1)Obliczanie zapotrzeb.ciepła dla ogrzewania.

Q^c.o. = q^c.o.*V; [W]

Dla bud.mieszk. i uż.pub.:

Q^c.o. = q_M*V*(t_i - t_e); [W]

q_M = 1,6/⁶√V; [W/m³*K]

q_M = (0,3÷0,6); [W/m³*K]

q_M - mała chartka.cieplna bud.

Roczne zapotrzeb.ciepła na cele ogrzewania:

Q^c.o. = q_M*V*(t_i - t_e^śr)*n; [kWh/a]

n - liczba godz.ogrzew.w ciągu roku; dla III strefy klimatycznej n = 4820h/a.

2)Obliczanie zapotrzebowania ciepła na cele wentylacji.

Q^went. = q^went*V_w; [W]

Jeśli nie mamy q^went:

Q^went. = V_w*n*ς*c_p*(t_i - t_e^w)*1/3600; [W]

t_e^w є <-5; +5> ^oC

3)Obliczanie zapotrzeb.ciepła na cele c.w.u..

a)dla bud.uż.pub.i bud.przem.

Q^c.w.u. = q^c.w.u.*V; [W]

b)dla bud.mieszk.

Q^c.w.u. = a*m_c.w.u.*c_p*(t_wc - t_wz); [W]

a - wsp. zależny od rodzaju węzła ciepłowniczego;

* dla w.indywid. a = 1;

* dla w.grupowych a = 1 + (Δt_dop/50)

Δt_dop - dopuszcz.schłodzenie c.w.u. w najdłuższym obiegu. Δt_dop = 5^oC

m_c.w.u. - śr.godz.zapotrzeb.c.w.u. (przepływ masowy czynnika).

m_c.w.u. = 5,4*U*N_h; [kg/h]

5,4 - śr.godz.zapotrzeb.na c.w.u. dla 1 mieszk.; [kg/h*M]

U - liczba mieszk.

N_h - godzi.wsp. nierównom.rozbioru c.w.u. zależny od liczby mieszk.

N_h = 9,32*U^-0,244

c_p = 4187 J/kg*K ≈ 4190 J/kg*K - ciepło wł.wody

t_we = 55^oC

t_wz = 5^oC

4)Obliczanie zapotrzeb.ciepła na cele technologiczne

Q^T = q_t*V; [W]

5)Obl.zapotrzeb.ciepła dla c.o. wspólne dla bud.mieszk. i uż.pub..

Q_c.o^. = F*q_F*(1+k₁)*10^-6; [MW]

k₁ - wsp.uwz.zapotrzeb.ciepła na cele c.o. dla bud.uż.pub.. k₁ = 0,25

6)Zapotrzeb.ciepła na cele wentylacji (mech. w bud.uż.pub.).

Q_w^. = k₁*k₂*F*q_F*10^-6; [MW]

k₂ - wsp.uwz.zapotrzeb.ciepła na cele wentylacji. k₂ = 0,6

7)Zapotrzeb.ciepła do przygotowania c.w.u..

a)średnie

Q_c.w.u.^śr. = [1,2*U*(q_jd^BM+q_jd^BU)*(t_WC-t_WZ)*c_p*ς*10^-6]/(10³*86400); [MW]

U - liczba mieszk.; [M]

q_jd^BM - jednostkowe dobowe zużycie ciepłej wody w bud.mieszk.; [dm³/d*M]. q_jd^BM = 100÷115 dm³/d*M (w normie do 130)

q_jd^BU - jednostkowe dobowe zużycie ciepłej wody w bud. uż.pub.; [dm³/d*M]. q_jd^BU = 25 dm³/d*M

t_WC - temp.c.w.u. t_WC = 45÷55^oC

t_WZ - temp.wody zimnej. t_WZ = 5÷10^oC

c_p - ciepło wł.wody; c_p = 4187 J/kg*K

ς - gęstość wody; [kg/m³]. ς = 995,5 kg/m³

b)maksymalne

Q_c.w.u.^. = 2,4*Q_c.w.u.^śr; [MW]

8)Wskaźnik obciążenia cieplnego na cele c.o..

φ_x^c.o. = (t_i-t_e^x)/(t_i-t_e)

t_e^x = - 20÷12^oC

9)Wskaźnik obciążenia cieplnego na cele wentylacji.

Jeśli t_e^x ≥ t_e^w, to φ_x^w = (t_i-t_e^x)/(t_i-t_e^w)

t_e^w = 1,25*t_śr^mies;[^oC]

Jeśli t_e^x < t_e^w, to φ_x^w jest stałe i równe wartości φ_x^w, jak dla t_e^x = t_e^w

10)Zapotrzeb.c.w.u. dla lata.

Q_c.w.u.^L. = Q_c.w.u.*β*[(t_WC^śr-t_WZ^L)/(t_WC^śr-t_WZ^Z)]; [MW]

- dla bud.mieszk. i uż.pub. β = 0,8;

- dla bud.przem.β = 1;

- dla obiektów wczasowychβ = 1,5.

t_WC^śr = 50^oC

t_WZ^L = 15^oC

t_WZ^Z = 5^oC

11)Moc ciepl.kotł.parowej.

Q_KP = m_p*(i_p-i_k); [kW]

i_p - e.wł.pary wytworzonej w kotle; [kJ/kg]

i_k - e.wł.skroplin powracających do kotła; [kg/s]

Jeśli jest przegrzewacz, to odczytujemy jak dla pary przegrzanej, jeśli nie ma, to jak dla nasyconej.

1kcal/kg = 4,187kJ/kg

1kcal/h = 1,163W

12)ODGAZOWYWACZ

a)Średnica kolumny odgazowywacza.

Z równania ciągłości:

Q = υ*F = V

m_u = υ*F*ς_w80; [kg/s] => F = m_u/(υ*ς_w80)

υ - pr.wody uzda. 50m/h = 0,139m/s

F = π*d_KO²/4 => d_KO = √4*F/π = 0,34m

Przyjęto rzecz.śr.kol.odgazow. 350mm

b)Min.przepływ pary wtórnej w kol.odgazow.przy założeniu .υ_min = 0,3m/s.

V_pwmin = F_rz*υ_min = m³/s

m_pwmin = V_pwmin*ς_pw = kg/s

c)Il.iepła potrzebna do podgrzania wody uzupełniającej.

Q = m_u*c_p*(t₁-t₂); [kW]

Przyjęto: c_p = 4,23kJ/kg*K

d)Strumień masy pary wtórnej.

Q = m_pwrz*(i_pw-i_w105); [kW] => m_pwrz = Q/(i_pw-i_w105) = kg/s

e)Rzecz.pr.pary wtórnej w kol.odgazow.

υ_pwrz = m_pwrz/(ς_pw*F_rz) =m/s > υ_min = 0,3m/s

f)Strumień masy wody grzejnej.

m_g = 1,15*m_pwrz*[(i_pw-i_w105)/(i_w104-i_w105)]; [kg/s]

g)Strumień masy wody grzejnej doprowadzanej do odgazow.

m_g1 = 2/3m_g = kg/s

h)Strumień masy wody grzejnej doprowadzanej do układu dysz.

m_g2 = 1/3m_g = kg/s

i)Przepływ masowy wody w obiegu uzupełniania.

m_uz = m_u + m_g=kg/s

j)Wydajność pomp uzupełniających.

V_uz = m_uz/ς_w105 = m³/s = m³/h

Zakłada się czas pracy pompy uzupełniającej 30min/h.

V_puz = 2*V_uz = m³/h

13)ODWADNIACZ

a)Straty mocy cieplnej z rurociągu do otoczenia.

Q_str = u_j*L*Δt. = u_j*L*(t_r-t_o)

Q_str = W≈kW

b)Strumień masowy skroplin powstających wskutek strat ciepła.

m_s = (3600*Q_str)/r; [kg/h] r - ciepło parowania

c)Masowa wydajność odwadniacza.

Przyjęto 3 razy większą (z wykładów 2÷3).

m_o = 3*m_s = kg/h

d)Ciśnienie różnicowe.

Δp_r = p₁ -p₂; [bar]

p₁ - c.przed odwad.(pary suchej); [bar]

p₂ - c.e za odwad.(skropliny); [bar]

14)ZBIORNIK KONDENSATU

m_z = m_pk

m_pk = t/h = kg/s

m_uzd + m_k + m_p = m_z

m_k = %*m_pk = kg/s

m_uzd + m_p = m_z - m_k

m_uzd + m_p = kg/s

m_uzd*i_w20+ m_k*i_w90+ m_p*i_pw= m_z*i_w85

m_uzd + m_p = 0,1

Moc cieplna kotła

Q_KP = m_pk*(i_pw-i_w85) = 789,23kW

15)ZAWÓR REGULACYJNY

a)współczynnik przepływu

k_V = m_p/(14,2*m*√p₁*ς₁); [m³/h]

m_p - strumień masy pary; [kg/h]

p2/p1	≤ 0,6	0,7	0,75	0,8
m	1	0,96	0,92	0,86
p2/p1	0,85	0,9	0,95
m	0,77	0,66	0,48

p₁ - ciś.absol.pary przed zaworem; [bar]

ς₁ - gęstość pary przed zaworem; [kg/m³]

b)spadek ciśnienia na zaworze regulacyjnym przy całkowitym otwarciu

Δp_ZR100% = 0,4*p₁;[bar]

Δp_ZR= 0,4*p₁;[bar]

Δp_ZR = p₁ - p₂; [bar]

p₂ = p₁ - Δp_ZR = bar

p₂/p₁ => m

k_V = m_p/(14,2*m*√p₁*ς₁); [m³/h]

16)ROZPRĘŻACZ ODMULIN I ODSOLIN

a)Strumień masy pary wtórnej w rozprężaczu.

m_pw = m_r*[(i_w165-i_w105)/(i_pw-i_w105)] = kg/h

m_r - wydajność odsalania

b)Objętość rozprężacza odmulin i odsolin.

V_r = 0,0005*m_pw*V_pw = m³

V_pw - objętość właściwa pary wtórnej w rozprężaczu

17)ROZPRĘŻACZ SKROPLIN

m_k = m_z + m_pw

Dla temp.kondensatu t_k = 120^oC strumień masy pary wtórnej jest równy:

m_pw = m_k*[(i_w120-i_w90)/(i_pw-i_w90)] = m_k*0,055 = 5,5%*m_k

t_k = 130^oC m_pw = m_k*[(i_w130-i_w90)/(i_pw-i_w90)] = m_k*0,074 = 7,4%*m_k

t_k = 140^oC

m_pw = m_k*[(i_w140-i_w90)/(i_pw-i_w90)] = m_k*0,092 = 9,2%*m_k

18)Zawór bezpieczeństwa.

d_o=√(4*A_ocałk)/π ; [mm] d_omin=15mm

A_ocałk=A_ow+A_pw ; [mm²]

A_ow=m_w/[5,03*α_w*√(p₁-p₀)*ς₁] ; [mm²]

m_w=m_ZB-m_pw ; [kg/h]

m_ZB=(Q_{max k}*3600)/r ; [kg/h]

Q_{max k} - max moc ciplna kotła; [kW]

r - ciepło parowania wody; r=2300kJ/kg

m_pw=m_ZB*[(i_w1-i_w2)/(i_pw-i_w2)] ; [kg/h]

i_w1 - e.wł.wody w temp dopuszczalnej przy ciśnieniu otwarcia zaworu; [kJ/kg]

i_w2 - e.wł.wody w temp nasycenia przy ciśnieniu wylotowym z zaworu; [kJ/kg]

i_pw - e.wł.pary wtórnej przy ciśnieniu otwarcia zaworu; [kJ/kg]

α_w­- wsp.wypływu zaworu dla wody; α_w=0,25

p₁=1,05*p_r ; p_r=p_max - c.robocze najsłabszego elementu inst.

p₀=0 ; [MPa] - c.na zew.rury wyrzutowej

ς₁ - gęstość wody przed zaworem (przy nadciś.p₁)

A_pw=m_pw/[10*K₁*K₂*α_p*(p₁+0,1)] ;[mm²]

K₁ - 0,533÷0,524; w zależności od ciśnienia (0,3÷0,6MPa)

β=0,1/p₁ ; β≤β_kr = 0,546 to K₂=1

α_p - wsp.wypływu zaworu dla pary; α_p=0,6

19)Powierzchnia składowania paliwa i żużla.

a)paliwo

A_p=[B*(1+a)]/(ς_p-h_p); [m²]

B - ilość magazynowego paliwa; [kg]

a - dodatek na komunikację (0,15÷0,25)

ς_p - gęstość nasypowa magazynowanego paliwa; [kg/m³]

h_p - wysokość warstwy magazynowanego paliwa (1,6÷2m)

b)żużel

A_ż=B_ż*/(ς_ż-h_ż); [m²]

B_ż - ilość zgromadzonego żużla; [kg]

B_ż = 0,007*B*n*A_i^r; [kg]

n - il.dni składowania

A_i^r - zawartość popiołu w paliwie [%]

ς_ż - gęstość nasypowa żużla; (800kg/m³)

h_ż - wysokość składowania (do 1,2m)

20)Obliczanie ilości paliwa niezbędnego do spalania w kotłach.

a)max godz.zużycie paliwa

B_h^SG/L=Q_c^SG/L*3600/(Q_{i min}^r*η_k); [kg/h]/[m³/h]

Q_c^SG/L - zapatrz.mocy cieplnej w sezonie ogrzew.; [kW]/dla okresu lata

Q_{i min}^r - wartość opałowa paliwa w stanie roboczym (min.); [kJ/kg]

η_k - sprawność cieplna kotła

b)roczne zapotrzeb.paliwa

B_a=B_a^c.o.+B_a^c.w.u.+B_a^t; [kg/a]/[m³/a]

B_a^c.o

- dla paliwa stałego (wzór Hottingera)

B_a^c.o = (Q^c.o.*SD₂₀*a*y*24*3600)/[Q_i^r*η_wη_s*(t_i-t_e)]; [kg/a]

Q^c.o. - wymagana moc ciepl.na cele c.o.; [kW]

SD₂₀ - liczba stopniodni okresu ogrzew.dla danej miejscowości przy temp.zew.t_e=20^oC; [K*d/a]

a - wsp.zwiększający

y - wsp.zmniejszający

Q_i^r - wartość opałowa paliwa w stanie roboczym

η_w - spr.całk.

η_s - spr.zew.sieci (dla kotłowni bud.η_s=1, dla kilku budynków η_s=0,5÷0,8)

t_i - śr.temp.pow.wew.

t_e - temp.pow.zew. (w zal.od strefy)

- dla paliwa gazowego

B_a^c.o = (Q^c.o.*SD₂₀*24*3600)/[Q_i^r*η_kη_inst ^c.o.*(t_i-t_e)]; [m³/a]

η_k - spr.kotła

η_inst ^c.o - spr.eksploatacyjna inst.c.o. (dla kotłowni bud.η_inst ^c.o=0,96, inne η_inst ^c.o=0,92÷0,93)

- dla paliwa ciekłego

B_a^c.o = (Q^c.o.*LD_SG*φ_x*24*3600)/(Q_i^r*η_kη_inst ^c.o.); [kg/a]

LD_SG - liczba dni sezonu ogrzew.

φ_x - średni współ.obciązenia cieplnego

φ_x = (t_i-t_e^SG)/(t_i-t_e)

t_e^SG - śr.temp.pow.zew.w sezonie ogrzew.

B_a^c.w.u./B_a^t

B_a^c.w.u./t= (B_a^c.w.u./t*LD*τ*3600)/(Q_i^r*η_kη_inst ^c.w.u./t); [kg/a]/[m³/a]

LD - liczba dni w ciągu roku związana z poborem mocy cieplnej na poszczeg.cele (c.w.u.365)

τ - liczba godz.w ciągu doby

η_inst ^c.o - spr.eksploatacyjna wody c.w.u./t (dla paliwa gazowego 0,6-0,7; ciekłego 0,4-0,5; stałego 0,3-0,4.

---