Источники и системы теплоснабжения / Литература источники / 0604236_50295_lyalikov_b_a_istochniki_i_sistemy_teplosnabzheniya_promyshle (1)

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

График тепловых нагрузок по продолжительности (кривая Россандера) необходим для определения одним из численных методов, например методом Симпсона, годового количества потребленной тепловой энергии Qгод для заданного района теплоснабжения. По годовому расходу тепловой энергии далее оценивается расход натурального топлива.

Рассмотрим пример расчета расхода условного и натурального топлива для следующих условий: КПД котельной ηк =0,91; низшая рабочая

теплотворная способность топлива Qнр = 5600 ккал/Гкал:

где Qгод – количество отпущенной потребителям микрорайона теплоты, Гкал;

bут.т. – удельный расход условного топлива на выработку теплоты

на ТЭЦ или в районной котельной без учета потерь во внутренних коммуникациях;

где ηк – КПД брутто котельной ТЭЦ или районной котельной.

Удельный расход условного топлива для средневзвешенного КПД котельной ηк = 0,85;

bут.т. = 1420,85,8 =168 кг у.т./Гкал.

21

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

Абсолютный расход условного топлива

Bу.т. =168 15790 10−3 = 2652,7 т у.т.

Пересчет условного топлива в натуральное выполняют в соответствии с характеристикой топлива и значением его калорийного эквивалента:

где Bнат, Bу.т. – потребность котельной в топливе соответственно на-

туральном и условном; Э – калорийный эквивалент топлива, определяемый по формуле

Qр

Э = Qр н , (2.34)

н.у.т.

где Qнр, Qнр.у.т. – соответственно низшая теплота сгорания натурального

и условного топлива, ккал/кг.

Расход натурального топлива без учета потерь тепла в тепловой сети и собственных нужд в котельной

2.5.Расчет температурных графиков сетевой воды

2.5.1.Качественное регулирование

При качественном регулировании задача расчета состоит в определении температуры сетевой воды в зависимости от тепловой нагрузки. Расход воды остается постоянным в течение всего отопительного сезона.

Выражение для определения температуры сетевой воды в подающем трубопроводе

Температура воды после отопительной установки равна

τ2,0 = τ1 −δτ'0 Q0 = tв + t'0 Q00,8 −0,5Θ' Q0 , °C. (2.36)

Температура воды после смесительного устройства на вводе составит

22

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

Как следует из формул (2.35) – (2.37), температура воды является однозначной функцией относительной нагрузки. Принимая Q0 = 0÷1, можно найти соответствующие значения температуры воды. Общий вид темпера-

турного графика при исходных данных τ1' =150 °С, τ'2,0 = 70 °С, τ3' = 95 °С, tв =18 °С показан на рис. 2.4. Приведенный график называется отопи-

тельным.

2.4. График температур качественного регулирования отопительной нагрузки (зависимые схемы присоединения отопительных установок)

Зависимость относительного расхода тепла на отопление от температуры наружного воздуха можно представить графически (рис. 2.4) с помощью отношения

Значения температур сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах, соответствующие различным относительным расходам тепла на отопление, приведены в справочной литературе.

Расчетный расход воды на отопление определяется по формуле

23

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

2.5.2. Качественно-количественное регулирование

При качественно-количественном регулировании осуществляется изменение расхода и температуры сетевой воды в зависимости от величины отопительной нагрузки.

Температура воды в подающем и обратном трубопроводах:

Плавное изменение расхода воды практически осуществить сложно, поэтому оно заменяется ступенчатым регулированием (рис. 2.5).

Ступенчатое изменение расхода сетевой воды приводит к ступенчатому изменению температуры.

Рис. 2.5. График качественно-количественного регулирования отопительной нагрузки: 1 – отопительный график; 2 – качественно-количественное регулирование при плавном изменении расхода воды; 3 – качественно-количественное регулирование при ступенчатом изменении расхода воды

24

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

2.5.3. Расчет повышенного температурного графика

Наличие нагрузки горячего водоснабжения увеличивает расход сетевой воды, что приводит к увеличению диаметров труб, а следовательно, и стоимости тепловой сети. Значительное сокращение расчетных расходов воды достигается при центральном качественном регулировании по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения. При этом методе регулирования в системе поддерживается постоянный расход сетевой воды, равный расчетному расходу на отопление G0'. Для удовлетворения нагрузки горячего водоснабжения температура воды в подающем трубопроводе должна быть выше, чем требуется по отопительному графику.

Центральное качественное регулирование по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения принимается при суммарном среднечасовом расходе тепла на горячее водоснабжение более 15 % от

расхода на отопление (Qср.г /Q′0 > 15 %).

Присоединение подогревателей горячего водоснабжения не менее чем у 75 % абонентов должно быть выполнено по двухступенчатой по-

следовательной схеме (рис. 2.6). tг

ТРТ

II

Рис. 2.6. Присоединение подогревателей горячего водоснабжения по двухступенчатой последовательной схеме

Суточный баланс тепла на отопление обеспечивается при расчете температурного графика по «балансовой» нагрузке горячего водоснабжения Qбг, превышающей среднечасовой расход тепла на горячее водоснабжение:

где χб – балансовый коэффициент, учитывающий неравномерность суточного графика горячего водоснабжения, обычно χб = 1,2.

25

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

Задачей расчета является определение перепадов температур сетевой воды в подогревателе верхней ступени (δ1=τ1 – τ1,0) и нижней ступе-

ни (δ2=τ2,0 – τ2).

При постоянном расходе сетевой воды и при «балансовой» нагрузке горячего водоснабжения Qбг суммарный перепад температур сетевой воды в подогревателях верхней и нижней ступени δ – величина постоянная:

где δτ0' – расчетная разность температур сетевой воды по отопительному графику.

Перепады температур сетевой воды в подогревателях верхней и нижней ступени определяют для каждого диапазона отдельно.

Диапазон I. Предварительно определяют температуру водопроводной воды на выходе из подогревателя нижней ступени I tп′′′ и Qбг при

температуре наружного воздуха tн′′′, задавшись величиной недогрева tп′′′ = 5÷10 °C:

При известном суммарном перепаде температур δ значение δ′′′1 определяют из выражения

Диапазон II. Перепад температур сетевой воды в подогревателе нижней ступени находят по формуле

По найденным значениям δ1, и δ2 и известным температурам воды отопительно-бытового графика (τ1,0, τ2,0) находят температуры на подающем и обратном трубопроводах при регулировании по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения:

26

и (2.50), называют повышенными (рис. 2.7).

Рис. 2.7. График температур по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения в закрытой системе теплоснабжения («повышенный» график):

τ1,0, τ2,0 – отопительно-бытовой график; τ1, τ2 – «повышенный» график

По мере понижения температуры наружного воздуха и роста температуры воды после отопления соответственно возрастает нагрузка подогревателя нижней ступени и увеличивается значение δ2. Перепад температур сетевой воды в подогревателе верхней ступени пропорционально уменьшается.

При независимом присоединении установок (см. рис. 2.8) для расчета повышенного графика необходимо предварительно определить по формулам (2.51) и (2.52) температуры сетевой воды перед отопительным подогревателем (τ1,т) и после него (τ2,т). Расчет перепадов температур в ступенях I и II подогревателя горячего водоснабжения производится по формулам (2.42) − (2.50), при этом принимают вместо τ1,0 и τ2,0 соответственно τ1,т и τ2,т.

27

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

tг

Рис. 2.8. Независимая схема присоединения отопительной системы при двухступенчатом последовательном присоединении подогревателей горячего во-

доснабжения: ПО – подогреватель отопления; ЦН – циркуляционный насос; РО – регулятор отопления; ДТ – датчик температуры воздуха в помещении (или моделирующее устройство)

Температура сетевой воды на входе в теплообменник равна

где W0 – эквивалент расхода нагреваемой воды;

δτ'0 –расчетнаяразностьтемпературнагреваемойводы, δτ′0 = τ1′,0 −τ′2,0 ,Вт;

εп – безразмернаяудельнаятеплопроизводительностьподогревателя; Wм– меньшеезначениеэквивалентарасходаводычерезподогреватель. Температура сетевой воды на выходе из теплообменника равна

Расчет графиков центрального регулирования производят по режиму теплопотребления «типового» абонента, для которого отношение средней часовой нагрузки горячего водоснабжения к расчетной отопительной такое же, как в целом по району. Для абонентов, режим теплопотребления которых отличается от типового, предусматривается групповое или местное регулирование.

При разнородной тепловой нагрузке абонентов целесообразно сочетание центрального качественного регулирования по совместной нагрузке с местным количественным регулированием. Это становится возможным

28

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

при замене регуляторов расхода РР регуляторами отопления РО, осуществляющими местное регулирование отопительных систем по импульсу от температуры воздуха в помещении (см. рис. 2.8) или от устройства, моделирующего внутренний тепловой режим помещения.

2.5.4. Расчет скорректированного температурного графика

В открытых системах теплоснабжения разбор воды на горячее водоснабжение осуществляется в зависимости от температуры воды в сети. При температуре воды в подающем трубопроводе, равной 60 °С, водоразбор ведется только из подающей линии. С повышением температуры сетевой воды (τ1 > 60 °С) водоразбор осуществляется одновременно из обоих трубопроводов в таком соотношении, чтобы температура воды, поступающей на горячее водоснабжение, была равна 60 °С. В холодный период отопительного сезона, при τ2,0 ≥ 60 °С, разбор воды происходит только из обратной магистрали. Для смешения воды в абонентских узлах ввода предусматривается установка терморегуляторов (рис. 2.9). Изменение места и величины водоразбора существенно влияет на гидравлический и тепловой режимы системы теплоснабжения.

2

Рис. 2.9. Схема абонентского ввода в открытых системах теплоснабжения при центральном качественном регулировании по отопительной нагрузке:

С – смеситель; ОК – обратный клапан

Выбор метода центрального регулирования производится в зависимости от соотношения тепловых нагрузок горячего водоснабжения и отопления, а также схемы абонентского узла ввода. Центральное качественное регулирование по отопительной нагрузке применяется при отношении

29

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

Qср.г / Q'0 < 0,15 и присоединении систем отопления и горячего водоснабже-

ния к тепловой сети по принципу несвязанного регулирования (рис. 2.9). В этом случае расход воды на отопление поддерживается регулятором расхода РР и не зависит от нагрузки горячего водоснабжения.

Температура сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах изменяется по графику качественного регулирования отопительной нагрузки при минимально допустимой температуре воды в подающей магистрали τ1 = 60 °С (рис. 2.10).

Рис. 2.10. Графики температур и расхода воды на горячее водоснабжение при центральном качественном регулировании открытых систем по отопительной нагрузке

30