OGRZEWNICTWO ca6 przyklad

PRZYKŁAD OBLICZENIOWY (Przykład 9.1):
Zaprojektować instalację parową, rozdział dolny, przewody kondensatowe zalane, obciążenia
cieplne wg schematu obliczeniowego.
1. Dobór kotła
Qk= Qobl x (1+a) / 0,9 = 29.950 x (1+0,10) / 0,9 = 36.600 W
(9.1.1)
Przyjęto kocioł żeliwny parowy, członowy KZ 5 – K – 4 o mocy nominalnej Qk = 42,6kW,
paliwo: koks (lub mieszanka koksu i węgla kamiennego 1:1)
Ustawienie i podłączenia kotła zgodnie z PN-87/B-02411 wg rysunku rzutu piwnic
2.1 Określenie przekroju komina (np. wg wzoru uproszczonego – Sandera)
┌─┐
┌──┐
Fk = 0,86*a*Qk / √ h = 0,86*0,03*42600 / √ 18,9 = 252 cm2
(9.1.2)
Qk – moc dobranego źródła ciepła, W
a – współczynnik uwzględniający rodzaj paliwa i sposób prowadzenia komina, dla kotłów na paliwo stałe 0,03
h – wysokość czynna komina (od podłączenia czopucha do wylotu)
Przyjęto najmniejszy dopuszczalny przekrój 0,2x0,2m (400 cm2) murowany z cegły
2.2 Wymagana wysokość komina ze względu na zapewnienie niezbędnego ciągu
kominowego:
Dla kotła K 5 – K – 4 wymagany ciąg kominowy wynosi 26 Pa (wg karty katalogowej),
temperatura spalin 180 oC
Niezbędną wysokość komina zapewniającą uzyskanie odpowiedniego podciśnienia w
komorze paleniskowej w uproszczeniu obliczyć można ze wzoru:
hmin = 39 S / ((1/(273+tz) - (1/(273+ts)) Pb), m
(9.1.3)
S - wymagany ciąg kominowy dla kotła, Pa
tz – temperatura powietrza zewnętrznego (najniekorzystniejsze warunki tj. 12 lub 20), oC
tz – średnia temperatura spalin, oC
Pb- ciśnienie barometryczne, Pa (przy braku danych można przyjąć 101325 Pa)
hmin = 39 x 26 / ((1/(273+12) - (1/(273+180)) 101325) = 7,16 m (warunek spełniony)
2.3 Czopuch
Fcz = 1,4*Fk = 1,4 x 400 = 560 cm2
(9.1.4)
Przyjęto przekrój 0,2x0,28m (560 cm2) murowany z cegły
2.4 Wentylacja kotłowni
Przyjęto przekrój kanału nawiewnego 0,22x0,22 (powierzchnia brutto 484 cm2) blaszany,
zaopatrzony w kratkę na wlocie i wylocie kanału (powierzchnia netto/brutto 0,9) i
przepustnicę powietrza zmniejszającą przy pełnym zamknięciu przekrój kanału do
8
powierzchni 80 cm2. Wylot kanału nawiewnego wyprowadzony 1m nad powierzchnię
posadzki z tyłu kotła
Przyjęto przekrój kanału wywiewnego 0,14x0,14 (powierzchnia brutto 196 cm2) murowany z
cegły (w bloku kominowym), zaopatrzony w kratkę wentylacyjną umieszczoną pod stropem
kotłowni o wymiarach 14 x 21 cm (powierzchnia netto/brutto 0,9) i zamykaną wyczystkę na
wysokości 30 cm od poziomu posadzki.
3
Zestawienie oporów miejscowych
nr
działki
1g,
8g
2g-4g,
9g-11g
1, 3
średnica
2
15
4
20
4a
20
5
25
6
25
7
50
8, 9, 10
15
11
15
11a
15
15
15
zmiana średnicy/
nagłe zwęż./rozsze.
grzejnik
1,0
grzejnik
1,0
zawór
odsadzka
grzejnikowy
10,0
grzejnikowy
10,0
1xo
1 x 0,5
1xo
1 x 0,5
obejście
kolano/łuk
1xk
1 x 2,0
Trójnik
13,5
odgałęz. zas
1,5
przelot
0,5
przelot
0,5
15-20
zwężenie 20/15
0,3
prosty x 1
8,5
zwężenie 32/20
0,3
zwężenie 40/25
0,3
zwężenie
(rozdzielacz)
0,5
kocioł + rozszerz
(rozdzielacz)
0,5 + 1,5
Suma ζ
1xk
1 x 2,0
13,0
0,5
0,8
11,0
przelot
0,5
przelot
0,5
0,8
0,8
prosty x 1
7,0
3xł
3 x 0,5
7,5
prosty x 1
5,0
2xł
2 x 0,5
8,0
przelot
0,5
prosty x 1
10
1xk
1 x 2,0
0,5
12,0
odgał.
1,5
1,5
Dobór średnic i obliczenia hydrauliczne magistrali obliczeniowej
4
nr
dz.
1g
1
2
3
4
4a
5
6
7
Q,
kW
0,7
0,7
1,38
2,06
2,78
2,78
10,78
12,63
29,95
m,
kg/s
l,
m
1,08 1,0
1,08 3,0
2,38 3,0
3,53 3,0
4,75 1,2
4,75 13,8
5,13 12,0
18,47 10,0
51,33 4,0
zgodny/ d, max(w)
przeciw. mm
m/s
w
m/s
R,
dPa/m
R l,
dPa
Obieg grzejnika w pomieszczeniu 407 (pion 1)
6
4
1,0
p
15
1,0
6
4
1,0
p
15
3,0
6
5
2,5
p
15
7,5
7
4
1,0
p
20
3,0
7
6
2,0
p
20
2,4
18
6
2,0
z
20
27,6
22
13
7,0
z
25
84,0
22
15
9,0
z
25
90,0
12
10
2,0
p
50
8,0
Razem:
226,5
ζ
Z,
dPa
13,5
0,5
0,8
0,5
11,0
0,8
0,8
7,5
8,0
6,6
0,2
0,6
0,2
13,2
1,0
4,0
52,5
25,6
103,9
Rl +Z
dPa
7,6
3,2
8,1
3,2
15,6
28,6
88,0
142,5
33,6
330,4
Długość przewodów poziomych pomiędzy rozdzielaczem kotłowni, a pionem 1 wynosi 35,8m, wymagana
odległość pomiędzy odwadniaczami dla przewodów izolowanych 20-50m, przewody rozdzielcze o średnicy 2025mm (odległość pomiędzy odwodnieniami 40-50m). Ze względu na rozległość sieci przewodów rozdzielczych
odwodnienia tylko pod pionami.
Prowadzenie przewodów ze spadkiem 0,5% w kierunku przepływu, 35,8 x 0,005 = 0,18m. Różnica pomiędzy
początkiem, a końcem magistrali (przewody poziome) 18 cm
5. Ciśnienie robocze w źródle ciepła:
pr = pgrz + ∑ (Rl +Z) = 200 + 330,4 = 530,4 dPa
9
(9.1.5)
gdzie:
pgrz – wymagane ciśnienie pary w odbiorniku, przyjęto dla grzejników 200 dPa
∑ (Rl +Z) – opory przepływu pomiędzy źródłem ciepła a najniekorzystniej położonym grzejnikiem
Przyjęto ciśnienie robocze (dyspozycyjne) w kotle 550 dPa (dopuszczalny nadmiar ciśnienia w pozostałych
grzejnikach 25% z 550 = 137,5 Pa)
6. Dobór średnic i obliczenia hydrauliczne obiegów pozostałych grzejników
nr
dz.
Q,
m,
kg/s
kW
2g
0,68
3g
0,68
4g
0,72
8g
8
9
10
11
11a
0,52
0,52
0,92
1,30
1,85
1,85
l,
m
zgodny/ d, max(w)
przeciw. mm
m/s
w
m/s
R,
dPa/m
ζ
R l,
dPa
Z,
dPa
Obieg grzejnika w pomieszczeniu 307 (pion 1)
1,0
6
4
1,0
p
15
1,0 13,0
6,5
Działki wspólne 2 - 7
222,5
97,1
Razem:
223,5
103,6
Nadmiar ciśnienia: 550 – 200 –327,1 = 23 dPa ( 4% ciśnienia dyspozycyjnego)
obieg nie wymaga kryzowania
1,08
Obieg grzejnika w pomieszczeniu 207 (pion 1)
1,0
6
4
1,0
p
15
1,0 13,0
6,5
Działki wspólne 3 - 7
215,0
103,0
Razem:
216,0
109,5
Nadmiar ciśnienia: 550 – 200 –325,5 = 24,5 dPa ( 4% ciśnienia dyspozycyjnego)
obieg nie wymaga kryzowania
1,08
Obieg grzejnika w pomieszczeniu 107 (pion 1)
1,0
6
4
1,0
p
15
1,0 13,0
6,5
Działki wspólne 4 - 7
212,0
102,8
Razem:
213,0
109,3
Nadmiar ciśnienia: 550 – 200 –322,3 = 27,7 dPa ( 5% ciśnienia dyspozycyjnego)
obieg nie wymaga kryzowania
1,08
Obieg grzejnika w pomieszczeniu 421 (pion 3)
2,5
6
3
0,8
p
15
2,0 13,5
4,0
3,0
6
3
0,8
p
15
2,4 0,5
0,0
3,0
6
4
1,5
p
15
4,5 0,5
0,2
3,0
6
5
2,3
p
15
6,9 0,5
0,4
1,0
6
6
3,5
p
15
3,5 12
14,4
6,0
15
6
3,5
z
15
21,0 1,5
1,8
Działki wspólne 6- 7
98,0
78,1
Razem:
138,3
98,8
Nadmiar ciśnienia: 550 – 200 – 237,2 = 112,8 dPa ( 20% ciśnienia dyspozycyjnego)
obieg nie wymaga kryzowania
0,86
0,86
1,38
2,23
3,17
3,17
Rl +Z
dPa
7,5
319,6
327,1
7,5
318,0
325,5
7,5
314,8
322,3
6,0
2,4
4,7
7,3
17,9
22,8
176,1
237,2
Analogicznie liczymy obiegi grzejników 321, 221
11g
0,55
Obieg grzejnika w pomieszczeniu 121 (pion 3)
0,86 2,5
6
3
0,8
p
15
2,0 13,0
4,0
Działki wspólne 11, 11a oraz 6- 7
122,5
94,3
Razem:
124,5
98,3
Nadmiar ciśnienia: 550 – 200 – 222,8 = 127,2 dPa ( 23% ciśnienia dyspozycyjnego)
obieg nie wymaga kryzowania
6,0
216,8
222,8
7. Dobór średnic przewodów kondensatowych i odpowietrzających
Przewody kondensatowe zalane, odległość źródła ciepła od najdalej i najniżej położonego grzejnika < 50 m
Numery działek
Wszystkie działki
Średnica przewodu
Obciążenie cieplne w kW
mniejsze niż:
skropliny
15
32,56
10
odpowietrz.
15
8. Dobór odwadniaczy
Pomiędzy grzejnikiem i przewodem kondensatowym montowane są odwadniacze. Ich
wielkość można dobierać na przepływ strumienia kondensatu przy różnicy ciśnień przed i za
odwadniaczem na podstawie charakterystyki odwadniacza podanej przez producenta. Ze
względu na warunki rozruchu instalacji, kiedy ilość powstającego kondensatu jest dużo
większa od warunków obliczeniowych można przyjmować przepływ kondensatu 2-3 razy
większy niż w warunkach roboczych.
Najmniej obciążony grzejnik: Qg = 380 W
Najbardziej obciążony grzejnik: Qg = 720 W
Ilość kondensatu odprowadzana z grzejników (w zależności od ich wielkości) od 0,65 kg/h
do 1,10 kg/h
Różnica ciśnienia dyspozycyjnego dla odwadniaczy nie mniej niż 0,22 kPa
Dla G = 2,20 kg/h (2 x 1,1) i ∆p = 0,22 kPa dobrano dla wszystkich grzejników odwadniacze
płynowe fig M.3300 o średnicy nominalnej 15 mm.
8. Zabezpieczenie kotła (jednosyfonowy przyrząd bezpieczeństwa)
Zabezpieczenie kotła wykonać zgodnie z PN-75/B-02412
Kocioł powinien zostać wyposażony w:
a)
manometr z tarczą 150 mm o zakresie ciśnień 0-1 bara z zaznaczonym czerwoną kreską ciśnieniem 0,055
bara
b) wodowskaz z zabezpieczoną przed uszkodzeniem rurką szklaną, dwoma kurkami wodowskazowymi i
jednym kurkiem probierczym
c) sygnalizator akustyczny (gwizdawkę) informujący o przekroczeniu ciśnienia roboczego, z zamknięciem
hydraulicznym, dołączony do przyrządu bezpieczeństwa (jako alternatywa gwizdawka z zamknięciem
ciężarkowym podłączona do przestrzeni parowej kotła)
d) sygnalizator akustyczny (gwizdawkę) informujący o spadku poziomu wody poniżej dopuszczalnego,
umieszczony na zbiorniczku o poj. 4 dm3, którego dno jest umieszczone min. 400mm powyżej linii ciśnień
e) kurek spustowy
f) miarkownik dopływu powietrza do paleniska
g) pompę ręczną do napełniania
h) jednosyfonowy przyrząd bezpieczeństwa wg wymiarów:
przepustowość przyrządu bezpieczeństwa m= 3600 Q/r = 73,02 kg/h
ciśnienie robocze 5,5 kPa
średnica przewodu wyrzutowego: Dn1 40 mm (Dz = 48,3 mm Dw1 = 41,8 mm)
średnica przewodu ostrzegawczego: Dn2 25 mm (Dz = 33,5 mm Dw2 = 27,0 mm)
h1 = pr + 300 mm = 550 + 300 = 850 mm
h2 = [1,57 (Dw2)2 h1 + 0,785 (Dw1) 2 (h1+h2)] / [1,57 ((Dw1)2 +(Dw2)2)], mm
h2 = 785 mm
11
h3 = 200 mm
h4 = 1180 mm
zbiornik wyrzutowy h5 = 280 mm, Dw3 = 210 mm
opracował
dr. inż Bogdan Nowak,
Wrocław, 1-4 maja 2003
Literatura:
1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 12 kwietnia 2002r w sprawie warunków
technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75 poz.
690)
2. K. Pieńkowski, D. Krawczyk, W. Tumel, Ogrzewnictwo t. 2, Rozprawy naukowe nr 65,
Politechnika Białostocka, Białystok 1999
3. Rietschel/Rais, Ogrzewanie i klimatyzacja t. 2, Arkady, Warszawa 1973.
4. Recknagel-Sprenger-Honman-Schramek, Ogrzewanie i klimatyzacja, EWFE, Gdańsk
1994
5. PN-75/B-02412 Zabezpieczenie urządzeń wytwarzających parę niskoprężną. Wymagania
12