Охлаждение в технологических процессах предприятия

Изучен производственный микроклимат в производственных помещениях. Рассмотрены принципы и применение системы испарительного охлаждения технологических процессов на предприятиях сервиса. Изучена и исследована система испарительного охлаждения технологических процессов. ККИ РУК, сентябрь 2014, отлично.
...

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1 Теоретические аспекты охлаждения технологических процессов
в производстве
1.1 Производственный микроклимат в производственных помещениях
1.2 Принципы и применение системы испарительного охлаждения
технологических процессов на предприятиях сервиса
2 Использование испарительного охлаждения технологических процессов
в производстве
2.1 Изучение и исследование испарительного охлаждения технологических
Процессов
2.2 Преимущества системы пароводяного охлаждения технологических
процессов в производстве
2.3 Производительность испарительного охлаждения технологических
процессов в производстве
Заключение
Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

Улучшение условий труда за счет контроля микроклимата - один из залогов увеличения производительности труда, а также к повышению эффективности производственных процессов.
Это особенно ярко проявляется в случае ковки или горячей штамповки металла или литейного производства, а также в случае нефтеперегонных заводов и строительных площадок. Если система сконструирована и установлена правильно, можно добиться понижения температуры до 15oС при разумных уровнях энергопотребления. Система может окупить себя за один год за счёт общего повышения эффективности производства и персонала.
С приходом в 1989 году на рынок газотурбинных установок (ГТУ) систем впускного охлаждения пароводяной смесью они продемонстрировали значительные преимущества в области стоимости, легкости установки и эксплуа тации по всему миру. В настоящее время в эксплуатации находятся около 700 установок впускного охлаждения пароводяной смесью (ПВС) для различного вида наземных ГТУ мощностью от 2 MВт до 250 MВт. При использовании данного вида охлаждения возможно достижение усиления мощности до 30% в зависимости от типа турбины и расположения объекта.
Одним из основных способов увеличения мощности ГТУ при работе на фиксированных оборотах, например, при выработке электроэнергии, является охлаждение воздуха на впуске. Охлажденный воздух является более плотным, следовательно, способствует выработке большего количества энергии. Наиболее традиционными способами охлаждения воздуха на впуске являются [17, с.231]:
 Испарительные системы с использованием охлаждающего агента;
 Установки искусственного охлаждения;
 Охлаждающие установки абсорбирующего типа.
Все вышеперечисленные методы используются уже на протяжении 30 лет. Метод впускного охлаждения пароводяной смесью наиболее схож с принципом работы испарительных систем, за исключением того, что вместо использования пассивного водонасыщенного промежуточного агента, через который проходит впускаемый воздух, охлаждение пароводяной смесью является активной системой и использует малое количество пароводяной смеси на основе воды высочайшего качества, выпрыскиваемое под высоким давлением в отдельных точках воздухозаборника через специальные форсунки для создания охлаждающего эффекта. Количество пароводяной смеси постоянно контролируется метеостанцией, которая отслеживает реальные метеоусловия по сухому и смоченному термометру и регулирует количество подаваемой охлаждающей смеси.
Все выше сказанное и является актуальностью выбранной темы данной курсовой работы.
Цель курсовой работы – рассмотрение охлаждения в технологических процессах предприятий сервиса.
Для раскрытия цели, поставлены следующие задачи:
 Изучить производственный микроклимат в производственных помещениях;
 Рассмотреть принципы и применение системы испарительного охлаждения технологических процессов на предприятиях сервиса;
 Изучить и исследовать систему испарительного охлаждения технологических процессов
 Выявить преимущества системы пароводяного охлаждения технологических процессов в производстве
 Рассмотреть производительность испарительного охлаждения технологических процессов в производстве
Предметом исследования является система охлаждения технологических процессов предприятий сервиса.
Объект исследования – испарительное охлаждение в производстве.
При написании данной работы использовались все возможные материалы, нормативно-правовые документы, ресурсы найденные в сети интернет, а так же учебники, пособия и другие вспомогательные материалы.

241].Система испарительного охлаждения. При включении полупроводникового прибора / в электрическую цепь выделяющиеся в нем потери нагревают основание прибора до температуры 100 - ь 140 С. Поэтому вместо давления в системе испарительного охлаждения 0 5 - 1 0 ат необходимо внедрять установки, рассчитанные на давление 6 и даже 8 - 10 ат и более.Одноэтажное административное здание оборудуется системой испарительного охлаждения воздуха. До настоящего времени применение такой системы испарительного охлаждения при помощи ВОТ ограничивается еще только отдельными опытными установками.Условное обозначение цепи для циркуляции хладагента (первая цифра в условном. В последние годы начала развиваться система испарительного охлаждения электрических машин, в которой перенос тепла от внутренних областей машины к периферии осуществляется с помощью тепловых труб, заполненных теплоносителем - веществом, находящимся в жидком состоянии при температуре окружающей среды и имеющим низкую температуру парообразования.Вместе с тем при эксплуатации систем испарительного охлаждения имеют место и серьезные недостатки, которые не позволяют иногда в достаточной мере использовать их преимущества по сравнению с водяным.Следует продолжить работу по усовершенствованию системы испарительного охлаждения. Необходимо создать менее металлоемкие установки, испарительные элементы для печей с поперечным пламенем, не требующие для своего размещения поднятия лафетных досок, новые рецептуры обмазок, обеспечивающих максимальную передачу тепла от брусьев к охлаждающим элементам, а также печи с бассейнами, не имеющими огнеупорных брусьев и работающими полностью на гарниссажном охлаждении [11, с.138].Принцип регенерации энергии избыточного давления. Широко распространены в настоящее время системы испарительного охлаждения элементов высокотемпературных печей. В печах многие элементы приходится делать из металла - прежде всего это несущие и поддерживающие балки, на них ложится большая нагрузка, которую не выдержат огнеупорные материалы.Принцип регенерации энергии избыточного давления.Широко распространены в настоящее время системы испарительного охлаждения элементов высокотемпературных печей.В большинстве ТРД, снабженных системой испарительного охлаждения, охлаждающую жидкость впрыскивают во входное устройство компрессора.Одной из таких систем охлаждения является система испарительного охлаждения моторных цилиндров поршневых газовых двигателей, и газомоторных компрессоров, которая начинает внедряться в нашей стране и за рубежом.Применение принудительной циркуляции позволяет у простить систему испарительного охлаждения цеха или объекта. Для этого нужно установить в отдельном здании один барабан-сепаратор с группой циркуляционных насосов, подающих циркуляционную воду во все установки испарительного охлаждения и отводящих пароводяную смесь.Для использования тепла охлаждения металлургических агрегатов применяются системы испарительного охлаждения.При использовании воды с минимальным содержанием солей система испарительного охлаждения конденсаторов работает удовлетворительно.Еще более эффективным оказывается оборудование мартеновских печей системами испарительного охлаждения. Удельные капиталовложения в сооружении СИО составляют в среднем около 8 руб / т условного топлива, а экономия приведенных затрат при использовании пара СИО составляет 1 1 - 1 3 руб / год на 1 рубль капиталовложений.В последнее время все более широкое применение получают системы испарительного охлаждения ( СИО), разработанные и впервые примененные в СССР.За последние годы работы по опробованию различных вариантов систем испарительного охлаждения проводились на газомоторных компрессорах 10ГК, установленных на Боярской компрессорной станции газопровода Дашава - Киев. На рис. 133 представлена опытно-промышленная установка испарительного охлаждения, выполненная на этой станции [9, с.42].Источником тепловой энергии служит пар, вырабатываемый в системах испарительного охлаждения мартеновских печей. Холодильная станция находится от мартеновского цеха на расстоянии около 1 км. С учетом возможных дроссельных потерь в магистральном паропроводе, а также вероятных эксплуатационных колебаний давления пара в системах испарительного охлаждения, где оно поддерживается около 2 - 3 ати, давление рабочего пара перед соплами машин принято 1 ати. Такая высокая температура допускает возможность повторного использования циркуляционной воды, сбрасываемой после конденсационных устройств заводской ТЭЦ.Лампа с водяным охлаждением анода. В последнее время для охлаждения мощных генераторных ламп стала применяться система испарительного охлаждения, в которой для более интенсивного отвода тепла от анода используется скрытая теплота парообразования охлаждающей воды. Эта система более экономична, чем система водяного охлаждения.Схемы некоторых камер ОТО высокотемпературных теплотехнологических. Схема /, аналогичная тепловой схеме мартеновской печи с котлом-утилизатором и системой испарительного охлаждения элементов ограждения, относится к тепло-технологическим установкам с пристроенными элементами установок внешнего теп-лоиспользования. Следующие два варианта иллюстрируют тепловые схемы теплотехно-логических установок с органически встроенными элементами установок внешнего технологического и внешнего энергетического (III) теплоиспользования. Из этих вариантов большими потенциальными возможностями экономии топлива отличается вариант с внешним технологическим теплоиспользованием. Достижение наиболее высокой эффективности теплотехнологических установок с внешним замыкающим тепло-использованием связано с необходимостью реализации, во-первых, особо низких значений отношения Qo.Схемы некоторых камер ОТО высокотемпературных теплотехнологических.Схема, аналогичная тепловой схеме мартеновской печи с котлом-утилизатором и системой испарительного охлаждения элементов ограждения, относится к тепло-технологическим установкам с пристроенными элементами установок внешнего теплоиспользования. Следующие два варианта иллюстрируют тепловые схемы теютотехно-логических установок с органически встроенными элементами установок внешнего технологического и внешнего энергетического теплоиспользования. Из этих вариантов большими потенциальными возможностями экономии топлива отличается вариант с внешним технологическим теплоиспользованием. Достижение наиболее высокой эффективности теплотехнологических установок с внешним замыкающим тепло-использованием связано с необходимостью реализации, во-первых, особо низких значений отношения QO.При испарительном охлаждении холодильников, а также клапанов горячего дутья за счет системы испарительного охлаждения (СИО) можно получить в среднем достаточное для цеха количество пара, при этом давление пара СИО может составить 0 8 МПа, однако практически по ряду причин на многих заводах оно значительно ниже, из-за чего пар СИО используется плохо. СИО доменных печей могут давать в среднем около 0 2 ГДж на 1т выплавленного чугуна.2 Использование испарительного охлаждения технологических процессов в производстве2.1 Изучение и исследование испарительного охлаждения технологических процессовОхлаждение воздуха испарительного типа в комбинации с нагревом вентиляцией позволяет свести вместе различные характеристики систем вентиляции и кондиционирования воздуха, что позволяет эффективно использовать его для различных промышленных помещений. Такая система может оказаться наиболее экономичным вариантом создания комфорта, роста производительности оборудования и труда работающих и может использоваться при следующих ситуациях [7, с.238]:там, где выделяется значительное количество тепла, как например, в металлургической промышленности в литейных, формовочных цехах;там, где низкая влажность является проблемой, как это имеет место в помещениях, где располагается аппаратура контроля и электроники;там, где загрязнение воздуха достигает опасных уровней для здоровья работающих, что имеет место в цехах, где производится сварка, гальванизация, окраска, пищевые производства с выделением специфического запаха и т.д.Пароводяное охлаждение имеет ряд преимуществ перед прочими технологиями охлаждения:легкость модернизации на существующих ГТУ, отсутствие необходимости значительных изменений/дополнений или увеличения воздухозаборниковнаименьшая стоимость увеличения мощности за МВт из всех технологий охлаждения впускного воздуха, около 1/6 для систем охлаждения и 1/3 для испарительных системнаименьшее время простоя для установки, в среднем от 1 до 3 дней.быстрая окупаемость, иногда менее года незначительное падение давления в воздуховоде, менее 0,1 дюйма водяного столба (в испарительных системах падение давления обычно составляет от 1 до 2 дюймов, что отрицательно влияет на производительность в течение года эксплуатации) при использовании пароводяной смеси происходит практически 100% испарение, следовательно, эффективность такого охлаждения выше, чем для испарительных системвозможно усиленное распыление, когда избыточное количество пароводяной смеси намеренно впрыскивается во впускное отверстие компрессора, что позволяет усилить мощность.Некоторые производители силовых установок имеют ошибочное мнение, что в определенных регионах испарительное охлаждение вохдухозаборника не может обеспечить какую-либо экономическую выгоду. Местные климатические условия считаются слишком влажными для реализации любых попыток экономически выгодного охлаждения воздухозаборника испарением. Возможно, такое понимание основывается на ранее использовавшихся технологиях испарительного охлаждения, требовавших высокой предоплаты, длительного простоя и значительных модификаций/дополнений конструкции воздухозаборника, а также менее эффективных при достижении условий по смоченному термометру [22, с.32].  Внедрение систем впускного охлаждения пароводяной смесью с низкой исходной и эксплуатационной стоимостью, незначительным временем простоя для установки и более высокой эффективностью охлаждения в достаточной степени изменило экономический аспект ситуации и привело к конкурентоспособности данных систем при использовании для форсирования мощности даже в самых влажных районах.Другим важным фактором, который необходимо принять во внимание, является то, что зачастую предоставленные  метеоданные являются недостоверными. Довольно редко в наличии имеются данные сухого термометра и соответствующие им данные смоченного термометра. Зачастую метеослужбы указываю наибольшую температуру по сухому термометру в течение дня и наибольшую влажность, НО эти значения не достигаются в одно и тоже время. Следовательно, появляется гораздо больше возможностей охлаждения испарением, чем это можно было предположить вначале.Данное отношение представлено на рисунке 2.1.1. Рисунок 2.1.1 представляет собой психрометрическую карту, где сплошная линия показывает изменение температуры и относительной влажности в течение 24 часов в типичном прибрежном районе. Реальный объем воды в воздухе остается достаточно стабильным и определяется местными условиями, такими как температура воды и направление ветра.Рисунок 2.1.1 – Психрометрическая карта. Типовой диапазон суточных температур и относительной влажности.Как можно увидеть на графике, ночная температура 19°С будет иметь относительную влажность 90%, но в течение суток при повышении температуры по сухому термометру, влажность понижается, а так как количество воды в воздухе значительно не изменяется в течение дня, мы может получить температуру 37°С и соответственно уменьшение влажности до 33%.Таким образом, в условиях высоких температур мы можем достичь охлаждения испарением в 13°С, что может дать 13% увеличения мощности на стандартной ГТУ при использовании впускного охлаждения испарением пароводяной смеси.Ключевыми понятиями при определении потенциала охлаждения испарением являются [19, с.64]:- психрометрическая разность (или степень возможного охлаждения). Разница между значениями температур сухого и смоченного термометра в определенный момент времени. В течение суток максимальная психрометрическая разность присутствует в наиболее жаркое время дня. Это количественный показатель степени возможного охлаждения испарением.- градусо-часы охлаждения испарением на объекте. Количество градусо-часов охлаждения испарением в определенный период времени на конкретном объекте.Надежным источником получения данных о погоде в России является Государственный климатический информационный центр, расположенный в Москве. В нашем исследовании мы использовали данные, полученные из двух источников:Метеосводка международной метеостанции за 2013 г. по 6300 участкам местности;Технические метеоданные по 800 участкам местности.На основе зарегистрированных данных мы можем рассчитать количество градусо-часов охлаждения испарением за сутки, неделю, месяц или год на конкретном объекте. Как сказано выше, эти данные по конкретному участку местности можно получить из имеющихся метеоданных.- возможность охлаждения в расчетный период на объекте. Максимальная расчетная психрометрическая разность, полученная из годовых метеоданных по данному участку и необходимая для определения требуемых габаритов системы пароводяного охлаждения. Психрометрическая разность – это разница между показаниями сухого и смоченного термометра в определенный момент времени. На типовом объекте с ГТУ, по метеоданным, максимальная психрометрическая разность может составить всего 0,5 часов в год, следовательно, расчетное время года обычно выбирается для психрометрической разности, имеющей место, по крайней мере, 20 раз в год или более, в зависимости от состояния объекта и необходимости увеличения мощности в данных чрезвычайных условиях. Данное значение определяет максимальную возможную степень охлаждения, и, следовательно, размеры и стоимость системы охлаждения пароводяной смесью.- расчетное усиление мощности ГТУ (МВт). Данное значение рассчитывается по данным производителя для конкретной турбины и отражает охлаждающий эффект пароводяной смеси на воздух, поступающий в воздуховод. Обычно, рамная ГТУ вырабатывает чуть менее 1% дополнительной мощности  на каждый 1°С охлаждения воздухозаборника. Следовательно, использование системы пароводяного охлаждения, разработанная для охлаждения на 15°С, приведет к увеличению мощности на 10-15% в расчетный период. Усиление мощности может быть даже большим, при условии установки на ГТУ авиационного типа, такие как GE LM 6000, RR Avon или P&W FT-4.- расчетное усиление мощности на конкретном объекте (МВт-час). Одним из наиболее важных моментов для эксплуатанта является общее количество дополнительной мощности, которое может быть выработано при использовании системы пароводяного охлаждения  на конкретном объекте и конкретной турбине. Данная величина может быть рассчитана на основе метеоданных по градусо-часам охлаждения испарением для конкретного участка. Формула, используемая для расчета, достаточно проста: Усиление мощности на объекте = Основная мощность МВт х Градусо-часы охлаждения х %Усиление мощности/Степень охлажденияТаким образом, для стандартного объекта с ГТУ, расположенного на территории России, с 20 000 градусо-часами охлаждения и средней выходной мощностью 80 МВт в летнее время и с увеличением мощности на 1% на каждый градус °С, мы можем предсказать следующее усиление мощности объекта:80 х 20000 х 0,01 МВт-час при охлаждении пароводяной смесью.При стоимости 30000руб/МВт-час данный вид охлаждения обеспечит экономию 480 000 рублей в год. Учитывая, что стоимость системы охлаждения пароводяной смесью для данной турбины может составить 190 000 рублей, окупаемость системы очевидна. Система пароводяного охлаждения  также оказывает влияние на тепловую мощность, что также положительно сказывается на ее окупаемости.2.2 Преимущества системы пароводяного охлаждения технологических процессов в производствеУсиление мощности за счет распыления пароводяной смеси – Дополнительное преимущество.Охлаждение пароводяной смесью позволяет использовать еще один способ усиления мощности, отличающийся от впускного охлаждения. Он называется охлаждение распылением. Охлаждение пароводяной смесью является активной системой, для полного ее испарения можно увеличить ее количество. Это дополнительное количество смеси впрыскивается непосредственно в компрессор и осуществляет промежуточное охлаждение воздуха между ступенями компрессора, увеличивая, таким образом, КПД ГТУ.Данный способ охлаждения не настолько эффективен, как охлаждение воздуха на впуске, в отношении необходимости использования воды, но он не зависит от условий окружающей среды, а следовательно, может использоваться непрерывно, вырабатывая дополнительную мощность при любых значениях температуры выше 12 С по сухому термометру. В настоящее время в эксплуатации находится ряд систем с объемом распыления от 0,6 до 1% [12, с.212].В представленной ниже таблице показана дополнительная мощность в МВт, полученная при использовании системы пароводяного охлаждения с 0,6% распылением при работе 8000 ч/год на различных моделях ГТУ при средней температуре окружающего воздуха 22 С и влажности 50%.Значения усиления мощности, приведенные в таблице, выглядят впечатляюще. Эти данные были получены при использовании ПО GT-Pro, производства компании Thermoflow Inc.Регулирование теплового потока – Основное преимущество использования пароводяного охлаждения.Еще одним преимуществом пароводяного охлаждения является положительное воздействие на тепловой поток. За счет охлаждения впускного воздуха компрессора повышается КПД общего рабочего цикла ГТУ, что приводит к сокращению потребления топлива на Вт. Такое регулирование теплового потока не ограничивается созданием дополнительной мощности, но отражается также и на выходной мощности ГТУ.Экономия топлива более чем возмещает дополнительные затраты на деминерализованную воду при усилении мощности в системах пароводяного охлаждения. Деминерализованная вода необходима для защиты внутренних компонентов турбины.Затраты на эксплуатацию и обслуживание системы пароводяного охлаждения.