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: 65 из 101

ТЕПЛОВЫЕ ПОТЕРИ И КОЭФФИЦИЕНТ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ

Тепловые потери сети слагаются из двух частей:

1. 
   теплопотерь участков трубопровода, не имеющих арматуры и фасонных частей,
   

• 
  линейные теплопотери;
  

2. 
   теплопотерь фасонных частей, арма­туры, опорных конструкций, фланцев и т.д.
   

• 
  местные теплопотери.
  

Линейные тепловые потери теплопровода Q_n = ql, (10.35)

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

Q_M = ql₃, (10.36)

где Q_M — местные теплопотери, Дж/с или ккал/ч; /_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 °C, большие — к трубопрово­ду диаметром 500 мм и температуре 400 °C.

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

е=_э)=

где Q— суммарные тепловые потери; ц = = /_э //. Для предварительных расчетов теп­лопотерь теплопроводов можно прини­мать ц = 0,2—0,3.

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

T}_H = (Q_r-Q_H)/Q_r=i-Q»/Qr (Ю.38)

где Q_r Q_H — тепловые потери неизолиро­ванной и изолированной труб.

Обычно коэффициент эффективности изоляционных конструкций теплопроводов Т]_и = 0,85—0,95.

4. 
   ПАДЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ И ВЫПАДЕНИЕ КОНДЕНСАТА
   

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

- т₂) = ^/(1 + И), (10.39)

где G — расход теплоносителя на участке; с_р — теплоемкость теплоносителя; т, и т₂ — температура теплоносителя в начале и конце участка, °C; I — длина участка, м; q —

удельные линейные тепловые потери; ц — коэффициент местных потерь теплоты.

Из (10.39) следует

*2 ^{= т}1 “VU +И)/(Сс_р). (10.40)

При транспорте перегретого пара, когда наряду с тепловыми потерями имеют место значительные потери давления, можно пользоваться более точным методом.

По известному давлению р₂ ^в конце уча­стка и найденной из теплового баланса эн­тальпии

А₂ = А,-g/(l+g)/G (10.41)

с помощью таблиц или диаграмм водяного пара легко определить температуру т₂.

При длинных и слабоизолированных участках паропровода или малых расходах теплоносителя, когда ожидаемое падение температуры значительно, необходимо учитывать изменение удельных тепловых потерь по длине участка.

Рассмотрим паропровод перегретого па­ра длиной /. Температура пара в начале па­ропровода равна Т], а в конце т₂. Окружаю­щая среда имеет температуру /₀. Термиче­ское сопротивление изоляционной конст­рукции паропровода равно R. Выделим из паропровода участок бесконечно малой длины dl. Обозначим среднюю температуру пара на этом бесконечно малом участке че­рез т, а падение температуры пара на этом участке — через дт. Расход пара по паро­проводу равен G. Составим уравнение теп­лового баланса для рассматриваемого бес­конечно малого участка dl с учетом мест­ных потерь

^Х—— (1+Ц) dl = - Gc дх,

К ^и

или

_дх_ ₌ £1 +ji) dl _{(10 4}2) т -1₀ RGc_p

Проинтегрировав (10.42) в пределах из­менения температуры от Т| до т₂ и измене­ния длины паропровода от 0 до /, получим

In^-lZS = ■■ ⁺ , (10.43)

т₂ - /„ RGc_p

Разрешая (10.43) относительно т₂, по­лучаем

Т, ^{_ z}o

т₂ = t₀ + — -. (10.44)

ДОс

е

Полученная формула (10.44), строго го­воря, справедлива при изобарном процессе течения, так как при ее выводе не учитыва­лось падение температуры пара в паропро­воде из-за падения давления.

Снижение температуры пара, вызывае­мое падением давления, можно определить по формуле

Дт = Др, (10.45) dp

где dt/dp—дифференциальный дроссель-эф­фект, К/Па; Др — падение давления пара, Па.

Значение dt/dp зависит от начальных па­раметров пара. При давлении р_{ = 0,5— 1,5 МПа и температуре перегрева = = 300—350 °C дифференциальный

дроссель-эффект водяного пара dt /dp = = (12—14)10“⁶ К/Па; вблизи кривой насы­щения dt/dp = (25—30)10^-6 К/Па.

Действительная температура пара в кон­це паропровода

^тд2 ^{= т}2-^Дтд. 00.46)

где т₂ — температура пара в конце паропро­вода при изобарном течении, определяемая по формуле (10.44).

С помощью (10.44)—(10.46) можно най­ти длину паропровода, на которой пар теря­ет свой перегрев. Для точного расчета этой длины необходимо знать не только закон падения температуры вдоль паропровода, 349

но и закон падения давления. Последний определяется по (5.40). Задача решается графически (рис. 10.4). Построив по (10.44)—(10.46) кривую изменения темпе­ратуры пара по длине паропровода /, а по (5.40) — кривую изменения давления пара по длине паропровода 2 и кривую темпера­тур насыщения 3, соответствующую кривой давления 2, легко найти расстояние точки насыщения от начала паропровода как абс­циссу точки пересечения кривых 1 и 3.

Количество конденсата, выпадающего на участке паропровода при транспорти­ровке насыщенного пара,

G_K = ^{+ М)}, (10.47)

Г

где q — удельные линейные тепловые поте- ри; I — длина участка; г — скрытая теплота парообразования.

При прекращении циркуляции теплоносите­ля в подземных водяных теплопроводах возни­кает неустановившийся тепловой процесс, при котором температура теплоносителя (воды), а также температура воздуха в канале постепен­но снижаются но экспоненте, стремясь в пределе к температуре окружающей среды, которой в данном случае служит естественная темпера­тура грунта.

Пренебрегая массовыми теплоемкостями те­пловой изоляции и стальной трубы, которые, как правило, значительно меньше массовой тепло­емкости воды, можно определить температуру воздуха в канале подземного теплопровода через время z, с (ч), после прекращения циркуляции по формуле

г/(Л,с,с) z/(it₂c;₂c)

R,e R₂e

I >

... +

(10.48)

где т_н1, t_h2, .... т_нп — температура теплоносителя в трубопроводах 1,2,.... л в момент прекращения циркуляции, °C; /?,, R₂,..., R_n — термические со­противления изоляционной конструкции трубо­проводов 1, 2, ..., п, К • м/Вт или °C • м • ч/ккал; Л_к._о — термическое сопротивление канала и грунта, К'м/Вт или °C'м'ч/ккал; С,. С₂, ... .... С„ — масса теплоносителя в трубопроводах 1,2,..., п на единицу их длины, кг/м; с_р — теплоемкость теплоносителя, Дж/(кг • К) или ккал/(кг • °C).

Температура теплоносителя в любом из тру­бопроводов, например в трубопроводе 1, через время г, с, (ч) после прекращения циркуляции определяется по формуле где t_{K ср} — средняя температура воздуха в канале за период времени г, ее можно упрощенно нахо­дить по формуле (_{к ср} = 0.5(г_{к н} ± г_к); г_{к н} — темпе­ратура воздуха в канале в момент прекращения циркуляции; г_к — то же через время г после пре­кращения циркуляции.

При надземной прокладке теплопроводов где /_в — температура окружающего воздуха; т_н — температура теплоносителя в момент пре­кращения циркуляции.

Комплекс RGc_p = Р измеряется в секундах или часах и представляет собой ио существу ко­

эффициент тепловой аккумуляции теплопрово­да, аналогичный коэффициенту тепловой акку­муляции зданий (см. § 8.6).

„ ^тн^_'в

Как следует из (10.50), (3 = z - е,

^тк"'в

т е. коэффициент тепловой аккумуляции тепло­провода равен интервалу времени 2, в течение которого при прекращении циркуляции теплоно­сителя температурный напор (т - f_B) изменяется в е раз.

5.