Учебная работа. Геотермальные установки

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

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 .

,                      (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.

,                              (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

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.

 

Учебная работа. Геотермальные установки