📄Работа №210035
Тема: Перспективы утилизации низкопотенциальной тепловой энергии стоков муниципальных образований
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Электротехника
Объем:
57 листов
Год:
2021
Просмотров:
29
4570
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 5
1 АКТУАЛЬНОСТЬ 6
1.1 Природно-климатическая характеристика района исследования 6
1.2 Характеристика систем теплоснабжения района исследования 7
1.3 Проблема теплового загрязнения окружающей среды 9
1.4 Возможности утилизации низкотемпературной тепловой энергии 11
1.5 Рынок и классификация тепловых насосов 16
Выводы по разделу 1 20
2 ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ 22
2.1 Характеристика объекта 22
2.2 Расчет теплового баланса объекта исследования 23
2.2.1 Теплопотери через стены 27
2.2.2 Теплопотери через дверь 28
2.2.3 Теплопотери через окна 28
2.2.4 Общие теплопотери 29
2.3 Характеристика системы водоотведения объекта исследования 30
2.3.1 Усреднитель 31
2.3.2 Узел механической очистки 32
2.3.3 Узел биокаталитической очистки 32
2.3.4 Узел адсорбционно-каталитической доочистки 33
2.3.5 Установка ультрафиолетового обеззараживания 33
2.3.6 Обезвоживание осадка 33
2.4 Расчет тепловых ресурсов сточных вод 33
2.5 Разработка схемы съема тепловой энергии с использованием ТНУ 35
2.5.1 Станция централизованного тепло- и холодоснабжения (г. Токио) 35
2.5.2 Автоматизированная теплонасосная установка (г. Зеленоград) 37
2.5.3 Тепловой насос, работающий на сточных водах (г. Набережные Челны) 39
2.5.4 Подбор оборудования и описание схемы 41
2.5.5 Расчет элементов ТНУ 42
2.6 Эколого-экономическая оценка предлагаемого объекта 47
Выводы по разделу 2 49
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 50
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 52
ПРИЛОЖЕНИЯ О
шибка! Закладка не определена.
ПРИЛОЖЕНИЕ А Схематическая карта районированияОшибка! Закладка не определена.
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Генеральные планы поселкаОшибка! Закладка не
определена.
ПРИЛОЖЕНИЕ В Принципиальная схема канализацииОшибка! Закладка не определена.
ВВЕДЕНИЕ 5
1 АКТУАЛЬНОСТЬ 6
1.1 Природно-климатическая характеристика района исследования 6
1.2 Характеристика систем теплоснабжения района исследования 7
1.3 Проблема теплового загрязнения окружающей среды 9
1.4 Возможности утилизации низкотемпературной тепловой энергии 11
1.5 Рынок и классификация тепловых насосов 16
Выводы по разделу 1 20
2 ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ 22
2.1 Характеристика объекта 22
2.2 Расчет теплового баланса объекта исследования 23
2.2.1 Теплопотери через стены 27
2.2.2 Теплопотери через дверь 28
2.2.3 Теплопотери через окна 28
2.2.4 Общие теплопотери 29
2.3 Характеристика системы водоотведения объекта исследования 30
2.3.1 Усреднитель 31
2.3.2 Узел механической очистки 32
2.3.3 Узел биокаталитической очистки 32
2.3.4 Узел адсорбционно-каталитической доочистки 33
2.3.5 Установка ультрафиолетового обеззараживания 33
2.3.6 Обезвоживание осадка 33
2.4 Расчет тепловых ресурсов сточных вод 33
2.5 Разработка схемы съема тепловой энергии с использованием ТНУ 35
2.5.1 Станция централизованного тепло- и холодоснабжения (г. Токио) 35
2.5.2 Автоматизированная теплонасосная установка (г. Зеленоград) 37
2.5.3 Тепловой насос, работающий на сточных водах (г. Набережные Челны) 39
2.5.4 Подбор оборудования и описание схемы 41
2.5.5 Расчет элементов ТНУ 42
2.6 Эколого-экономическая оценка предлагаемого объекта 47
Выводы по разделу 2 49
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 50
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 52
ПРИЛОЖЕНИЯ О
шибка! Закладка не определена.
ПРИЛОЖЕНИЕ А Схематическая карта районированияОшибка! Закладка не определена.
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Генеральные планы поселкаОшибка! Закладка не
определена.
ПРИЛОЖЕНИЕ В Принципиальная схема канализацииОшибка! Закладка не определена.
📖 Аннотация
В данной выпускной квалификационной работе исследуются технико-экономические и экологические перспективы утилизации низкопотенциальной тепловой энергии сточных вод муниципальных образований на примере Челябинской области. Актуальность исследования обусловлена высокой энергоемкостью теплоснабжения в регионе с продолжительным отопительным периодом (в среднем 218 дней) и проблемой теплового загрязнения гидросферы, вызванного сбросом нагретых сточных вод, что приводит к негативным экологическим последствиям, таким как эвтрофикация водоемов. Основным результатом работы является разработка проекта теплонасосной установки для клубного поселка «Привилегия», включающей парокомпрессионный тепловой насос типа «вода-вода» мощностью 672 кВт с пиковым догревателем и рекуперативными теплообменниками, интегрируемыми в канализационный коллектор перед очистными сооружениями для максимизации эффективности. Расчеты показали, что теплопотери жилого фонда поселка составляют 12.6 МВт, а предложенное решение позволяет частично их компенсировать, используя сбросное тепло. Научная значимость работы заключается в системном анализе применимости технологии тепловых насосов в конкретных климатических и инфраструктурных условиях, а практическая – в демонстрации потенциального снижения нагрузки на традиционную энергетику и антропогенного теплового воздействия на окружающую среду. Теоретической основой исследования послужили труды Р.А. Амерханова и Б.Х. Драганова в области теплотехники, работы О.В. Маслеевой по проблеме теплового загрязнения, а также официальные статистические и нормативные данные по Челябинской области.
📖 Введение
В силу климатических условий рассматриваемого региона, в Челябинской области, как и во многих других регионах нашей страны, теплоснабжение играет важную роль в жизни населения. При длительности отопительного сезона в среднем 218 дней (для Челябинской области), количество энергии, потребляемой на нужды теплоснабжения, достаточно велико.
Кроме того, дополнительно расходуется тепло на нужды горячего водоснабжения, часть которого (по некоторым оценкам около 40%) сбрасывается в канализационную сеть. После чего нагретые сточные воды, проходя через систему насосных станций, очистные сооружения, на которых они осветляются, фильтруются и теряют часть своей теплоты, попадают в окружающую среду, где приводят к ее тепловому загрязнению. В первую очередь этому влиянию подвергается гидросфера, что приводит к цветению воды и изменению видового состава населяющих ее организмов.
В качестве решения данных проблем может быть предложено использование низкопотенциального тепла сточных вод с помощью тепловых насосов на нужды теплоснабжения. Возможность применения данного решения в условиях Челябинской области и рассмотрена в данной работе.
Кроме того, дополнительно расходуется тепло на нужды горячего водоснабжения, часть которого (по некоторым оценкам около 40%) сбрасывается в канализационную сеть. После чего нагретые сточные воды, проходя через систему насосных станций, очистные сооружения, на которых они осветляются, фильтруются и теряют часть своей теплоты, попадают в окружающую среду, где приводят к ее тепловому загрязнению. В первую очередь этому влиянию подвергается гидросфера, что приводит к цветению воды и изменению видового состава населяющих ее организмов.
В качестве решения данных проблем может быть предложено использование низкопотенциального тепла сточных вод с помощью тепловых насосов на нужды теплоснабжения. Возможность применения данного решения в условиях Челябинской области и рассмотрена в данной работе.
✅ Заключение
В данной работе были рассмотрены природно-климатические условия и характеристика системы теплоснабжения Челябинской области, вопросы теплового загрязнения окружающей среды и возможности утилизации низкотемпературной тепловой энергии для снижения данного загрязнения. Был проведен обзор существующих тепловых насосов, а также практических решений по применению низкопотенциального тепла неочищенных сточных вод с использованием теплонасосных установок.
Был произведен расчет теплового баланса жилых домов клубного поселка «Привилегия». По результатам расчетов на 1 м2 жилой площади приходится в среднем 70 Вт тепла, при этом тепловые потери всего жилищного фонда составляют 12.6 МВт.
Для работы установки был выбран парокомпрессионный насос типа «вода- вода» Mammoth MCRH 0180 мощностью 672 кВт с компрессором мощностью 143 кВт.
Дополнительно для покрытия пиков в работе теплового насоса был выбран пиковый догреватель мощностью 218.2 кВт.
В качестве испарителя и конденсатора были выбраны рекуперативные теплообменники типа «труба в трубе», работающие по принципу противоточной системы. Площадь поверхности нагрева испарителя и конденсатора 16 342 и 11 353.9 м2, соответственно.
Теплообменник, отбирающий тепло сточных вод, устанавливается непосредственно в трубу, по которой еще неочищенные сточные воды поступают на Кременкульские очистные сооружения. Такое место установки позволяет снимать наиболее высокую температуру сточных вод из возможных.
Кроме того, была проведена эколого-экономическая оценка разработанной схемы. Применение подобного решения на практике при использовании низкопотенциального тепла всех сточных вод, поступающих, на Кремочистные сооружения, позволит сэкономить до 603 т у.т. ежегодно и не допустить его сжигания. Что также предотвращает попадание в атмосферу 445 т углекислого
газа ежегодно.
Ежегодно такое решение позволит экономить 1 874 295 рублей на использовании газа с целью теплоснабжения, в таком случае срок окупаемости установки составляет 4.8 лет. Более того данный срок на практике может быть уменьшен, т.к. цены на ископаемое топливо постоянно только увеличиваются [29].
Для повышения эффективности использования низкопотенциальной энергии муниципальных стоков возможно устанавливать их непосредственно возле крупных источников их образования, например, в многоэтажных домах или на насосных станциях микрорайонов. Подобное решение позволит снимать теплоту с более нагретых сточных вод, которые еще не прошли по всей длине трубопровода до очистных сооружений, и упростит передачу выработанной теплоты потребителям.
Был произведен расчет теплового баланса жилых домов клубного поселка «Привилегия». По результатам расчетов на 1 м2 жилой площади приходится в среднем 70 Вт тепла, при этом тепловые потери всего жилищного фонда составляют 12.6 МВт.
Для работы установки был выбран парокомпрессионный насос типа «вода- вода» Mammoth MCRH 0180 мощностью 672 кВт с компрессором мощностью 143 кВт.
Дополнительно для покрытия пиков в работе теплового насоса был выбран пиковый догреватель мощностью 218.2 кВт.
В качестве испарителя и конденсатора были выбраны рекуперативные теплообменники типа «труба в трубе», работающие по принципу противоточной системы. Площадь поверхности нагрева испарителя и конденсатора 16 342 и 11 353.9 м2, соответственно.
Теплообменник, отбирающий тепло сточных вод, устанавливается непосредственно в трубу, по которой еще неочищенные сточные воды поступают на Кременкульские очистные сооружения. Такое место установки позволяет снимать наиболее высокую температуру сточных вод из возможных.
Кроме того, была проведена эколого-экономическая оценка разработанной схемы. Применение подобного решения на практике при использовании низкопотенциального тепла всех сточных вод, поступающих, на Кремочистные сооружения, позволит сэкономить до 603 т у.т. ежегодно и не допустить его сжигания. Что также предотвращает попадание в атмосферу 445 т углекислого
газа ежегодно.
Ежегодно такое решение позволит экономить 1 874 295 рублей на использовании газа с целью теплоснабжения, в таком случае срок окупаемости установки составляет 4.8 лет. Более того данный срок на практике может быть уменьшен, т.к. цены на ископаемое топливо постоянно только увеличиваются [29].
Для повышения эффективности использования низкопотенциальной энергии муниципальных стоков возможно устанавливать их непосредственно возле крупных источников их образования, например, в многоэтажных домах или на насосных станциях микрорайонов. Подобное решение позволит снимать теплоту с более нагретых сточных вод, которые еще не прошли по всей длине трубопровода до очистных сооружений, и упростит передачу выработанной теплоты потребителям.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.