Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Современные проблемы теплогазоснабжения населенных мест и предприятий. Учебное пособие (курс лекций)
.pdf
161
шёвыми смесительными устройствами является основным преимуществом открытых систем перед закрытыми.
Открытые системы в дополнение к простым абонентским вводам имеют следующие преимущества:
– используется в больших количествах низкопотенциальное
бросовое тепло, имеющееся на ТЭЦ или промышленных предприятиях;
– увеличивается срок службы местных систем горячего водоснабжения, так как в них поступает вода из теплосети, не содержащая агрессивных газов и накипеобразователей;
– уменьшаются диаметры сетей холодного водоснабжения (на
16 %) за счёт подачи воды для местных систем горячего водо-
снабжения по отопительным трубопроводам.
К недостаткам открытых систем относят:
– рост затрат, связанных с обработкой больших количеств
подпиточной воды;
– возможность (при недостаточной обработке) появления
цветности в разбираемой горячей воде, а в случае присоединения
радиаторных систем отопления (появление в ней запаха и особых
бактерий);
– усложняется контроль за утечками из теплосети, так как в
открытых системах количество подпиточной воды не характеризует величины утечки воды из системы, как в закрытых системах.
Малая жёсткость исходной водопроводной воды (1 ÷ 1,5 мгэкв/л) – одно из основных условий применения открытых систем.
Открытые системы целесообразно применять и при очень жёстких
составах вод, ибо для таких вод в закрытых системах необходимо
устраивать обработку воды на каждом абонентском вводе, что во
много раз сложнее и дороже централизованной обработки подпиточной воды у источника тепла в открытых системах.
К достоинствам закрытых систем относится:
– малые затраты на водоподготовку;
– гарантированное качество воды, подаваемой в систему горячего водоснабжения;
– возможность оперативного контроля за утечками из теплосети.
К недостаткам закрытых систем относят:
– увеличение сечения трубопроводов холодной воды на або-
нентских вводах;
– снижение срока службы трубопроводов разводки горячей во-
ды у потребителей.
162
Паровые системы теплоснабжения, как и водяные, могут
быть однотрубными, двухтрубными и многотрубными.
В однотрубной паровой системе конденсат пара не возвращается от потребителя тепла к источнику, а используется на горячее
водоснабжение и технологические нужды или сбрасывается в дренаж. Такие системы малоэффективны и применяются при небольших расходах пара.
В настоящее время на практике наибольшее распространение
получили двухтрубные паровые системы с возвратом конденсата к
источнику тепла. Конденсат от местных систем теплопотребления
собирается в общий бак, расположенный в тепловом пункте, а затем насосом перекачивается к источнику тепла. Приготовление
новых порций питательной воды для паровых котлов является дорогостоящей операцией, поэтому затраты на возврат конденсата
являются, как правило, оправданными. Окончательно вопрос о целесообразности возврата конденсата решается в каждом конкретном случае на основании технико-экономических расчётов.
Многотрубные паровые системы применяются на промышленных площадках при получении пара от ТЭЦ и в случае, если технология производства требует пара разных давлений. Затраты на
сооружение отдельных паропроводов для пара различных параметров оказываются меньше, чем стоимость перерасхода топлива
на ТЭЦ при отпуске пара только одного, наиболее высокого давления и последующего редуцирования его у абонентов, нуждающихся в паре пониженных параметров. Многотрубные паровые системы могут использоваться также при резервированной
подаче с ТЭЦ пара различных параметров.
На абонентских вводах систем кроме устройств, обеспечивающих передачу тепла в местные системы теплопотребления, большое значение имеет также система сбора конденсата и возврата
его к источнику тепла.
Поступающий на абонентский ввод пар обычно попадает в распределительную гребёнку, откуда непосредственно или через редукционный клапан (автомат давления «после себя») направляется
к теплоиспользующим аппаратам. Принципиальные схемы паровых систем теплоснабжения представлены на рисунке 5.2.
163
Рис. 5.2. Принципиальные схемы паровых систем теплоснабжения:
1 – источник тепла; 2 – паропровод; 3 – абонентский ввод; 4 – калорифер
вентиляции; 5 – абонентский теплообменник отопления; 6 – теплообменник горячего водоснабжения; 7 – технологический аппарат; 8 – конденсатоотводчик; 9 – дренаж; 10 – бак сбора конденсата; 11 – конденсатный
насос; 12 – обратный клапан; 13 – конденсатопровод
Различают открытые и закрытые схемы сбора конденсата. Наиболее простой вариант представляет собой открытую схему сбора
конденсата, представленную на рисунке 5.3.
164
Рис. 5.3. Открытая схема сбора конденсата:
1 – паропровод; 2 – теплоиспользующий аппарат; 3 – конденсатоотвод-
чик; 4 – бак сбора конденсата; 5 – насос; 6 – обратный клапан; 7 – атмосферная труба
Недостатки открытой схемы:
а) поглощение конденсатом кислорода воздуха, что вызывает
коррозию конденсатопроводов;
б) потери в атмосферу пара вторичного вскипания и уходящего
с паром тепла.
При температуре конденсации tк=150 °С потери конденсата составляют 10 %, а потери тепла достигают 40 %. В связи с этим открытые схемы сбора конденсата применяются редко: при количестве конденсата менее 1 т/ч и расстоянии до источника тепла менее 500 м.
Наибольшее распространение на практике имеют закрытые
схемы сбора конденсата. Варианты таких схем более сложны в
технологическом и конструктивном исполнении, однако позволяют устранить недостатки, свойственные открытым системам, о которых говорилось выше.
Вариант закрытой схемы сбора конденсата представлен на рисунке 5.4.
165
Рис. 5.4. Закрытая схема сбора конденсата:
1 – паропровод; 8 – обратный клапан; 2 – теплоиспользующий аппарат;
9,11 – регуляторы давления «до себя»; 3 – конденсатоотводчик; 10 – тру-
бопровод вторичного пара; 4 – конденсатопровод; 12 – регулятор температуры; 5 – бак сбора конденсата; 13 – пароводяной теплообменник; 6 –
водомерное стекло; 14 – водопровод; 15 – горячая вода; 7 – конденсатный
насос; 16 – гидрозатвор
5.2. Основы расчета теплотрасс
Для обеспечения качественного теплоснабжения абонентов теплосети последовательно выполняется гидравлический, прочностной и теплотехнический расчет трубопроводов теплотрасс.
Механический расчет (прочностной) преследует цель: определить минимальную толщину стенки трубопровода, при которой под
расчетным максимальным давлением не произойдет разрушение.
Для начального участка теплотрассы расчетное максимальное
давление определяют по результатам построения пьезометрического графика из формулы:
r
пабостатmax.н
, МПа, (5.1)
6
-
10g)НННН(Р
×××+++=
где r – плотность воды в подающем трубопроводе, определяемая
по среднегодовой температуре
t
ср.1
, кг/м3;
g=9,81 м/с2 – ускорение свободного падения.
Для участка трассы у наиболее удаленного потребителя главной
магистрали расчетное давление определяют из выражения:
r
абостатmax.к
, МПа. (5.2)
6
-
10g)ННН(Р
×××++=
Расчетную толщину начального и конечного участков трассы
определяют по формуле:
166
ст
dР-××
где P
– максимальное давление теплосети, МПа;
max
ст
d
– внутренний диаметр трубопровода по сортаменту труб, м;
вн
=
d
р
[]
внmax
, м, (5.3)
Р2
s
max
С = 0,002 ¸ 0,004 м – конструктивная прибавка на коррозию и
неучтенные факторы;
[s] – допускаемое напряжение на растяжение н/мм2, определяемое по формуле:
в
s
[]
s
где
в
s
– предел прочности при растяжении, принимаемый
=
, Н/мм2, (5.4)
К
з
по виду материала (сталь 10 – 320 Н/мм2, сталь 20 – 400 Н/мм2);
Кз – нормативный коэффициент запаса, принимаемый в пределах 3¸5.
Полученное значение расчетной толщины
жайшего, большего значения из стандартного ряда
d
округляют до бли-
р
ст
d
=2,0; 2,5;
3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0; 10,0 мм), соблюдая условие:
ст
d
вн
+ 2×
ст
= d
ст
.
н
d
Цель теплового расчета – определение толщины теплоизоля-
ции, при которой фактические теплопотери не превышают установленных норм и падения температур теплоносителя на участке
трассы.
Расчетная схема подземной канальной прокладки показана на
рисунке 5.5. Конструктивные размеры типовых непроходных каналов приводятся в справочной литературе [4, 8].
Нормируемые теплопотери qн определяют по справочной литературе [4, 8], а затем уточняют с учетом температуры окружающего воздуха.
При этом за температуру окружающего воздуха принимают
расчетную температуру наружного воздуха для отопления t
р
.
н.о
Определяются удельные потери на изолированных участках
трубопровода:
q
н
=
q
, Вт/м, (5.5)
b
+
1
где b – коэффициент местных потерь, принимаемый для подземной канальной прокладки равным 0,25.
167
å
Рис. 5.5. Расчетная схема подземной канальной прокладки теплотрассы
Определяется требуемое суммарное термическое сопротивление трубопровода:
р
¢
t
-
å
t
R
=
мК
в1
,
, (5.6)
Вт
q
где t¢1 – максимальная температура сетевой воды в подающем
трубопроводе;
р
р
t
=t
- расчетная температура наружного воздуха для отопле-
в
н.о
ния, определяемая по данным [9] для заданной географической зоны строительства.
Определяется требуемое термическое сопротивление изоляции:
++++++-= )RRRRRRR(RR
-
21грнкансл.птрвниз
,(5.7)
где Rвн и Rтр – термические сопротивления внутренней поверхности и стенки трубы, которыми вследствие их малости пренебрегают, т. е. Rвн=0 и Rтр=0;
R
– термическое сопротивление поверхностного (защитного)
п.сл
слоя изоляции, определяемое по формуле:
168
)D/Dln(
R
=
сл.п
2
изсл.п
lp
××
; (5.8)
сл.п
Rн – термическое сопротивление переходу тепла от поверхности
конструкции к воздуху канала, определяемое по формуле:
R
– термическое сопротивление внутренней поверхности ка-
кан
R
=
н
D
1
; (5.9)
ap
××
нсл.п
нала (сопротивлением стенок канала пренебрегаем и относим их к
сопротивлению грунта), определяемое по формуле:
R
=
кан
D
1
; (5.10)
ap
××
канэкв
Rгр – термическое сопротивление грунта, включающее термическое сопротивление от поверхности грунта к воздуху и определяемое по формуле:
)D/h4ln(
эквпр
lp
; (5.11)
гр
R
– термическое сопротивление, учитывающее взаимное
1–2
R
×
=
гр
2
××
влияние труб при прокладке в непроходном канале, находят из
формулы:
)RR(R
j
-
+×=
. (5.12)
гркан21
Величины, входящие в приведенные выше формулы термических сопротивлений, вычисляются следующим образом:
D
, Dиз - наружные диаметры поверхностного (защитного)
п.сл
слоя изоляции и наружного диаметра изоляции, м;
l
- коэффициент теплопроводности поверхностного слоя
п.сл
изоляции, принимаемый равным для асбоцементной штукатурки
0,38 Вт/м К.
Поверхностный слой изоляции выполняется в защитных целях
в виде штукатурки по металлической сетке толщиной 10¸20 мм.
Значения D
уточняются последовательным приближением при
a
- коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции к воздуху,
н
и Dиз предварительно задаются
п.сл
d
=70¸80 мм, а затем
из
d
=const.
п.сл
принимаемый для непроходных каналов равным 8,14 Вт/м2×К.
169
D
P
×
l
2
d
×+=
- эквивалентный диаметр прямоугольного непроходного
экв
канала, определяемый по формуле:
D
экв
F4
=
, м, (5.13)
где Р - периметр,
F - площадь сечения канала;
a
=
a
кан
= 8,14 Вт/м2×К - коэффициент теплоотдачи от воздуха
н
к стенкам канала;
hпр - приведенная глубина заложения оси трубопровода, зависящая от действительной глубины заложения оси h, м, принимаемой в пределах 0,5¸0,7 м с учетом величины наружного диаметра
конструкции D
a
=2¸3 Вт/м2×К; коэффициента теплопроводности грунтов
о
l
=0,55; 1,10; 1,70 Вт/м×К соответственно для сухих, маловлажных
гр
; коэффициента теплоотдачи грунта к воздуху
п.сл
и влажных грунтов и определяется по формуле:
гр
hh
j
- коэффициент, учитывающий взаимное влияние труб, при-
пр
+=
, м; (5.14)
a
о
нимаемый для подающего трубопровода равным 0,5¸0,6.
Требуемая толщина изоляции трубопровода определяется по
формуле:
R2
×××
lp
изиз
1е
ст
d
´=
низ
- наружный диаметр трубы, м;
=d
ст
вн
d
+2×
ст
d
где d
ст
н
l
- теплопроводность материала изоляции, Вт/м×К.
из
-
, м, (5.15)
Полученный результат округляется до ближайшего целого по
размерам типовых элементов изоляции.
Определяют наружные диаметры изоляции и поверхностного
слоя:
ст
2dD
d
низ
×+=
, (5.16)
из
2DD
. (5.17)
сл.пизсл.п
По полученным значениям уточняется величина:
RRRRR
++++=
++++
сл.пизтрвнф
RRRR
21грнкан
-
, м×К/Вт, (5.18)
170
где
+××
b
R ´
из
1
=
2
××
lp
из
ln
D
из
. (5.19)
ст
d
н
Уточняется величина удельных теплопотерь:
р
¢
-
t
q
ф
=
t
å
о.н1
, Вт/м. (5.20)
R
ф
Определяется падение температуры теплоносителя на участке
главной расчетной магистрали протяженностью L, м:
ф
¢
¢
L)(
-
=
tt
11
×
)1(Lq
СG
, °С, (5.21)
вр
где Св - удельная теплоемкость воды при максимальной расчетной
температуре теплоносителя в подающем трубопроводе, Дж/кг К.
5.3. Методы учета и контроля расхода тепловой
энергии применительно к промышленным предприятиям
Контроль учета расхода тепловой энергии осуществляется на
основании температурных графиков отпуска тепла потребителям.
Температурные графики отпуска тепла позволяют обеспе-
чить качественное теплоснабжение потребителей и избежать при
этом неоправданных перерасходов тепла.
Отопительный график обеспечивает регулирование однород-
ной нагрузки.
Режим регулирования централизованных водяных систем теплоснабжения зависит от множества факторов. Среди этих факторов основным является вид тепловой нагрузки.
Регулирование отпуска тепла значительно упрощается при однородной тепловой нагрузке. В таких случаях можно ограничиться
только центральным регулированием.
Центральное регулирование применяется в системах теплоснабжения с децентрализованным горячим водоснабжением (подогрев воды системы горячего водоснабжения осуществляется газовыми генераторами индивидуального пользования). В таких системах отопление является основной тепловой нагрузкой. Центральное регулирование осуществляется в соответствии с потребностью тепла для отопления зданий при различных температурах
наружного воздуха.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]