Теплофикация и тепловые сети. И тепловые

• Название: И тепловые
• Анкор: Теплофикация и тепловые сети
• Дата: 27.03.2022
• Размер: 2.4 Mb.
• Имя файла: Теплофикация и тепловые сети.docx
• Тип: Учебник; #420164
• страница: 25 из 101

Рис. 4.12. Графики тепловой нагрузки, темпера­тур и расхода сетевой воды при комбинирован­ном регулировании вентиляционной нагрузки

нии тепловой сети остается постоянной, а

U — между наружными температурами ^zn и⁽нв’ изменяется как температура воды в подающей линии, так н расход теплоты на вентиляцию;

III — между наружными температурами _в - ?_{н 0}; температура воды в подающей ли­нии изменяется, а расход теплоты на венти­

ляцию остается постоянным.

В диапазоне III при снижении наружной температуры от /_нв до /_но авторегуляторы уменьшают расход сетевой воды через ка­лориферы таким образом, что тепловая на­грузка Q_R остается постоянной. Это вызы­вает снижение температуры обратной сете­вой воды, а также снижение коэффициента теплопередачи калориферов.

В диапазоне II температура сетевой во­ды, поступающей в калориферы, растет по мере понижения наружной температу­ры. Расход теплоты также должен расти при понижении нвружной температуры. Такая взаимосвязь между графиком температур подающей линии и расходом теплоты явля­ется типичной для качественного регулиро­вания. Поэтому в диапазоне II расход сете­вой воды через калориферы остается прак­тически постоянным.

В диапазоне I температура сетевой во­ды, поступающей в вентиляционные кало­риферы, постоянна.

При повышении наружной температуры повышается температура воздуха на выхо­де из калорифера.

В диапазоне I температура сетевой во­ды, поступающей в вентиляционные кало­риферы, постоянна.

При повышении наружной температуры повышается температура воздуха на выхо­де из калорифера.

Изменение температуры воздуха на вы­ходе из калорифера используется в качест­ве импульса, воздействующего на регуля­тор расхода сетевой воды. Авторегулятор снижает расход сетевой воды, что приводит

к снижению температуры обратной воды

редачи калорифера. В результате темпера­тура воздуха после калорифера поддержи­вается на заданном уровне.

Как видно из рис. 4.12, расход сетевой воды на вентиляцию остается практически постоянным только в диапазоне II. Как в диапазоне I, так и в диапазоне III расход воды на вентиляцию изменяется при изме­нении температуры наружного воздуха.

Эквивалент расхода сетевой воды на вентиляцию 1К_П при режимах, отличных от расчетного, может быть определен на осно­вании уравнений характеристики водовоз­душных калориферов (4.6), (4.14). Следует иметь в виду, что в связи с расчетом калори­феров по среднеарифметической разности температур теплообменивающихся потоков коэффициенты в (4.8) должны быть равны а = Ь = 0,5.

Из совместного решения указанных выше уравнений выводится следующая система урав­нений для расчета W_n:



Если пренебречь влиянием скорости воды на коэффициент теплопередачи калорифера, т.е. принять в (4.14) = 0, то зависимость (4.53а)

принимает более простой вид

0,5

" т₀,-,2 о,

В (4.53а) и (4.536) t₂ и fj — температура воз­духа на входе и выходе из калорифера при лю­бом режиме; W_n и W_& — эквиваленты расхода греющей воды и воздуха при любом режиме; ш_ос— основной режимный коэффициент кало-


рифера, определяемый обычно при расчетной наружной температуре для вентиляции /_{н в},

ш_0С = 2"/(ДГ1Г');

g"— расчетная тепловая нагрузка калорифера при f_{H в}; Д/" — среднеарифметическая разность температур между греющей и нагреваемой сре­дой в калорифере при r_{H в}; И⁷", И⁷", И⁷_В — зна­чения меньшего эквивалента расхода и эквива­лентов расхода греющего теплоносителя и на­греваемого воздуха при t_{H в}.

При постоянном расходе воздуха (FT_B = W") коэффициент 3 для данного калорифера по­стоянен.

Поскольку в (4.53) искомое значение FT_n /W_B входит в двух различных степенях (в степени 1 и 0,85), то задача решается методом последова­тельных приближений.

Температура сетевой воды после вентиляци­онных калориферов

т_в2 = т₀1 -Q_B/W_n. (4.53 b)

Пример 4.3. Расчетная тепловая нагрузка во­довоздушного калорифера Q'_B = 1,163 МДж/с = = 1 Гкал/ч при расчетных температурах: сетевой воды т„" = 102 °C, т₀2 = 54 °C; воздуха/_нв = = -10 °C, Zj = 25 °C, т.е. при заданном значении площади поверхности нагрева F.

Определить расход сетевой воды через кало­рифер С_п и температуру воды после калорифера т_в2 при /_н = 10 °C, т₀₎ = 70 °C, = 25 °C. Расход

воздуха через калорифер постоянный и равен расчетному расходу И⁷_В = W".

Решение. Эквивалент расхода сетевой воды через калорифер при расчетном режиме

⁼ 'lofdf^{= 24 300 Дж/(с}'^К)-

Эквивалент расхода воздуха через калори­фер при расчетном режиме

W”_в = = 33 300 Дж/(с • К).

Как видно из условия задачи, И⁷” = И⁷" = = 24 300 Дж/(с • К). Среднеарифметическая раз­ность температур в калорифере при расчетном режиме

Дг" = (102 + 54)/2 - (25 - 10)/2 = 70,5 °C.


Основной режимный коэффициент „6

1,163 • 10

70,5 • 24300 По (4.53а) определяем И⁷,,:


= 0,68.


Р =

3,5(АГ_П откуда


1

0,68


0,15


33.3

24.3


( ЗЗД

124,3.


/1Т_В) - 1,93(1Р_П /wj И⁷ /W.. = 0.4. или И⁷.


0,85


= 1,93, тогда


0,5


0,


= 0.4-33 300 =


= 13 300 Дж/(с • К).

Расход сетевой воды через калорифер G_n = W_alc= 13 300/4190 = 3,2 кг/с = 11,5 т/ч.

Тепловая нагрузка калорифера при рассмат­риваемом режиме

£_в ⁼ ‘2) = 33 300 (25 - 10) = 500 000 Дж/с.

Температура воды после калорифера

т_в2 = 70 - 500 000/13 300 = 32 °C.


Построение графиков температур и расхода сетевой воды на горячее водо­снабжение. Графики температур и расхода сетевой воды на горячее водоснабжение для закрытой системы теплоснабжения и парал­лельной схемы присоединения установок отопления и горячего водоснабжения (см. рис. 3.6) приведены на рис. 4.13. При построении графиков принято, что аккуму­ляторы горячей воды выравнивают нерав­номерности суточного графика и, следова­тельно, тепловая нагрузка сети по горячему водоснабжению постоянна.

По характеру изменения расхода воды в сети отопительный период можно разбить на два диапазона; I — с постоянной темпе­ратурой воды в подающей линии сети; II — с переменной температурой воды.

При постоянной нагрузке горячего водо­снабжения расход сетевой воды в диапазоне I должен оставаться постоянным. В диапазо­не II должно осуществляться местное коли­чественное регулирование. При повышении температуры в подающем трубопроводе те­пловой сети регулятор температуры, уста-


141

Рис. 4.13. Графики тепловой нагрузки, темпера­тур и расхода сетевой воды при комбиниро­ванном регулировании нагрузки горячего водо­снабжении

Система теплоснабжения — закрытая, схема включе-
ния подогревателей горячего водоснабжения — парал-
лельная

новленный на водоподогревательной уста­новке ГТП или МТП, уменьшает расход греющей воды через водо-водяной подогре­ватель, что замедляет рост средней темпера­туры греющей воды в подогревателе и одно­временно уменьшает коэффициент теплопе­редачи подогревателя. В результате тепло­вая нагрузка подогревателя сохраняется по­стоянной, а температура обратной сетевой воды после подогревателя снижается.

В большинстве случаев у абонентов нет аккумуляторов горячей воды, поэтому рас­ход сетевой воды на горячее водоснабже­ние изменяется не только в зависимости от температурного режима подающей ли­нии, но и от характера суточного графика нагрузки горячего водоснабжения. Макси­мальный расход сетевой воды на горячее водоснабжение имеет место при минималь­ной температуре воды в подающей линии x'f в часы максимальной нагрузки горячего водоснабжения (обычно в вечерние часы предвыходных дней). В эти периоды расход сетевой воды на горячее водоснабжение весьма значителен и нередко превышает расход воды на отопление.

Расчетный эквивалент расхода сетевой воды на подогреватель горячего водоснаб­жения определяют по формуле

И'р = ^Г^Х/(^То'Г - <2 )’ <⁴-⁵⁴)

„max

где у_г — максимальная нагрузка горяче­го водоснабжения; т'" , т''₂ — температу­ра воды в подающей линии тепловой сети и после подогревателя при максимальной на­грузке горячего водоснабжения и наружной температуре /_{н и}.

Эквивалент расхода греющей воды на водо-водяные подогреватели при любом ре­жиме работы может быть вычислен по фор­мулам (4.22)—(4.24). Заданная величина при этом расчете — эквивалент расхода на­греваемой воды fV_B = W_r Плошадь поверх­ности нагрева подогревателей горячего во­доснабжения определяется по нагрузке Q_r и температурам греющей воды т'"] и т'р2 на входе в подогреватель и на выходе из него, параметр подогревателя Ф — на основе (4.21) и (4.16). Температура се­тевой воды после подогревателей горячего водоснабжения при любом режиме их рабо­ты т_г2 = т_о1 Q_r/fV_r, где W_r — эквивалент расхода сетевой воды через подогреватель.

Уравнение теплового баланса водо-водя­ного подогревателя горячего водоснабжения

e^oi-'x) = ^B('r-U. (⁴-^55а) где W* — эквивалент расхода нагреваемой (водопроводной) воды; /_х — температура горячей и холодной водопроводной воды.

С учетом выражения для е [см. (4.18)] уравнение (4.55а) принимает следующий вид:

при FF_B =

при W_B = fV₆



Поскольку правые части уравнений (4.556) и (4.55в) постоянны, значит, и левые части постоянны. Так как а, Ь, Ф — величи­ны постоянные, то при т_о1 = const постоян­но также отношение эквивалентов расходов греющей и нагреваемой сред И\,/Ид ⁼ const независимо от тепловой нагрузки подогре­вателя горячего водоснабжения Q_r. Это зна­чит, что при постоянной температуре грею­щей воды перед водо-водяным подогревате­лем изменение нагрузки горячего водоснаб­жения, т.е. изменение расхода нагреваемой воды W_B, вызывает прямо пропорциональ­ное изменение расхода греющей воды W_r, а отношение Q_r/W_r и температура сетевой воды после подогревателя остаются посто­янными.

Некоторое уменьшение расхода сетевой воды на горячее водоснабжение дает примене­ние двухступенчатой смешанной схемы включе­ния подогревателей горячего водоснабжения (см. рис. 3.6, з). При этой схеме часть нагрузки горячего водоснабжения удовлетворяется ниж­ней ступенью подогревателя за счет теплоты об­ратной воды, поэтому расчетный эквивалент расхода сетевой воды на горячее водоснабжение

(4.56)

где f"' —температура водопроводной воды после нижней ступени подогревателя, f" = - 8z_H.

Обычно принимают 8/_н = 5—10 °C, т'_г2 = т'₀'₂ •

Методика расчета температуры т_г2 и расхода сетевой воды 1Т_Г при двухступенчатой смешан­ной схеме и любой нагрузке горячего водоснаб­жения приведена в [107].

В открытых системах теплоснабжения вода для горячего водоснабжения забирает­ся частично из подающей и частично из об­ратной линии тепловой сети с таким расче­том, чтобы была обеспечена требуемая тем­пература смеси (см. рис. 3.10). Эквивалент суммарного расхода воды на горячее водо­снабжение определяется по формулам:

при t_r > т_о2

ir_r = e_r/(z_r-z_x); (4.57а) при t_r < т_о2

(4.576)

Доли расхода воды из подающей и об­ратной линий сети могут быть определены по формулам

Р ⁼ ('г-^то2)^/(^го1 ^то2); (4.58а)

(I - (3) = (т_о1 -г_г)/(т_о1 -т_о2). (4.586)

В (4.57)—(4.58): (3 и (I - (3) — доли рас­хода воды на горячее водоснабжение из по­дающей и обратной линий; т_о1, т_о2, t_r, t* — температуры сетевой воды соответственно в подающей и обратной линиях, горячей и холодной водопроводной воды.

Эквиваленты расхода сетевой воды на горячее водоснабжение из линии сети:

подающей

lF_rn = (3lF_r; (4.59а)

обратной

IV_ro6 = (I - (З)И;. (4.596)

Чем выше т_о2, тем больше воды забира­ется из обратной линии и соответственно меньше из подающей.