Регулирование гидравлического режима

Тепловая нагрузка абонентов неоднородна и непостоянна. Она меняется в зависимости от температуры наружного воздуха, режима расхода воды на горячее водоснабжение, режима работы вентиляционных установок, технологического оборудования и других факторов. Поэтому при централизованном теплоснабжении городов или населенных пунктов не может быть применен единый для всех потребителей режим центрального регулирования отпуска тепла.

В тепловых сетях, как правило, применяется центральное регулирование по основной тепловой нагрузке, которой обычно является нагрузка отопления жилых и общественных зданий. При центральном регулировании применяется либо количественное регулирование, сводящееся к изменению расхода сетевой воды в подающем трубопроводе при неизменной её температуре, либо качественное, при котором расход воды остаётся постоянным, а меняется её температура.

Серьёзным недостатком количественного регулирования является разрегулирование систем теплопотребления по этажам зданий, то есть вертикальное разрегулирование. Это означает неодинаковое перераспределение сетевой воды по этажам.

Поэтому применяется обычно качественное регулирование, для которого имеются рассчитанные температурные графики тепловой сети для отопительной нагрузки в зависимости от температуры наружного воздуха.

Качественное регулирование позволяет поддерживать давление греющего пара из отборов турбины на сетевые подогреватели в соответствии с требуемой температурой сетевой воды, понижая или повышая это давление путём уменьшения или увеличения расхода пара на сетевые подогреватели.

Меньше давление и температура пара в теплофикационном отборе турбины, на меньшую температуру нагреют сетевую воду в соответствии с наружной температурой воздуха, то есть в соответствии с расчётным температурным графиком. Такой метод регулирования отпуска тепла энергетически наиболее выгоден и получил преимущественное распространение.

При построении графика качественного регулирования отопительной нагрузки (рис. 3.10--3) исходят из заданных температур теплоносителя (τ₁ и τ₂₀) при расчетной температуре наружного воздуха t_н.

Для двухтрубных систем отопления с чугунными нагревательными приборами температура воды в подающем и обратном трубопроводах τ₁ и τ₂₀ при наружной температуре t_H определяется по формулам:

— произвольно взятая температура наружного воздуха, для которой определяются температуры воды; τпр— средняя температура нагревательных приборов двухтрубных систем отопления при tно, равная τп=0,5(τсм+τ20); ∆τ-- расчетный перепад температур в тепловой сети, равный:

где: τ1 и — расчетная температура воды в подающем трубопроводе тепловых сетей соответственно при tно и tн, °С; τ20 и  — температура воды в обратном трубопроводе местных систем отопления при tнo и  0С;  — произвольно

Рис. 3.10.

 

 

τ_см и  — температура воды в подающем трубопроводе местной системы отопления после смешения соответственно при t_но и t'_н.

где: u-- коэффициент смешения элеватора или насоса, равный:

Для обеспечения нагрева воды на нужды бытового горячего водоснабжения до 60°С температура воды в подающем трубопроводе тепловых сетей не должна опускаться ниже 70 при закрытой и ниже 60°С при открытой системе теплоснабжения.

Такое регулирование принято называть комбинированным (рис. 3.10--3).

Дополнительное регулирование подачи тепла на отопление в диапазоне постоянных температур сетевой воды предусматривается либо центральное — количественное, либо местное (у потребителя) — пропусками. Продолжительность работы системы отопления в сутки при регулировании пропусками определяется из выражения:

где:n-- продолжительность подачи тепла при наружной температуре , ч;

,-- низшая наружная температура, при которой начинается регулирование пропусками (точка излома графика), °С;

t_вн--расчетная температура воздуха в помещении.

При проектировании тепловых сетей и источников теплоснабжения тепловая нагрузка горячего водоснабжения принимается равномерной. Фактически же нагрузка колеблется в течение суток от нуля до максимума. В двухтрубных водяных тепловых сетях при заданном графике температур сетевой воды регулирование отпуска тепла на горячее водоснабжение осуществляется непосредственно у потребителя путем автоматического изменения количества сетевой (греющей) воды, поступающей в водонагреватели.

При параллельной и смешанной схемах включения бойлеров горячего водоснабжения тепловой режим работы системы отопления не зависит от режима работы горячего водоснабжения. Расход сетевой воды для магистральных и распределительных тепловых сетей определяется по среднечасовой, а для внутриквартальных сетей и абонентских ответвлений — по максимальной нагрузке горячего водоснабжения.

При двухступенчатом последовательном включении бойлеров горячего водоснабжения и отопительном графике температур воды тепловые режимы местных систем отопления и горячего водоснабжения тесно связаны между собой. Расход сетевой воды определяется по среднечасовой нагрузке горячего водоснабжения как для магистральных тепловых сетей, так и для абонентских присоединений.

Местная система отопления является своего рода аккумулятором тепла. При повышенном графике температур воды и двухступенчатой последовательной схеме включения нагревателей тепловые режимы местных систем отопления и горячего водоснабжения также тесно взаимосвязаны.

При открытой системе теплоснабжения вода на горячее водоснабжение отбирается непосредственно либо из подающего, либо из подающего и обратного, либо только из обратного трубопроводов тепловой сети. Расход воды на горячее водоснабжение нагружает только подающий трубопровод.

Доля расхода воды из подающего и обратного трубопроводов определяется по следующим формулам:

где: — температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети при t'_H °C;

t_г — температура горячей воды, поступающей в систему горячего водоснабжения.

Практическое занятие №5

Решение задач

Задача

Рассчитать и построить график температур воды в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети и местной системы отопления и определить число часов работы системы отопления при регулировании пропусками при = +8, τ₁= 150, τ₂₀ = 70, τ_см = 95, t_но = -21, t_вн = +18° С.

Решение

1. Предварительно определяем среднюю температуру нагревательных приборов систем отопления при t_нo по формуле:

Τ_пр=0,5(τ_см+τ₂₀)= 0,5 (95+ 70) = 82,5° С.

2. Температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети , в подающем и обратном трубопроводах системы отопления

_вн+(τ_пр-t_вн)( ^0,76+(τ₁-τ_пр) =

⁰С;

132-(150-95) ⁰С.

 

3. Аналогично находим температуры τ₁', τ'₂₀ и т^, при других значениях t'_н. Результаты расчетов заносим в таблицу.

4. По данным расчета строим отопительный график температур сетевой воды.

5. Приняв минимальную температуру воды в подающем трубопроводе тепловой сети равной 70°С, получим температуру наружного воздуха в точке излома графика t^//_н = +4,5° С и соответственно температуру воды после отопительных систем =42,5° С.

6. Продолжительность работы систем отопления в сутки при регулировании пропусками при t'_н = +8° С:

=24

7. Отопительный график температур сетевой воды, построенный для определенной расчетной наружной температуры, может быть использован и для других расчетных отопительных температур наружного воздуха. Для этого на линии абсцисс дана вторая шкала с относительными расходами тепла на отопление . Пересечение ординаты, возведенной из точки, соответствующей заданному относительному расходу тепла на отопление, с кривой температур даст искомую температуру теплоносителя.

Рис. 3.11.

Например, график температур построен для района с t_но=—21 °С (Q^/o/Qo=1); требуется определить температуру теплоносителя при t_нв=—15° для района t_но=—30° С. Относительный расход тепла при t_нв=—15°С будет

=

Пересечение ординаты этой точки с кривыми температур даст искомые температуры τ_1пв=120; τ_1в=113; τ_2в = 57,5⁰С.

Более прогрессивным следует считать количественно-качественное регулирование тепловых сетей. Сущность этого способа заключается в том, что расход воды в тепловых сетях с повышением наружных температур снижается, а температура воды в подающей магистрали соответственно повышается.

Преимуществом количественно-качественного регулирования является значительное (в два-три раза) снижение расхода электроэнергии на перекачку теплоносителя. Однако при этом способе может быть нарушена регулировка местных систем при пониженных расходах теплоносителя. Поэтому в зависимости от качества начальной регулировки местных систем отопления расход воды в тепловых сетях может быть снижен до 70—60% при высоких наружных температурах воздуха.

Переменный расход воды в тепловых сетях осуществляется не плавно, а ступенчато (три и более ступеней) Переменный расход воды проще всего осуществить применением нескольких насосов с различными по напорам и расходам воды характеристиками.

Температуры воды в подающей и обратной магистралях тепловой сети в отдельных диапазонах регулирования определяются по формулам, °С:

где ϴ—расчетный перепад температур в местной системе отопления,

Р—отношение сниженного расхода воды к расчетному.

Тепловой расчёт теплосети

В задачу теплового расчета входит решение следующих вопросов:

1)  определение тепловых потерь теплопровода;

2)  расчет температурного поля вокруг теплопровода, то есть определение температур изоляции, воздуха в канале, стен канала, грунта.

3)  расчет падения температуры теплоносителя вдоль теплопровода;

4)  выбор толщины тепловой изоляции теплопровода.

При тепловом расчете тепловых сетей приходится обычно определять тепловые потоки через слои и поверхности цилиндрической формы.

В изолированном трубопроводе, окружённом наружным воздухом, теплота должна пройти через четыре последовательно соединенных сопротивления: внутреннюю поверхность рабочей трубы, стенку трубы, слой изоляции и наружную поверхность изоляции.

По характеру теплового расчета следу различать одно- и многотрубные подземные теплопроводы. Если несколько трубопроводов проложены в общем канале, то тепловой поток (тепловые потери) от каждого из них поступают в канал, а затем общий тепловой поток отводится через стенки канала и грунт в наружную среду.

Задача теплового расчета многотрубного теплопровода в канале сводится в первую очередь к нахождению температуры воздуха в канале. Зная температуру воздуха в канале, можно определить теплопотерю каждого трубопровода по общим правилам теплового расчета трубопроводов, окруженных воздухом.

Температура воздуха в канале определяется по уравнению теплового баланса. При установившемся тепловом состоянии количество теплоты, подводимой от трубопроводов к воздушной прослойке канала, равно количеству теплоты, отводимой от воздушной прослойки через стенки канала и массив грунта в окружающую среду.

Тепловые потери сети слагаются из двух частей:

1) теплопотерь участков трубопровода,не имеющих арматуры и фасонных частей,—линей-ные теплопотери;

2) теплопотерь фасонных частей, арматуры, опорных конструкций, фланцев и т.д.—местные теплопотери.

Линейные тепловые потери теплопровода определяются следующим образом:

где: q — удельные тепловые потери, Вт/м или ккал/(ч • м);

ℓ— длина теплопровода, м.

Тепловые потери отводов, гнутых компенсаторов и других деталей, периметр поперечного сечения которых близок к периметру трубопровода, подсчитываются по формулам для прямых труб круглого сечения. Тепловые потери фланцев, фасонных частей и арматуры определяются обычно в эквивалентных длинах трубы того же диаметра определяются по формуле:

где Q_м— местные теплопотери, Дж/с или ккал/ч;

ℓ_э — эквивалентная длина трубы, м.

Тепловые потери от неизолированного вентиля или задвижки принимаются равными тепловым потерям изолированного трубопровода длиной 12—24 м того же диаметра при среднем качестве изоляции. Эквивалентную длину изолированного на 3/4 поверхности вентиля или задвижки в зависимости от диаметра трубопровода и температуры теплоносителя можно принимать равной 4—8 м изолированного трубопровода. Меньшие значения относятся к трубопрово­ду диаметром 100 мм и температуре теплоносителя 100 С, большие — к трубопроводу диаметром 500 мм и температуре 400 °С.

Эквивалентную длину неизолированного фланца можно принимать равной 4—5 м изолированного трубопровода. Тепловые потери через неизолированные опорные конструкции теплопровода (подвески, катки, скользящие опоры) оцениваются в размере 10—15 % линейных тепловых потерь.

Суммарные тепловые потери теплопровода определяются по формуле:

где: Q— суммарные тепловые потери;

μ=ℓ_э/ℓ. Для предварительных расчетов теплопотерь теплопроводов можно принимать μ=0,2—0,3.

Для оценки эффективности изоляционной конструкции часто пользуются показателем, называемым коэффициентом эффективности изоляции:

где: Q _г Q _и — тепловые потери неизолированной и изолированной труб.

Обычно коэффициент эффективности изоляционных конструкций теплопроводов η_и=0,85—0,95.

В процессе движения по теплопроводу энтальпия теплоносителя уменьшается. Вследствие этого происходит снижение температуры теплоносителя вдоль теплопровода, а при транспортировке насыщенного пара выпадает конденсат. При коротких теплопроводах, когда ожидаемое падение температуры не превышает 3—4 % значения температуры в начале участка, расчет может проводиться в предположении постоянства удельных тепловых потерь.

Уравнение теплового баланса в этом случае имеет вид:

где: G —расход теплоносителя на участке; с_р — теплоемкость теплоносителя; τ₁ и τ₂ —тем-пература теплоносителя в начале и конце участка, °С; ℓ—длина участка, м; q — удельные линейные тепловые потери; μ —коэффициент местных потерь теплоты.

Выбор толщины изоляции определяется техническими и технико-экономическими соображениями.

Основные технические соображения, которыми руководствуются при выборе толщины изоляции, заключаются в следующем:

1) обеспечение заданной температуры теплоносителя в отдельных точках тепловой сети. Это условие особенно важно для паропроводов в тех случаях, когда должна быть гарантирована подача перегретого пара отдельным абонентам;

2) выдерживание нормированных экономически обоснованных теплопотерь;

3) непревышение заданной температуры поверхности изоляции; при прокладке теплопровода в рабочих помещениях или в проходных каналах по условиям безопасности предельная температура поверхности должна составлять 40°С.В некоторых случаях предельная температура поверхности выбирается из условия защиты от разрушения наружной оболочки изоляции.

На основании технических требований определяется предельная минимальная тол­щина тепловой изоляции. Вопрос о целесообразности увеличения толщины и повышения эффективности тепловой изоляции решается технико-экономическим расчетом.

⇐ Предыдущая24252627282930313233Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: