Đồ án môn học Hệ thống cung cấp Nhiệt
Thiết kế hệ thống cung cấp Nhiệt cho một cụm công nghiệp Trang 3
Sinh viên : Đặng Hồng Chuyên. Lớp : Máy & Thiết bị Nhiệt Lạnh 02 - K50 Đề tài đồ án môn học
hệ thống cung cấp nhiệt

Họ và tên sinh viên: Đặng Hồng Chuyên.
Lớp: Máy và thiết bị Nhiệt lạnh 02_K50.

Nội dung đồ án môn học:

Thiết kế hệ thống cung cấp Nhiệt
cho một cụm công nghiệp

Với các thông số sau:
Nhà máy đường : 55 tấn/ngày.
Nhà máy rượu : 55 tấn/ ngày.
Nhà máy sợi : 55 tấn/ ngày.

Các yêu cầu thực hiện:
Xác định nhu cầu cung cấp nhiệt của hệ thống.
Xác định phụ tải nhiệt.
Chọn nguồn cung cấp nhiệt.
Lập sơ đồ hệ thống cung cấp nhiệt.
Tính toán bù giãn nở nhiệt.
Tính toán thuỷ lực mạng nhiệt.

sâu về lĩnh vực này.
Để có kiến thức cơ bản để có thể khảo sát, thiết kế, xây dựng và vận hành hệ
thống cung cấp nhiệt một cách an toàn và kinh tế, sinh viên ngành nhiẹt đã được
trang bị môn học Hệ thống cung cấp nhiệt và làm đồ án về môn học này. Do kiến
thức còn hạn chế nên bản đồ án môn học này chỉ trình bày việc tính toán thiết kế về
nhiệt thuần tuý mà chưa mở rộng phạm vi việc thiết kế hoàn chỉnh toàn bộ một xí
nghiệp sản xuất sử dụng năng lượng nhiệt.
Dưới đây là bản tính toán thiết kế hệ thống cung cấp nhiệt cho một cụm công
nghiệp nhẹ gồm nhà máy sản xuất đường, sản xuất rượu và nhà máy sản xuất sợi.
Do kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án này chắc chắn không tránh khỏi nhưng sai
sót, rất mong thầy hướng dẫn sẽ chỉ bảo cho em làm đạt được kết quả tốt nhất và
đúng tiến độ đã đặt ra. Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn Hoàng Văn
Chước đã hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này.

Em xin chân thành cảm ơn!...

Sinh viên:
Đặng Hồng Chuyên

Hà nội, tháng năm 2009.


1 1
G : Công suất của xí nghiệp sản xuất đường G 55 tấn/ngày.
q : Suất tiêu hao nhiệt riêng q 11,5 GJ/tấn.

Thay vào có:
Suất tiêu hao nhiệt là:
1
Q 55.11,5 632,5 GJ/ngày =26,35 GJ/h.
Suất tiêu hao hơi:

1 1
1
"
1 1
Q Q
D
i i r
, hơi bão hoà ở áp suất p 4at có
nhiệt ẩn ngưng tụ là r 2135 kJ/kg.
Do vậy:
Suất tiêu hao hơi là:
6
3
1
1
Q 26,35.10
D 12,35.10 kg/h=12,35 tấn/h.
r 2135

1.1.2 Xí nghiệp sản xuất rượu:

Q Q
D
i i r
, hơi bão hoà ở áp suất p 4at có
nhiệt ẩn ngưng tụ là r 2135 kJ/kg.
Do vậy:
Suất tiêu hao hơi là:
6
3
2
2
Q 66,3.10
D 31,05.10 kg/h=31,05 tấn/h.
r 21351.1.3 Xí nghiệp sản xuất sợi:

3 3 3
Q G .q
Trong đó:





3 3
3 3
G : Công suất của xí nghiệp sản xuất sợi G 55 tấn/ngày.
q : Suất tiêu hao nhiệt riêng q 9,4 GJ/tấn.

đó suất tiêu hao hơi cho toàn bộ cụm công nghiệp trên là:

0 1 2 3
D D D 1,05D 1,05.(D D D )

0
D 1,05.(12,35 31,05 10,15) 60 tấn/h.

1.2 Chọn nguồn cung cấp nhiệt:
1.2.1 áp suất hơi tại nguồn:
Do có tổn thấp áp suất từ nguồn đến các xí nghiệp tiêu thụ do tổn thất trên
đường ống dẫn hơi nên nguồn cấp hơi cần sản xuất hưoi ra có áp suất cao hơn so
với yêu cầu của nơi tiêu thụ.
Ta đã chọn áp suất hơi tại các xí nghiệp tiêu thụ là p = 4at. Chọn tổng tổn
thất áp suất là p 2at do đó áp suất hơi tại nguồn là:
0
p p p 4 2 6at.
1.2.2 Nhiệt độ hơi:
Hơi cấp từ nguồn ra là hơi quá nhiệt có độ quá nhiệt
0
t (30 50) C .
Đồ án môn học Hệ thống cung cấp Nhiệt
Thiết kế hệ thống cung cấp Nhiệt cho một cụm công nghiệp Trang 7
Sinh viên : Đặng Hồng Chuyên. Lớp : Máy & Thiết bị Nhiệt Lạnh 02 - K50
Nhiệt độ của hơi là:
0 s
t t t

200 C.

Sơ đồ của trung tâm nhiệt điện: Đồ án môn học Hệ thống cung cấp Nhiệt
Thiết kế hệ thống cung cấp Nhiệt cho một cụm công nghiệp Trang 8
Sinh viên : Đặng Hồng Chuyên. Lớp : Máy & Thiết bị Nhiệt Lạnh 02 - K50
Chương 2

Sơ đồ cung cấp nhiệt

2.1 Tính toán diện tích:
Trong khuôn khổ của đồ án môn học này ở đây không trình bày quá trình
tính toán diện tích cũng như kết cấu của cả khu công nghiệp. Giả thiết rằng ta được
chủ đầu tư giao cho mặt bằng từ trước và chỉ thực hiện việc bố trí kết cấu của hệ
thống đường ống dẫn hơi đến từng xí nghiệp.
2.2 Bố trí mặt bằng xí nghiệp:

Với suất tiêu hao hơi là: D
3
= 10,15 tấn/h. Hơi quá nhiệt có áp suất 6at và ở nhiệt
độ 200
0
C.
Chọn vật liệu làm ống:
Vật liệu làm ống được chọn là thép CT4 có các đặc tính vật lý như sau:
Modul đàn hồi:


6
E 18,15.10 .
ứng suất bền:
2
b
130 N/mm .
Độ dãn dài vì nhiệt:


5 -1
t
1,2.10 K .
Chiều dài ống:


1 5
L 1500 m.
Tính toán:
Ta có độ giãn dài của ống khi dẫn hơi là:

1 5
1 5
L 324
n 108 phần tử.
3 3

Để đảm bảo an toàn ta chọn


1 5
n 110 phần tử.
Các phần tử bù này được lắp đều trên khoảng cách chiều dài ống đồng thời dùng ổ
đỡ có định hướng ở khoảng giữa ống (1)-(5) để tránh sự xô lệch đường ống khi xảy
ra sự giãn nở. Dùng ổ đỡ cố định ở 2 đầu ống tránh sự tạo Mômen uốn cho các
đoạn ống rẽ nhánh.
3.2.2 Tính toán bù giãn nở cho đoạn (1)-(2):
Đoạn ống (1)-(2) cấp hơi cho 2 hộ tiêu thụ nhiệt là xí nghiệp đường và rượu
Với suất tiêu hao hơi là: D
1
+D
2
= 43,5 tấn/h. Hơi quá nhiệt có áp suất 6at và ở
nhiệt độ 200
0
C.
Chọn vật liệu làm ống:
Vật liệu làm ống được chọn là thép CT4 có các đặc tính vật lý như sau:
Modul đàn hồi:



L 1,2.10 .300.(200 20) 0,648 m=64,8 cm.
Do vậy số phần tử bù kiểu trượt mà ta cần lắp đặt trên đoạn ống (1)-(5) là:




1 2
1 2
L 64,8
n 21,6 phần tử.
3 3

Để đảm bảo an toàn ta chọn


1 2
n 25 phần tử.
Các phần tử bù này được lắp đều trên khoảng cách chiều dài ống đồng thời dùng ổ
đỡ có định hướng ở khoảng giữa ống (1)-(2) để tránh sự xô lệch đường ống khi xảy
ra sự giãn nở. Dùng ổ đỡ cố định ở 2 đầu ống tránh sự tạo Mômen uốn cho các
đoạn ống rẽ nhánh.
3.2.3 Tính toán bù giãn nở cho đoạn (2)-(3):
Đoạn ống (2)-(3) cấp hơi cho hộ tiêu thụ nhiệt là xí nghiệp rượu
Với suất tiêu hao hơi là: D
2
= 31,05 tấn/h. Hơi quá nhiệt có áp suất 6at và ở nhiệt
độ 200
0
C.
Chọn vật liệu làm ống:





2 3
2 3
L 259,2
n 86,4 phần tử.
3 3

Để đảm bảo an toàn ta chọn


1 2
n 90 phần tử.
Các phần tử bù này được lắp đều trên khoảng cách chiều dài ống đồng thời dùng ổ
đỡ có định hướng ở khoảng giữa ống (2)-(3) để tránh sự xô lệch đường ống khi xảy
ra sự giãn nở. Dùng ổ đỡ cố định ở 2 đầu ống tránh sự tạo Mômen uốn cho các
đoạn ống rẽ nhánh.
3.2.4 Tính toán bù giãn nở cho đoạn (2)-(4):
Đoạn ống (2)-(3) cấp hơi cho hộ tiêu thụ nhiệt là xí nghiệp Đường. Với suất
tiêu hao hơi là: D
1
= 12,35 tấn/h. Hơi quá nhiệt có áp suất 6at và ở nhiệt độ 200
0
C.
Chọn vật liệu làm ống:
Vật liệu làm ống được chọn là thép CT4 có các đặc tính vật lý như sau:
Modul đàn hồi:


1 2
L 1,2.10 .300.(200 20) 0,648 m=64,8 cm.
Do vậy số phần tử bù kiểu trượt mà ta cần lắp đặt trên đoạn ống (1)-(5) là:




2 4
2 4
L 64,8
n 21,6 phần tử.
3 3

Để đảm bảo an toàn ta chọn


2 4
n 25 phần tử.
Các phần tử bù này được lắp đều trên khoảng cách chiều dài ống đồng thời dùng ổ
đỡ có định hướng ở khoảng giữa ống (2)-(4) để tránh sự xô lệch đường ống khi xảy
ra sự giãn nở. Dùng ổ đỡ cố định ở 2 đầu ống tránh sự tạo Mômen uốn cho các
đoạn ống rẽ nhánh.
3.3 Tính toán bù giãn nở nhiệt cho các đoạn ống hồi nước ngưng: Đồ án môn học Hệ thống cung cấp Nhiệt
Thiết kế hệ thống cung cấp Nhiệt cho một cụm công nghiệp Trang 13

0
C.
t
0
: Nhiệt độ ống lúc lặp đặt. Chọn
0
0
t 20 C là nhiệt độ môi trường.
Do vậy:


5
1
L 1,2.10 .638.(80 20) 0,4560 m=45,60 cm.
Chọn các phần tử bù kiểu trượt, để bù cho sự giãn nở ra của ống. ở đoạn ống này sự
giãn nở của ống chỉ xảy ra theo phương dọc trục của ống dẫn, mỗi phần tử bù kiểu
trượt chỉ bù được 3cm.
Do vậy số phần tử bù kiểu trượt mà ta cần lắp đặt trên đoạn ống là:


1
1
L 45,6
n 15,2 phần tử.
3 3

Để đảm bảo an toàn ta chọn
1
n 20 phần tử.
Các phần tử bù này được lắp đều trên khoảng cách chiều dài ống đồng thời dùng ổ



5
2
L 1,2.10 .1538.(80 20) 1,107 m=110,7 cm.
Đồ án môn học Hệ thống cung cấp Nhiệt
Thiết kế hệ thống cung cấp Nhiệt cho một cụm công nghiệp Trang 14
Sinh viên : Đặng Hồng Chuyên. Lớp : Máy & Thiết bị Nhiệt Lạnh 02 - K50
Chọn các phần tử bù kiểu trượt, để bù cho sự giãn nở ra của ống. ở đoạn ống này sự
giãn nở của ống chỉ xảy ra theo phương dọc trục của ống dẫn, mỗi phần tử bù kiểu
trượt chỉ bù được 3cm.
Do vậy số phần tử bù kiểu trượt mà ta cần lắp đặt trên đoạn ống là:


2
2
L 110,7
n 36,9 phần tử.
3 3

Để đảm bảo an toàn ta chọn
2
n 40 phần tử.
Các phần tử bù này được lắp đều trên khoảng cách chiều dài ống đồng thời dùng ổ
đỡ có định hướng ở khoảng giữa ống để tránh sự xô lệch đường ống khi xảy ra sự
giãn nở. Dùng ổ đỡ cố định ở 2 đầu ống tránh sự tạo Mômen uốn cho các đoạn ống
rẽ nhánh.

3
L 1,2.10 .1538.(80 20) 1,1074 m=110,74 cm.
Chọn các phần tử bù kiểu trượt, để bù cho sự giãn nở ra của ống. ở đoạn ống này sự
giãn nở của ống chỉ xảy ra theo phương dọc trục của ống dẫn, mỗi phần tử bù kiểu
trượt chỉ bù được 3cm.
Do vậy số phần tử bù kiểu trượt mà ta cần lắp đặt trên đoạn ống là:


3
3
L 110,74
n 36,9 phần tử.
3 3

Để đảm bảo an toàn ta chọn
3
n 40 phần tử.
Các phần tử bù này được lắp đều trên khoảng cách chiều dài ống đồng thời dùng ổ
đỡ có định hướng ở khoảng giữa ống để tránh sự xô lệch đường ống khi xảy ra sự
giãn nở. Dùng ổ đỡ cố định ở 2 đầu ống tránh sự tạo Mômen uốn cho các đoạn ống
rẽ nhánh.
Đồ án môn học Hệ thống cung cấp Nhiệt
Thiết kế hệ thống cung cấp Nhiệt cho một cụm công nghiệp Trang 15


0
, 25 bù kiểu trượt, 0 van rẽ nhánh.
Đoạn (1) (5)gồm: 1 cút 90
0
, 110 bù kiểu trượt, 0 van rẽ nhánh.
Lưu lượng hơi trên các tuyến ống:
Hơi đi theo tuyến (0) (1) (2) (4) (Hơi cung cấp cho xí nghiệp
đường) có:
3
1
D 12,35 tấn/h=12,35.10 kg 3600s 3,45 kg/s.
Hơi đi theo tuyến (0) (1) (2) (3)(Hơi cung cấp cho xí nghiệp
rượu) có:
3
2
D 31,05 tấn/h=31,05.10 kg 3600s 8,65 kg/s.
Hơi đi theo tuyến (0) (1) (5)(Hơi cung cấp cho xí nghiệp sợi) có:

3
3
D 10,15 tấn/h=10,15.10 kg 3600s 2,85 kg/s.
Tính giáng áp riêng theo các tuyến:
Hệ số tổn thất cục bộ khi hơi đi trong ống nằm trong khoảng 0,4 0,6. Để tính
giáng áp riêng ta giả thiết hệ số tổn thất cục bộ là 0,6 . áp suất của nguồn cung
cấp từ trung tâm nhiệt điện là
0
p 6 at . Ta có giáng áp của các tuyến
Hơi đi theo tuyến (0) (1) (2) (4) (Hơi cung cấp cho xí nghiệp
đường) có: