Лекция №17.

Тепловой расчет тепловой сети.

Тепловые потери при надземной прокладке теплопроводов.

Тепловые потери при подземной бесканальной прокладке.

Тепловой расчет систем теплоснабжения

В задачу теплового расчета тепловой сети входит решение следующих вопросов:

1) Определение тепловых потерь теплопровода;

2) Расчет температурного поля вокруг теплопровода, т.е. температурной изоляции, воздух в канале, стен канала, грунт;

3) Расчет падения температуры теплоносителя вдоль теплопровода;

4) Выбор толщины тепловой изоляции теплопровода.

П.1 Тепловые потери при надземной прокладке теплопроводов.

Теплопроводы теплоизолированные, расположенные над поверхностью земли отдают теплоту в окружающую среду конвекцией и излучением. Линейная плотность теплового потока q _l Вт/м равна, где τ – температура теплоносителя; t _ос - окружающей среды, с; R_B; R_H; R_тр; R_И – термическое сопротивления внутренней и наружной теплоотдачи, стенки трубопровода, тепловой изоляции, Вт/мК α _B, α _Н - внутренний и наружный коэффициент теплоотдачи; λ _тр, λ _к.

,

,

Теплопроводность трубопровода и изоляции; d₁, d₂,d₃ – диаметры поверхностей слоев. Обычно величинами R_B и R_от пренебрегают. Наружная теплоотдача равна α _н = α _к + α _л , где коэффициент теплоотдачи излучением равен , где ε _n -степень черноты и Тn температура поверхности изоляции теплопровода; σ= 5,67*10^-8 Вт/м² км; Коэффициент конвективного теплообмена зависит от наличия ветра. При отсутствии ветра, Вт/м²к при ветре со скоростью

ω>1 м/с при d₃ ≥ 0,3 м α_к = 4,65*ω^0,7 /d₃^0.3. Для предварительных оценок при неизвестной температуре наружной поверхности α_к = 11,6+7 ω. Однако, обычно термическое сопротивление внешней теплоотдачи невелико в сравнении с сопротивлением изоляции и 100% ошибка определения αn приводит лишь к ошибке не более 5% при определении теплового потока.

n.2. Тепловые потери при подземной бесканальной прокладкой находят в соотношении , где t_o – температура грунта на его поверхности при h< 2d₃

Вт/м

Rгр – термическое сопротивление грунта определяется по формуле Форхгеймера

где λ_гр - коэффициент теплопроводности грунта; h – глубина залегания оси теплопровода. При бесканальной прокладке рядом двух теплопроводов на одной глубине Е.П. Шубин предложил учитывать их взаимное влияние с помощью условного термического сопротивления Ro и тепловой потери первой q₁ и второй q₂ трубы равны:

Где τ 1 и τ2 температуры теплоносителей; R₁ b R₂ суммарное термическое сопротивление ί-ий труба и грунта: R ί = Rn ί +R гр Вт/м² к.

Лекция №18.

Тепловые потери при подземной канальной прокладке.

Изменение температуры теплоносителя.

Механический расчет тепловой сети.

Термические потери при подземной канальной прокладке.

Теплопровода можно определить по аналогии с его бесканальной прокладкой. Предварительное определяется температура воздуха в канале t_к , циркулирующего между стенками канала и наружной поверхностью теплопровода. Температура находится из равенства тепловых потоков от теплоносителя с температурой τ к воздуху в канале и от него в грунт с температурой t_o , т.е должно выполняться:

Где Rn, Rн, Rвн, Rк, Rгр – термические сопротивления теплоизоляции, теплопередачи с внешней поверхности теплопровода, теплоотдачи с внешней поверхности теплопровода теплоотдачи с внутренней поверхности канала, сопротивление стенок канала и грунта. После нахождения из данного сопротивления температуры t_к воздуха в канале определяются тепловые потери теплопровода по отношению к п.1. и п.2.

В случаи многотрудной прокладки в одном канале температура воздуха в объеме канале находится аналогичное из баланса теплоты, поступающей в канале от теплоносителей всех n теплопроводов:

Термическое con –

Сопротивления ί = 1:N теплопроводов между теплоносителем и воздухом канала, Rо – сопротивление между воздухом канала и окружающей средой. После определения температуры воздуха в канале t_к находятся общие тепловые потери канала. При этом канал прямоугольного сечения можно представить каналом круглого сечения с эквивалентным диаметром

d_экв = 4F/P, где F и P – площадь поперечного сечения и периметр канала. Более точное термическое сопротивление грунта для канала прямоугольной формы шириной в и высотой а, ось которая закруглена на расстоянии h

Общие тепловые потери теплопровода определяются как сумма линейных тепловых потерь и местных потерь теплоты Q_M , Вт в арматуре, опорных конструкциях, фланцах и других элементах.

– где коэффициент, учитывающий местные потери теплоты; = 0,2 / 0,3. Для теплопровода канальной и бесканальной прокладки имеются нормы тепловых потерь q_н , Вт/м , приведенных в СН и П 2.04.07-86, зависящие от диаметра трубопроводов и среднегодовой разности температур между теплоносителем и окружающей средой. Толщину и вид тепловой изоляции следует выбирать такими, чтобы выполнялось условие

n.4. Изменение температуры теплоносителя. В следствие наличия тепловых потерь температура теплоносителя в теплопроводе снижается. Пусть теплоносителем является вода, а тепловые потери характеризуется постоянным коэффициентом теплопередачи . На элементарном участке dl тепловые потери равны и они приводят к уменьшению энтальпии потока воды с массовым расходом G, кг/с с удельной теплоемкостью с, Дж/кг к , т.е. . После интегрирования по участку теплопровода длинной L температура теплоносителя ₂ в конце участка определяется соотношением:

Где τ_L – температура теплоносителя на входе участка. Эффективность тепловой изоляции оценивается коэффициентом эффективности изоляции , где Q_тр – тепловые потери трубопровода без изоляции, Q_n – изолированного теплопровода.