Введение


В данной расчетно-графической работе рассматриваются и проектируются геотермальные установки, а так же системы отопления работающие на геотермальных источниках теплоснабжения.

Исходными данными для варианта 17 являются следующие данные:

На расчет коэффициента эффективности для различных систем геотермального теплоснабжения:

Температура геотермальной воды                                                100

Температура геотермального теплоносителя                             140

Температура обратной воды после отопления                    75

Температура наружного воздуха                               -9

Продолжительность отопительного сезона                     167

Месторождение пластового типа, пласт полуограниченный 4,9

Расчетная нагрузка на отопление                                  1,04

Расчетная нагрузка на горячее водоснабжение           0,58

Подбор отопительных приборов и построение графиков геотермального систем отопления:

Расчетная мощность прибора                                           1980

Расчетная температура горячей воды                                  76

Расчетная температура обратной воды                               31

Расчетная температура внутреннего воздуха в помещении         19

На расчет комплексной системы геотермального теплоснабжения:

Температура геотермальной воды                                                100

Температура водопроводной воды                                             10

Температура обратной воды после отопления                    60

Температура наружного воздуха                                        -22

Расчетный дебит геотермальной воды                                      167

Расчетный среднесуточный расход горячей воды                 103

Расчетная начальная температура нагреваемой воды      72

Расчетная температура внутреннего воздуха в помещении         18




1. Расчет коэффициента эффективности для различных систем геотермального теплоснабжения

А. Открытая двухтрубная геотермальная система теплоснабжения с присоединением систем ГВ к подающему трубопроводу (т.е. параллельная подача геотермального теплоносителя на отопление и горячее водоснабжение).

1. Удельный расход геотермальной воды, приходящей на 1 МВт расчетной тепловой нагрузки, определяется по формуле:


,                (1)


где: , – расчетные нагрузки отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, Вт;

с – удельная теплоемкость теплоносителя, Дж/(кг×°С),

,– расчетные перепады температур теплоносителя в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, °С,

 – удельный расход геотермальной воды, приходящейся на единицу расчетной тепловой нагрузки объекта, кг / Дж.

 кг/с.

2. Доля расчетного дебита геотермальной воды, расходуемой на отопление, определяется по формуле:


   (2)


.

То же, на горячее водоснабжение получим из формулы:


,                                      (3)


Норм.

3. Степень относительного использования максимума нагрузки

– на отопление:


,                                          (4)


где: jсp.от. – среднеотопительный коэффициент отпуска теплоты, определяемый по формуле:


,                                          (5)


где:  – температура воздуха в обслуживаемых помещениях, °С;

 – расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления или вентиляции, °С;

t, tн.ср. – средняя за период работы систем отопления или вентиляции температура наружного воздуха, °С (см. СНиП [4]).

Пусть , тогда ,

– на горячее водоснабжение:


,                                           (6)


.

4. Коэффициент использования скважины определяется по формулам таблицы 1. [1]

– для отопления:


                  (7)


,


– для горячего водоснабжения:


,                               (8)


5. Средневзвешенная величина коэффициента использования скважины определяется следующим образом:


,                           (9)


.

6. Степень относительного увеличения расчетного дебита скважины в целом для объекта определяется при известном  для полуограниченного пласта с  по рис. 1 [1] – .

7. Степень относительного срабатывания температурного перепада определяется по формулам, :


– на отопление:


,                                                       (10)


.

– на горячее водоснабжение .

8. Коэффициент эффективности геотермального теплоснабжения для данной схемы определяется следующим образом:


,                      (11)


.

Б. Зависимая система отопления с пиковым догревом геотермального теплоносителя:

1. :


,                        (12)


 кг/с,


2.                                      (13)


.

3. Коэффициент отпуска теплоты, соответствующий моменту отключения пикового догрева, определяется следующим образом:


,                                     (14)


4. Пусть коэффициент отпуска теплоты, соответствующий моменту окончания отопительного сезона .

5. Ориентировочная продолжительность работы пикового догрева Тп (сут.) определяем по формуле:


,                              (15)


где: А и В-эмпирические коэффициенты (графикам рис. 15 и 16 из приложения [1]).

При t¢н = -9°С; А = 0,06; В = 0,55.

Тогда:

сут

6. Относительный коэффициент отпуска теплоты определяется следующим образом:


,                              (16)


7. Температура сбросной воды, соответствующая моменту отключения пикового догрева, приближенно определяется по формуле:


,                                       (17)


8. Коэффициент использования скважины при отоплении определяется по формуле:


,      (18)


9. Доля пикового догрева на отопление определяется по графикам рис. 2. [1]


                       (19)


и

dн = 0,05 (см. рис. 2 [1]).

10. Степень относительного срабатывания температурного перепада:

– для систем отопления:


,                                                     (20)


– для систем горячего водоснабжения:

11. Средневзвешенная величина коэффициента использования скважины определяется следующим образом:


,                                    (21)


12. По рис. 1 [1] определяем zoб. = 1,43.

13. Коэффициент эффективности геотермального теплоснабжения объекта равен:


,           (22)


.

2. Подбор отопительных приборов и построение графиков регулирования геотермальных систем отопления

геотермальный установка теплоснабжение отопительный

Ниже приведен пример расчета требуемого номинального теплового потока отопительного прибора геотермальной системы отопления, устанавливаемого в помещении.

1. Зададимся расчетной температурой обратной воды:

;

2. Определяем расчетную степень срабатывания теплового потенциала теплоносителя при заданных условиях следующим образом:


,                                      (23)


.

Поскольку  > 0,4, расчет следует вести по следующей формуле:


,                                       (24)


.

3. Определим расчетный расход теплоносителя через отопительный прибор:

 кг/с.

4. Выбираем тип отопительного прибора – конвектор КН-20 «Комфорт» (n=const = 0,35; p =const= 0,07) и по формуле (24) [1]:


где ,                                (25)


.

- берется из первого задания.

и вычисляем расчетный среднестепенной температурный напор:


°C             (26)


5. Определим значения  и :


,                                           (27)


;


,                                       (28)


.

6. Определим номинальный тепловой поток отопительного прибора, который необходимо установить в данном помещении:


,                                 (29)


 Вт.

Сопоставление полученного результата с паспортными данными на КН-20 показывает, что в данном случае для покрытия расчетных теплопотерь следует установить 3 прибора КН-20 – 2,9, имеющих длину оребренной части 1000 мм.

7. Для построения графика количественного регулирования отопительной нагрузки вначале определим величину c по формуле:



Далее, пользуясь формулой для регулирования отопительной нагрузки:


 (30)


где: j – коэффициент отпуска теплоты на отопление;

G и G¢ – текущий и расчетный расходы теплоносителя.

А также формулой, которая определяет текущую температуру обратной воды:


,                                               (31)


где:  – расчетные температуры горячей и обратной воды в тепловой сети, °С.

Построим графики расхода теплоносителя и температуры обратной воды системы отопления (см. рис. 1 и 2).

 

3. Расчет комплексной системы геотермального теплоснабжения


Определим основные технические показатели комплексной системы геотермального теплоснабжения, обеспечивающей отопление теплицы и горячее водоснабжение зданий, которые необходимы для технико-экономических расчетов.

1. Зададимся расчетной температурой водопроводной воды после теплообменного аппарата:


,                            (32)


2. Требуемый коэффициент эффективности теплообменного аппарата ГВ определим по формуле:


,                                              (33)


.

3.                Произведение KF, характеризующее конструкцию и размеры теплообменного аппарата равно:


,           (34)


 Вт/°С,

(т.е. например при К = 1000 Вт/(м2×°С), F = 1700 м2).

4. Установленная тепловая мощность пикового источника теплоты:


 МВт,                  (35)


 МВт.

5. Значение коэффициента отпуска теплоты, соответствующее включению (отключению) пикового догрева, определяется так:


,                              (36)


.

а соответствующая jп температура наружного воздуха tн.п определяется так:


 °С,                     (37)


.

6. В соответствии с данными климатологии продолжительность работы пикового догрева (при tн £ -3,3°С) составит 2272 часов » 95 сут.


Таблица 1. Климатологические данные годового потребления тепла

Для г. Таганрог (, tн.ср.=3, Т=167 сут)

Повторяемость температур наружного воздуха, °С

Кол-во часов

Σ

– 50 и ниже

– 49,9 ÷ – 45

– 44,9 ÷ – 40

– 39,9 ÷ – 35

– 34,9 ÷ – 30

– 29,0 ÷ – 25

5

– 24,9: -20

36

41

-19,9: -15

135

176

-14,9: -10

310

486

-9,9: -5

630

1116

– 4,9: -0

1156

2272

+0,1: +5

1186

3458

+5,1: +8

694

4132

Всего часов

4152



Годовую выработку теплоты для пикового догрева можно установить, определив площадь, описанную графиком годовой выработки теплоты (рис. 1), которая в данном случае равна 13320 ГДж/год. При среднем КПД пиковой котельной 0,7 для выработки этого количества теплоты потребуется 2337 т у. т. В системе с теплонасосной установкой расход электроэнергии в ТНУ при среднем коэффициенте преобразования 3,5 составит Э = 13320/3,5 = 3806 ГДж/год.

Годовой расход геотермального теплоносителя можно определить, установив площадь, описанную графиком продолжительности расхода геотермального теплоносителя (см. рис. 2), который построен на основании графика регулирования Gт(j) по формуле (25) или (45) [1]:

В рассматриваемом случае годовой расход теплоносителя составляет 4,1 × 106 т/год.

График температуры сбросной геотермальной воды (необходимый для расчета пластовой циркуляционной системы), построенный по соответствующим зависимостям представлен на рис. 3. Температура сбросной воды в летний период эксплуатации равна 32,2°С, в расчетный период в системе с пиковой котельной t¢с = 40,6°С, в системе с ТНУ – 61,8 °С.



Список использованной литературы


1.     Методические указания «Геотермальные установки».

2.     СНиП 23–01–99 Строительная климатология. – М.: Госстрой РФ, 2000. – 68 с.

3.     СНиП 41–01–2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование. – М.: Госстрой РФ, 2004. – 71 с.


 




Реклама
В соцсетях
рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать