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: 50 из 101

Рис. 8.5. Высота всасывания и подпора для центробежных иасосов

1 — &р/у = 0; 2 — &Р-,/Ч = 2 м, Az„ = 0;

3 — Ьр_т /у = 2 м, Az_K = 5 °C

На рис. 8.5 указана высота всасывания и подпора для центробежных насосов, вы­численная по (8.3) при условии Др_т/у = 2 м и Д/_к = 5 °C.

3. 
   ВОДО-ВОДЯНЫЕ ПОДОГРЕВАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ
   

Водо-водяные подогревательные уста­новки на групповых и местных тепловых подстанциях сооружаются обычно из сек­ционных трубчатых теплообменников или из пластинчатых теплообменников. Общий вид секционного трубчатого теплообменни­ка показан на рис. 8.6, а, пластинчатого — на рис. 8.6, б.

Широкое применение на практике иашли секционные водо-водяные подогре­ватели³², изготовляемые по ГОСТ 27590-88 и по ОСТ 34-588-68. Основные их размеры приведены в приложении 20. Корпуса этих подогревателей выполняются из стальных труб, а поверхность нагрева из латунных

трубок Л-68 диаметром 16/14 мм. Трубные решетки приварены к корпусу подогревате­ля. Подогреватели для горячего водоснаб­жения изготовляются без линзового ком­пенсатора на корпусе. Проведенные иссле­дования показывают, что при использова­нии этих секционных подогревателей для горячего водоснабжения, когда нагреваемая вода проходит внутри латунных трубок, а греющая — в межтрубном пространстве и температура греющей среды не превыша­ет 150 °C, нет необходимости в установке на корпусе подогревателя линзовых ком­пенсаторов, так как и без них напряжения в стенках трубок и корпусе не выходят за допустимые пределы. При использовании подогревателей для отопления греющая во­да, как правило, пропускается внутри тру­бок, а нагреваемая — в межтрубном про­странстве. Для компенсации температур­ных деформаций на корпусе компенсатора должен быть установлен линзовый компен­сатор. Допускаемое рабочее давление; внутри трубок подогревателя 1 МПа, в меж­трубном пространстве без линзового ком­пенсатора 0,7 МПа.

Подогреватели собираются обычно из секций длиной 4 м, соединенных после­довательно между собой как по первичному (греющему), так и по вторичному (нагревае­мому) теплоносителю. В таких теплообмен­никах обычно организован теплообмен

по схеме противотока при сравнительно близких скоростях воды в трубках и меж­трубном пространстве, что создает условия для получения довольно высоких коэффи­циентов теплопередачи порядка 1000—

1500 Вт/(м • К). Для реализации этих усло­вий необходимо выдержать зазоры между трубками подогревателя по всей их длине в межтрубном пространстве с тем, чтобы наружная поверхность всех трубок равно­мерно омывалась теплоносителем. Для этой цели в межтрубном пространстве под труб­ками устанавливаются опорные перегород­ки. Без опорных перегородок трубки проги­баются, зазоры между ними нарушаются, что приводит к существенному снижению тепловой производительности трубчатых секционных подогревателей.

Наряду с секционными подогревателя­ми в настоящее время широко применяют­ся пластинчатые теплообменники, изготов­ляемые как российскими, так и зарубежны­ми фирмами (например, «Альфа-Лаваль», APV и др.).

В России стальные пластинчатые тепло­обменники выпускаются Павлодарским и Уральским заводами химического машино­строения с площадью поверхности нагрева от 10 до 160 м² на рабочее давление 1 МПа.

Поверхность нагрева этих подогревате­лей состоит из тонкостенных низколегиро­ванных штампованных гофрированных пластин разного профиля (рис. 8.6, в). Пото­ки греюшей и нагреваемой воды проходят через теплообменник противотоком с обеих сторон пластин, между которыми образу- ются системы каналов сложной формы, способствующие турбулизации протекаю­щих потоков и росту коэффициентов тепло­передачи (рис. 8.6, г).

Все пластины теплообменника скомпо­нованы в виде пакета, как листы в книге, и зажаты с помощью зажимных болтов меж­ду двумя торцевыми несущими плоскими стальными плитами. Греющий и нагревае- 268

мый потоки воды подведены с одной и той же стороны торцевой плиты (см. рис. 8.6, б).

Преимущества пластинчатых теплооб­менников заключаются в повышенной ин­тенсивности теплопередачи, компактности

2 3

(около 100 М В 1 М ), ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТИ — исключена возможность перетекания теп­лоносителя из одной полости (например, греющей) в другую (например, нагревае­мую). Эксплуатация пластинчатых подо­гревателей проста, так как они легко разби­раются. Пластины можно очищать от наки­пи и загрязнений или заменять.

В приложении 21 приведены основные технические характеристики пластинчатых подогревателей. Серийное производство пластинчатых теплообменников организо­вано на заводах химического машинострое­ния.

Пластинчатые теплообменники выпус­каются в трех модификациях: разборные, полуразборные (со сдвоенными пластина­ми), сварные.

У разборных теплообменников пласти­ны разделены резиновыми прокладками, у полуразборных они сварены попарно (сдвоены), у сварных соединения всех пла­стин сварные.

Наиболее широко в системах теплоснаб­жения используются разборные теплооб­менники с пластинами поверхностью 0,3 и 0,6 м², а также со сдвоенными пластинами поверхностью 0,5 м².

Компенсация температурных деформа­ций. В теплообменниках с прямыми трубками, защемленными в трубных лосках, возникают на­пряжения, вызываемые различными температур- ными деформациями трубок и корпуса из-за раз­ницы в их рабочих температурах, а также разни­цы в коэффициентах линейного расширения ме­таллов, из которых они изготовлены (рис. 8.7).

Если при работе теплообменника разность рабочей температуры корпуса и температуры монтажа равна 8f_K, а разность рабочей темпера­туры трубного пучка и температуры монтажа 8г_т, то в теплообменнике возникает разность темпе-

ратурных удлинений, вызывающая деформацию корпуса и трубок,

Д = /(а_к8г_к-а_т8г₁), (8.5)

где / — длина трубок; а_к и а_т — коэффициенты линейного удлинения корпуса и трубок.

При а_к8/_к > cc_T8f_T корпус сжимается, а труб­ки растягиваются. При сс_к8/_к < а_т8/_т знак дефор­мации корпуса и трубок меняется на обратный. Только при cc_T8f_K = а_т8/_т напряжения от­сутствуют.

Для уменьшения температурных деформаций корпуса и трубок на корпусе теплообменника ино­гда устанавливаются линзовые компенсаторы.

В общем случае разность температурных уд­линений корпуса и трубок компенсируется за счет деформации корпуса, трубок и линзового компенсатора, т.е.

Д = Д_К+Д_Т+Д_Л. (8.6)

При деформации в теплообменнике возника­ет осевая сила

//(/_к£_к) + //(/_тЕ_т)+ 1/Е_л’

где Д — разность температурных удлинений корпуса и трубок, м; / — длина трубки, м; /_к и /_т— площади поперечных сечений стенок кор­пуса и трубного пучка, м²; Е_к, Е_у — модули про­дольной упругости материала корпуса и трубок (см. гл. 9), Па; е_л — жесткость линзы, Н/м.

При отсутствии линзового компенсатора е_л - °° и последний член в знаменателе превра­щается в нуль.

Сжимающие или растягивающие напряже­ния, Па, возникающие в корпусе и трубках, опре­деляются по формулам

о_к ^{= р/}Л; ⁼ (8-8)

4. 
   ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ И ТИПОРАЗМЕРОВ ПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ
   

Основная задача расчета ГТП и МТП во­дяных систем теплоснабжения заключается в определении расчетных расходов тепло­носителей, в выборе типоразмеров подогре­вателей, насосных установок и смеситель­ных устройств.

Рассмотрим здесь метод определения расчетного расхода теплоносителей. Ос­тальные вопросы изложены в следующих параграфах главы.

При чисто отопительной нагрузке рас­четный эквивалент расхода сетевой воды, Дж/(с • К) или ккал/(ч • °C), определяется по формуле где G' — расчетный расход сетевой воды, кг/с или кг/ч; с_р — теплоемкость воды, с_р = 4190 Дж/(кг’К) = 1 ккал/(кг • °C); Q'_o — расчетный расход теплоты на отопле­ние, Дж/с или ккал/ч; — температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчетном расходе теплоты на отопление, °C.

При зависимой схеме присоединения отопительной установки к тепловой сети т'_х2 = ^о2 и К = т'_о2 и W'_Q - тем­

пература воды после отопительной уста­новки и эквивалент расхода сетевой воды на отопление при расчетном расходе тепло­ты на отопление.

При независимой схеме присоединения отопительной установки к тепловой сети т'_х2 = т'_т2 и W'_x = ^где ^т2 ^и И'Ч — темпе­ратура сетевой воды после отопительного подогревателя и эквивалент расхода сетевой воды на отопительный подогреватель при расчетном расходе теплоты на отопление.

При наличии двух видов тепловой на­грузки (отопление и горячее водоснабже­ние) расчетный эквивалент расхода сетевой

воды на тепловой подстанции И-^7ропределя­ется по режиму работы сети при наинизшей температуре воды в подающем трубопро­воде тепловой сети т'", соответствующей наружной температуре /_{н и} излома темпера­турного графика. Вид расчетного уравне­ния зависит от системы теплоснабжения и схемы присоединения абонентских устано­вок к тепловой сети.

При закрытой схеме теплоснабжения и присоединении установок горячего водо­снабжения по параллельной (рис. 8.8) или по смешанной (рис. 8.9) схеме

FF^P= G^pc_p = И'Р + W^p_r > №"_х, (8.10)

где 1Т^Р, W^p, IV^P _г —расчетные эквиваленты расхода сетевой воды соответственно сум­марный, на отопление, на горячее водоснаб- 270

жение, Дж/(с^-К) или ккал/(ч • °C); G^p— суммарный расчетный расход сетевой воды на тепловой подстанции, кг/с или ккал/ч.

Расчетный эквивалент расхода сетевой воды на отопление

^^Ро =0'о"/(т'Г-'С^,_х2)- (8.11)

При параллельной схеме присоединения установок горячего водоснабжения

<г = -О- (812)

При смешанной схеме присоединения установок горячего водоснабжения

При присоединении установок горячего водоснабжения по двухступенчатой после­довательной схеме (рис. 8.10)

x2

где Q'" — расход теплоты на отопление при наружной температуре /_{н и}, Дж/с или