毕业设计-大型制药厂热电冷三联供设计说明书.docx

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1、第一章绪论热电冷联产系统在大幅度提高能源利用率及降低碳和污染空气的排放物方面具有很大的潜力。有关专家做了这样的估算，如果从2000年起每年有4%的现有建筑的供电、供暖和供冷采用热电冷联产，从2005年起25%的新建建筑及从2010年起50%的新建建筑均采用热电冷联产的话，到2020年的二氧化碳的排放量将减少19%。如果将现有建筑实施热电冷联产的比例从4%提高到8%,到2020年二氧化碳的排放量将减少30%O热电冷联供系统与远程送电比较，可以大大提高能源利用效率。大型发电厂的发电效率为35%-55%,扣除厂用电和线损率。终端的利用效率只能达到30-47%,而热电冷联产的效率可达到90%,没有输电

2、损耗。热电冷联产系统与大型热电联产比较，大型热电联产系统的效率也没有热电冷联产高，而且大型热电联产还有输电线路和供热管网的损失。显然热电冷联产可以减少输配电系统和供热管网的投资，无论从减少投资成本和减轻污染来讲都是十分有利的。(1)经济效益：热、电、冷三联供解决了热电厂冬夏季热负荷不均造成的热经济性低的问题，降低了发电煤耗率，提高了经济效益。(2)环保效益：以溪化锂吸收式制冷机取代压缩式制冷机，避免了CFC类氟利昂制冷剂的大量使用和排泄，起到环保的作用。(3)节电：澳化锂吸收式制冷机较压缩式有明显的节电效益，可以大大缓解夏季用电紧张的问题。(4)投资少：溟化锂吸收式制冷机的基建投资仅为压缩式制

3、冷机的50%60%左右，年运行费用也较压缩式少。热电冷三联产技术是一种能源综合利用技术不仅可以节约能源,还可以减轻对环境的污染,因而在全世界范围内得到了发展。日本和歌山马里拿弟区开发了以海南发电厂抽汽作为蒸汽吸收式制冷机热源的三联产系统,建立了热源分厂和冷暖站，向用户集中供热、供冷和供生活热水。意大利的拉波利综合医院采用从中央热源厂生产的180高温水、冷水和蒸汽三种热媒的方式进行集中三联供。我国的热电冷三联产系统是最近几年才发展起来的。山东省淄博市率先利用张店热电厂的低压蒸汽的热源，实现了热电冷三联产。哈尔滨制药厂采用蒸汽两效溟化锂吸收式制冷机制取低温水;在冬季采暖期间，以大自然空气为冷源,采

4、用玻璃钢冷却塔制取低温水。随后，济南、南京、上海等城市也相继设置了热电冷三联产系统。第二章工程概述该工程为某药厂生产车间，地点位于四川省成都市。其中空调面积为42001112,包括制粒间、干燥间、称量间、粉粹过筛间、总混间、压片间、胶囊充填间、洁净走廊、人流缓冲间、男二更、女二更、IPC室、器具清洗间、器具存放间、洁具洗存间、中间品暂存间、不合格品暂存间、原材量暂存间、待包装品暂存间、内包材暂存间、物流缓冲间、袋装内包间、瓶装内包装间等，其中空调面积为420(W,空调面积占总面积70%以上。101洁净走廊102人流缓冲间103男二更104女二更105物流缓冲间106干燥间107粉粹过筛间108

5、称量间109制粒间IlO总混间Ill压片间112胶囊充填间113袋装内包间114瓶装内包装间115中间品暂存间116不合格品暂存间117洁具洗存间118器具清洗间119待包装品暂存间120IPC室121内包材暂存间122原材量暂存间第三章设计参数第一节室外设计参数由参考文献查得四川省成都市的气象资料为：冬季季大气压963. 2冬季采暖计算温度2空调计算温度1室外计算相对湿度80冬季室外平均风速1.8夏季大气压947.70hPa夏季室外日平均温度28.OO0C夏季室外干球温度31.60夏季室外湿球温度26.70夏季室外平均风速1.10ms第二节室内设计参数室内设计参数为：夏季：t=240.1冬季

6、：t=200.C空调室内相对湿度：二5510%洁净级别为30万级第四章负荷计算第一节冷负荷计算一、围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算方法1.外墙和屋顶瞬变传热引起的冷负荷1.Q11(q)=FK(tl.11-tn)W式中LQmqL外墙和屋顶传热形成的逐时冷负荷(W);K-外墙壁或屋顶的传热系数Wm2.o0;F-外墙或屋顶的面积(mbSn-外墙可屋顶的逐时冷负荷计算温度(OC),根据建筑物的地理位置、朝向和构造、外表面颜色和粗糙程度以及空气调节房间的蓄热特性；tn-夏季空气调节室内计算温度(。0。表1IOl房间南外墙冷负荷时间7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:00

7、15:0016:0017:0018:0019:00tl.n31.830.930.229.529.129.029.230.031.032.333.835.336.4tl,n-tn7.86.96.25.55.15.05.26.07.08.39.811.312.4K1.97F10.20LQn(q)156139124112103101105120141167197227250表2IOl房间屋面冷负荷时间7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00tl,n34.933.532.432.032.333.335.337.740.

8、443.446.248.550.2tl,n-tn10.99.58.48.08.39.311.313.716.419.422.224.526.2K0.97F73.68LQn(q)784678602572595671807981117813901587175418752.外窗温差传热形成的逐时冷负荷,宜按下式计算；1.Q=KF(t-tn)式中LQ-外窗温差传热形成的逐时冷负荷(W);外窗的逐时冷负荷计算温度(),根据建筑物的地理位置和空气调节房间的蓄热特性,可按本规范第2.2.10条确定的T值,通过计算确定；K-玻璃窗的传热系数Wm2.o0;F-窗口的面积(m2);tn-夏季空气调节室内计算温度(

9、OC).表3IOl房间外窗温差传热形成的逐时冷负荷时间7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00tl,n25.025.926.928.028.929.830.530.931.231.231.030.629.8K6.4F3.0LQn(q)1936567794Ill1251321381381341271：1二、透过玻璃窗的日射得热形成冷负荷的计算方法直射冷负荷LQ=FCzDj,maxCLQ其中:F-窗玻璃的直射面积,?Cz-窗玻璃的综合遮挡系数，无因次Djgax-日射得热因数的最大值，Wm2Clq-冷负荷系数,无因次

10、所用玻璃为6mm厚单层吸热玻璃，由参考文献附录2-5表4查得单层钢窗有效面积吸收Ca=0.85,故窗之有效面积F=30.85=2.55m2由参考文献附录2-5表2查得遮挡系数Cs=O.83,参考文献附录2-5表3查得遮阳系数Cn=0.6,于是综合遮挡系数Cz=0.830.6=0.498再参考文献附录2-5表1查得成都南向日射得热因数的最大值173.00W11)2,由参考文献附录2-5表6查得无内遮阳的窗玻璃冷负荷系数逐时值Clqo表410房间透过玻璃窗的日射得热力族成冷负荷时间7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019

11、:00Clq0.180.260.400.580.720.840.800.620.450.320.240.160.10F2.55Cz0.5Dj.max173LQ4057881271581851761369970533522三、内围护结构冷负荷:注呐围护结构包括：内门，内窗，内墙，楼板冷负荷LQ=FXKxTls其中Tls-邻室温差表5IOl房间内围护结构冷负荷时间7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00计算温度26.026.026.026.026.026.026.026.026.026.026.026.026.0计

12、算温差2.02.02.02.02.02.02.02.02.02.02.02.02.0传热系数1.30面积31.20冷负荷81.181.181.181.181.181.181.181.181.181.181.181.181.1四、设备散热形成的冷负荷1.Q=QXCLQW其中Q-设备和用具的实际显热散热量，W；Clq设备和用具显热散热冷负荷系数，LQ=100OXI=100OW五、人体散热形成的冷负荷人体显热散热引起的冷负荷计算式为：1.Qs=qsnnXClqW其中qs-不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W；n-室内全部人数n-群集系数CLq-人体显热散热冷负荷系数，由参考文献表2-5查得成年男

13、子散热散湿量为：显热70W/人，潜热112W/人，由于该厂是三班倒，所以CLQ=1,查参考文献表2-4得n=0.9,n=2,由上公式计算得：1.Qs=qsnnClq=7020.91=126W人体潜热散热引起的冷负荷计算式为：1.Qt=qLnn其中qL-不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，W；n一室内全部人数n-群集系数由上公式计算人体潜热散热引起的冷负荷为1.Qt=qLnn=11220.9=201W将上面数据汇总得:表6时间7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00外墙冷负荷157140125112103101

14、106121142167197227250屋面冷负荷78567960357359567180798211791391158817541876日射冷负荷4()5788127158185176136997()533522传热冷负荷1936567794IH125132138138134127Ill冷负荷81818181818181818181818181人体显热负荷126126126126126126126126126126126126126人体潜热负荷202202202202202202202202202202202202202灯光冷负荷l0I(XM)IO(X)1()I(XX)I(XX)IO(X)

15、l0IO(X)l0I(X)Ol()I(XX)冷负荷小计2409232122802298236024772622278029663175338135523668按上述计算方法计算其他各房间冷负荷分别为：表7各房间逐时冷负荷计算表t7:008:0()9:0010:00Ik(X)12:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00101240923212280229823602477262227802966317533813552366810257056055355155356057258860662664465967010336535835235035235736637

16、93924074214324401043423343293273283343433553693833974094171055445365305285305365465595745906056186271()62303226122302218222722582313238324622548262726942743107206920442026201920252042207421142160220922552294232210810441024100910Q41008102210481081111911591196122812511091551151714921483149015141558161

17、4167717461809186319021101472144714291422142814451478151915651615166217011730Ill15491522150314951501152015551599165017041754179718281123173103053033053103193313443593723843921131481145714401434143914561486152515701617166116991726114311730853134325734053608375238453962410242604379444111568966765164565

18、066569372976981385388891311652053256361065470272371972273475476877011751652855760665469375876973774876477276811854453352652352553354756558560762764465611958356955855455756858660963666469171372912051751050550350551051953154455957258459212187987990194398310351063107210921123116411961212122633619608604

19、607618636659686714741763779合计240152361323484236752408424760255562632527189282012921033530575最大冷负荷出现在：19:00点钟；最大冷负荷为：30574.76W六、人体湿负荷r=l1000n式中：1.人体湿负荷，kg/h;n空调房间内人员总数；群集系数，见表2-46；各成年男子的散热量(gh),见表2-47。101房间的湿负荷r=0.0010.91672=0.3kgh按照上述计算方法计算其他各房间湿负荷为表8各房间湿负荷计算表房间编号湿负荷(kgh)房间编号湿负荷(kgh)1010.31130.61020

20、.151142.091030.151150.31040.151160.151050.151170.321060.61180.371070.61190.31080.61200.151090.61210.31100.61220.3Ill0.6合计8.351120.35第二节热负荷计算一、.通过围护物的温差传热量作用下的基本耗热量:Qj=KXFX(tn-tw)Xa式中：Q-通过供暖房间某一面围护物的温差传热量(或称为基本耗热量),W;K-该面围护物的传热系数,W(m2.C);F-该面围护物的散热面积,;t11-室内空气计算温度，；tw-室外供暖计算温度，;以IOl房间为例: 屋面的耗热量 南外墙的耗

21、热量 南外窗的耗热量 内墙的耗热量 内门的耗热量 二、附加耗热量:a-温差修正系数.Qj=76.380.97181=1333.59WQj=10.201.97181=361.69WQj=36.418l=345.60WQj=30.81.3180.70=504.5WQj=3.6X4.65181.0=301.32WQi=Qj(1+xch+xf)(1+Xg)式中：Xch一朝向修正率，%；Xf风力附加率，%；屋面的耗热量 南外墙的耗热量 南外窗的耗热量 内墙的耗热量 内门的耗热量Xg一高度附加率，%；Q=1333.59(1+0+0)X(1+0.02)=1360.27WQi=361.69X(1-0.25+0

22、)X(1+0.02)=276.69WQi=345.60X(1-0.25+0)(1+0.02)=264.38WQi=504.5IX(1+0+0)(1+0.02)=514.59WQi=301.32(l0+0)X(1+0.02)307.35W三、通过门窗缝隙的冷风渗透耗热量Qs(W):Qs=0.28CpXVXPWX(tn-tw)式中：Cp-干空气的定压质量比热容,Cp=1.0Kj/(KgX)V-渗透空气的体积流量,m3hPw-室外温度下的空气密度KgZm3tn-室内空气计算温度，;tw-室外供暖计算温度，C;V的确定：V=L1n式中：L-外门窗缝隙长度,m1.-每米门窗缝隙的基准渗风量，n/h.m,

23、查参考文献可知L=Llm3/h.mn-渗透空气量的朝向修正系数。所以V=12l.l(l-0.25)=9.9WQs=0.2811.19(20-2)=59.38W四、总耗热量Q=ZQQ=1360.27+276.69+264.38+514.59+307.35+59.38=2782.66W其他各房间的耗热量按上述方法计算如下表表9各房间耗热表房间号耗热量房间号耗热量1012782.6611289.76102340.75113615.18103536.711143282.18104386.34115269.28105378.53116609.851061377.01117665.22107505.311

24、18188.1108503.29119175.95109699.4312089.76110513.71121774.63Ill936.46122175.95总耗热量15839.75W第五章空调方案的选择及空气处理过程的确定第一节空调房间送风量和送风状态参数的确定以IOl房间为例,1.求热湿比=43200W0.3/36002 .在i-d图上确定室内空气状态点N,通过该点画出=43200的过程线。取送风温差为ZltN=4,则送风温度为to=2420=20C,从而得出in=50.26kJkg,dN=10.22gkgio=45.89kJkg,do=10.12gkg图1室内送风状态变化过程3 .计算送风

25、量按消除余热G=0.82kg/siN-i050.26-45.89按消除余湿0.3/3.6dN-du 10.22-10.12=0.82 kg/s按消除余热和余湿所求通风量相同，说明计算无误。其他房间计算风量依照上述公式计算如下表：表10各房间送风量房间号冷量(kW)湿负荷(kgh)热湿比焰含湿量送风量(mh)IOl3.60.34320045.1910.1224711020.70.151680045.419.934221030.50.151200045.049.793011040.50.151200045.049.793011050.70.151680045.419.934221062.80.61

26、680045.419.9317481072.40.61440045.269.8814471081.30.6780044.629.496331091.90.61140044.969.7610851101.80.61080044.889.729551111.90.61140044.969.7610851120.40.15960044.669.642111131.80.61080044.889.729951144.30.91720045.439.94268411510.31200045.049.795731160.70.151680045.419.934221170.70.32787544.199.

27、453611180.70.37681043.79.263311190.80.3960044.669.644221200.60.151440045.269.883621211.20.31440045.269.887231220.80.3960044.69.64422第二节空调方案的选择本系统采用一次回风处理，相对于二次回风系统，一次回风系统没有二次回风系统复杂，且满足系统新风、除尘的要求。一、一次回风夏季处理过程1 .计算热湿比Q= 31.1W 8.34/3600= 134292 .确定送风状态点：在i-d图上根据tN=24C及n=55%,确定N点iN=50.26kJkg,dN=10.22gkg

28、,过N点做=13429线，根据空调精度取ZHn=4,可得送风状态点0,to=20C,io=45.18kJkg,do=9.84gkg图2一次回风系统示意图及夏季空调过程3 .计算风量31.150.26-45.18= 6.12kgs(18432m7h)新风量Gw=Gm%=6.1215%=0.918kgs(2764.8m3h)一次回风量Gh=G-Gk5.208kg/s(15667.2m7h)4 .确定新、回风状态点又与二加=用%iViN由成都市气象资料可知tw=31.6C及tsw=26.7C,查焰湿图可知iw=83.64kJ/kg可知ic -50.2683.64-50.26= 15%所以ic=55.

29、26kjkg在i-d图上ic线与NW线交点即为C点。5 .求系统所需的冷量在i-d图上作等d线与=95%曲线相交，交点为机器露点L.t1=15.5,i,=40.52kJkg如果采用喷水室处理空气，则喷水室冷量为Qo=G(ic-iL)=6.12(55.26-40.52)=90.21kw6 .求系统所需的再热量Q=G(io-iL)=6.12(45.18-40.52)=28.52kw二、一次回风冬、夏季处理过程1.计算热湿比= -6842Q,=-15.85W-8.34/36007 .确定送风状态点取送风量G=G=6.12kgs由tN=20C,n=55%可知1n=40.48kJkg,d=7.99gkg

30、i.i-=40.48-15,85=43.07U/ksonW6.12由二10003-JdN-计算得do=7.61gkg根据io=1.01to+(2500+1.84to)do计算得to=23.5C8 .检查是否需要预热在Ad图上过0点做等d线与=95%曲线相交，交点为机器露点Lt1=10.32,iL=30.03kJkg.一乙ziq40.08-30.03o1T/1IW=为一=40.08-=-25.19kj/kgm%15%由冬季室外参数tw.=1,r=80%可知ir=9.12kJkg所以不需要预热4 .确定新风与一次回风的混合状态点N点与W点连线与L.线交于C点,tc=13.385 .求系统冬季需要的

31、再热量Q2=G(io.-il)=6.12(43.07-30.03)=79.8KW第六章空气风系统设计及气流组织计算风道的水力计算,可分为两种类型：设计类型和校核类型.设计类型是已知道风道布置,风管长度及各管段风量,要求确定各段管径和选择风机.校核类型是已知各管段的长度,管径及风机所能提供的压头，要求校核各段风量是否满足要求.所以在此次设计中采用设计类型的水力计算.采用假定流速法：一、绘制系统图,并对各个管段进行编号,标注管段长度和风量.选定管段1-2-3-4-5-6-7-8-9T0T1T2T3T4T5T6T7T8为最不利环路,逐段计算二、风道尺寸的确定：本设计计算是采用假定流速法，由其中：A风

32、道面积G风量V风速m/s根据给出的流速范围，求出A的可取用值，再从标准风道系列中查出合适的风道。在选用过程中，采用如下的优选方法：从选出的满足风速限制要求的风道中选择长宽比最小的风道作为可用风道。如果风道有高度限制。则满足上面要求的同时还要添加这一条件。如果无法选用标准风道系列，则按限制的最大高度H选风道，让选择风道高度为H。取用风速上下限平均值求出风道的其他尺寸。三、阻力计算1.沿程阻力的计算沿程阻力损失按Darcy-Weisbach公式计算pl=1p02-4Rs2式中：片沿程阻力PaV风速m/s一一沿程摩擦阻力系数P空气密度kg/1 管段长度mRs管段水力半径对于圆形风道，D为其直径，则R

33、s=D4对于矩形风道Rs=ab2(a+b)人的确定：在风管内流动的空气主要是在素流过渡区，采用柯列勃洛克怀特(ColeboOkandWhite)公式式中：K当量绝对粗糙度mmD一一当量直径或直径,对矩形风管采用流速当量直径Dr=2ab(a+b)来求解方程。Re一一雷诺数Re=VD,其中丫一空气运动粘滞系数m2s密度P的确定：按干空气密度计算P=0.00348B(t+273.15)式中B为风管内空气压力，I为温度()2 .局部阻力的计算局部阻力损失按下式计算Pj=V2P/2Pa式中U一局部阻力系数，在局部阻力计算中，局阻系数对应风速如下确定：三通采用总管流速，变径管采用小截面流速。流速在图中都有

34、标示。3 .总阻力P=PlPj图3送风管水力计算布置图回风管121713I141516I，18图4回风管水力计算布置图表11风管阻力计算表编号风量(m3h)风速(ms)Rm(Pam)宽(mm)高(mm)长(m)Py(Pa)动压Pj(Pa)P(Pa)1-21342.004.660.92400.00200.003.503.232.8513.039.2122.242-32684.006.281.23475.00250.003.003.700.8023.652.9626.613-43679.006.491.09525.00300.008.008.071.1025.268.8834.144-55374.

35、006.820.98625.00350.001.000.980.0027.940.0027.945-66218.007.311.08675.00350.002.102.260.0032.070.0032.076-77318.007.741.15750.00350.002.502.870.0035.980.0035.987-811686.009.021.21800.00450.002.503.020.0047.780.0047.788-912226.009.431.31800.00450.009.5012.481.5053.3918.7272.119-1016352.009.321.09975.

36、00500.002.602.841.2052.083.4155.4910-1118432.009.311.041100.0500.004.404.570.9551.994.3456.3312-1315667.009.070.99800.00600.002.502.480.9549.322.3651.6813-1412865.009.221.18775.00500.0010.4012.301.2051.0214.7665.7814-1511790.009.031.18725.00500.007.208.461.2048.9710.1559.1215-166460.007.801.18575.00

37、400.006.607.080.0036.520.0036.5216-173676.006.481.09525.00300.001.501.630.0025.220.0025.2217-182581.006.041.15475.00250.008.009.191.8021.8716.5438.41总阻力684Pa第七章方案比较下面七钟方案中，决定采用第一种方案，因为该制药厂有自备电厂，且蒸汽所能输送能量大，而第三、四、五、七方案需要新添加设备，投资较大，而方案六要有满足温度条件的水源，故决定采用有满足温度条件的水源一。表12方案主要能源供热、供冷方式备注冷热电三联产蒸汽夏季：热电厂蒸汽+吸收式

38、制冷冬季：热电厂蒸汽+热交换器适用于已建电厂的区域冷热电三联产热水夏季：热电厂蒸汽+吸收式制冷冬季：热电厂蒸汽+热交换器适用于已建电厂的区域直燃式冷热水机组燃气（油）夏季：直燃式冷热水机组制冷冬季：直燃式冷热水机组供热适用于中小规模燃气冷热电三联产燃气夏季：燃气透平发电+余热锅炉+吸收式制冷冬季：燃气透平发电+余热锅炉+热交换器电制冷+锅炉采暖燃气（油）夏季：电制冷冬季：蒸汽+热交换器电动水源热泵电夏季：电动水源热泵制冷冬季：电动水源热泵供热有满足温度条件的水源空气源热泵电夏季：空气源热泵制冷冬季：空气源热泵供热用于单幢或数幢建筑三联供系统主要由热源（热电厂蒸汽）、一级网、冷暖站、二级网4大部分组成,如图5所示。其中热源即为热电厂蒸汽,冷暖站为三联供系统核心部分,包括制取7。C冷水用的溟化锂吸收式制冷机、冷却塔和为用汽户提供合适蒸汽参数的调节装置。