Инструментальный энергоаудит и энергосберегающие мероприятия для ленточной конвективной установки, предназначенной для сушки волокнистых (дисперсных) материалов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Филиал

ГОУВПО “МЭИ (ТУ)” в Волжском

Кафедра АТП

РАСЧЕТНОЕ ЗАДАНИЕ

по дисциплине

Энергоаудит

     Студент                                                                                    Еремин Д.В.

     Группа                                                                                      АТП-2-99

     Преподаватель                                                                        Каюпов Р.Р.

Волжский 2004г

Задание №1

        Провести инструментальный энергоаудит и предложить энергосберегающие мероприятия для ленточной конвективной установки, предназначенной для сушки волокнистых (дисперсных) материалов.

1. Принципиальная схема установки

1 - паровой калорифер, 2 - сушилка, 3 - установка кондиционирования материала.

2. Исходные данные.

P1= l,4Mпa,    t_o = 2O°C,    t1 = 110°С,    t₂ = 80°С .

3. Особенности работы установки.

        Ленточная сушилка состоит из n однотипных секций, включающих газопроницаемый конвейер, нагнетатель с электроприводом, паровой калорифер. При работе в каждой секции наблюдается неравномерное поле скоростей воздуха, приводящее к неравномерному по ширине конвейера высыханию материала. Для выравнивания влагосодержания материала осуществляют его кондиционирование в дополнительном аппарате за счет впрыска воды.

4. Задачи.

1)  Составить тепловой баланс калорифера.

2)  Подобрать измерительные средства для инструментальной проверки теплового баланса
калорифера.

3)  Составить материальный и тепловой балансы сушильной камеры.

4)  Подобрать измерительные средства для инструментальной проверки теплового баланса
сушильной камеры.

5)  Провести энергоаудит привода вентилятора.

5. Решение.

        Для реализации инструментального аудита необходимо организовать:

             -  измерение и регистрацию температуры, давления,влажности4

             -  измерение и регистрацию расхода жидкости (ультразвуковым методом) и расхода пара аналитически после определения скорости термоанимометром (анемометром), зная сечение);

            -  измерение толщины стен трубопроводов.

      Энергосберегающие  мероприятия:

       -  организовать рециркуляцию воздуха, выходящего из сушилки с температурой 80°с,в паровой калорифер и брать минимум воздуха из окружающей среды с температурой 20°с;

       -  организовать рециркуляцию конденсата в установку кондиционирования материала;

       -  направить воздух, выходящий из сушилки с температурой 80°с, в  теплообменнике и использовать полученное тепло в холодное время года для отопления данного помещения;

       -  пропустить конденсат через теплообменники или напрямую ( поскольку он без загрязнений ) использовать его для технических или хоз. Бытовых нужд.

1.  Тепловой баланс калорифера:

Q = G*Cр1*( t1-t2 ) = G2*Cp2*( t0 – t1)

2.  Измерительные средства для инструментальной проверки теплового баланса
калорифера:

Термометр, анемометр.

3.  Материальный и тепловой балансы сушильной камеры:

Qп + Qд + Qвл  = Q н + Qст + Qух + Qтр + Qх

Qп – теплота подведенная к сушильному агрегату (воздуху) в генераторе терлоты (калорифере);

Qд – дополнительные тепловыделения в сушилке

Qвл – теплота вносимая влагой, испаряемой из материала

Q н – расход теплоты на нагрев транзитной части влаги и сухой массы материала;

Qст – потери теплоты через стенки сушилки;

Qух - потери теплоты с уходом сушильного агента;

Qтр – расход теплоты на нагрев транспортных устройств;

Qх – теплота химических превращений( при наличии эндотермических реакций включается в уравнение теплового баланса со знаком “+”)

4.  Подбор измерительных средств  для инструментальной проверки теплового баланса сушильной камеры:

         Используем бесконтактные цифровые термометры для измерения температуры материала до и после сушилки.

5.   Энергоаудит привода вентилятора.

         Вентилятор характеризуется:

-  развиваемый напор H;

-  объемная подача Q;

-  полный КПД и статический КПДст;

-  мощность N;

Полный КПД:                          КПД = p*Q*H / 1000*N;

Статический КПД:             КПДст = p*Q*Hст / 1000*N

        Для предотвращения ошибок при расчете потерь напора в системе следует вводить гарантийные запасы в рабочих параметрах и выбирать вентилятор на подачу 1.05*Q и напор 1.1H. Мощность привода двигателя вентилятора принимаем с запасом:

Nдв = m*p*Q*Hд / 1000*n*nп

где,   m =1.05 – 1.2  -  коэффициент запаса мощности;

         nп = 1 (вала)

         n  = 0.92 ( ремень)

       Периодический режим системы вентиляции позволяет экономить до 25% электроэнергии.

Задание №2

         Определить какими приборами (способами) можно измерить температуру поверхности камеры для теплообработки: количество конденсата (воды), перекачиваемого насосом; число оборотов, развиваемых насосом.

Как использовать полученные данные:

      а)для определения потерь тепла с  1   м² поверхности камеры для
термообработки;

     б)зная количество воды, перекачиваемой насосом и развиваемый
напор, определить мощность электродвигателей для привода насоса;

     в)как сказывается изменение числа оборотов на производительность,
развиваемый напор и потребляемую мощность электродвигателя насоса при
изменении числа оборотов n1= 750 об/мин; n2 = 1500 об/мин; n3 = 3000
об/мин.

Решение.

-  Используем бесконтактные цифровые термометры для измерения температуры;

-  число оборотов измеряем при помощи тахометра контактного или без контактного;

-  расход измеряем ультразвуковым расходомером;

Задание №3

        Какими приборами (способами) воспользоваться , чтобы определить расходы воздуха подаваемым приточным вентилятором и отсасываемым вытяжным вентилятором, а также температуры и влажность приточного и вытяжного воздуха.

Решение.

          Расход определяется расходомером или аналитически:

Термоанемометром измеряем скорость воздушного потока и температуру. Зная сечение вычислим расход:  G = А * p * ν.

Влажность определим психометром , влагомером или по таблицам при  использовании двух термометров (влажного и сухого).

Задание №4

      а) Определить расход тепла Q (ккал/час) на нагрев воды G= 2000
кг/час в теплообменнике от t,, = +5°С до t_r= +55°С;

     б) На основе полученных данных, определить расход пара В  (кг/час),
необходимого   для   нагрева   воды   (параметры   пара   Р   =   2   атиа;   iп   -
теплосодержание пара iп = 664 ккал/кг; i_K- теплосодержание конденсата iк =
131 ккал/кг;

     в) Составить   уравнение   теплового   баланса   для   теплообменного
аппарата. Коэффициент потерь тепла принят n = 0,95;

     г) Оценить необходимую поверхность нагрева F в м², считая, что
средний температурный напор составляет   ▲t = 101°С, коэффициент теплоотдачи
для условий теплопередачи "пар-вода" 2500 ккал/м²час°С.

Решение.

А.  Q = G *Cрж *(t2 – t1) = 2000 * 4.174 * (55 – 5) = 417400 кДЖ/час = 99380,95 ккал/час

Б.   Q = D*n*( iпара. -   iконд.)               D =  Q/n*▲I = 417400/0.95*126.8 = 3465 кг/час

В.    G *Cрж *(t2 – t1)  =  D*n*( iпара. -   iконд.)  =  α*F*▲t

Г.    Q  =  α*F*▲t                                 F = Q/α*▲t =  99380.95 / 2500 * 101 = 0.394м²