2610

рез элеватор, подсасывает охлаждённую воду из обратной трубы местной системы отопления и подаёт смешанную воду нужной температуры в местную отопительную систему.

При этом элеватор работает с определённым коэффициентом смещения U – отношение расхода подмешиваемой воды G2 к расходу горячей воды G1 , поступающей из подающей трубы тепловой сети:

Величину коэффициента смещения можно также определить по температурам горячей t1 , обратной t2 и смешанной t3 воды:

Горячая вода из тепловой сети поступает в трубопровод 1, на котором установлены: задвижки 2 и 9 для подключения ввода к тепловой сети, задвижки 5 и 8 для отключения местной системы отопления от оборудования ввода, грязевик 3 на падающей трубе, грязевик 11 на обратной трубе, элеватор 4 для смешивания горячей воды с обратной, регулятор расхода 6, термометры T1, T2, T3, манометры M1, M2, M3.

Давление в обратном трубопроводе местной системы отопления контролируется манометром M3. Перепад давлений в местной системе отопления контролируется по показаниям манометров M2, M3. Снимаются показания расходомеров 10 и 10″ за определённый период времени.

По измеренным температурам t1, t2, t3 определяется коэффициент смещения элеватора по формуле (2). По показаниям расходомеров определяем расход воды, циркулирующей в системе отопления. По значениям G1, G2 определяется коэффициент смещения элеватора по формуле (1). Сопоставление значений величины коэффициента смещения, вычисленных по формулам (1) и (2), должно дать близкую сходимость.

Пользуясь величиной полученного коэффициента смещения, можно проверить основные размеры элеватора. Диаметр горловины элеватора определяется по уравнению

. (3)

Диаметр сопла элеватора равен

. (4)

71

Разность давлений в тепловой сети перед элеватором, опреде-

где u – коэффициент смещения, полученный при проведении лабораторной работы; P – сопротивление местной системы отопления, по данным разности показаний манометров M2, M3, м.вод.ст; G3 – расход воды, циркулирующей в системе отопления, т/ч.

Рис. 1. Схема индивидуального теплового пункта

Рис. 2. Схема водоструйного элеватора:

d – диаметр камеры смешения; d1 – диаметр патрубка подсоса; D и D1 – наружные диаметры присоединительных фланцев входного и выходного соответственно; D2 – наружный диаметр патрубка подсоса; – расстояние от входного фланца до центра патрубка подсоса; L – общая длина элеватора, мм

КПД элеватора

При проектировании основной расчётной характеристикой для подбора элеватора является коэффициент смешения U:

72

.

Номер элеватора выбирается в зависимости от диаметра камеры смешения (горловины) d, мм:

, (7)

– суммарная потеря давления по длине расчётного

циркуляционного кольца, кПа; следует принять по таб-

лице.

По найденному диаметру камеры смешения в таблице выбирается номер элеватора и указываются его размеры [8] .

Диаметр сопла элеватора d, мм, определяется по формуле

– располагаемая разность давлений воды в теплосети на вводе в здание, кПа.

Основные размеры элеватора чугунного типа ВТИ теплосети Мосэнерго

Порядок выполнения работы

73

1.Ознакомитьсясоборудованиеминдивидуальноготепловогопункта.

2.Снять показания манометров и термометров.

3.Вычислить коэффициент смещения элеватора.

4.Вычислить основные размеры элеватора.

5.Вычислить необходимый напор перед элеватором.

6.Определить КПД элеватора.

Контрольные вопросы

1.Перечислить основные узлы теплового пункта.

2.Назначение тепловых пунктов в системе теплоснабжения.

3.Принцип работы водоструйного элеватора (достоинства, недос-

татки).

4.Порядок определения коэффициента смешения водоструйного элеватора.

Рекомендуемый список литературы

1.СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника/ Минстрой России. – M.: ГП ЦПП, 1995. – 29 с.

2.СниП 2.04.05-91* Отопление, вентиляция и кондиционирование/ Минстрой России. – M.: ГП ЦПП, 1994. – 66 с.

3.СниП 2.08.01-89. Жилые здания/ Госстрой СССР. –М.: ЦИТП Госстроя

СССР, 1989. – 16 с.

4.ГОСТ 21.602-79. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Рабочие чертежи/ Госстрой СССР.– М.: Изд-во стандартов, 1980. – 16 с.

5.ВСН 45-86. Культурно-зрелищные учреждения. Нормы проектирования/ Госгражданстрой . – М.: Стройиздат, 1988. – 85 с.

6.ВСН 54-87. Предприятия розничной торговли. Нормы проектирования / Госгражданстрой. – М.: Прейскурантиздат, 1988. – 56 с.

7.ВСН 51-86. Профессионально-технические, средние специальные и высшие учебные заведения. Нормы проектирования / Госгражданстрой. – М.: Стройиздат, 1988.– 48 с.

8.ВСН 50-86. Общеобразовательные школы и школы интернаты. Нормы проектирования / Госгражданстрой.– М.: Прейскурантиздат, 1988. – 48 с.

9.Богословский, В.Н., Отопление: учеб. для вузов / В.Н. Богословский, А.Н. Сканави. – М.: Стройиздат, 1991. – 735 с.

10.Внутренние санитарно-технические устройства. Ч. 1: Отопление /В.Н. Богословский, Б.А. Крупнов, А.Н. Сканави и др.; под ред. И.Г. Староверова и Ю.И. Шиллера. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1990. – 344 с.

Лабораторная работа №2

74

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА КОГЕНЕРАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ НА БАЗЕ ДИЗЕЛЯ А-41

В настоящее время производственный потенциал энергетики России составляет более 700 электростанций общей мощностью свыше 215 млн. кВт [1]. Огромный энергокомплекс требует, с одной стороны, больших средств для поддержания его в состоянии высокой работоспособности, а с другой, нуждается в хорошей организации потребления энергии, обеспечивающей возможность работы крупных электростанций с высоким КПД. Для повышения экономичности и надежности энергоснабжения, наряду с совершенствованием и модернизацией существующих крупных систем (заменой физически и морально устаревшего технологического оборудования на ТЭЦ и в котельных, ремонтов теплопроводов с заменой теплоизоляции и др.), необходимо широкое развитие рациональных постоянно действующих и резервных автономных источников малой энергетики – миниТЭЦ.

Главное достоинство мини-ТЭЦ – комбинированное производство электроэнергии и теплоты при отсутствии магистральных теплопроводов. Это дает большую экономию топлива не только относительно раздельной выработки электроэнергии и теплоты (в системе конденсационная электростанция + районная котельная), но и по сравнению с паротурбинными ТЭЦ большой мощности, где наличие магистральных тепловых сетей приводит к значительным потерям теплоты, химочищенной воды и расходу электроэнергии на перекачку теплоносителей. Транспортные потери тепла минимальны из-за малых расстояний до объекта потребления, что весьма конкурентно способно по сравнению с длинными тепловыми сетями центрального теплоснабжения, теплоизоляция которых оставляет желать лучшего, а данные потери включаются в себестоимость продаваемого тепла.

Вместе с тем в настоящее время в большинстве крупных городов и их пригородах все крупные энергоисточники (электро- и теплоснабжения) в качестве основного вида топлива используют природный газ и жидкое топливо, что позволило реально свести к минимуму нарушения экологии при доставке, хранении и использовании топлива, а также уменьшить транспортные расходы.

Существенным аргументом в пользу развития автономных энергосистем является возможность рационального и экономически эф-

75

телей удобно пользоваться внешним тепловым балансом. Уравнение внешнего теплового баланса ДВС в общем виде

В табл. 1 приведены значения составляющих внешнего теплового баланса ДВС различных типов [3,5].

Таблица 1

Значения составляющих внешнего теплового баланса двигателей различных типов, %

Как видно из табл. 1, тепловая мощность тепла выхлопных газов и охлаждающей жидкости двигателя соизмеримы с эффективной мощностью ДВС. Ее утилизация, а также утилизация тепла, отводящегося с маслом и наддувочным воздухом, позволит довести коэффициент полезного используемого тепла, вводимого с топливом, до 80– 85%.

Термодинамический анализ цикла двигателей внутреннего сгорания показывает, что на совершение эффективной работы расходуется только часть теплоты, образующейся при сгорании топлива.

Для определения характера теплоиспользования и путей его улучшения, а также получения данных, необходимых при расчете системы охлаждения, следует установить, как расходуется введенная в двигатель теплота. С этой целью при исследовании двигателя опре-

77

деляют отдельные составляющие теплового баланса в зависимости от различных параметров, характеризующих условия эксплуатации (нагрузка, частота вращения вала двигателя, состав смеси и т.п.).

Цель работы: экспериментальное определение статей теплового баланса дизеля, закономерности их перераспределения при изменении частоты вращения коленчатого вала или нагрузки.

Техническое обеспечение: стенд для испытаний двигателей с комплектом необходимого оборудованияи измерительной аппаратуры.

Общие указания

Уравнение теплового баланса двигатели имеет вид:

где – общее количество теплоты, введенной в двигатель с топли-

вом на заданном режиме, кВт; – теплота, эквивалентная эффективной работе двигателя; – теплота, отданная охлаждающей среде;

– теплота топлива, теряемая из-за химической неполноты сгорания; – теплота, уносимая отработавшими газами; – теплота, от-

даваемая маслу; – остаточный член, определяющий потери, не учтённые приведенными выше членами уравнения теплового баланса.

Статьи теплового баланса, определяемые в процентах от всего количества введенной теплоты:

. (2)

Очевидно, что:

Общее количество теплоты, введенное в двигатель при сгорании топлива, определяется по выражению

где 42,5 МДж/кг – низшая теплотворная способность дизельно-

го топлива; Gт – часовой расход топлива, кг/ч,

78

навеска топлива, с.

Теплота, эквивалентная эффективной работе, определятся по вы-

здесь Р – усилие на тормозе, кг; n – частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин.

Теплоту, передаваемую охлаждающий среде через стенки цилиндров, головку блока, поршень и поршневые кольца, при водяном охлаждении определяют по уравнению

(8)

где – плотность воды, кг/м3; – удельная теплоемкость воды,

здесь – время расхода 100 л води, с.

Теплота, уносимая отработавшими газами, определяется по уравнению

тср1 – мольные изобарные теплоемкости воздуха и продуктов сгорания, кДж/кг С; – температура воздуха и отработавшихгазов, С.

Количество воздуха находим по формуле

, (11)

где – коэффициент избытка воздуха, определяемый по выражению

Часовой расход воздуха (кг/ч) определяется по формуле

79

где – температура воздуха на впуске, К; – время расхода 1 м3 воздуха, с.

В формулах (11), (12) = 0,495 кмоль/кг и = 14,36 г/кг теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг дизельного топлива.

Количество продуктов сгорания

Далее по формулам (2) статьи теплового баланса определяют в процентах.

Порядок проведения исследований

80