Uploaded by Rekar

Semestrovaya rabota 1 obekty

advertisement
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«Южно-Уральский государственный университет
(национальный исследовательский университет)»
Политехнический институт
Кафедра «Промышленная теплоэнергетика»
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ МИНИКОТЕЛЬНОЙ НА
ТВЁРДОМ ТОПЛИВЕ
Семестровая работа
по дисциплине «Объекты малой энергетики»
ЮУрГУ–13.03.01.2023.100.12 ПЗ СР
Нормоконтролер, ст. преподаватель
____________/ Я.С Болков /
«____»_____________2023 г.
Руководитель, ст.преподаватель
____________/ Я.С Болков /
«____»_____________2023 г.
Автор работы,
студент группы П-280
____________/ В.Л. Ульянов/
«____»_____________2023 г.
Челябинск 2023
АННОТАЦИЯ
Ульянов В.Л Технико-экономический расчёт миникотельной
на твёрдом топливе – Челябинск: ЮУрГУ, ПИ, Э; 2023, 15 с.,
1 табл., библиогр. список – 3 наим.
В семестровой работе рассмотрена следующая тема «Техникоэкономический расчет миникотельной на твёрдом топливе».
В работе произведен расчёт необходимой тепловой мощности для отопления жилого микрорайона в городе Петрозаводск, расхода топлива за весь отопительный сезон c 1 октября по 30 апреля, и количества золы, которое необходимо
утилизировать. Также были рассчитаны денежные затраты на топливо. Была составлена результирующая таблица.
13.03.01.2023.100.12 ПЗ СР
Изм. Лист № докум.
Выполнил Ульянов В.Л.
Руковод.
Болков Я.С.
Н. Контр.
Утв.
Болков Я.С.
Д.В.Д. Я. С
Болков
Подп.
Дата
140100.2015.222.11ПЗ
КР Листов
Стадия Лист
Технико-экономический расчет миникотельной на твёрдом топливе
С
2
15
ЮУрГУ
Кафедра «Промышленная
теплоэнергетика»
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................... 4
1. Определение необходимой тепловой мощности .......................................... 5
2. Определение полного расхода топлива по месяцам ......................... ………6
3. расчёт количества золы по месяцам и всего объёма золы ......................... 10
4. Денежные затраты на топливо за каждый месяц отопительного сезона и
за весь сезон ......................................................................................................... 12
5. Расчёт ресурсной стоимости 1 Гкал тепловой энергии ............................. 13
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................... 14
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ............................................................... 15
13.03.01.2023.100.12 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
3
ВВЕДЕНИЕ
Мини-котельная — это небольшая, автономная установка для частного дома,
обеспечивающая тепло и постоянную подачу горячей воды. Она имеет вид контейнера с необходимым оборудованием внутри. Максимальная мощность такой
конструкции может достигать 0,5 мВт. Стандартная комплектация выглядит следующим образом:
 Водогрейные котлы. Он может быть один, но бывают модели, где два соединены в одну конструкцию.
 Оборудование для циркуляции. Используются мощные насосы, которые
обеспечивают систему нужным давлением.
 Система дымоотведения, шлако- и золоудаления.
 Система автоматики. Именно с ее помощью осуществляется управление работой и всеми процессами.
В современных вариантах оборудования есть функция удаленного управления
— СМС-сообщениями или при помощи подключения к интернету.
13.03.01.2023.100.12 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
4
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОБХОДИМОЙ ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ
Для определения мощности необходимо узнать отапливаемую площадь S по
укрупнённым показателям. Для этого использую формулу (1):
𝑆 = 18 ∙ N,
(1)
где N население.
𝑆 = 18 ∙ 14,3 ∙ 103 = 257,4 ∙ 103 м2
Из приложения 1 [1] определил температуру воздуха расчётную для проектирования отопления в Петрозаводске tно=-29°C. Затем из того же источника по приложению 5 нашел укрупнённые показатели максимального теплового потока на
отопление жилых зданий на 1 м2 общей площади q0=87 для -30°С (ближайшая
температура к -29°C) для построек после 1985 года.
Для определения пиковой мощности использую формулу (2):
𝑄̅ = q0 ∙ S
(2)
𝑄̅ = 87 ∙ 257,4 ∙ 103 = 22,394 МВт
13.03.01.2023.100.12 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
5
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛНОГО РАСХОДА ТОПЛИВА И ПО МЕСЯЦАМ
Для определения мощности, необходимой для каждого из отопительных месяцев воспользуюсь формулой (3):
𝑡 −𝑡
𝑄𝑡 = вн ∙ 𝑄̅ ,
𝑡вн −𝑡но
(3)
𝑡в = 20°∁ температура внутри помещения
𝑡но = −29°∁ температура воздуха расчетная для проектирования отопления
𝑡 − среднемесячные температуры наружного воздуха для каждого из месяцев.
1. Октябрь t=3,3°∁
𝑄𝑡1 =
20 − 3,3
∙ 22,394 = 7,633 МВт
20 − (−29)
2. Ноябрь t=-2,1°∁
𝑄𝑡2 =
20 + 2,1
∙ 22,394 = 10,102 МВт
20 − (−29)
𝑄𝑡3 =
20 + 7,1
∙ 22,394 = 12,387 МВт
20 − (−29)
𝑄𝑡4 =
20 + 9,7
∙ 22,394 = 13,575 МВт
20 − (−29)
𝑄𝑡5 =
20 + 9,8
∙ 22,394 = 13,621 МВт
20 − (−29)
3. Декабрь t=-7,1°∁
4. Январь t=-9,7°∁
5. Февраль t=-9,8°∁
6. Март t=-5,9°∁
𝑄𝑡6 =
20 + 5,9
∙ 22,394 = 11,838 МВт
20 − (−29)
7. Апрель t=1,2°∁
𝑄𝑡7 =
20 − 1,2
∙ 22,394 = 8,593 МВт
20 − (−29)
13.03.01.2023.100.12 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
6
Для нахождения расхода за 1 секунду воспользуюсь формулой (4):
𝐵=
𝑄
𝐵
𝜂·𝑄𝐻
,
(4)
𝑄𝐻𝐵 =5450 ккал/кг = 4184·5450=22,803 МДж − низшая теплота сгорания, зависящая от от типа угля. [2]
1. Октябрь
𝐵=
7,633
0,876 · 22,803
= 0,382 кг/с
2. Ноябрь
𝐵=
10,102
= 0,506 кг/с
0,876 · 22,803
3. Декабрь
𝐵=
12,387
0,876·22,803
=0,620 кг/с
4. Январь
𝐵=
13,575
0,876·22,803
=0,679 кг/с
5. Февраль
𝐵=
13,621
= 0,682 кг/с
0,876 · 22,803
6. Март
𝐵=
11,838
0,876·22,803
= 0,592 кг/с
7. Апрель
𝐵=
8,593
= 0,430 кг/с
0,876 · 22,803
Для определения расхода за месяц необходимо узнать, сколько секунд в
каждом месяце. Для этого воспользуюсь формулой (5) [3]:
𝑇𝑛 = 86400 ∙ 𝑛,
13.03.01.2023.100.12 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
(4)
Лист
7
где n – количество дней в месяце, а 86400 количество секунд в сутках.
1. Октябрь:
𝑇31 = 86400 ∙ 31 = 2678400 с
2. Ноябрь:
𝑇30 = 86400 ∙ 30 = 2592000 с
3. Декабрь:
𝑇31 = 86400 ∙ 31 = 2678400 с
4. Январь:
𝑇31 = 86400 ∙ 31 = 2678400 с
5. Февраль:
𝑇28 = 86400 ∙ 28 = 2419200 с
6. Март:
𝑇31 = 86400 ∙ 31 = 2678400 с
7. Апрель:
𝑇30 = 86400 ∙ 30 = 2592000 с
Расход угля за каждый месяц нахожу по формуле (6):
𝐵ʼ = 𝐵 ∙ 𝑇𝑛 ,
(6)
1. Октябрь:
𝐵ʼ1 = 0,382 ∙ 2678400 = 1023,15 т/мес
2. Ноябрь:
𝐵ʼ2 = 0,506 ∙ 2592000 = 1311,55 т/мес
13.03.01.2023.100.12 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
8
3. Декабрь:
𝐵ʼ3 = 0,620 ∙ 2678400 =1660,61 т/мес
4. Январь:
𝐵ʼ4 = 0,679 ∙ 2678400 = 1818,63 т/мес
5. Февраль:
𝐵ʼ5 = 0,682 ∙ 2419200 = 1649,89 т/мес
6. Март:
𝐵ʼ6 = 0,592 ∙ 2678400 = 1585,61 т/мес
7. Апрель:
𝐵ʼ7 = 0,430 ∙ 2592000 = 1114,56 т/мес
Определим полный расход угля по формуле (7):
𝐵ʼполн = ∑ 𝐵ʼ𝑛
(7)
𝐵ʼполн = 1023,15 + 1311,55 + 1660,61 + 1818,63 + 1649,89 + 1585,61 +
+1114,56 =10164 т
13.03.01.2023.100.12 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
9
3. РАСЧЁТ КОЛИЧЕСТВА ЗОЛЫ ПО МЕСЯЦАМ И ВСЕГО ОБЪЁМА ЗОЛЫ
Для расчёта количества золы, требующей утилизации по месяцам, воспользуюсь
формулой (8):
𝑍𝑛 = 𝐴𝑃𝑚𝑎𝑥 ∙ 𝐵ʼ𝑛
(8)
где
𝐴𝑃𝑚𝑎𝑥
= 0,25 максимальная зольность угля, зависит от типа угля [2].
1. Октябрь:
𝑍1 = 0,25 ∙ 1023,15 = 255,79 т/мес
2. Ноябрь
𝑍2 = 0,25 ∙ 1311,55 = 327,89 т/мес
3. Декабрь
𝑍3 = 0,25 ∙ 1660,61 = 415,15 т/мес
4. Январь
𝑍4 = 0,25 ∙ 1818,63 = 454,66 т/мес
5. Февраль
𝑍5 = 0,25 ∙ 1649,89 = 412,47 т/мес
6. Март
𝑍6 = 0,25 ∙ 1585,61 = 396,40 т/мес
7. Апрель
𝑍7 = 0,25 ∙ 1114,56 = 278,64 т/мес
Определим общее количество золы, требующее утилизации по формуле (9):
𝑍полн = ∑ 𝑍𝑛
13.03.01.2023.100.12 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
(9)
Лист
10
𝑍полн = 255,79 + 327,89 + 415,15 + 454,66 + 412,47 + 396,40 +
+278,64 =2541 т
13.03.01.2023.100.12 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
11
4. ДЕНЕЖНЫЕ ЗАТРАТЫ НА ТОПЛИВО ЗА КАЖДЫЙ МЕСЯЦ ОТОПИТЕЛЬГОГО СЕЗОНА И ЗА ВЕСЬ СЕЗОН
Денежные затраты 𝑅𝑛 на уголь за каждый месяц определю по формуле (10):
𝑅𝑛 = 𝐵ʼ𝑛 ∙ 𝑟,
(10)
где 𝑟 = 6,9 руб/т стоимость одной тонны угля.
1. Октябрь:
𝑅1 = 1023,15 ∙ 6900 = 7059735 руб
2. Ноябрь:
𝑅2 = 1311,55 ∙ 6900 = 9049695 руб
3. Декабрь:
𝑅3 = 1660,61 ∙ 6900 = 11458209 руб
4. Январь:
𝑅4 = 1818,63 ∙ 6900 = 12548547 руб
5. Февраль:
𝑅5 = 1649,89 ∙ 6900 = 11384241 руб
6. Март:
𝑅6 = 1585,61 ∙ 6900 = 10940709 руб
7. Апрель:
𝑅7 = 1114,56 ∙ 6900 = 7690464 руб
Денежные затраты за весь отопительный сезон найду по формуле (11):
𝑅полн = ∑ 𝑅𝑛
(11)
𝑅полн = 7059735 + 9049695 + 11458209 + 12548547 + 11384241 +
+10940709 + 7690464 =70131600 руб
13.03.01.2023.100.12 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
12
5. РАСЧЁТ РЕСУСНОЙ СТОИМОСТИ 1 ГКАЛ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ
Найду количество теплоты, выработанной за весь отопительный сезон по формуле (12):
𝑄полн = ∑ 𝑄𝑡𝑛 ∙ 𝑇𝑛
(12)
𝑄полн = 7,633 ∙ 2678400 + 10,102 ∙ 2592000 + 2678400 ∙ 12,387 + 13,575
∙ 2678400 + 13,621 ∙ 2419200 + 2678400 ∙ 11,838 + 8,593 ∙ 2592000
= 203 097 110, 4МДж
Переведу в калории по формуле (13):
к
𝑄полн
=
к
𝑄полн
=
203 097 110,4∙106
4,184
𝑄полн
4,184
(13)
= 48541,4 Гкал
Стоимость 1 Гкал найду с помощью формулы (14):
𝑅ʼ =
𝑅ʼ =
𝑅полн
(14)
к
𝑄полн
70131600
48541,4
= 1444,78 руб
13.03.01.2023.100.12 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
13
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Результирующие данные семестровой работы представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Результирующие данные
Месяц
Средняя
температура месяца,
град С
Количество суток
в месяце
Количество тепловой
энергии
выработанной за
месяц, ГДж
То же количество в
Гкал
Расход каменного
угля, тонна
Количество золы,
образующейся за
сжигании
каменного
угля, тонна
Стоимость
топлива
Октябрь
3,3
Ноябрь
Январь
Февраль
Март
Апрель
-2,1
Декабрь
-7,1
-9,7
-9,8
-5,9
1,2
31
30
31
31
28
31
30
20444,
23
26184,
38
33177,
34
36359,28 32951,92
31707,
89
22273,06 203098,1
4886,2
9
6258,2
2
7929,5
7
8690,08
7875,70
7578,1
3
5323,39
48540,4
1023,1
5
1311,5
5
1649,8
9
1818,63
1649,89
1585,6
1
1114,56
10164
255,79
327,89
415,15
454,66
412,47
396,40
278,64
2541
705973
5Ꝑ
904969
5Ꝑ
114582
09Ꝑ
1254854
7Ꝑ
1138424
1Ꝑ
109407
09Ꝑ
7690464
Ꝑ
7013160
0Ꝑ
13.03.01.2023.100.12 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Итог
за сезон
Лист
14
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Соколов Е.Я. «Теплофикация и тепловые сети» / Е.Я. Соколов — М.: Издательство «МЭИ», 2001. — 472с.
2. Кузнецов, Н.В. «Тепловой расчёт котельных агрегатов» / Н.В. Кузнецов,
В.В. Митор, В.И. Дубовский, Э.С. Карасинов — М.: Издательство «Энергия»,
1973. — 296с.
3. СТО ЮУрГУ 04–2008 Стандарт организации. Курсовое и дипломное проектирование. Общие требования к содержанию и оформлению /Т.И. Парубочая,
Н.В. Сырейщикова, В.И. Гузеев, Л.В. Винокурова :Изд-во ЮУрГУ, 2008. – 56 с
13.03.01.2023.100.12 ПЗ
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
15
Download