Молодежникова Л.И. Технологические энергоносители промышленных предприятий. Часть 2

Подождите немного. Документ загружается.

max

0, 02 /

3300

сек

уд

q лсек

 



2.Определяем путевые расходы по формуле:

пут уд i

qql





№ участка Длина участка l, м Путевой расход q

, л/сек

1-2 750 15

2-3 300 6

3-4 350 7

4-5 550 11

1-5 650 13

1-6 400 8

4-6 300 6

Определяем узловые расходы по формуле:

пут

узл

q 



№ узла Узловой расход q

зл

, л/сек

12 15 16

qqq







12 23

10,5







23 34

6,5







34 45 46

qqq







45 15







46 16







Определяем расчетный расход и составляем ведомость расчета двух-

кольцевой сети:

0,5

расч узл пут

qq q





№ участка

Длина участка l, м

Расчетный расход

расч

, л/сек

Диаметр d, мм

Скорость V, м/сек

Сопротивление S

расч

Потери h=S

расч

, м

Поправка δ

Окончательные по-

тери δ

h, м

Расчет I кольца

1-5 650 24,5 150 1,38 37,11 0,91 0,022 1 +0,022

4-5 550 17,5 150 0,99 37,11 0,65 0,011 1,03 +0,0113

1-6 400 11 125 0,897 96,72 1,064 0,012 1,04 -0,0125

4-6 300 15 125 1,22 96,72 1,451 0,022 1,01 -0,022

Итого: 4,07 Итого: -0,0012

Расчет II кольца

1-2 750 18 150 1,02 37,11 0,67 0,012 1,03 -0,012

2-3 300 9,5 100 1,21 31,7 0,3 0,002 1,01 -0,002

3-4 350 15,5 125 1,264 96,72 1,5 0,023 1 +0,023

4-6 300 10 100 1,274 31,7 0,317 0,003 1 +0,003

1-6 400 22 150 1,245 37,11 0,816 0,018 1 +0,018

Итого: 3,603 Итого: 0,03

Определим поправочные расходы:

расч







Для первого кольца:

0,0012

0,000147

24,07



 



Для второго кольца:

0, 03

0,0042

2 3,603

q 



В данном случае воспользоваться

q и q



 не является необходимым, так

как величина невязки внутри колец получилась меньше допустимой.

4.5 Выбор насосов

Результатом гидравлического расчета является выбор типа насос-

ной установки. В системе водоснабжения устанавливают рабочие и ре-

зервные насосные агрегаты. Правильный выбор насоса определяется

характеристикой сети и характеристикой насоса. В большинстве случа-

ев в системе водоснабжения работает несколько рабочих агрегатов.

Следовательно, надо решать задачу о включении насосов.

Существует два варианта включения насосов

1. параллельное включение насосов – такое включение выгодно

при более пологой характеристики сети (большой расход воды при ма-

лых потерях давления).

12o

QQQ



 (4.24)

2. последовательное включение – выгодно при крутой характери-

стики сети (при больших потерях давления).



123

PPP



 (4.25)

Рис. 4.5 Схемы включения насосов: а) параллельное, б) последовательное

4.6 Требования, предъявляемые к технической воде объектами

водоснабжения

В соответствии с особенностями промышленной технологии к тех-

нической воде предъявляются различные требования.

По надежности водоснабжения все потребители технической воды

подразделяются на три категории. Так, к первой категории относятся

водоводы пожаротушения, ТЭЦ, газоочистка чугуно- и сталеплавильно-

го производств, вращающихся печей цементной, промышленности и ог-

неупорных производств и др. Ко второй категории

относятся цехи про-

катного и кузнечного производств, термические цехи, кислородные и

компрессорные станции, аглофабрики, огнеупорные и метизные произ-

водства и др. Все вспомогательные производства предприятий относят-

ся к третьей категории надежности водоснабжения.

Требования к качеству технической воды полностью диктуются

технологией объекта водоснабжения.

Использование жесткой воды в производственных целях во многих

случаях не допускается, так как оно связано с рядом нежелательных по-

следствий. Высокая карбонатная жесткость (наличие двууглеродистых

солей кальция и магния) не допускается в системах оборотного водо-

снабжения.

5 Элементы систем производственного водоснабжения

5.1 Общие сведения

Системы водоснабжения представляют собой комплекс взаимосвя-

занных сооружений, предназначенных для обеспечения водой объектов

промышленного водоснабжения. В состав системы водоснабжения в со-

ответствии с ее назначением входят следующие сооружения: водозабо-

ры, насосные станции, устройства для очистки и обработки внутри от-

дельных технологий и общезаводские очистные сооружения, водоводы

и водопроводные сети, регулирующие и

запасные емкости.

Крупные заводы являются характерными объектами водоснабже-

ния, где могут устраиваться как раздельные, так и объединенные систе-

мы для подачи воды на производственные хозяйственно-питьевые нуж-

ды.

Рис. 5.1. Схема производственного водоснабжения с двумя самостоятельны-

ми системами: а – общая; б – каскадного водоснабжения цехов:

1 – береговая насосная; 2 – артезианская скважина для подпитки системы и

хозяйственно-питьевого водопровода; 3 – химическая обработка поступающей во-

ды; 4 – насосная станция водоснабжения группы потребителей; 5, 6 –цехи промыш-

ленного предприятия; 7 – очистные сооружения цехов; 8 – удаление отходов; 9 –

водовод обратной воды; 10– общезаводские очистные сооружения

По кратности использования технической воды системы водоснаб-

жения разделяются на прямоточные и оборотные. Прямоточные схемы

водоснабжения промышленных предприятий теперь не используются

вследствие возможного загрязнения природных источников водоснаб-

жения и больших расходов воды в технологиях.

Как правило, используются оборотные схемы с одной (см. рис. 5.1)

или несколькими самостоятельными системами (рис. 5.1, а). Такая де

централизация позволяет сократить капитальные затраты на сооружение

водоводов и магистралей крупных разбросанных предприятий в преде-

лах промплощадки, суммарные расходы энергии на перекачку воды и

одновременно повысить надежность водоснабжения.

5.2 Конструкции водопроводных сетей

Водопроводная сеть является наиболее дорогой и очень ответст-

венной подсистемой системы водоснабжения. Основное требование к

водопроводной сети – это бесперебойная подача воды к точкам отбора

при условии обеспечения требуемого количества воды и требуемого на-

пора.

В соответствии с этими требованиями разрабатываются определен-

ные условия:

 прочность трубопроводов, т. е. высокое сопротивление внеш-

ним и внутренним нагрузкам;

 герметичность;

 гладкость внутренних поверхностей труб;

 долговечность, длительный срок службы;

 низкая стоимость как материалов, так и прокладки и эксплуа-

тации.

Для наружных водопроводных сетей применяются трубопроводы

из различных материалов: чугуна, стали, асбестоцемента, бетона, пла-

стмассы, стекла и дерева. Наиболее распространены чугунные трубо-

проводы. Применение чугунных труб обусловлено рядом достоинств –

они не подвержены коррозии, выдерживают высокие статические на-

грузки, однако имеют ряд

недостатков: большая металлоемкость (они

толстостенные); плохая сопротивляемость динамическим нагрузкам

(ударам, изменениям давлений); трудоемкость соединения.

Чугунные трубы выпускают раструбными, т. е. один конец имеет

расширение. Закрепляют их чеканкой. Иногда применяют резиновые

уплотнения.

Стальные трубы в системе водоснабжения применяются при зна-

чительных внутренних давлениях, а также при укладке в мокропори-

стые грунты

, в сейсмических районах, т. е. в условиях, где требуется

хорошая сопротивляемость динамическим нагрузкам и изгибающим

усилиям. Такие трубы выпускаются без каких-либо покрытий, поэтому

для защиты от коррозии их необходимо покрывать специальным по-

крытием (битумным) при прокладке.

Стальные трубы потеснили чугунные трубопроводы из-за своих

достоинств: более простое соединение; способность

выдерживать ста-

тические и динамические нагрузки, а также температурные удлинения;

они менее металлоемкие.

Однако стальные трубы имеют один существенный недостаток –

подверженность различным видам коррозии (почвенной, электрохими-

ческой), а, следовательно, срок службы стальных трубопроводов значи-

тельно ниже, чем у чугунных.

Асбестоцементные трубы изготавливаются заводским способом из

смеси цемента и асбестового волокна. Они обладают достаточно

хоро-

шими свойствами, что позволяет применять их наряду с металлически-

ми трубами. Достоинствами асбестовых труб являются: малая масса,

что облегчает их транспортировку; малая теплопроводность; стойкость

в отношении коррозии; гладкая внутренняя поверхность, которая со-

храняется в условиях эксплуатации.

Асбестоцементные трубы выпускаются на высокое давление до

16 кг/см

, диаметром до 500 мм и длиной секции от 2 до 6 м.

Недостаток таких труб – большая хрупкость при ударных нагруз-

ках (особенно при транспортировке), поэтому их применяют в основном

там, где и выпускают. При прокладке асбестоцементные трубы необхо-

димо армировать, укреплять.

Бетонные и железобетонные трубы используются в основном ля

водоводов, выпускаются большого диаметра

от 500 до 1600 мм для рас-

четных давлений до 1,5 МПа.

Пластмассовые трубы изготавливаются из полиэтилена высокой и

низкой плотности, а также из винипласта. Их выпускают в зависимости

от давления нескольких типов: на 0,25; 0,4; 0,6 и 1 МПа длиной до 12 м.

Наружный диаметр труб из полиэтилена высокой плотности достигает

600 мм. К достоинствам пластмассовых труб относятся

высокая стой-

кость к коррозии, небольшая масса, диэлектричность, малая теплопро-

водность, гладкая поверхность стенок. Недостатком таких трубопрово-

дов является их подверженность раздавливанию.

Деревянные трубы (латки) применяются в основном для техниче-

ского водоснабжения, соединяются муфтами.

Стеклянные трубопроводы изготавливают из очень прочного и

стойкого стекла и применяют в основном в лабораторно-

исследовательских условиях

5.3 Прокладка водопроводных сетей

Существует наземная (чаще на территории промплощадок) и под-

земная (на территории населенных пунктов) прокладка трубопроводов.

Подземная прокладка в свою очередь бывает канальной и бесканальной.

Наиболее часто встречается бесканальная прокладка трубопроводов.

Глубина прокладки трубопроводов выбирается с учетом глубины

промерзания грунта (для Томска она составляет более 2 м) и высоты

подъема грунтовых вод.

Водопроводные сети после их прокладки или ремонтных работ

подвергаются гидравлическим испытаниям. Величина испытательного

давления зависит от

материала трубопроводов:

 для чугунных труб – 0,5

исп раб

РР МПа



 ;

 для стальных труб –

исп раб

РКР



 , где К - повышающий ко-

эффициент, зависящий от диаметра трубопровода,

К = 1,25 1,5;

 для асбестоцементных труб – 0,3

исп раб

РР МПа



 .

В водопроводных сетях устанавливается запорно-регулирующая

арматура: входные и выходные задвижки на ответвления, на протяжен-

ных участках – секционные задвижки и др. Для возможного спуска во-

ды в самых низких точках сети устанавливаются специальные дренаж-

ные патрубки. А для удаления воздуха из системы в верхних точках ус-

танавливают специальные воздухоудалители (вантузы,

воздушники).

Присоединение ответвлений и установка запорно-регулирующей арма-

туры осуществляется в водопроводных колодцах. Водопроводные ко-

лодцы изготавливаются либо кирпичной кладкой, либо бетонные.

Наряду с запорно-регулирующей арматурой в водопроводных се-

тях устанавливаются предохранительные устройства, не допускающие

повышение давления сверх установленных пределов (обратные клапа-

ны, вантузы). Основной причиной повышения давления является воз

никновение гидравлического удара. Гидравлический удар может воз-

никнуть в результате внезапной остановки насосов, при быстром закры-

тии задвижек и водопроводных кранов на сети.

6 Системы оборотного водоснабжения

Системы оборотного водоснабжения применяются на промышлен-

ных предприятиях в тех случаях, когда путем очистки и охлаждения вод

можно добиться восстановления требуемых качеств. Оборотные систе-

мы водоснабжения могут быть как общезаводские, так и локальные, для

отдельных цехов, оборудования, производства.

Создание оборотной системы водоснабжения значительно удоро-

жает первоначальную стоимость предприятия, требует значительного

вложения капитальных затрат.

Оборотные системы водоснабжения характеризуются:

 Показателем эффективности – 100%

об

об ист





;

 Показателем безвозвратных потерь – 100%

пот

об ист







По этим показателям определяется эффективность работы пред-

приятия по использованию воды.

На некоторых предприятиях показатель безвозвратных потерь оп-

ределяется:

100%

ист сбр

пот

об ист послед исп

QQ Q









(6.1)

При проектировании систем оборотного водоснабжения необходи-

мо провести следующие мероприятия:

1. изучить и проанализировать генплан стройплощадки предпри-

ятия;

2. сгруппировать производства и цеха, использующие воду для од-

них и тех же целей;

3. оценить производства и цеха по количеству потребляемой воды;

4. сгруппировать производства и цеха по требуемому напору воды;

5. произвести

оценку качества отработанной воды по каждому про-

изводству;

6. оценить возможность осуществления оборотного водоснабжения

по группам производств и цехов;

7. произвести оценку возможности создания системы оборотного

водоснабжения для всего предприятия в целом с учетом необходимого

состава очистных сооружений и реконструкции самой системы водо-

снабжения.

7 Охлаждающие устройства систем

оборотного водоснабжения

7.1 Общие сведения

В системах оборотного водоснабжения происходит повторное

(многократное) использование части воды. При этом в некоторых слу-

чаях техническая вода нагревается. Перед повторным использованием

температура воды должна быть снижена в соответствии с требованиями

технологии. Снижение температуры технической воды достигается в

специальных охлаждающих устройствах (охладителях).

По способу отвода теплоты охладители подразделяются на испари-

тельные и поверхностные (радиаторные). В испарительном охладителе

отвод теплоты достигается в результате испарения при непосредствен-

ном

контакте с воздухом, в поверхностном – вода движется в трубках,

омываемых с внешней стороны воздухом или хладоносителем.

По способу подвода воздуха к охлаждаемой воде охладители де-

лятся на:

 открытые – с непосредственным соприкосновением воды и

воздуха;

 башенные – соприкосновение воды и воздуха происходит за

счет тяги;

 вентиляторные – воздух подается вентилятором;

 смешанные.

По характеру соприкосновения воды и воздуха устройства бывают

капельные, пленочные и комбинированные.

В основном для контакта воздуха с водой необходимы какие-либо

поверхности. Создание этих поверхностей осуществляется брызгальны-

ми устройствами.

Самым простым устройством для охлаждения воды в естествен-

ных условиях являются водоемы (охлаждающие пруды).

Выбор типа охладителя производится на основе

технико-

экономического сравнения по минимуму приведенных затрат с учетом

показателей работы всей заводской системы технического водоснабже-

ния. Теоретическим температурным пределом охлаждения вод является

температура мокрого термометра, соответствующая состоянию окру-

жающего воздуха.

Удельное количество теплоты, передаваемое при контакте воздуха

с водой:





ккв





 , (7.1)

где

 – температура воздуха,

С;

t – температура воды,

С;



– коэффициент теплоотдачи от воды к воздуху, кДж/(кг

С).

Испарение жидкости происходит за счет разности парциальных

давлений водяных паров при температуре поверхности жидкости и в

окружающем воздухе





исп исп s





 , (7.2)

где

исп



– коэффициент теплоотдачи за счет испарения испарения,

кДж/(кг



С);

– парциальное давление водяных паров при температуре по-

верхности воды в водохранилище, Па;

р – парциальное давление водяных паров в воздухе (абсолютная

влажность воздуха), Па.

Возможны три случая в процессе взаимодействия воздуха с водой:





– преобладает теплообмен за счет контакта воды и возду-

ха (самый благоприятный);



 – охлаждение происходит за счет испарения;



 – охлаждение воды наблюдается за счет того, что темпе-

ратура окружающего воздуха больше температуры мокрого термометра.

7.2 Конструктивные особенности водоохладителей

Испарительные охладители могут быть представлены: прудами-

охладителями (водохранилища-охладители), брызгальными бассейнами

и градирнями башенного или вентиляторного типов.

Пруды и водохранилища-охладители обладают рядом несомненных

достоинств. Они обеспечивают более низкие температуры охлаждения

воды в течение года; являются регуляторами поверхностного стока;

просты в эксплуатации и могут обеспечить водой оборотное водоснаб-

жение любого крупного

завода. Однако создание водохранилищ-

охладителей сопряжено со значительными капитальными затратами как

на основное сооружение, так и на строительство очистных сооружений.

Брызгальные бассейны требуют сравнительно небольших капита-

ловложений и применяются при небольших расходах технической воды

(до 300 м

/ч). Обладают плохой охлаждающей способностью и допус-

кают большие потери воды. Они представляют собой бетонные резер-

вуары, в которые вода поступает через водораспределительные устрой-

ства (форсунки, дырчатые трубы).

Брызгальные бассейны должны периодически очищаться. Площадь

бассейна определяется из условия 0,8–1,2 м

бас./м

охл. воды.

Градирни бывают следующих типов:

1. Открытые с естественной тягой – в нижней части градирни со-

оружается бассейн, который обнесен жалюзийными устройствами вы-

сотой 3–4 м. Вода подается сверху, стекает по ним в бассейн и охлажда-

ется.