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: 52 из 101

0,57


0,009


.0,71


1,25-15-0,8-3

= 0,28 м/с;


(0,78-IO"⁶)⁰’'⁴


Температура вторичного потока на выходе из подогревателя

Z, = 5 + 1008/182 = 60,4 °C.


Средняя разность температур в подогревателе 24,7-9,6


ср


In


24,7

9,6


= 16°С.


Коэффициент теплопередачи


1008 • 1Q³

55,2 ■ 16,0


= 1141 Вт/(м²-К) =


= 981 ккал/(ч • °C).

Расчет пластинчатого теплообменника. Теплообменник выполняется из пластин типа


средняя температура вторичного теплоносителя /_вср = 32,5 °C; кинематическая вязкость

v_B = 0,78 • 10^-6 м²/с (см. приложение 9).

Максимально возможный объемный расход теплоносителя через один канал по (8.30):

первичного К_{п к} = 0,33 ■ 0,00285 = 0,00094 м³/с;

вторичного 1_{В к} = 0,28 • 0,00285 = 0,00080 м³/с. Площадь поперечного сечения канала /_к = 0,00285 м² (см. приложение 21). Необходимое минимальное количество кана­

лов для теплоносителя по (8.31):

первичного и_{п к} = 0,00597/0,00094 = 6,4; вторичного и_{в к} = 0,00434 /0,00080 = 5,4. Объемный расход теплоносителя: первичного К_п = 0,00597 м³/с; вторичного 1_В = 0,00434 м³/с.




Принимаем п = 7 по каждому теплоносителю в каждой ступени.

Число пластин в каждой ступени по (8.32)
п_пл = 2-7-1 = 13.


Всего в трех ступенях устанавливается 39 пластин. Расчетная безразмерная тепловая нагрузка подогревателя выбранных размеров по (4.18)


0,35—+ 0,65 + - 25 3


0,839.


Рнс. 8.11. Узел присоединения отопительной уста новки к тепловой сети по зависимой схеме

со струйным смешением Обозначения те же, что и па рнс 8 1


Расчетная тепловая нагрузка подогревателя по (4.6)

Q = 0,839 • 18,2 • 65 = 992 кДж/e = 854 000 ккал/ч.


Определим коэффициент теплопередачи по­догревателя при расчетных условиях. Поверх­ность нагрева подогревателя

F = 39 -0,5= 19,5 м².

Поверхность нагрева одной пластины 0,5 м² (см. приложение 21).

Температура потока на выходе из подогре­вателя:

первичного

992

т, = 70=30,3 °C;

² 25

вторичного

992

/, = 5 + — = 59,5 °C.

¹ 18,2

Средняя разность температур в подогревателе


Д/,


ср


_ 25,3-10,5 ₌


In


25,3

"10,5


16,8 °C.


бор типа смесительного устройства зависит от расчетной потери давления в отопитель­ной системе.

При расчетной потере давления в отопи­тельной системе до 15 кПа (1,5 м вод. ст.) обычно применяются элеваторы, при боль­шей потере давления — центробежные насосы. Водоструйный элеватор конструк­ции ВТИ—Теплосеть Мосэнерго показан на рис. 3.7.

Исходные выражения для расчета водо­струйных насосов (элеваторов) выводятся из уравнения импульсов.

Характеристика водоструйных насосов (элеваторов) с цилиндрической камерой смешения описывается уравнением [103]


Коэффициент теплопередачи


2

(р -с-

¹ м


2ф, +


2(р, -


/р1 2

И -

992 000

19,5 • 16,8


> 3028 Вт/(м² • К)


= 2604 ккал/(м • ч ■ °C).


8.5. СМЕСИТЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ

Водоструйные насосы. Схема отопи­тельного абонентского ввода со струйным смешением приведена на рис. 8.11.

В качестве смесительных устройств обычно применяются водоструйные насосы (элеваторы) и центробежные насосы. Вы-


<Р₄


/н2


(2_(p²)4l(i + _и²)


(8.33)


где Др_р — располагаемый перепад давлений рабочего потока, Др_р = р_р -р_н; р_р,р_п — дав­ления рабочей воды перед соплом и инжек­тируемой воды в приемной камере; Др_с— перепад давлений, создаваемый элевато­ром, Др_с = р_с - р_н; р_с — давление сме­шанной воды на выходе из диффузора;

<Р|, ф₂, Фз’ Ф4— коэффициенты скорости со­пла, цилиндрической камеры смешения, диффузора, входного участка камеры сме­шения; /_р1, fo — площади сечения сопла и сечения цилиндрической камеры смеше­ния; /,2 ⁼ /з _ Tjji — площадь сечения инжектируемого потока во входном сече­нии цилиндрической камеры смешения;

/3 A^pl 4.4.

— = ^с— ; и = GJG_n — коэффицн-

/„2 ЛЧ,-'

ент инжекции (смешения) (G_H — массовый расход инжектируемой воды; G_p — массо­вый расход рабочей воды);

При хорошем изготовлении деталей и правильной их сборке можно принимать: Ф, = 0,95; ф₂ = 0,975; ф₃ = 0,9; ф₄ = 0,925. Уравнение (8.33) достаточно точно описы­вает работу водоструйных насосов во всем диапазоне рабочего участка их характери­стики, т.е. в пределах изменения развивае­мого ими относительного перепада давле­ний от (Др_с /Арр)„ = о л» (Др_с /Др_р) = 0.

Для иллюстрации на рис. 8.12 сплошны­ми линиями нанесены характеристики во­доструйных насосов с разными отношения­ми /₃ //_р1, построенные по (8.33). Там же точками нанесены результаты эксперимен­тального исследования этих аппаратов.

При и = 0

2 Л)1 _ 2./р1

“—=Ф) 2ф₂-(2-ф₃)<- .(8.34)

^дРр /з L /3 J

По (8.34) вычисляется максимальный

перепад давлений, который может создать струйный насос заданных размеров.

Определяющим геометрическим па­раметром для струйных насосов является Д //р, — отношение площади сечения ка­меры смешения насоса к площади выход­ного сечения сопла.

При малом значении/₃//_р] струйные на­сосы представляют собой высоконапорные аппараты. Они создают большой относи­тельный перепад давлений Др_с но

не могут развивать больших коэффициен­тов инжекции. При увеличении отношения

fyl'/pj снижается относительный перепад давлений Др_с /Др_р, развиваемый насосом, но растет коэффициент инжекции.

На абонентских вводах элеваторы рабо­тают на замкнутую систему.

Выбор основных размеров элеватора проводится следующим образом.

Определяется оптимальный диаметр ка­меры смешения d'y, при котором обеспечи­вается максимальный КПД аппарата.

Из совместного решения уравнений ха­рактеристик элеватора и отопительной сис­темы при вышеуказанных значениях коэф­фициентов скорости проточной части эле­ватора и средней плотности воды в элевато­ре р = 975 кг/м³ получается следующая фор­мула для расчета dy, м:

= ^5/4Л> <⁸-³⁵)

где s_c — сопротивление отопительной сис­темы, Па • с²/м⁶.

Далее из серийно выпускаемых элевато­ров подбирается аппарат с диаметром каме­ры смешения с/₃, близким к d$ (см. рис. 3.7).

Рассчитывается диаметр выходного се чения сопла, м,

(1 + и)^0,64- 10 \_с4 +



где и — коэффициент инжекции (смешения) элеватора; и =/₃//_н2 = с/²/(с/² -d²_}).

При определении d_i по (8.36) значение и заранее неизвестно. Поэтому предваритель­но его принимают близким к единице, рас­считывают d_}, находят значение и и уточня­ют значение d_} по (8.36).

При предварительных расчетах можно принимать приближенно на основе модифи­кации уравнения (8.36)

0,6и+ 2-7о,36и²+2,4и+2,4

1,4и+2- л/0,36и²+2,4и+2,4

На рис. 8.13 приведена номограмма для выбора серийного элеватора конструкции

ВТИ—Теплосеть Мосэнерго, построенная по (8.35) и (8.36).

В (8.36) сумма первых двух членов под знаком радикала в знаменателе, как прави­ло, значительно больше третьего члена, по­этому в первом приближении можно счи­тать t/₍ обратно пропорциональным 1 + м. На этом основана зависимость для пересче­та диаметра сопла элеватора. Если при ра­боте на заданную отопительную систему (j_c = const) элеватор с диаметром сопла d_x развивает коэффициент инжекции и, то для создания при том же элеваторе (г/₃ = const) и той же отопительной системе коэффициен­та инжекции и' нужно установить сопло диаметром

⁽⁸'³⁷⁾

Перепад давлений рабочего потока в со­пле элеватора, Па, определяется по формуле Д_Рр = 5_рК²_р, (8.38)

где s_p — сопротивление сопла элеватора,

Па ■ с²/м⁶,

_5р = _Рр/(2ф²/²_р1). (8-39)

Здесь р_р — плотность рабочего потока, кг/м³;

/_р1 — площадь выходного сечения сопла, м²;

К_р — объемный расход рабочего потока, м³/с.

Перепад давлений в местной отопитель­ной системе, Па,

^дРс ⁼ \^Кс’ (⁸-⁴°)

где s_c — сопротивление местной отопитель­ной системы, Па • с²/м⁶; К_с — объемный

расход воды в системе, м³/с.

Из совместного решения (8.33), (8.38)

и (8.39) с учетом зависимости У_с - (1 + м)К_р можно вывести формулу для расчета коэф­фициента инжекции (смешения) элеватора с заданными геометрическими размерами (Л’/pi) ^ПР^{И его} работе на отопительную ус­тановку с заданным сопротивлением s_c:

- b + Jb" - 4ac

где

ТЕПЛОФИКАЦИЯ И ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ 1

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕПЛОФИКАЦИИ 22

31 35

ТЕПЛОВОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ 66

«V' ^_ ^с(^В р ^— ^11 о)’ 74

'1’н1 93

СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ 100

.Es 113

РЕЖИМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ 148

8,=8-8₂. (4.68) 194

Й>1 = W'/W'_o= ; 206

О^р О 208

iV, = W₀₊iV_r = ₊ (4.85а) 208

*2 = W'_Q-^_r 208

Qo ' 212

а_т=е'_отМ- (4.IH) 219

а и Ь. 222

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ 231

8jPi.2 8/?1, 263

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ 275

ⁿ\^Q ^{+ s}c 278

■Н_п 278

Н, 278

У m = — • (6.20) 286

V ^{1 S}B-n ^sC-n ^SM-n ^Sm 286

= 7/yPg называется давлением гидравли­ческого удара. 306

z_y = lla, (6.58) 308

/⁼ 1\.2 ⁺h.-l ⁺ /з-4 ⁺ ^5-6 ^{+ 1}в-\- 308

H_y = Jllg, 309

р_у<(р_л-р_р). (6.62) 309

где s_B = ар / f— волновое сопротивление 309

Волновое сопротивление равно давле­нию (напору) гидравлического удара, возни­кающему в трубопроводе при изменении 309

в нем объемного расхода на 1 м /с за время 310

Н = Н /7Л 310

Н - Н у‘°/у‘ 310

ТЕПЛОФИКАЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ТЭЦ 313

1/а, + 1/а₂ + S5/X 318

ОБОРУДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПУНКТОВ (ПОДСТАНЦИЙ) 328

Н„ = Н_о - AZ = Н_о- (Z_c - Z_a) = idem, (8.1) 331

Н_О = Н_П + AZ. (8.2) 331

d₃ 2g 342

— = ^с— ; и = GJG_n— коэффицн- 346

0,6и+ 2-7о,36и²+2,4и+2,4 348

чЛ'в-‘_н№ = 2₀^d-+ > или 364

n ^FSP^CP 364

. Q_o ^

t,Q_o^_oy _/о_ 365

д₀У _е^2/Р 365

Q_o 365

О2₀^/(1₀Г) 365

ОБОРУДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ 378

^d_B 404

п₂ = = Pdj/W = pd_B/(2$), (9.7) 404

M₀ = q/²/12, (9.12) 405

Я = и ⁺ Я²_г> (9 13) 405

/ = jYla^W/q (9 17а) 406

NR> Q_Bs + Q_Bp.r, (9.19) 409

S = nd²_abpap. (9.24) 412

п. — . \⁷ '^а) 417

\EJ 418

к 418

„ г у² ds 418

к к 418

^Edm_maxy 418

+ 0,67/³ + /,/² - 4/?/² + 2/?²/- 1,33/?³} 419

ст= 1,5ДЕб/(л+I)//² (9 51) 420

i_K = 4>r/l, (9.53) 420

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ 423

т -1₀= qR\ (10.2) 423

R = Л_в + Я_тр + Л_и + R_H, (10.4) 423

Д=1/(я<Ах), (10.5) 424

AR 428

, (10.18) 428

₌ ln(4t/J) ₍₁о.2о) 430

h„ = h + h^, (10.21) 430

^R4K ^{+ R}K ^{+ Л}гр 431

!//?,+ ! /R₂+...+1 /R_n+ 1 /Л_к._о 431

R_o = —±—\nJTT(2h/b')², (10.30) 2лХп, 432

1х² + (у + /г)² 432

Q_M = ql₃, (10.36) 432

T}_H = (Q_r-Q_H)/Q_r=i-Q»/Qr (Ю.38) 433

А₂ = А,-g/(l+g)/G (10.41) 433

R = R_CU+R = In — 436

Контрольные вопросы и зодания 437

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ 438

^С 'к 444

(E_H+f)k_H (11.5) 445

t - t В II 449

^{_ _}Q р 449

b + cl 449

относительная повреждаемость теп­ловой сети 452

относительный аварийный недоотпуск тепловой энергии 452

Qo ⁷ 455

⁷Qo ⁷ 455

Qo 455

pg 461

z = -2 2 ₊ 462

МЕТОДЫ РАСЧЕТА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНВЕСТИЦИЙ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ 470

Р ⁼ Рср ^{+ ь + с}> О²-⁹) 480

^ок " чдд₅ - чдд₄ ' 482

ТП- О'. т К. 482

т П. - О' 482

₊ ЧДД,(р₂-Р|) ^{Pl +} чдд, -чдд₂ 483

I 0,(1 + Р)‘ 483

_Ид ₌ = 484

ВР\ - И_{ - //, = ВР₂ - И₂ - Н₂. (12.21) 488

Р = П_щк,/К, (12.24) 488

РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕПЛОСНАБЖАЮЩИХ СИСТЕМ 490

+1)]а, (13.3) 491

^G_{В п} ГП Л_д 494

^L = i^L^i^^G- <¹³-¹²) 494

К_йК = к_йКУ, (13.15) 495

А-_аб = Л_рЛ (13.17) 495

К,_я = К_тб + К_тт, (13.19) 495

Затраты на сырье и основные материа­лы, руб/год, определяются в виде 497

И = У У^к Ц* + 497

Затраты на вспомогательные мате­риалы, руб/год, покупаемые со стороны, 497

т 497

Затраты на топливо определя­ 497

пдв 501

а) Земельный налог 503

г) Налог на владельцев транспортных средств 505

G.^p,n_l G₂^P2^2 507

Др_с = Л_л£(1 + а), (13.62) 507

т 1 + т₂ + ... + т_п 509

3 = + М_{у с} <7_{Т с}т_? + (/, + £) х 521

■k^>(E+ftk_mly. (13,98) 523

у_р = m(b + cf)d^1,2, (13.103) 524

^Т" ^Тн - ¹ 525

ОГЛАВЛЕНИЕ 571

2Фз — 7

Как видно из (8.41), при работе элевато­ра на замкнутую систему, которой в данном случае является отопительная установка, коэффициент инжекции, развиваемый эле­ватором, зависит только от геометрических размеров элеватора и /_р1 и сопротивле­ния отопительной установки.

Коэффициент инжекции и не зависит от перепада давлений в сопле элеватора Др_р.

При постоянном сопротивлении отопитель­ной установки (s_c = const) изменение пере­пада давлений в сопле Др_р вызывает изме­нение расхода воды К_р и пропорциональное изменение расхода воды через отопитель­ную установку И_с. Коэффициент инжекции при этом остается постоянным (u = const).

Режим работы элеватора на заданную отопительную установку можно опреде­лить также графически как точку пересече­ния характеристики элеватора, построен­ной по уравнению (8.33), и характеристики отопительной установки, построенной по уравнению (8.40).

В качестве иллюстрации на рис. 8.14 в координатах Др_с =/(К_с) приведены харак­теристики водоструйного элеватора ВТИ— Теплосеть Мосэнерго № 4 (t/₃ = 30 мм;

= 13,5 мм) и отопительной установки с сопротивлением s_c = 860 МПа • с²/м^б.

Точки пересечения характеристик а—г показывают расход воды и перепад давле­ний в отопительной установке И_с, Др_с при различных перепадах давлений рабочего потока Др_р.

В (8.41) практически только с зависит от площади выходного сечения рабочего со­пла /_р1. При уменьшении /_р1 растет абсо­лютное значение с, а с ним и коэффициент инжекции (смешения) элеватора. Что же ка­сается отношения/₃//_н2, то при реально воз­можных изменениях f_pl оно практически мало меняется.

На этой зависимости основано приме­нение элеватора с регулируемым сечением рабочего сопла (рис. 8.15) для местного ко­личественного регулирования отопитель­ной нагрузки при наружных температурах 'н^н.и-

При снижении отопительной нагрузки регулирующая игла вдвигается в сопло эле­ватора, что приводит к уменьшению площа­ди проходного сечения сопла /_р1. В резуль­тате уменьшается расход сетевой воды И_р через сопло, но одновременно возрастает коэффициент инжекции и. Поэтому расход через отопительную систему К_с = К (1 + к)