Источники и системы теплоснабжения / Литература источники / 0604236_50295_lyalikov_b_a_istochniki_i_sistemy_teplosnabzheniya_promyshle (1)
.pdf
Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.
Расчетный расход воды на горячее водоснабжение определяется по формуле
Gг = 3600 |
Qг |
|
|
, кг/ч. |
(2.53) |
|
с(tг −tх ) |
||||||
|
|
|
||||
Величина водоразбора из подающей линии Gгп |
и из обратной Gгоб |
|||||
равна |
|
|
|
|
|
|
Gгп =βGг , т/ч; |
(2.54) |
|||||
об = (1−β)G |
, т/ч, |
(2.55) |
||||
Gг |
г |
|
|
|||
где β – доля водоразбора из подающего трубопровода.
Из уравнения теплового баланса узла смешения горячего водоснабжения
Gг tг = Gпг τ1 +Gобг τ2,0
иравенств (2.54), (2.55) получим
β = |
tг |
− τ2,0 |
. |
(2.56) |
|
τ1 |
− τ2,0 |
||||
|
|
|
Втечение отопительного сезона доля водоразбора из подающей магистрали изменяется в пределах 0≤ β≤1 (см. рис. 2.10). В холодный
период сезона, при температуре обратной воды τ2,0 > 60 °С, расход воды на ГВС снижается пропорционально отношению (tг – tх)/(τ2,0 – tх).
Вэтом диапазоне расход сетевой воды на горячее водоснабжение
равен
Gг = 3600 |
Qг |
|
, кг/ч. |
(2.57) |
||
c(τ2,0 |
−tx ) |
|||||
|
|
|
||||
При суммарном среднечасовом расходе тепла на ГВС более 15 % расчетного часового расхода тепла на отопление (Qсргвс / Q'0 > 0,15) регу-
лирование открытых систем производится по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения качественным или качественноколичественным методом.
Центральное качественное регулирование в открытых системах по совместной нагрузке (скорректированный температурный график) применяют при соотношении тепловых нагрузок у большинства потребителей в пределах 0,15 ≤ Qср.г/Qрo ≤ 0,3. Регуляторы расхода в абонентских узлах ввода устанавливают перед ответвлением на горячее водоснабжение (см. рис. 2.11); они поддерживают постоянный расход воды, равный расчетному, на отопление. Водоразбор из подающей линии уменьшает поступление сетевой воды в систему отопления. Небаланс тепла на отопление компенсируется некоторым повышением температуры в подаю-
31
Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.
щем трубопроводе по сравнению с отопительным графиком. При этом методе регулирования строительные конструкции здания могут быть использованы в качестве аккумулятора тепла, выравнивающего неравномерности суточного графика теплопотребления.
Для сохранения суточного баланса тепла на отопление основной расчет проводится по балансовой нагрузке горячего водоснабжения Qбг = χб Qбср.г с балансовым коэффициентом, равным χб = 1,1.
Расход воды на отопление при любой температуре наружного воздуха и балансовой нагрузке горячего водоснабжения определяют из уравнения теплового баланса системы отопления с учетом водоразбора на горячее водоснабжение:
Q0 = (G0 −βGг )с(τ1 − τ2,0 ), кВт, |
(2.58) |
||
где G0' – расчетный расход воды на отопление, кг/с. |
|
||
|
|
tг |
|
|
Gг |
|
|
|
РТ |
c (1- ) Gг |
|
|
|
|
|
G0 |
|
Gо |
|
1 |
РР |
ОК |
|
|
G0 - Gг |
|
|
|
|
|
|
|
2,0 |
|
|
Рис. 2.11. Схема абонентского ввода в открытых системах теплоснабжения при центральном качественном регулировании по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения
Относительный расход воды определяется по формуле
|
|
|
1−0,5ρ |
б |
|
Θ |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
tг −tх |
|
, |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
G0 = |
|
|
|
|
|
|
|
(2.59) |
||||||||
|
|
|
t0′ |
|
|
ρб |
|
|||||||||
|
1+ |
tг −tв |
|
ρб |
− |
|
|
|
|
|
||||||
|
tг −tх |
tг −tх |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
Q0 |
|
|
|
Q00,2 |
|
|
|
||||||
где ρб = Qбг/Q'o.
Температуру воды в подающем и обратном трубопроводах определяют по формулам
32
Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
' |
|
|
|
' G0 |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' |
|
||||||||||||||||
τ1 |
=tв + |
|
|
|
|
|
|
|
δτ0 |
+Δτ0 |
|
|
|
|
|
|
−0,5Θ |
, °С; |
(2.60) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
G0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q0 |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' |
|
G0 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
Q0 |
|
|
|
|
|
|
' |
°С. |
|
||||||||||||
τ2,0 = tв + |
|
|
|
|
|
|
t0 |
|
|
|
|
|
|
|
− |
0,5Θ |
, |
(2.61) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
0,2 |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
G0 |
|
Q0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
На рис. 2.12 показан скорректированный график температур сетевой воды и изменение расхода воды на отопление. При температуре обратной воды τ2,0 ≥ 60 °С водоразбор осуществляется только из обратной магистрали. На этом диапазоне в систему отопления поступает расчетный расход воды G0 =1, вследствие чего скорректированный график со-
ответствует отопительному графику.
|
OС |
|
|
|
|
|
|
140 |
|
|
|
|
|
|
120 |
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
80 |
|
|
|
|
|
|
60 |
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
0 |
tн |
|
|
tОР |
|
|
0 |
-10 |
-20 |
|||
|
+8 |
Q0 |
||||
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
||
1,0 |
||||||
|
G1,0 |
|
а |
|
|
|
|
п г |
|
|
|
||
|
0,8 |
|
|
|
||
|
G |
|
|
|
||
|
|
г |
0 |
|
|
|
|
0,6 |
об |
|
|
||
|
G |
G |
|
|
||
|
0,4 |
|
2 |
1 |
|
|
|
0 |
|
G |
G |
|
|
|
|
б |
|
|
||
|
|
|
|
|
Рис. 2.12. Графики центрального качественного регулирования открытых систем теплоснабжения по совместной нагрузке отопления и горячего водо-
снабжения: а – скорректированный график температур; б – распределение относительного расхода воды между системами отопления и горячего водоснабжения
33
Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.
На рис. 2.12 приняты следующие обозначения: G1 =G1 / G'0 – относительный расход сетевой воды в подающем трубопроводе; G2 =G2 / G'0
– то же в обратном трубопроводе; Gпг =Gпг / G'0 – относительный расход сетевой воды на горячее водоснабжение из подающего трубопровода; Gобг =Gог / G'0 – относительный расход сетевой воды на горячее водоснабжение из обратного трубопровода.
2.6.Примеры расчетов температурных графиков сетевой воды
сприменением ЭВМ
2.6.1.Общие положения
Схема регулирования отпуска теплоты должна выбираться в зависимости от вида системы теплоснабжения и от соотношения нагрузок горячего водоснабжения и отопления (см. разд. 2.4).
Магистральные водяные тепловые сети должны предусматриваться двухтрубными, подающими тепло одновременно на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Для них должно предусматриваться центральное качественное регулирование отпуска теплоты по преобладающей нагрузке, согласно графику изменения температуры воды, в зависимости от температуры наружного воздуха. Расход теплоносителя в тепловой сети и системах отопления остается постоянным.
Конечным этапом при разработке центрального качественного регулирования является построение графика температур теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха. При одновременной подаче теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение вид графика зависит от соотношения расчетных тепловых нагрузок.
Qср
При соотношении гвс < 0,15 график строится на основании урав-
Qо
нений (2.35)–(2.37) и называется отопительным.
Qср
При соотношении 0,15 ≤ гвс ≤ 0,3 в закрытой тепловой сети при-
Qо
меняется режим центрального регулирования по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения. Температурный график носит название повышенного. Порядок построения графика дается в разд. 2.4, а вид графика показан на рис. 2.7.
Qср
При соотношении 0,1≤ гвс ≤ 0,3 в открытой тепловой сети при-
Qо
меняется режим центрального регулирования по совместной нагрузке
34
Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.
отопления и горячего водоснабжения. Температурный график называется скорректированным. Порядок построения графика рассматривается в разд. 2.4.4. Вид графика показан на рис. 2.12.
Для расчета температурных графиков на ЭВМ разработана программа на языке Паскаль «TGR». Блок-схема программы представлена на рис. 2.13. Программа предусматривает расчет закрытых и открытых систем теплоснабжения.
Начало
1 |
Ввод исходных данных |
|
|
|
|
2Определение точки излома температурного графика
3 |
Расчет отопительного графика |
|
регулирования |
|
|
Тип
S=1 системы S=0 
4 теплоснабжения
5а |
Расчет открытой системы |
5б |
Расчет закрытой системы |
|
теплоснабжения |
|
теплоснабжения |
|
|
|
|
6а |
R<0,15 |
|
6б |
R<0,15 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
Расчет скорректированного графика |
8 |
Расчет повышенного графика |
|
температур |
|
температур |
|
|
|
|
9 Печать результатов расчета
Конец
Рис. 2.13. Блок-схема расчета температурных графиков сетевой воды
35
Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.
В качестве исходных данных в блоке I вводятся расчетные расходы теплоты на отопление Qор и горячее водоснабжение Qгвсср , расчетные температуры в подающей τ1p и обратной τ2p магистралях, после смешения на входе в систему отопления τ3p , а также внутреннего tв и наружного воздуха tнв . Расчет может производиться с любым интерва-
лом температур наружного воздуха от +8 до tор. Обычно в энергоснабжающих организациях принимают температурный интервал tн= 1 °С.
В блоке 2 определяется температура наружного воздуха tни, соответствующая точке излома температурного графика.
Вблоке 3 производится расчет отопительного графика регулирования, который является основой также для построения повышенного
искорректированного графиков.
Вблоке 4 осуществляется разделение порядка расчета в зависимости от типа системы теплоснабжения.
Вблоке 5 выполняется расчет для соответствующего типа системы теплоснабжения.
Вблоке 6 происходит еще одно разделение порядка расчета в зави-
Qср
симости от соотношения тепловых нагрузок R= гвс . Для обеих систем
Qор
теплоснабжения, в случае R < 0,15, на печать выводятся результаты расчета отопительного графика регулирования.
Вблоке 7 рассчитывается скорректированный график.
Вблоке 8 рассчитывается повышенный график.
Вблоке 9 результаты расчета выводятся на печать в табличном виде.
2.6.2.Пример расчета графика температур при центральном регулировании закрытых систем по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения
Пример 2.2. Определить температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах для следующих исходных данных: tор= –26 °С;
tв = +18 °С; τ1' =150 °С; τ'2,0 =70 °С; τ3,0' = 95 °С.
Решение. Определяются расчетные значения температурного напора внагревательных приборах отопительной системы, перепада температур сетевойводыиперепадатемпературводывотопительнойсистеме:
tо' |
= |
τ3' + τ'2,o |
|
−tв = 95 +70 −18 = 64,5 °С; |
|
|
|
||||
|
|
|
2 |
2 |
|
δtо' |
= τ1' |
− τ'2,o |
=150 − 70 =80 °С; |
||
Θ' = τ3' |
− τ'2,o = 95 −70 = 25 °С. |
||||
36
Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.
Для расчета температурного графика сетевой воды используются формулы (2.35−2.38).
Файл с исходными данными для расчета температурного отопительного графика при качественном регулировании на ЭВМ формируется в следующей последовательности:
1-я строка:
m[1,1] – ключ, определяющий вид температурного графика (1 – качественное регулирование по отопительной нагрузке; 4 – «повышенный» температурный график; 5 – «скорректированный» температурный график);
2-я строка:
m[1,2] – ключ, определяющий схему включения абонентской системы (0 – безэлеваторная, 1 – элеваторная);
m[2,2] – ключ, определяющийналичиесистемыГВС(0 – нет, 1 – есть);
3-я строка:
m[1,3] – количество элементов в массиве температур наружного воздуха;
m[1,3] – расчетная температура для проектирования отопления, °С; m[2,3] – расчетная температура воздуха внутри помещения, °С; m[3,3] – расчетная температура воды в подающей магистрали, °С; m[4,3] – расчетная температура воды в обратной магистрали, °С; m[5,3] – расчетная температура воды после смешения, °С;
4-я и 5-я строка:
m[i,4], m[i,5] – массив температур наружного воздуха, °С.
Ниже приводятся файлы с исходными данными для данного примера и файл с результатами расчета температурного графика (см. табл. 2.3):
1
1 1
35 –26 18 150 70 95 8 7 6 5 4 3 2 1 0 –1 –2 –3 –4 –5 –6 –7 –8 –9 –10 –11 –12 –13 –14 –15
–16 –17 –18 –19 –20 –21 –22 –23 –24 –25 –26
37
Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.
Таблица 2.3
Температурный график t1/ t2 = 150/70 °C
при качественном регулировании по отопительной нагрузке в закрытой системе (tнв = +2,4 °C)
tнв, |
Qотн |
t1, |
t2, |
t3, |
°C |
|
°C |
°C |
° C |
8 |
0,227 |
70,0 |
41,7 |
50,5 |
7 |
0,250 |
70,0 |
41,7 |
50,5 |
6 |
0,273 |
70,0 |
41,7 |
50,5 |
5 |
0,295 |
70,0 |
41,7 |
50,5 |
4 |
0,318 |
70,0 |
41,7 |
50,5 |
3 |
0,341 |
70,0 |
41,7 |
50,5 |
2 |
0,364 |
71,3 |
42,2 |
51,3 |
1 |
0,386 |
74,2 |
43,3 |
53,0 |
0 |
0,409 |
77,2 |
44,4 |
54,7 |
–1 |
0,432 |
80,1 |
45,5 |
56,3 |
–2 |
0,455 |
83,0 |
46,6 |
58,0 |
–3 |
0,477 |
85,9 |
47,7 |
59,7 |
–4 |
0,500 |
88,8 |
48,8 |
61,3 |
–5 |
0,523 |
91,7 |
49,9 |
62,9 |
–6 |
0,545 |
94,5 |
50,9 |
64,5 |
–7 |
0,568 |
97,4 |
51,9 |
66,1 |
–8 |
0,591 |
100,2 |
53,0 |
67,7 |
–9 |
0,614 |
103,1 |
54,0 |
69,3 |
–10 |
0,636 |
105,9 |
55,0 |
70,9 |
–11 |
0,659 |
108,7 |
56,0 |
72,4 |
–12 |
0,682 |
111,5 |
57,0 |
74,0 |
–13 |
0,705 |
114,3 |
57,9 |
75,5 |
–14 |
0,727 |
117,1 |
58,9 |
77,1 |
–15 |
0,75 |
119,9 |
59,9 |
78,6 |
–16 |
0,773 |
122,6 |
60,8 |
80,1 |
–17 |
0,795 |
125,4 |
61,8 |
81,7 |
–18 |
0,818 |
128,2 |
62,7 |
83,2 |
–19 |
0,841 |
130,9 |
63,6 |
84,7 |
–20 |
0,864 |
133,7 |
64,6 |
86,2 |
–21 |
0,886 |
136,4 |
65,5 |
87,6 |
–22 |
0,909 |
139,1 |
66,4 |
89,1 |
–23 |
0,932 |
141,9 |
67,3 |
90,6 |
–24 |
0,955 |
144,6 |
68,2 |
92,1 |
–25 |
0,977 |
147,3 |
69,1 |
93,5 |
–26 |
1,000 |
150,0 |
70,0 |
95,0 |
Вид температурного графика показан на рис. 2.14.
38
Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.
150,0 |
t св, oC |
|
|
|
|
|
|
|
|
140,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
130,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
120,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
110,0 |
|
|
|
|
t 1 |
|
|
|
|
100,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
90,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
80,0 |
|
|
|
|
|
t 3 |
|
|
|
70,0 |
|
|
|
|
|
t 2 |
|
|
|
60,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
t нв, oС |
|
10 |
5 |
0 |
-5 |
-10 |
-15 |
-20 |
-25 |
-30 |
Рис. 2.14. Температурный график качественного регулирования по отопительной нагрузке
2.6.3. Пример расчета «повышенного» графика температур
Пример 2.3. Построить температурный график центрального качественного регулирования по совместной нагрузке отопления и горячего
Qср
водоснабжения для следующих исходных данных: гвс =0,3; tор= –26 °С;
Qор
tв = +18 °С; τ1' =150 °С; τ'2,0 =70 °С; tг = 60 °С; tх = 5 °С; Qгб = 1,2Qгср .
Отопительная система присоединена по зависимой схеме.
Решение. Предварительно строится отопительно-бытовой график регулирования. Определяются значения температуры наружного воздуха в точке излома – tнв = 2,4 °С; температуры сетевой воды в подающей и об-
ратной линиях в точке излома температурного графика – τ1'','и= 70 °С;
τ'2'',o == 41,7 °С.
Суммарный перепад температур сетевой воды в ступенях I и II подогревателя горячего водоснабжения рассчитывается по формуле (2.43):
δ =1,2 0,3 (150 −70) = 28,8 °С.
Перепад температур воды в нижней ступени, при tн''' = 2,4 °С, рассчитывается по формуле (2.46)
39
|
|
Источники и системы теплоснабжения промышленных |
|
|
|
предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – |
|
|
|
2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с. |
|
δ'2'' =1,2 0,3 |
33,7 −5 |
(150 −70) =15 °С, |
|
60 −5 |
|||
|
|
где tп''' = τ'2'',о − t1 = 41,7 −8 = 33,7 °С – температура нагреваемой воды
на выходе из подогревателя нижней ступени;
t1 =8 °С – величина недогрева воды в нижней ступени.
Перепад температур сетевой воды в верхней ступени, при tн''' = 2,4 °С,
– по формуле (2.47)
δ'2'' = δ−δ'2'' = 28,8 −15 =13,8 °С.
По формулам (2.49) и (2.50) – температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах:
τ1''' |
= 70 +13,8 =83,8 |
°С; |
τ'2'' |
= 41,7 −15 = 26,7 |
°С. |
Полученные данные наносятся на график в I диапазоне температурного графика.
В диапазоне II максимальный перепад температур воды в нижней ступени подогревателя определяется при tор по формуле (2.48):
δ2 =15 |
70 −5 |
= 26,6 °С, |
|
41,7 −5 |
|||
|
|
где τ2,0 при tор принимают по отопительному графику равным 70 °С. Соответственно находятся:
δ1 = 28,8 − 26,6 = 2,2 °С; τ1' =150 + 2,2 =152,2 °С;
τ'2 = 70 − 26,6 = 43,4 °С.
Ниже приводится файл с исходными данными для расчета «повышенного» графика.
4
1 1
35 –26 18 150 70 95 0.3 8 7 6 5 4 3 2 1 0 –1 –2 –3 –4 –5 –6 –7 –8 –9 –10 –11 –12 –13 –14 –15
–16 –17 –18 –19 –20 –21 –22 –23 –24 –25 –26
Порядок формирования массива данных для расчета соответствует примеру 2.2, за исключением:
m[1,1] – ключ (m[1,1]=4) для расчета «повышенного» графика;
Qср
m[7,3] – значение, определяющеесоотношениенагрузок ( гвс = 0,3).
Qор
40