+7(499)-938-42-58 Москва
+7(800)-333-37-98 Горячая линия

Расчет потерь тепла на испытанных участках тепловой сети

Расчет тепловых потерь

Расчет потерь тепла на испытанных участках тепловой сети

Тепловой сетью называют систему соединенных методом сварки трубопроводов, по которым вода или пар доставляет тепло жителям.

Важно отметить! Трубопровод защищен от ржавчины, коррозии и потери тепла изоляционной конструкцией, а несущая конструкция поддерживает его вес и обеспечивает надежность эксплуатации.

Трубы должны быть непроницаемыми и изготовленными из прочных материалов, выдерживать повышенное давление и температуры, обладать низкой степенью изменения формы. Внутри трубы должны быть гладкими, а стенки — обладать термической устойчивостью и сохранением тепла, вне зависимости от изменения характеристик окружающей среды.

Классификация систем теплоснабжения

Существует классификация систем теплоснабжения по различным признакам:

  1. По мощности — различаются по дальности транспортировки тепла и количеству потребителей. Местные системы теплоснабжения находятся в одном или соседних помещениях. Нагрев и передача тепла воздуху объединены в одно устройство и располагаются в печи. В централизованных системах один источник обеспечивает обогрев нескольких помещений.
  2. По источнику тепла. Выделяют районное теплоснабжение и теплофикацию. В первом случае источником отопления является котельная, а при теплофикации тепло обеспечивает ТЭЦ.
  3. По виду теплоносителя выделяют водяные и паровые системы.

Теплоноситель, нагреваясь в котельной или ТЭЦ, переносит теплоту к приборам отопления и водоснабжения в зданиях и жилых домах.

Водяные тепловые системы бывают одно- и двухтрубными, реже — многотрубными.

В многоквартирных домах наиболее часто применяют двухтрубную систему, когда по одной трубе горячая вода поступает в помещения, а по другой трубе, отдав температуру, возвращается к ТЭЦ или котельной. Подразделяют открытые и закрытые водяные системы. При открытом типе теплоснабжения горячую воду потребители получают из подающей сети.

Если вода используется в полном объеме, применяют однотрубную систему. При закрытом водоснабжении теплоноситель возвращается к источнику тепла.

Системы централизованного теплоснабжения должны соответствовать следующим требованиям:

  • санитарно-гигиеническим — теплоноситель не оказывает неблагоприятного воздействия на условия помещений, обеспечивая среднюю температуру приборов нагрева в районе 70-80 градусов;
  • технико-экономическим — пропорциональное соотношение цены трубопровода к расходу топлива для обогрева;
  • эксплуатационным — наличие постоянного доступа для обеспечения регулировки уровня тепла в зависимости от температуры окружающей среды и времени года.

Прокладывают теплосети над и под землей, учитывая особенности местности, технические условия, температурные режимы эксплуатации, бюджет проекта.

Важно знать! Если на планируемой для застройки территории много грунтовых и поверхностных вод, оврагов, железных дорог или подземных сооружений, то прокладывают надземные трубопроводы.

Их часто используют при строительстве тепловых сетей на промышленных предприятиях. Для жилых районов в основном применяют подземные схемы теплопроводов.

Преимущество надземных трубопроводов состоит в ремонтопригодности и долговечности.

Выбирая территорию для прокладки теплопровода, нужно учитывать безопасность, а также предусмотреть возможность быстрого доступа к сети в случае аварии или ремонта. С целью обеспечения надежности, сети теплоснабжения не прокладывают в общих каналах с газопроводами, трубами, проводящими кислород или сжатый воздух, в которых давление превышает 1,6 МПа.

Тепловые потери в тепловых сетях

Чтобы оценить эффективность работы теплоснабжающей сети применяют методики, учитывающие коэффициент полезного действия, который является показателем соотношения полученной энергии к затраченной. Соответственно, КПД будет выше в случае снижения потерь системы.

Источниками потерь могут выступать участки теплопровода:

  • производитель тепла — котельная;
  • трубопровод;
  • потребитель энергии или объект обогрева.

Типы тепловых трат

Для каждого участка характерен свой тип тепловых трат. Рассмотрим каждый из них подробнее.

Котельная

В ней установлен котел, который преобразует топливо и передает тепловую энергию теплоносителю.

Любой агрегат теряет часть вырабатываемой энергии по причине недостаточного сгорания топлива, выхода тепла через стенки котла, проблем с продувкой.

В среднем, используемые на сегодняшний день котлы имеют КПД 70-75%, тогда как более новые котлы будут обеспечивать коэффициент 85% и процент потерь у них существенно ниже.

Дополнительное влияние на растраты энергии оказывают:

  1. отсутствие своевременной наладки режимов котла (потери возрастают на 5-10%);
  2. несоответствие диаметра сопел горелок нагрузке теплового агрегата: снижается теплоотдача, топливо сгорает не до конца, потери увеличиваются в среднем на 5%;
  3. недостаточно частая чистка стенок котла — появляется накипь и отложения, эффективность работы уменьшается на 5%;
  4. отсутствие контролирующих и регулировочных средств — измерителей пара, счетчиков электроэнергии, датчиков тепловой нагрузки, — или их неверная настройка уменьшают коэффициент полезности на 3-5%;
  5. трещины и повреждения стенок котла снижают КПД на 5-10%;
  6. использование устаревшего насосного оборудования уменьшает затраты котельной по ремонту и обслуживанию.

Потери в трубопроводах

Эффективность работы теплотрассы определяют следующие показатели:

  1. КПД насосов, с помощью которых теплоноситель двигается по трубам;
  2. качество и способ укладки теплопровода;
  3. правильные настройки тепловой сети, от которых зависит распределение тепла;
  4. протяженность трубопровода.

При грамотном проектировании тепловой трассы нормативные потери тепловой энергии в тепловых сетях составят не более 7%, даже если потребитель энергии будет располагаться от места производства топлива на расстоянии 2 км. Фактически на сегодняшний день на данном участке сети теплопотери могут достигать 30 и более процентов.

Потери объектов потребления

Определить лишние траты энергии в отапливаемом помещении можно при наличии прибора учета или счетчика.

Причинами такого рода потерь могут быть:

  1. неравномерное распределение отопления по помещению;
  2. уровень обогрева не соответствует погодным условиям и времени года;
  3. отсутствие рециркуляции горячего водоснабжения;
  4. отсутствие датчиков контроля температуры на бойлерах горячей воды;
  5. загрязнение труб или наличие внутренних утечек.

Важно! Теплопотери производительности на этом участке могут достигать 30%.

Расчет тепловых потерь в тепловых сетях

Методики, по которым производится расчет потерь тепловой энергии в тепловых сетях, указаны в Приказе Министерства энергетики Российской Федерации от 30.12.2008 года «Об утверждении порядка определения нормативов технологических потерь при передаче тепловой энергии, теплоносителя» и методических указаниях СО 153-34.20.523-2003, Часть 3.

Скачать приказ, и рассчитать потери теплоносителя в тепловых сетях можно здесь.

Если теплоносителем является вода, к потерям относят утечки по причине негерметичности трубопроводов. Годовые нормативные значения рассчитывают следующим методом:

а – установленная правилами тех.эксплуатации электросетей средняя норма утечки теплоносителя за год;

V год – среднегодовой объем теплопроводов эксплуатируемой сети;

n год – длительность работы трубопроводов в год;

m ут.год – средние потери теплоносителя по причине утечки за год.

Объем трубопровода за год рассчитывают по следующей формуле:

V от и Vл – емкость в сезон отопления и во время неотопительного сезона;

n от и nл – длительность работы теплосети в отопительный и неотопительный сезон.

Для паровых теплоносителей формула следующая:

Pп – плотность пара при средних показателях температуры и давления носителя тепла;

Vп.год – средний объем парового провода тепловой сети за год.

Таким образом мы рассмотрели как можно рассчитать теплопотери и раскрыли понятия тепловых потерь.

Источник: https://okommunalke.ru/voprosy/raschet-teplovyh-poter

Расчет тепловых потерь в тепловых сетях 2019 год

Расчет потерь тепла на испытанных участках тепловой сети

Проведен анализ возможности измерения потерь в тепловых сетях . Предложен способ совершенствования существующей структуры норм потерь через изоляцию трубопроводов путем учета их удельной (на один метр длины трубопровода) теплопроводности. Даны рекомендации по расчёту нормативных потерь тепла через изоляцию трубопроводов тепловых сетей .

Похожие темы научных работ по жилищно-коммунальному хозяйству, домоводству и бытовому обслуживанию , автор научной работы — Ф Бадах Владимир Федорович, Кузнецова Анна Дмитриевна,

The analysis of possibility of measurement of losses in thermal networks is carried out.

The way of perfection of existing structure of norms of losses through isolation of pipelines by their account specific (on one meter of length of the pipeline) is offered heat conductivity.

Recommendations about calculation of standard losses of heat through isolation of pipelines of thermal networks are made.

Текст научной работы на тему «Расчет нормативных потерь тепла через изоляцию трубопроводов тепловых сетей»

УДК 332.872.4; 658.264 РАСЧЕТ НОРМАТИВНЫХ ПОТЕРЬ ТЕПЛА ЧЕРЕЗ ИЗОЛЯЦИЮ ТРУБОПРОВОДОВ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

Санкт-Петербургский государственный университет сервиса и экономики (СПбГУСЭ),

191015, Санкт-Петербург, ул. Кавалергардская, 7

Аннотация — Проведен анализ возможности измерения потерь в тепловых сетях. Предложен способ совершенствования существующей структуры норм потерь через изоляцию трубопроводов путем учета их удельной (на один метр длины трубопровода) теплопроводности. Даны рекомендации по расчёту нормативных потерь тепла через изоляцию трубопроводов тепловых сетей.

Ключевые слова: тепловые сети, нормативные потери тепла; изоляция трубопроводов.

CALCULATION OF STANDARD LOSSES OF HEAT THROUGH ISOLATION OF

PIPELINES OF THERMAL NETWORKS

За последние годы проведения энергоаудита на теплоснабжающих предприятиях ЖКХ Ленинградской области возникло много вопросов, замечаний и предложений по применению «Порядка расчета и обоснования нормативов технологических потерь при передаче тепловой энергии», утв. Приказом Мин-промэнерго России от 4 октября 2005 г.

№ 265, (далее — Приказ 265) и сменившей его «Инструкции по организации в Минэнерго России работы по расчету и обоснованию нормативов технологических потерь при передаче тепловой энергии», утв. приказом Минэнерго России от 30 декабря 2008 года № 325 (далее -Приказ №325).

Все затрагиваемые вопросы рассматриваются в рамках нижеприведённых нормативных документов [1 -8].

Измерение потерь тепловой энергии в сетях теплоснабжения

Потери тепловой энергии через изоляцию трубопроводов тепловой сети технически неизбежны. В современных российских условиях большая часть по-

требителей не имеет приборы учета тепла, поэтому отпущенная (продаваемая) им тепловая энергия определяется как разница между измеренной на источнике отпущенной тепловой энергией и потерями в тепловой сети.

Технической базой для определения фактических потерь все упомянутые методики называют испытания по РД

34.09.255-97. Суть этих испытаний состоит в выделении из тепловой сети циркуляционного кольца без подключенных потребителей, прокачке по этому кольцу теплоносителя в течении времени, необходимого для установления стационарного режима, и измерении температур в начале () и в конце 2) (при выходе теплоносителя с источника и возврате на него).

Поскольку все потребители отключены от циркуляционного кольца, падение температуры теплоносителя на кольце будет связано только с потерями тепла через изоляцию трубопроводов циркуляционного кольца. Измерив Дt = t1

— t2 и расход теплоносителя, можно эти потери рассчитать.

1. Разница средней температуры теплоносителя и окружающей среды должна равняться среднегодовой для данной сети.

2. Понижение температуры теплоносителя на кольце должно быть не менее 8 оС.

3. Понижение температуры теплоносителя на каждом участке с одинаковыми диаметром трубопровода и видом прокладки должно быть не менее 2 оС.

4. Минимальная сумма материальных характеристик испытываемых участков должна составлять не менее 20% материальной характеристики всей сети.

Ограничение №2 делает испытания невыполнимыми. При типичном температурном графике 95/70 в хорошо отрегулированной сети разница температур в подающем (95 оС) и обратном (70 оС) трубопроводах составляет 25 оС при расчетной температуре наружного воздуха, равной, например для Ленинградской области, -29 оС.

При среднегодовой (как требует ограничение №1) температуре наружного воздуха, которая для Ленинградской области может равняться (2-4) оС, Дt по температурному графику 95/70 будет менее 10 оС.

И это при подключенной нагрузке, когда охлаждение теплоносителя происходит вследствие и потерь в тепловой сети, и использования тепла потребителями. Поэтому даже при создании циркуляционного кольца из всех трубопроводов сети и отключении всех потребителей, Дt будет еще меньше (пропорционально величине потерь).

Даже при больших потерях в 20 % от отпуска в сеть Дt будет меньше 2 оС, что нарушает ограничение №2 и тем более ограничение №3.

Выполнение ограничения №4 вообще делает испытания бессмысленными. Ведь измерение фактических потерь

тепла на 20% трубопроводов равносильно инвентаризации (а измерение потерь тепла и есть инвентаризация продукции теплоснабжающей организации) только 20% склада.

Согласно этому пункту тепловые потери через изоляцию испытуемого участка с температурами воды на входе и 12 на выходе равны

где: V — объемный расход воды, м /с; р -плотность воды, (

1000 кг/м3); ср — теплоемкость воды (

Использовав примерную величину скорости воды в тепловых сетях и=$

1м/с, где S — площадь сечения трубы (м2), и нормативы удельных (на 1 м длины) потерь тепла q = Q / L, ккал/м*ч изолированными трубопроводами надземной прокладки, приведенных в таблице 4.5 Приказа №325, оценим, каково будет падение температуры воды Дt = на

трубопроводах нескольких диаметров длиной L по 100 метров, и на какой длине Ьгреб. произойдет падение температуры в 2 оС, указанное в ограничении №3. Результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1. Падение температуры воды At на 100 м и расстояние Ьтреб., на котором At = 2 оС_________________________

Dy S q Дt (Ь=100 м) сч 1 1 о

Из таблицы 1 следует, что падение температуры в результате потерь тепла через изоляцию на трубопроводе Dy = 400 мм длиной 100 метров составит всего

0,0086 оС. Измерить такое падение температуры невозможно. А для того, чтобы падение температуры превышало 2 оС, как требуется по РД 34.09.255097, длина трубопровода должна равняться 23143

метрам. Таких отрезков в сетях теплоснабжения не бывает.

Вывод очевиден: на реальных сетях невозможно определить потери через изоляцию, измеряя температуру воды в начале и конце трубопровода.

Тем не менее требование к теплоснабжающим организациям проводить испытания на тепловые потери по РД

Единственным способом измерить фактические потери в тепловых сетях является балансовый метод, по которому потери в сетях определяются как разность измеренной тепловой энергии, отпущенной с источника, и измеренным количеством тепловой энергии, полученной КАЖДЫМ потребителем. Но это возможно только тогда, когда КАЖДЫЙ потребитель будет иметь приборы учета тепловой энергии.

В настоящее время ЕДИНСТВЕННЫМ способом определить потери через изоляцию трубопроводов является расчет на основе норм тепловых потерь изолированными трубопроводами.

Кстати, пункт 2.8 СНиП 2.04.07-86 «Тепловые сети» гласит: «Потери теплоты в тепловых сетях следует определять РАСЧЕТОМ с учетом тепловых потерь через изолированные поверхности трубопроводов и со среднегодовыми утечками теплоносителя».

Очевидно, что такой расчет достаточно приблизителен. Поэтому важно в существующей методике расчета исправить ошибки, устранить неопределенности, сделать методику более понятной и удобной для использования.

Нормы плотности теплового потока через поверхность изоляции трубопроводов

Метод расчета потерь тепла через изоляцию трубопроводов систем теплоснабжения основан на использовании норм плотности теплового потока через поверхность изоляции трубопроводов. Эти нормы требуют для каждого диаметра проектировать такую изоляцию, кото-

Рассмотрим эти затруднения более подробно.

Нормы потерь тепла через изоляцию трубопроводов при бесканальной прокладке

В таблице 2 приведены все четыре нормы для двухтрубной прокладки в непроходных каналах и надземной прокладки трубопроводов с диаметрами Бу 100 мм и Бу 400 мм.

Из графиков, построенных на основе таблицы 2 (рис.1), видно, что нормы постоянно снижались со временем, причем особенно резко в 1990 году.

водов, проложенных в непроходных каналах (рис.2).

_________Таблица 2. Нормы тепловых потерь изолированными водяными теплопроводами

наружный условный ккал/м*ч ккал/м*ч Нормы2/ Нормы1 ккал/м*ч Нормы3/ Нормы1 ккал/м*ч Нормы 4/ Нормы1

двухтрубная прокладка в непроходных каналах Дt = (;под. + іобр.) — ігрунта = 65оС

один трубопровод надземнай прокладки Дінадз. = і — інар.возд. = 95оС

Нормы 2 и 3 взяты при работе в год более 5000 часов

Таблица 3. Сравнение норм потерь тепла изолированными водяными трубопроводами при двухтрубной прокладке в непроходных каналах и при бесканальной укладке

Дt = 0лод. + іобр.) / 2 — ігрунта = 65 оС, работа в год более 5000 часов

Сравнение норм потерь тепла изолированными водяными трубопроводами при двухтрубной прокладке в непроходных каналах и бесканально а) трубопроводы 0у=100мм

Рисунок 2. Нормы тепловых потерь для трубопроводов, проложенных в непроходных каналах

Совместный или раздельный учет в подающем и обратном трубопроводах

Приказ №265 требует учитывать потери через изоляцию для трубопроводов подземной прокладки совместно для подающего и обратного трубопроводов. В Нормах 1 и Нормах 4 приведены показатели именно суммарные для подающего и обратного трубопроводов.

Однако в Нормах 2 и Нормах 3 приведены показатели отдельно для подающего и отдельно для обратного трубопроводов, что конечно удобнее, поскольку иногда диаметры подающего и обратного трубопроводов не одинаковы, в одном канале могут быть проложены три и более трубопроводов и так далее.

Суммарные показатели в Нормах 1 и Нормах 4 могут быть разделены между подающем и обратным трубопроводами в тех же пропорциях, что и в Нормах 2 и Нормах 3.

Нормы потерь тепла через изоляцию трубопроводов взяты из СНиП

Источник: https://avtoyurait.ru/raschety/raschet-teplovyh-poter-v-teplovyh-setjah-2009-god.html

6.6. Тепловой расчет трубопроводов

Расчет потерь тепла на испытанных участках тепловой сети

Цельтеплового расчета сетей – определениетолщины тепловой изоляции и падениятемпературы теплоносителя на данномучастке трассы.

Толщинутеплоизоляционного слоя определяют понормам удельных потерь теплоты (табл.6.10 и 6.11) или на основе технико-экономическихрасчетов. При этом толщина изоляциитрубопровода данного диаметра условногопрохода не должна превышать предельногозначения, указанного в табл. 6.12.

Выбравтолщину производимого промышленностьюизоляционного материала, определяютудельные потери теплоты трубопроводомдлиной l,м, по формуле, Вт/м

q= (tт –to)/R, (6.38)

гдеtт– среднегодовая температура теплоносителя,ºС;tо– среднегодовая температура окружающейсреды (для подземной прокладки –среднегодовая температура грунта наглубине прокладки трубопровода), ºС;R– общее сопротивление теплопередаче,м׺С/Вт.

Таблица6.10

Нормы потерь теплоты для водяных тепловых сетей, Вт/м

Наружный

диаметр

трубы, мм

Подземная прокладка

Надземная прокладка

Среднегодовая температура теплоносителя, º C

50

65

90

100

50

70

100

150

32

23

29

37

44

17

28

36

54

57

29

36

46

55

24

32

46

67

76

34

40

52

62

29

38

52

77

89

36

44

57

66

33

42

58

82

108

40

49

63

72

36

48

64

90

159

49

60

76

87

44

56

76

109

219

59

72

92

106

53

66

91

128

273

70

84

105

120

62

77

101

145

325

79

94

116

134

70

88

116

163

Таблица 6.11

Нормы потерь теплоты при надземной прокладке паропроводов

Наружный диаметр

трубы, мм

57

76

89

108

133

159

219

273

325

Нормы потерь

теплоты, Вт/м

116

128

140

152

168

180

210

240

268

Таблица 6.12

Предельная толщина изоляции тепловых сетей, мм

Диаметр

условного

трубопровода

dу, мм

Способ прокладки тепловых сетей

надземный

в непроходных каналах

Водяных, паровых и конденсатных

Паровых

Водяных и

конденсатных

25

70

70

60

50

100

100

80

100

150

150

90

150

160

160

100

200

180

180

100

250

180

180

100

300

190

190

100

Однотрубныйтеплопровод.Общее сопротивление теплопередаче принадземной прокладке теплопровода

R= Rи+ Rн. (6.39)

Сопротивлениетеплопроводности тепловой изоляции

Rи= ln, (6.40)

гдеλи–теплопроводность материала изоляции,Вт/(м׺С);dнии dви– наружный и внутренний диаметрыизоляции, м.

Тепловое сопротивлениенаружной поверхности изоляции

Rн= 1/(πdниαн). (6.41)

Коэффициенттеплоотдачи поверхности изоляцииопределяют по эмпирической формуле,Вт/(м2∙ºС):

αн= 11,6 + 7, (6.42)

где υ – скоростьдвижения воздуха у поверхности изоляции,м/с.

Приподземной бесканальной прокладкетепловой сети для определения Rпользуются также формулой (6.39), тольковместо Rнподставляюттепловое сопротивление грунта Rгр,которое находят из выражений

приh/dэн³2

Rгр= ln; (6.43)

приh/dэн< 2

Rгр= ln, (6.44)

гдеλгр– теплопроводностьгрунта, Вт/(м×°С).Для грунтов средней влажности λгр= 1,2 … 2,5 Вт/(м×°С);h– глубина заложения оси трубопровода,м.

Двухтрубныйтеплопровод.При двухтрубной подземной бесканальнойпрокладке вокруг теплопроводов в грунтеобразуются температурные поля, которые,воздействуя одно на другое, способствуютуменьшению теплопотерь каждой трубойв отдельности. Взаимное влияние однойтрубы на другую учитывается условнымдополнительным сопротивлением,определяемым по формуле Е. П. Шубина

Rдоп= ln, (6.45)

гдеb– расстояние между осями труб, м.

Удельные потеритеплоты двухтрубным теплопроводомопределяют по следующим уравнениям,Вт/м:

для подающеготрубопровода

q1= , (6.46)

для обратноготрубопровода

q2= , (6.47)

гдеtt2– расчетныетемпературы теплоносителя в подающеми обратном трубопроводах, ºС.

Приподземной прокладке сети в непроходныхканалах тепловые потоки от каждоготрубопровода нагревают воздух в канале,затем общий тепловой поток через стенкиканала рассеивается в грунте. ОпределяяRпо формуле (6.39), вместо RнподставляютRк.

Тепловое сопротивлениеканала

Rк= Rвп+ Rст+ Rгр, (6.48)

гдеRвп– сопротивление теплоотдаче от воздухаканала к его внутренней поверхности,м×оС/Вт;

Rвп= 1/(πdэвα); (6.49)

Rст– тепловое сопротивление стенок канала,м׺С/Вт:

Rст= ln; (6.50)

Rгр– тепловое сопротивление грунта,окружающего канал, м׺С/Вт;определяется по формуле (6.43) или (6.44) сзаменой dнина dэн;α – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2∙°С),определяемый по формуле (6.42), принимаяυ = 0; λст– теплопроводность стенок канала, Вт/(м×°С);dэн и dэв-эквивалентные наружный и внутреннийдиаметры канала определяемые по формуле,м:

dэ= 4А/P, (6.51)

гдеА– площадь (наружного или внутреннего)поперечного сечения канала присоответственно наружном или внутреннемего периметре Р.

Приопределении потерь теплоты трубопроводамипользуются также формулами, что и длябесканальной прокладки, только вместоtгрподставляютзначение средней температуры воздухав канале tк.В двухтрубной тепловой сети

tк= . (6.52)

Значениеtкможет быть близким к температуретеплоносителя t2в обратном трубопроводе. В этом случаеего не покрывают тепловой изоляцией,что экономически выгодно.

Рассчитавудельные потери теплоты трубопроводамитепловой сети, сравнивают их значенияс соответствующими нормами, приведеннымив табл. 6.10 и 6.11. При несоответствии нормамрасчет повторяют, пользуясь методамипоследовательного приближения, изменяяили толщину изоляции в допустимыхпределах (см. табл. 6.12), или вид изоляционногопокрытия.

Падениетемпературы теплоносителя – воды научастке трубопровода длиной l,м, находят из уравнения, °С:

Δt= , (6.53)

гдеβ – коэффициент к длине трубопровода,учитывающий потери теплоты неизолированнымикомпенсаторами, фланцевыми соединениями,арматурой. При надземной прокладке β =1,25, при канальной – β = 1,2, при бесканальной– β = 1,15; Gт– расход теплоносителя, кг/с.

Падение энтальпиитеплоносителя – пара, кДж/кг:

Δh(6.54)

Пример 6.4.

Для участка двухтрубнойнадземной водяной тепловой сети длиной80 м, работающей в течение года определитьэкономически целесообразную толщинутеплоизоляции, выполненной из полуцилиндровпенопластовых марки ФРП – 1 (плотностьконструкции 100 кг/м3),удельные потери теплоты трубопроводамии падение температуры теплоносителяна длине участка. Наружный диаметр обеихтруб 194 мм, расход теплоносителя 43,1 кг/с.Среднегодовая температура теплоносителяв подающем трубопроводе 65оС, в обратном – 50оС. Среднегодовая расчетная скоростьветра=5,7 м/с. Среднегодовая температуранаружного воздухаtо=+ 2,7 оС.

Решение.Минимальная толщинаполуцилиндров, изготавлимаемыхпромышленностью – 30 мм (приложение).Задаемся этой толщиной изоляции дляпредварительного расчета.

Наружный диаметр изоляции:

dни=0,194 + 2·0,03 = 0,254.

Теплопроводность изоляции по даннымприложения:

для подающего трубопровода

ин= 0,043 + 0,00019(65+40)/2 = 0,053 Вт/м×оС,

для обратного трубопровода

ио= 0,043 + 0,00019(50 + 40)/2 = 0,0516 Вт/м×оС.

Сопротивление изоляции теплопроводностипо (6.40) подающего трубопровода

м×°С/Вт,

обратного трубопровода

м×°С/Вт.

Коэффициент теплоотдачи поверхностиизоляции по (6.42)

и= 28,3 Вт/м2 ×°С.

Тепловое сопротивление наружнойповерхности изоляции:

Rн= 1/3,14·0,254·21,7 = 0,044 м׺С/Вт.

Общее сопротивление теплопередачиподающего трубопровода:

Rп= 0,809 + 0,058 = 0,856 м׺С/Вт.

Обратного трубопровода

Rо= 0,831 + 0,058 = 0,875 м׺С/Вт.

Удельные потери теплоты по (6.38) подающимтрубопроводом

qп= (65 – 2,7)/0,856 = 72,8 Вт/м,

обратным

qо= (50 – 2,7)/0,875 = 54 Вт/м.

Значения теплопотерь и для подающегои для обратного трубопроводов выше нормдля данного диаметра труб, приведенныхв таблице 6.10. Выбираем толщину изоляционногослоя для подающего 50 мм и обратноготрубопроводов – 40 мм.

Проведем повторный расчет

мм,

мм,

м×оС/Вт,

м×оС/Вт,

=1/3,14·0,294·21,7 = 0,050 м×оС/Вт,

=1/3,14·0,274·21,7 = 0,053 м×оС/Вт,

Rп= 1,249 + 0,050 = 1,299 м×оС/Вт,

Rо= 1,065 + 0,053 = 1,118 м×оС/Вт,

qп= (65 – 2,7)/1,299 = 47,9 Вт/м,

qо= (50 – 2,7)/1,118 = 42,3 Вт/м.

Эти значения теплопотерь ниже норм дляданного диаметра труб. Толщина изоляциизначительно меньше предельной толщиныдля данного диаметра труб (табл. 6.12).Следовательно, по этим параметрамтолщина тепловой изоляции выбранаправильно.

Падение температуры теплоносителя надлине участка определяем по формуле(6.53) подающего трубопровода:

оС,

оС.

Пример 6.5.Определить, как изменяютсяудельные тепловые потери трубопроводами,если они будут проложены в непроходномбетонном канале. Глубина заложения осейтрубh= 1,5 м. Грунтпесчаный (2000кг/м3),влажный (теплопроводность λгр= 2,0 Вт/моС,температура на глубине прокладки трубtгр= 5оС).Теплопроводность бетона во влажнойсреде λст= 1,86 Вт/моС.

Решение.По формуле (6.51) определимэквивалентные наружный и внутреннийдиаметры канала (рис. 6.4)

dэн =м,

dэв =м.

Коэффициент теплоотдачи от воздухаканала к внутренней поверхности каналапо (6.42) = 1 1,6 т.к.= 0.

Сопротивление теплоотдачи от воздухаканала к его внутренней поверхности по(6.41):

Rвн= 1/3,14м°С/Вт.

Рис.6.4. к примеру 6.5.

Тепловое сопротивление стенок каналапо формуле 6.50

Rст=м°С/Вт.

Так как отношение h/dэн< 2, то тепловое сопротивление грунтанаходим по формуле (6.44)

.

Общее тепловое сопротивление подающеготрубопровода

Rп= 1,249 + 0,242 = 1,491м2°С/Вт,

Ro= 1,065 + 0,242 = 1,307м2°С/Вт.

Условное дополнительное сопротивлениепо (6.45)

Rдоп=м2°С/Вт.

Температура воздуха в канале по (6.52)

tк=°С.

Подставляя вместо tгрзначенияtкпо (6.46) и (6.47) определяем удельную потерютеплоты

– подающим трубопроводом

qп=Вт/м,

– обратным трубопроводом

qо=Вт/м.

Удельные потери теплоты уменьшились вподающем трубопроводе в

раза, а в обратном трубопроводе враза.

Источник: https://StudFiles.net/preview/4614109/page:35/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.