Курсовая работа (т): Проект технологической (технической) системы банно-прачечного комбината (сауна)

По рис. 1 составляется расчетная схема рис. 2.

Рис. 2. Расчетная схема

Предположив, что провода одного сечения по всей длине проводки, вычисляются моменты нагрузок не по участкам l, а по полным длинам L от каждой нагрузки до источника электропитания:

М'=p₁L₁+ p₂L₂ [Вт*м],

где: L₁=l₁; L₂=l₁+l₂.

Если считать моменты нагрузок по участкам, то тогда:

М''= P₁l₁+ P₂l₂ [Вт*м],

где: P₁=p₁+p₂; P₂=p₂.

Причем: М'= М''=М.

Расчет.

М'=200*1,2+200*3,2=880 Вт*м

М''=200*1,2+400*2=1040 Вт*м

Допустимая потеря напряжения в вольтах:

ΔU= ΔU%*U/100, В.

Согласно ПЭУ для осветительных сетей ΔU=±5% от номинального, для силовых сетей ΔU=±10%.

Расчет.

ΔU=5*220/100=11В для осветительных сетей,

ΔU=10*380/100=38 В для силовых сетей.

Сечение проводов должно быть не менее чем подсчитанное по выражению:

где: γ - удельная проводимость для меди, γ=54, а для алюминия - γ=32;- номинальное напряжение, В, для осветительной (однофазной) сети U=Uф=220 В, для силовой (трехфазной) сети U=Uл=380 В.

Расчет.

Ток на головном участке проводки, А:

где: Р₁ - мощность, проходящая по участку 01, Вт; U_ф - фазное напряжение, 220В; U_л - линейное напряжение, 380 В; cos φ₀₁ - коэффициент мощности участка 01.

Расчет.

4. Расчет вентиляции (кондиционирования) помещений

4.1 Расчет тепло- и влагоизбытков

Расход приточного воздуха определяется видом ассимилируемых вентиляцией вредностей теплоизбытков или загазованности (влагоизбытки и загазованность в этом случае не рассматриваются).

Выполняем расчет составляющих для определения полных тепловыделений в рабочую зону Q_n, кДж/ч (Вт).

Теплоизбытки от технологического оборудования:

_об=3,6*P_потр=3,6*12570=45252 кДж/ч

Теплоизбытки от людей:

_л=Q'_л*n_л=350*5=1750 Вт (6300 кДж/ч)

(принимаем теплоизбытки от одного человека 350 Вт)

Теплоизбытки от освещения:

_осв=3,6*А*F=3,6*4,5*28,44=461 кДж/ч

(площадь помещений - 28,44 м², удельный теплоприток А=4,5)_п=45252+6300+461=52013 кДж/ч

Определяем общие влагоизбытки:

=W_об+W_л=0+0,1*5=0,5 кг/ч

(влагоизбытков от оборудования нет, влаговыделения одного человека приняты ω=0,1 кг/ч, общая численность - 5 чел.).

.2 Определение расхода воздуха для удаления тепло- и влагоизбытков

Исходные данные:

теплосодержание приточного воздуха i_п=50,0 кДж/кг

- полные тепловыделения в помещениях Q_п=52013 кДж/ч (14448 Вт).

влаговыделения в помещениях W= 0,5 кг/ч

объем помещений, V=62,6 м³

вертикальное расстояние от пола до горизонтального отверстия всасывающего вентилятора Н=2 м.

Расчет.

1. Определение температуры воздуха в помещении: t_р.з.= t_п +8°С =30°С

2. Определение удельных избытков тепла:

=Q_п/V=14448/62,6=230,8 Вт/м³

3. Определение температуры воздуха, удаляемого из помещения:

_у= t_р.з +Δ (Н-2)=30+1,5*(2-2)=30°С

(по условию принимаем градиент температуры 1,5)

4.       Определение направления луча процесса изменения параметров приточного воздуха под воздействием тепло- и влагоизбытков:

а) вычисляем параметр ε= Q_п /W= 52013/0,5 = 104026 кДж/кг

б) на i-d диаграмме (приложение 5 «Методических указаний») находим точку «Е» (ε= 104026) и точку «А» (t₀= 0°С и d= 0 г/кг сухого воздуха). Соединим точку «А» с точкой «Е» прямой линией на диаграмме i-d и получим луч «АЕ».

5.       Определение направления луча процесса изменения параметров удаляемого воздуха.

а)       на i-d диаграмме находим точку «В», характеризующуюся параметрами приточного воздуха t_п=22,0°С и i_п=50,0 кДж/кг.

б)      проводим из точки «В» луч, параллельный линии «АЕ» до пересечения с линией (t_у =30° С) и получаем точку «С» (линия ВС || АЕ).

6.       Находим параметры приточного воздуха в точке «В», а именно d_п г/кг сухого воздуха и φ_п%, и в точке «С» - i_у кДж/кг, d_у г/кг сух. воздуха и φ_у%.

d_п = 11 г./кг

φ_п = 65%_у = 11,1 г/кг сух. воздуха_у = 52 кДж/кг

φ_у =60%

. Определяем плотность воздуха ρ кг/м³ при t°С, по выражению:

при температуре воздуха, поступающего в помещение t_п:

ρ_п= 353/(273+t_п) = 353/(273+22) = 1,2 кг/м³

при температуре удаляемого воздуха t_у:

ρ_у=353/(273+ t_у) = 353/ (273+30)= 1,17 кг/м³

8.       Вычисляем расход воздуха, необходимый для нейтрализации тепловыделений, м³/ч:

_т=Q_п/ [(i_у-i_п)* ρ_п]= 52013/[(52-50)* 1,2]=21672 м³/ч

и влаговыделений:

_В= (1000W/ [(d_у - d_п))* ρ_п]=(1000*0,5)/ [(11,1-11,0)*1,2]=4166,7 м³/ч

В дальнейшем за расчетный принимаем более высокий воздухообмен.

9.   Определение кратности вентиляционного воздухообмена, 1/ч:

К_вв=L_max/V= 21672/62,6~346 1/ч

10. Вычисляем теплоту, уносимую с вентилируемым воздухом, по выражению:

_в= с* ρ_у * V(t_П - t_H) К_вв= 0,28* 1,17 * 62,6 * 346 =7096 Вт,

где с - удельная теплоемкость воздуха, с=0,28  (принято равенство температур наружного и приточного воздуха)

11.     Вычисляем потери теплоты в Вт через ограждения (потолок, стены, двери и окна) помещений:

Q₀ =(t_П - t_H) SК_т F=(t_П - t_H) (К_тпF_п + К_тс F_c+ К_то F_о+К_тдF_д),

где F_п, F_с, F_о, F_д - площади ограждений перекрытий, стен, окон и дверей, соответственно.

Площадь перекрытий принимаем равной площади помещений F_п= 28,44 м²

Площадь окон F_о = 0,9*1,3*3+0,6*0,6=3,87 м².

Площадь двери F_д= 0,9*2,1=1,89 м²

Площадь стен F_С= 2,2*(6+3,9+3,6+2,4+6)= 48,18 м²

Q_o=0,117x28,44+0,185х48,18+0,565х1,89+0,468*3,87= 3,33+8,91+1,07+1,81= 15,12 Вт

12.  Расчетная теплоотдача калорифера, Вт:

_к=Q_в+Q_o=7096+15,12= 7111,12 Вт

13.  Вычисляем мощность калорифера по формуле, Вт:

Р_к=Q_к / η_к=7111,12/1=7111,12 Вт

где η_К - к.п.д. калорифера.

14.     Вычисляем суммарную поверхность нагрева калорифера, м²:

_к=Q_к/(К_тт*Δt)

_к=7111,12/(1,003x4)= 1772,5 м²,

где К_тт - коэффициент теплопередачи теплообменника 1,003 [Вт/(м*°С)]

Δt=tу-tср= tу - [(tn+tу)/2]= 30 - [(22+30)/2]=4°С.

.3 Подбор вентилятора и электродвигателя

Вентилятор подбирается в соответствии с подсчитанным общим расходом воздуха L, м³/ч и общей потерей давления SРi, Па.

а) определение параметров вентилятора.

Для обеспечения воздухообмена с L=21672 м³/ч (6 м³/с) возможно применение следующих вентиляторов, где η_в - частота вращения, мин^-1; Р - напор, Па и v - окружная скорость колеса, м/с,

1. №12 при η_в =300 мин^-1, Р=250 Па, v=17 м/с

2. №10 при η_в =500 мин^-1, Р=650 Па, v=27 м/с

3. №8 при η_в =1700 мин^-1, Р=1000 Па, v=43 м/с

б) определение мощности электродвигателя для привода вентилятора.

Р_эд =LхSР_i х К_з /(3600x1000х η_в х η_п х η_Р),

где К_з - коэффициент запаса 1,25;

η_в - к.п.д. вентилятора (по характеристике η_в =0,8…0,9);

η_п - к.п, д., учитывающий механические потери в подшипниках η_п =0,95;

η_р - к.п.д., учитывающий механические потери в передаче от вентилятора и двигателя (для клиноременной передачи η_р=0,9, при непосредственном соединении η_пр=1,0). При SР_i=Р получим мощность электродвигателя:

Р_эд=(21672х650х1,25)/(3600х1000х0,85х0,95х0,9)=6,73 кВт

По приложению 7 методического руководства выбираем электродвигатель типа А-51-2, Р=7,0 кВт, ω = 2890 об/мин. При этом применяется клиноременная передача с передаточным отношением

_по=η_в/ω=1700/2890=0,59.

. Составим функционально-структурную схему надежности технической системы, имеющей выше выбранные механизмы и устройства согласно конструкции и принципу работы отдельных устройств.

В структурную схему модели надежности предприятия не включены подсистемы городского наружного и внутреннего водоснабжения по причине малого влияния на производственный процесс в целом.

. Распределим и объединим элементы по подгруппам и группам с учетом их взаимодействия.

Подсистема технологического оборудования содержит следующие элементы:

- печь-электрокаменка (вероятность безотказной работы 0,97);

- электрический самовар (0,95);

- телевизор (0,93).

. Составим расчетные выражения для вычисления вероятностей безотказной работы подсистемы технологического оборудования и системы в целом.

Р_т=1 - (1-Р₁) х (1-Р₂) х (1-Р₃).

Р_сс(t)=Р_нэ(t) хР_вэ(t) хР_сотм(t)=Р_нэ(t) хР_вэ(t) х [1 - (1-P_c) x (1-P₀)] x [1 - (1-P_т) х (1-Р_м)]

4. Рассчитаем вероятность безотказной работы.

Р_т=1 - (1-0,97) х (1-0,95) х (1-0,93)=0,999895≈1.

Р_сс(t)=0,95х0,95х [1 - (1-0,95) x (1-0,95)] x [1 - (1-1) х (1-0,95)]=0,9002.

. Вычислим среднюю наработку на отказ.

При вероятности безотказной работы системы, превышающей 0,9, т.е. λ_сt≤0,1 с достаточной для практики точность при внезапных отказах элементов, когда приработка оборудования закончена, а старение еще не наступило, наиболее применим экспоненциальный закон распределения вероятности безотказной работы, т.е.

где - интенсивность отказа системы, 1/ч.; t - время работы, ч.

Откуда:

Частота отказов:

Средняя наработка на отказ (до первого отказа), ч.: Т_ср.с=1/λ_с при максимальной частоте отказов (а_с.max).

При средней вероятности безотказной работы элементов подсистем Р_с.ср.=0,948 имеем в течение t₀=10 часов работы: λ₀t₀=0,052, т.е. λ₀=0,052/10=0,0052 1/ч. Средняя наработка до первого отказа системы Т_ср=2Т⁰_ср, где Т⁰_ср - средняя наработка до первого отказа нерезервированной системы:

Т⁰_ср =1/λ₀=1/0,0052=192 ч

Средняя наработка до первого отказа резервированной системы Тср.=2 Т⁰_ср=384 ч.

. Построим графические зависимости λ_с и a_c в функции времени. Значения λ_с и a_c сведем в таблицу.

Частота отказов вычисляется по формуле:

Интенсивность отказов вычисляется по выражению:

При построении графиков зависимости a_c и λ_с в функции времени t, значения времени задаем с расчетным интервалом 15 000 час (1,5×10⁴ч.).

Рис. 3. Зависимость частоты и интенсивности отказов в функции времени

Значения частоты и интенсивности отказов в функции времени

Заключение

В проекте произведен подбор и компоновка оборудования технологической системы в помещении сауны. Рассчитаны показатели искусственного освещения: количество светильников, величина коэффициента светового потока светильника. Произведен расчет электроснабжения помещения: распределение нагрузки по фазам, расчет сечения проводников и кабелей. Рассчитаны тепло- и влагоизбытки, определен расход воздуха, необходимого для их удаления, решена задача подбора вентилятора и электродвигателя. Рассчитана надежность оборудования (системы): вычислена вероятность безотказной работы, средняя наработка на отказ, построены графические зависимости частоты и интенсивности отказов в функции времени.

При выполнении работы использованы нормативные документы, литература по теме, а также интернет-источники.

Список использованной литературы

1. ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях».

. СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Дата введения 1992-01-01.

. СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение». Дата введения 1996-01-01.

. Гладкевич В.В., Зайцев В.А. Методическое руководство «Технологические системы сферы сервиса». - СПб.: СПбГАСЭ, 2004.

. Проектирование предприятий бытового обслуживания населения (Справ. пособие к СНиП) / Государственный научно-проектный институт учебно-воспитательных, торгово-бытовых и досуговых зданий. - М.: Стройиздат, 2009.

. Семенов В.М., Васильева О.Е. Сервис промышленных товаров. - М.: Центр экономики и маркетинга, 2011.

7. Синопальников В.А. Надежность и диагностика технологических систем. - М.: Высшая школа, 2009.

8. Материалы интернет-сайта компании «Дельфин»: [http://s-legkim-parom.ru]

. Каталог электрических печей фирмы «Harvia» (Финляндия): [http://www.pechikamini.ru/electro_harvia_3.php]