Вспомогательное оборудование цехов энергетических предприятий

В. Ю. Ильичев 
ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ 
ЦЕХОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ 
Учебное пособие 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2024 
1 

УДК 621.43.052 
ББК 31.36 
И46 
 
 
Рецензент: 
к. т. н., доц. каф. МК9 «Подъемно-транспортные системы» 
П. В. Витчук 
 
 
 
 
 
 
 
Ильичев, В. Ю. 
И46  
Вспомогательное оборудование цехов энергетических 
предприятий : учебное пособие / В. Ю. Ильичев. – 
Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. – 260 с. : ил., 
табл. 
ISBN 978-5-9729-2111-9 
 
Изложены принципы проектирования цехов энергетических предприятий, используемые при изучении дисциплины «Теплообменное и 
вспомогательное оборудование энергоустановок». Описанные типы задач могут являться основой для курсового проектирования, выполнения частей ВКР, а также научно-исследовательских работ (НИР). 
Для студентов, обучающихся по направлению подготовки 13.04.03 
«Энергетическое машиностроение». Будет полезно студентам, преподавателям и учёным по другим направлениям подготовки.  
 
УДК 621.43.052 
ББК 31.36 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-2111-9 © Ильичев В. Ю., 2024 
 
© Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
© Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
2 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
ВВЕДЕНИЕ 
...................................................................................... 5 
ЧАСТЬ I. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ  
ПРОЕКТИРОВАНИЯ 
...................................................................... 7 
ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 
................................................ 7 
ВЫБОР РАСЧЁТНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И ЗАПАСОВ 
ПРОЧНОСТИ 
.............................................................................61 
ПРОЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 
......62 
ХАРАКТЕРИСТИКИ ОСНОВНЫХ  
КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ..............................63 
УДЕЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЧНОСТИ  
МАТЕРИАЛОВ .........................................................................66 
ЖЁСТКОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ ..............................................68 
МЕРЫ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ ЖЁСТКОСТИ 
...........................72 
ЧАСТЬ II. МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ  
ЭНЕРГОПРЕДПРИЯТИЙ 
..............................................................78 
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТВОДА  
СТОЧНЫХ ВОД 
........................................................................78 
ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕШЁТОК 
............................................85 
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 
УСТРОЙСТВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ 
.......................90 
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГРАВИТАЦИОННЫХ  
УСТРОЙСТВ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ..................94 
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНЕРЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ  
ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТЕЙ 
.............................................129 
ЧАСТЬ III. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ 
СИСТЕМ .......................................................................................148 
3 

ФИЛЬТРЫ 
................................................................................169 
ГРАВИТАЦИОННЫЕ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛИ .......................174 
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНЕРЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ  
ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ ПЫЛИ 
................................175 
НАГРЕВ ВОЗДУХА В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ ........182 
ВОЗДУХОВОДЫ ....................................................................191 
ВЕНТИЛЯТОРЫ .....................................................................215 
ЧАСТЬ IV. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОТОПИТЕЛЬНЫХ  
СИСТЕМ .......................................................................................220 
ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ПОМЕЩЕНИЯ. ...............................220 
ТЕПЛОПОСТУПЛЕНИЯ В ПОМЕЩЕНИЕ ........................220 
ТЕПЛОПОТЕРИ ПОМЕЩЕНИЯ ..........................................225 
УКРУПНЁННЫЙ РАСЧЁТ ТЕПЛОПОТЕРЬ ЗДАНИЙ .....233 
ТЕПЛОВАЯ МОЩНОСТЬ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ......234 
КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ ...................237 
КОНСТРУКЦИИ ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ .............239 
РАСЧЁТ ПЛОЩАДИ ТЕПЛООТДАЮЩЕЙ 
ПОВЕРХНОСТИ ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ .............244 
СИСТЕМЫ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ ..............................247 
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОТОПЛЕНИЕ 
........................................249 
ЛИТЕРАТУРА ..............................................................................254 
4 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Цехи энергетических предприятий содержат комплекс 
машин и сооружений, установок и оборудования, предназначенных для обеспечения регламентированных нормативными актами рабочих условий для обслуживающего 
персонала и надёжной работы технологического оборудования, т. е. для поддержания следующих параметров: допустимых концентраций вредных веществ в воде (системы 
водоочистки и водоподготовки), воздухе (системы газоочистки), определённых параметров воздуха помещения 
(системы вентиляции и отопления), а также предназначенных для предотвращения загрязнения окружающей среды. 
Данный курс ставит целью изучение: 
1) этапов проектирования вспомогательного оборудования: от разработки технического задания до получения готового проекта; 
2) порядка разработки конструкторской документации, 
правил её оформления; 
3) экономических основ проектирования: определения 
экономического эффекта от внедрения данного проектировочного решения; выбор наиболее экономически выгодного варианта проекта из нескольких возможных; 
4) основных принципов проектирования рациональных 
конструкций, обладающих минимальными массой, материалоёмкостью и себестоимостью при достаточной прочности, жёсткости и долговечности, удобных в обслуживании; 
5) особенностей устройства различных типов вспомогательного оборудования цехов энергетических предприятий, методов, с помощью которых достигаются заданные 
параметры на рабочих местах;  
6) расчётных методик, полученных из рассмотрения физических процессов, характерных для каждой рассматри5 

ваемой системы. Изучение методик проектирования основных типов вспомогательного оборудования цехов основывается на блочном подходе: от принципов конструирования отдельных элементов до разработки проектов систем в целом. 
В предлагаемой книге кратко рассматриваются вышеперечисленные проблемы; для более детального и наглядного 
изучения методик проектирования приводятся примеры 
проектирования конкретных вспомогательных систем энергетических предприятий. 
Книга будет полезна в качестве учебного пособия студентам и преподавателям энергетических, экологических, 
технических и экономических специальностей, а также 
широкому кругу читателей. 
6 

ЧАСТЬ I 
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ 
ПРОЕКТИРОВАНИЯ 
ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 
Задача проектировщика состоит в создании машин, дающих наибольший экономический эффект и обладающих 
наиболее высокими технико-экономическими и эксплуатационными показателями. 
Главными показателями являются: 
1) высокая производительность (например, производительность гидравлической системы определяется объёмом 
воды, прокачиваемым через неё за какой-либо промежуток 
времени); 
2) экономичность;
3) прочность;
4) надёжность;
5) малые масса и материалоёмкость;
6) габариты;
7) энергоёмкость (т. е. количество потребляемой энергии); 
8) объём и стоимость ремонтных работ;
9) расходы на оплату труда операторов (специалистов,
управляющих работой устройства); 
10) высокий технический ресурс и степень автоматизации (чтобы машина могла выполнять как можно больше 
операций самостоятельно, без управления оператором); 
11) простота и безопасность обслуживания;
12) удобство управления, сборки и разборки.
Значение каждого из перечисленных факторов зависит
от назначения проектируемого устройства. Например, для 
кондиционеров воздуха главные эксплуатационные пока7 

затели – это масса и габариты, надёжность, высокая степень автоматизации, удобство управления. 
Между многими из технико-экономических и эксплуатационных показателей существует тесная взаимосвязь, 
например: 
−производительность машины связана с её экономичностью (здесь перед конструктором стоит выбор – спроектировать дешёвую машину с меньшей производительностью или с большей производительностью, но более дорогую); повышение производительности также повлечёт за 
собой увеличение энергоёмкости (которая в свою очередь 
связана с экономичностью); 
−прочность составных частей машины связана с их габаритами, массой и материалоёмкостью; 
−надёжность машины связана с объёмом и стоимостью
ремонтных работ; 
−закладываемая в машину высокая степень автоматизации должна сочетаться с удобством управления, чтобы при 
необходимости (при неисправностях автоматики) оператор 
смог управлять машиной вручную; степень автоматизации 
связана также с расходами на оплату труда операторов; 
−уменьшение габаритов изделия не должно производиться в ущерб удобству сборки и разборки и т. д. 
Все эти взаимосвязи конструктор должен учитывать при 
проектировании. 
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 
Проектируя машину, конструктор должен добиваться 
повышения её рентабельности (рентабельность – это экономическая эффективность работы машины). Мы рассмотрим только те способы повышения экономичности, которые непосредственно связаны с проектированием и зависят 
от деятельности конструктора. 
8 

Многие считают, что для создания экономичной конструкции надо уменьшать стоимость её изготовления, избегая сложных и дорогих конструктивных решений; надо 
применять наиболее дешёвые материалы и наиболее простые способы обработки. Но уменьшение стоимости конструкции – это только часть задачи повышения экономичности. В целом экономический эффект определяется полезной отдачей машины и суммой эксплуатационных расходов за весь период работы машины. 
Рассмотрим главные экономические показатели машин. 
Коэффициент использования машины – это отношение времени фактической работы машины за определённый период времени к длительности этого периода: 
исп
h
H
η
=
,
(1)
где Н – период эксплуатации машины; 
h – фактическое время работы машины за этот период. 
Если машина работает до полного исчерпания своего 
механического ресурса, то h представляет собой долговечность машины D. Тогда 
исп
D
H
η
=
.
(2)
При непрерывной работе 
исп
η
= 0,95÷1 (обычно меньше 
единицы из-за того, что некоторое время уходит на устранение возникающих неисправностей – на ремонт). У машин периодического действия (например, у некоторых 
устройств для очистки промышленных газообразных выбросов, которые функционируют только во время работы 
энергетического оборудования) коэффициент использования снижается до 0,05÷0,1. 
9 

Рентабельность машины – это отношение полезной 
отдачи машины От за определённый период к сумме расходов Р за тот же период: 
 
 
q
От
Р
=
. 
(3) 
 
Например, при установке на предприятии очистного сооружения От – это сумма, которая до этого затрачивалась 
на вывоз отходов, на оплату их обезвреживания, на штрафы из-за несоблюдения норм по выбросам и т. д. 
Сумма расходов складывается из нескольких составляющих: 
 
 
Р
Эн
Мт
Ин
Тp
Об
Рм
Нк
Ам
=
+
+
+
+
+
+
+
, 
(4) 
 
где Эн – стоимость расходуемой энергии; 
Мт − стоимость материалов (например, стоимость фильтрующего материала, который периодически заменяют); 
Ин – стоимость инструмента (необходимого для сборки и 
разборки машины при ремонте, для обслуживания при 
эксплуатации); 
Тр – оплата труда операторов; 
Об – стоимость технического обслуживания (зарплата обслуживающего персонала); 
Рм – расходы на ремонт (на закупку запчастей, на зарплату 
ремонтников); 
Нк – накладные заводские расходы (плата за освещение, за 
воду, за оборудование рабочего помещения, за ремонт зданий и т. д.); 
Ам – амортизационные расходы (амортизация – это величина постепенного уменьшения стоимости машины из-за 
её износа). 
Величина q должна быть больше единицы, иначе машина будет работать убыточно. 
10