Рефетека.ру / Физика

Контрольная работа: 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 Геотермальные установки 100

Температура геотермального теплоносителя Геотермальные установки 140

Температура обратной воды после отопления Геотермальные установки 75

Температура наружного воздуха Геотермальные установки -9

Продолжительность отопительного сезона Геотермальные установки 167

Месторождение пластового типа, пласт полуограниченный Геотермальные установки4,9

Расчетная нагрузка на отопление Геотермальные установки 1,04

Расчетная нагрузка на горячее водоснабжение Геотермальные установки 0,58

Подбор отопительных приборов и построение графиков геотермального систем отопления:

Расчетная мощность прибора Геотермальные установки 1980

Расчетная температура горячей воды Геотермальные установки 76

Расчетная температура обратной воды Геотермальные установки 31

Расчетная температура внутреннего воздуха в помещении Геотермальные установки 19

На расчет комплексной системы геотермального теплоснабжения:

Температура геотермальной воды Геотермальные установки 100

Температура водопроводной воды Геотермальные установки 10

Температура обратной воды после отопления Геотермальные установки 60

Температура наружного воздуха Геотермальные установки -22

Расчетный дебит геотермальной воды Геотермальные установки 167

Расчетный среднесуточный расход горячей воды Геотермальные установки 103

Расчетная начальная температура нагреваемой воды Геотермальные установки 72

Расчетная температура внутреннего воздуха в помещении Геотермальные установки 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:


Геотермальные установки, (1)


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

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

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

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

Геотермальные установки кг/с.

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


Геотермальные установки (2)


Геотермальные установки.

То же, на горячее водоснабжение получим из формулы:


Геотермальные установки, (3)


Норм.Геотермальные установки

3. Степень относительного использования максимума нагрузки

– на отопление:


Геотермальные установки, (4)


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


Геотермальные установки, (5)


Геотермальные установки

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

Геотермальные установки – 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 Геотермальные установки, тогда Геотермальные установки,

– на горячее водоснабжение:


Геотермальные установки, (6)

Геотермальные установки.

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

– для отопления:


Геотермальные установки (7)


Геотермальные установки,


– для горячего водоснабжения:


Геотермальные установки, (8)


Геотермальные установки

5. Средневзвешенная величина коэффициента использования скважины определяется следующим образом:


Геотермальные установки, (9)


Геотермальные установки.

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

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

– на отопление:


Геотермальные установки, (10)


Геотермальные установки.

– на горячее водоснабжение Геотермальные установки.

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


Геотермальные установки, (11)


Геотермальные установки.

Б. Зависимая система отопления с пиковым догревом геотермального теплоносителя:

1. Геотермальные установки:


Геотермальные установки, (12)


Геотермальные установки кг/с,


2. Геотермальные установки (13)


Геотермальные установки

Геотермальные установки.

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


Геотермальные установки, (14)


Геотермальные установки

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

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


Геотермальные установки, (15)


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

При tўн = -9°С; А = 0,06; В = 0,55.

Тогда:

Геотермальные установкисут

6. Относительный коэффициент отпуска теплоты определяется следующим образом:


Геотермальные установки, (16)


Геотермальные установки

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


Геотермальные установки, (17)


Геотермальные установки

8. Коэффициент использования скважины при отоплении определяется по формуле:


Геотермальные установки, (18)


Геотермальные установки

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


Геотермальные установки (19)


и

Геотермальные установки

dн = 0,05 (см. рис. 2 [1]).

10. Степень относительного срабатывания температурного перепада:

– для систем отопления:


Геотермальные установки, (20)

Геотермальные установки

– для систем горячего водоснабжения:

Геотермальные установки

11. Средневзвешенная величина коэффициента использования скважины определяется следующим образом:


Геотермальные установки, (21)


Геотермальные установкиГеотермальные установки

Геотермальные установки

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

13. Коэффициент эффективности геотермального теплоснабжения объекта равен:


Геотермальные установки, (22)


Геотермальные установки.


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:

Геотермальные установки;

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


Геотермальные установки, (23)


Геотермальные установки.

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


Геотермальные установки, (24)


Геотермальные установки.

3. Определим расчетный расход теплоносителя через отопительный прибор:

Геотермальные установки кг/с.

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

Геотермальные установки


где Геотермальные установки, (25)


Геотермальные установки.

Геотермальные установки- берется из первого задания.

и вычисляем расчетный среднестепенной температурный напор:

Геотермальные установки°C (26)


Геотермальные установки

5. Определим значения Геотермальные установки и Геотермальные установки:


Геотермальные установки, (27)


Геотермальные установки;


Геотермальные установки, (28)


Геотермальные установки.

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


Геотермальные установки, (29)


Геотермальные установки 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:


Геотермальные установки


Далее, пользуясь формулой для регулирования отопительной нагрузки:


Геотермальные установки (30)


Геотермальные установки

где: j – коэффициент отпуска теплоты на отопление;

G и Gў – текущий и расчетный расходы теплоносителя.

А также формулой, которая определяет текущую температуру обратной воды:


Геотермальные установки, (31)


Геотермальные установки

где: Геотермальные установки – 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:


Геотермальные установки, (32)


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


Геотермальные установки, (33)


Геотермальные установки.

Произведение KF, характеризующее конструкцию и размеры теплообменного аппарата равно:


Геотермальные установки, (34)


Геотермальные установки Вт/°С,

(т.е. например при К = 1000 Вт/(м2Ч°С), F = 1700 м2).

4. Установленная тепловая мощность пикового источника теплоты:


Геотермальные установки МВт, (35)


Геотермальные установки МВт.

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

Геотермальные установки, (36)


Геотермальные установки.

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


Геотермальные установки °С, (37)


Геотермальные установки.

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


Таблица 1. Климатологические данные годового потребления тепла

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

Повторяемость температур наружного воздуха, °С Кол-во часов Σ

50 и ниже

49,9 ч – 45

44,9 ч – 40

39,9 ч – 35

34,9 ч – 30

29,0 ч – 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 Ч 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 tўс = 40,6°С, в системе с ТНУ – 61,8 °С.


Список использованной литературы


Методические указания «Геотермальные установки».

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

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


Рефетека ру refoteka@gmail.com