Поправочные коэффициенты к нормам теплопотерь при разных температурах окружающего воздуха

Температура окружающего воздуха, оС	Температура теплоносителя, оС
	100	150	200	250
0	1,15	1,1	1,07	1,05
-10	1,21	1,13	1,1	1,07
-20	1,26	1,17	1,12	1, 1
-30	1,32	1,2	1,14	1,13
-40	1,39	1,23	1,14	1,14

Таблица 6.4

Потери тепла неизолированными вентилями, задвижками и компенсаторами

при t = 25 °С, ккал/ч

Диаметр условного прохода трубопровода, мм	Температура теплоносителя, °С
	70	80	90	100	150	200	250	300	350	400	500
	Потери тепла, ккал/ч
25	93	106	120	133
32	119	136	153	170
40	148	170	191	212
50	186	212	239	265	475	765	1050	1510	1990	2520	3700
65	208	238	267	297
80	230	263	296	329
100	260	298	335	372	600	1055	1480	2080	2740	3520	5300
125	306	350	393	437
150	351	401	451	501	885	1398	1970	2720
200	441	504	567	630	1110	1740	2460	3360	4540	8500
250	559	638	718	798	1395	2185	3080	4205
300				905	1680	2630	700	5050	6650	8500	12500
400				1260	2250	3500	4960	6700	8850	11100	16700
500				1560	2760	4300	6150	8450	11250	14500	21200

Пример. Определить годовую экономию тепловой энергии от изоляции сборника конденсата. Температура конденсата t_к = 95 °С. Температура на поверхности изоляции t_из = 33 °С. Допустимые потери тепла q_п = 65 ккал/(м²·ч) (по нормам тепловых потерь, см. табл. 6.2). Поверхность изоляции Н = 32 м. Материал изоляции – маты минераловатные на фенольной связке. Температура окружающего воздуха t_в = +25 °С. Число часов работы τ = 7200.

Решение. Средняя температура изоляционного слоя.

t_из' = (95 + 33)/2 = 64 °С.

Для минеральных матов (см. табл. 6.1):

λ_из = 0,044 + 0,00017 · 64 = 0,055 ккал/(м·ч·^оС).

Толщина изоляции δ_из = λ_из (t_к – t_из)/q, м

δ_из = 0,055 (95 – 33)/65 = 0,052 м = 52 мм.

Проверка температуры

α_в = 8,4 + 0,06 (33 – 25) = 8,9 ккал/(м²·ч·^оС).

t_из = t_в +q_н/α_в= 25 + 65/8,9 = 32,3 ^оС,

т.е. близко совпадает с принятой температурой.

Годовые потери тепла изолированной поверхностью

Q_н = 32 · 65 · 7200 · 10^-6 = 15 Гкал/год.

Потери тепла неизолированной поверхностью при температуре воздуха 25 ^оС:

α_в = 8,4 + 0,06 (95 – 25) = 12,6 ккал/(м²·ч·^оС).

Q_н =12,6 (95 – 25) 25· 7200· 10^-6 = 159 Гкал/год.

Экономия тепла в год

ΔQ = Q_н – Q_и = 159 – 15 = 144 Гкал/год.

Изоляция трубопроводов, проложенных в грунте, снижает потери тепла до 50-55 % по сравнению с потерями неизолированными трубопроводами.

Использование эффективных теплоизоляционных материалов для снижения нормативных потерь теплоэнергии в бесканальных теплопроводах:

• фенольных и фурфурольных паропластов типа ФЛ и ФТ с коэффициентом теплопроводности 0,04-0,05 ккaл/(м∙ч∙^оС) снижает тепловые потери в 2-3 раза;

• карбамидных пенопластов с коэффициентом теплопроводности 0,03 ккал/(м∙ч∙^оС) снижает тепловые потери в 2 раза;

• пенополимербетонной теплоизоляции с коэффициентом теплопроводности 0,015 ккaл/(м∙ч∙^оС) снижает тепловые потери в 2 раза;

• пенополиуретановой теплоизоляции с коэффициентом теплопроводности 0,05 ккaл/(м∙ч∙^оС) снижает тепловые потери в 2-3 раза, см. также рис. 6.9.

В настоящее время на рынке предлагается много новых типов теплоизолированных изделий. В случае их применения следует подробно ознакомиться с их характеристиками и условиями эксплуатации.

– Мероприятия по экономии тепловой энергии при эксплуатации паропроводов и тепловых сетей

Часовой расход пара, вытекающего в атмосферу через неплотности в производственных паропроводах, определяется по формуле:

σ = 2,3fφ , кг/ч,

где φ = 0,67 – коэффициент расхода для неплотностей; f – площадь отверстия, мм²; P – абсолютное давление пара в паропроводе, МН/м² (1 ата = 0,1 МН/м²); ρ – плотность пара, кг/м³.

Пример. Определить утечки пара через свищи в производственном паропроводе. Пар – насыщенный. Давление пара в паропроводе Р = 5 ата, суммарная площадь отверстий f = 20 мм, плотность пара ρ = 1/0,382 = 2,63 кг/м³ (табл. 5.22).

Решение. Утечкипара за час составляют:

σ = 2,3 ∙ 0,67 ∙ 20 ∙ = 2,3 · 0,67 · 20 · 1,14 = 35,1 кг/ч.

Потери пара даже через небольшие неплотности в течение года приводят к значительным потерям тепловой энергии. Например, утечки пара через отверстие диаметром 1 мм составляют (табл. 6.5, см. рис. 6.1):

Таблица 6.5

Потери пара при неплотностях в трубопроводах

Абсолютное давление, в кгс/см2	2	5	7	10	15
Утечки пара, кг/ч	0,6	1,4	1,9	2,7	4,1
Утечки пара, т/год	5	12,2	17	24	35,5
Утечки воды, кг/ч	4,5	7,1	8,4	10	12

Потери пара через свищи и неплотности во фланцевых соединениях и арматуре также можно определить по формуле:

Q_св = Lq, кг/ч,

где L – коэффициент расхода, определяемый по отношению диаметра свища к диаметру трубопровода – d/D, табл. 6.6; q, кг/ч – потери пара через отверстия и неплотности в трубопроводах и арматуре определяются по таблице 6.7.

Таблица 6.6

Значения коэффициента расхода L

d/D	0,05	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,35	0,4	0,45	0,5	0,55	0,6	0,65
L	0,6	0,6	0,61	0,61	0,62	0,33	0,64	0,66	0,68	0,69	0,72	0,74	0,77

Таблица 6.7

Потери пара через отверстия и неплотности (q), кг/ч

Р, кгс/см2	Диаметр отверстия, мм
	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	4,0	5,0
1,5	0,071	0,126	0,197	0,284	0,386	0,505	0,639	0,789	1,755	3,155	4,929	7,098	12,61	19,71
2,0	0,117	0,208	0,325	0,469	0,638	0,833	1,055	1,302	2,929	5,208	8,238	11,71	20,83	32,55
2,5	0,160	0,284	0,444	0,639	0,870	1,136	1,438	1,775	3,994	7,101	11,09	15,97	28,40	44,38
3,0	0,201	0,358	0,559	0,805	1,095	1,431	1,811	2,235	5,030	8,942	13,97	20,11	35,76	55,88
3,5	0,241	0,429	0,670	0,965	1,313	1,715	2,171	2,680	6,031	10,72	16,75	24,12	42,88	67,01
4,0	0,283	0,502	0,785	1,013	1,539	2,010	2,544	3,141	7,067	12,56	19,63	28,26	50,25	78,52
4,5	0,322	0,572	0,894	1,287	1,752	2,288	2,896	3,575	8,045	14,30	22,34	32,18	57,20	89,38
5,0	0,362	0,644	1,006	1,448	1,972	2,575	3,259	4,024	9,053	16,09	25,14	36,21	64,37	100,5

Для полного сечения трубопровода расход пара, вытекающего в атмосферу, определяется по формуле:

σ = 2,3fwρ , кг/ч,

где f – площадь поперечного сечения трубы, м²; w – средняя скорость пара, м/с (обычно нормальными скоростями считаются для перегретого пара – 50 м/с, для насыщенного – 40 м/с (в среднем)); ρ – удельный вес пара (плотность пара), кг/м³.

Перевод отопительно-вентиляционных нагрузок с пара на горячую воду дает экономию тепловой энергии от 15 до 20 % по сравнению с паровыми системами, используемыми для этих целей.

Потери тепла во внешних паропроводах при транспортировке перегретого пара в 2–3 раза ниже, чем при транспортировке насыщенного пара.

– Экономия тепла при использовании пара вторичного вскипания в условиях открытых систем сбора конденсата

Количество тепла, которое может быть сэкономлено при утилизации пара вторичного вскипания, поступающего из открытых баков, сообщающихся с атмосферой, определяется по формуле:

ΔQ = х_в G_к i₂ п, Вт/год, (ккал/год),

где х_в = (i₁'– i₂')/r₂ – количество образующегося пара вторичного вскипания из 1 кг конденсата, кг/кг; G_к – количество возвращаемого конденсата в сборный бак, кг; п – продолжительность работы бака в году, ч; i₁' – энтальпия конденсата после аппарата, ккал/кг; i₂' – энтальпия конденсата при входе в сборный бак, ккал/кг; i₂ – энтальпия пара в сборном баке, кДж/кг, ккал/кг; r₂ – скрытая теплота парообразования при давлении в сборном баке, кДж/кг; ккал/кг.

Количество образующегося пара вторичного вскипания из перегретого конденсата при возврате в открытые баки составляет, кг/кг:

Рконд	1,2	1,5	2,0	3,0	5,0	7,0	11,0	20,0	30,0
хв	0,013	0,022	0,0387	0,0637	0,0985	0,123	0,160	0,216	0,26

Пример. Подсчитать экономию тепла, достигаемую при использовании пара вторичного вскипания из цехового открытого конденсатосборника. Расход пара на сушилки, возвращающие конденсат G = 8,5 т/ч. Давление пара в сушилке Р₁ = 7 ата, давление пара в сборном баке Р₂ = 1,05 ата. Продолжительность работы сушилок в году п = 5500 ч.

Решение. Доля пара вторичного вскипания, образующегося в сборном баке:

х_в = (165,7 – 100,5)/538,7 = 0,121 кг/кг,

где по табл. 5.2 находим:

при Р₁ = 7 ата – i₁' = 165,7 ккал/кг, i₂ = 659,9 ккал/кг;

при Р₂ = 1,05 – i₂' = 100,5 ккал/кг, r₂ = 538,7 ккал/кг.

Годовая экономия тепла от утилизации пара вторичного вскипания:

ΔQ =0,121∙8500∙659,9∙5500 = 3760∙10^-6 ккал/год = 3760 Гкал/год.

– Экономия тепловой энергии в котельных установках

Полное использование тепла продувочной воды паровых котлов обеспечивает сокращение потерь тепловой энергии на 5–10 % от их теплопроизводительности. Температура сбрасываемой в канализацию продувочной воды не должна превышать 60 ^оС.

Величина продувки паровых котлов с давлением до 13 кг/см² принимается до 10 % паропроизводительности, 1 и 5 % соответственно – для котлов с давлением 14–20 и 20–39 кг/см².

При величине непрерывной продувки более 1 т/ч необходима установка сепаратора и теплообменника для использования тепла продувочной воды. Допускается установка одного сепаратора на 3–4 паровых котла.

Годовые потери теплоэнергии при отсутствии использования тепла продувочной воды определяются по формуле:

ΔQ = Д_кР_п (i_к.в – i_и.в) п 10^-3, МВт/год, (Гкал/год),

где д_к – паропроизводительность котельной, т/ч; Р_п – продувка в долях от производительности; i_к.в – энтальпия котловой воды паровых котлов; i_и.в – температура исходной воды на вводе в котельную; п – годовое число часов использования паропроизводительности котельной.

Р_п = S_x П_к 100/(S_к.в – S_x) ,%,

где S_x – сухой остаток химически очищенной воды, мг/кг; S_к.в – расчетный сухой остаток котловой воды, мг/кг (принимается по нормам или оценивается по таблице 6.8); П_к – суммарные потери пара и конденсата в долях паропроизводительности котельной.

Пример. Определить экономию тепловой энергии при использовании тепла продувочной воды для следующих условий:

Установлено три котла ДКВР-10-13 общей паропроизводительностью Д_к = 27 т/ч; пар насыщенный, сухой остаток химически очищенной воды S_x = 525 мг/кг; суммарные потери пара и конденсата в долях паропроизводительности котельной П_к = 0,36; расчетный сухой остаток котловой воды, принимаемой S_к.в = 3000 мг/кг, с учетом данных табл. 6.8; i_к.в = 197,3 ккал/кг; по табл. 5.22 при Р = 14 ата; i_и.в = 15 ^ос; п = 4800 ч.

Решение. Величина продувки котлов приближенно

Р_п = 525 ∙ 0,36/(3000 – 525) = 0,075.

Экономия тепла при использовании продувки:

ΔQ =27 · 0,075 · (197,3 – 15) · 4800 · 10^-3 = 1765 Гкал.

Применение автоматического регулирования непрерывной продувки котлов сокращает продувку на 18–20 %.

Таблица 6.8