2.5. Розрахунок витрат мережної та додаткової води тепломережі

4.1 Кількість води, що циркулює у тепломережі

Оскільки теплова потужність тепломережі регулюється якісним шляхом, тобто зміною температури прямої та оборотної води, то витрати води у тепломережі постійні і розраховуються за рівнянням енергобалансу:

m1= (Q∑тм)/(ср(tо1 – tо2))=58632/(4,19·(109,95-59,95))=279,9 кг/с

(4.20)

де Q_∑^тм – теплова потужність тепломережі , кВт; с_р – теплоємність води, кДж/(кг К); t_о1 , t_о2 – температури води у прямій та зворотній лінії тепломережі при номінальному режимові.

4.2 Перевірка допустимості таких витрат для вибраних підігрівачів

Співставляємо паспортні витрати вибраних підігрівачів з розрахованими: для основних підігрівачів витрата за паспортною характеристикою G_в=2·138,9=277,8кг/с, що на 0,75% менше, ніж витрата в мережі. Отже, вибрані підігрівачі можна використовувати.

У розділах по необхідній потужності тепломережі вибрані підігрівачі для першої та другої сходинки, а також піковий котел. Зіставляємо тепер паспортні витрати води через них з розрахованими, враховуючи паралельність підключення на окремих сходинках. Якщо ці витрати відрізняються не більш ніж на 50%, то вибрані підігрівачі доцільно використовувати, у противному випадку слід переглянути прийняте рішення та вибрати інші підігрівачі. Після співставлення паспортних витрат та розрахункових, можемо зробити висновок, що вибрані підігрівачі доцільно використовувати.

4.3 Додаткова вода тепломережі

4.3.2 При незалежній схемі

4.3.2.1 Додаткова вода зовнішньої тепломережі

Оскільки зовнішня мережа утворює замкнутий циркуляційний контур то вимоги до складу додаткової води, що йде на поповнення втрат – високі. З неї потрібно: видалити солі жорсткості, щоб запобігти їх відкладень; кисень , щоб звести до мінімуму корозійні процеси. Знижує інтенсивність корозії також підвищене рН води, тому в неї можливо ввести в контур відповідні добавки, що корегують.

Витрати цієї додаткової води:

mдв1= d m1=0,01∙279,9=2,799 кг/с Додаткова вода тепломережі споживачів mдв = d* m1+ m2=d*m1+m*(a+b), mдв=0,01*279,9+35000*(120+20)=4900 т/с де – кількість мешканців, - витрата води на одного мешканця. - додаткові витрати води на одного мешканця. (4.21)

2.6. Визначення індекса стабільності води ( індекса Ланжельє)

5.1 Початкові дані

По відомому джерелу водопостачання виписують склад домішок, Ж_з, Л_з, а також значення рН вихідної води.

Ж_з=26,6 мг-екв/дм³

Л_з=8,5 мг-екв/дм³

рН=7,6.

Перевіряють цей склад води по іонному складові на електронейтральність і при необхідності – корегують.

5.2 Розрахунок іонної сили вихідної води

μ = 0,5 ∑сі z2і =0,5 ∑сеі zі, μ=0,5*(4*11,98+4*7,10+35,28+3,49+19,289+4*31,58)*0,001=0,130

(5.22)

де с_і – мольна концентрація і-ї домішки у воді, моль/л; с_еі – еквівалентна концентрація її домішки у воді, г-екв/л; z_і – заряд і-го іону.

5.3 Рівноважне значення рН вихідної води

Ця величина розраховується за формулою Ланжельє за відомим складом води та його характеристиками при температурі води 20 ^оС.

pHs=pK2+lg(ПРCaCO3/Ca2+*Лз)+2,5* µ+7,6 pHs= 4,5*10-11+lg(5,1*10-9/240+3,5)+2,5* 0,130+7,6=7,64

(5.23)

де рН_s- рівноважне значення рН; рК₂- від'ємний десятинний логарифм постійної рівноваги процесу дисоціації вуглецевої кислоти по другій сходинці, його можливо розрахувати при відомій температурі; р(ПР_СаСО3) – від'ємний десятинний логарифм добутку розчинності СаСО₃; Са²⁺ - концентрація іонів кальцію у мг/л; Щ_о – лужність води, мг-екв/л ;μ – іонна сила води, моль/л.

Примітка: у всіх складових початковий індекс „р” означає від'ємний десятинний логарифм величини, що стоїть за цим індексом.

5.4 Індекс Ланжельє

За визначенням – це різниця між фактичним рН при даній температурі та рівноважним значенням рН знайденим за формулою Ланжельє.

J = pH - pHs J=7,6-7,64=-0,04

Індекс Ланжельє може бути додатнім, від'ємним або нульовим. Воду з J› 0 вважають нестабільною , тому такі умови можуть свідчити про велику вірогідність відкладень. Воду з J ‹ 0 називають агресивною, тому що вона здатна розчинювати, руйнувати цементні споруди, а також прискорювати корозію металу. Вода з J = 0 вважається стабільною.

5.5 Індекс Ланжельє при довільній температурі

Використані в попередньому розділі дані відносились до умов, для яких наводиться склад води, наведений у довідковій літературі. Звичайно це 20^оС.

У тепломережі вода знаходиться при змінній значно більш високій температурі . Це суттєво може змінити ситуацію, оскільки більшість складових формули Ланжельє залежать від температури.

В цьому випадку поступають наступним чином.

Задаються декількома температурами в межах розрахованих у попередніх розділах, наприклад, 40, 60, 80 ...^оС.

Для кожної температури визначають рН_t тобто відоме значення рН води з поправкою на температуру. Визначають для кожної температури також рК₂. З таблиць виписують ПР_СаСО3 .

Розраховують рівноважне рН_st для кожної із температур, а також індекс Ланжельє. Дані заносимо в таблицю 5.1.

Аналізуючи отримані результати та оцінюючи, як змінюються властивості води при зміні температури та робимо висновки про міри, які слід застосувати для стабільної роботи тепломережі.

Таблиця .3.

Дані про індекс Ланжельє при температурі води тепломережі

Тем-ра, оС		20		40	60		80	100
рНt		7,6		7,57	7,52		7,46	7,41
рК2		4,5∙10-11		6,03∙10-11	7,2∙10-11		7,55∙10-11	7,9∙10-11
ПРСаСО3		5,1*		3,2*	1,9*		1,2*	4,7*
рНst		7,64		7,31	6,99		6,78	6,35
J		-0,04		0,26	0,52		0,68	1,06
pПРСаСО3	8,29		8,49			8,72	8,92	9,33
p(рК2)	10,35		10,22			10,14	10,12	10,10

За даними розрахунків будуємо графік залежність J=f (t).