№
|
Наименование
величины
|
Элементы
тепловой схемы
|
|
|
ПВД1
|
ПВД2
|
ПВД3
|
Д
|
ПНД4
|
ПНД5
|
ПНД6
|
ПНД7
|
1
|
Температура
воды перед подогревателем, °С
|
208
|
183
|
158
|
134,2
|
110,4
|
86,6
|
62,8
|
39
|
2
|
Энтальпия
воды перед подогревателем, кДж/кг
|
888,62
|
776,46
|
666,89
|
564,34
|
463,06
|
362,67
|
262,87
|
163,36
|
3
|
Температура
воды за подогревателем, °С
|
233
|
208
|
183
|
158
|
134,2
|
110,4
|
86,6
|
62,8
|
4
|
Энтальпия
воды за подогревателем, кДж/кг
|
1004,3
|
888,62
|
776,46
|
666,89
|
564,34
|
463,06
|
362,67
|
262,87
|
5
|
Температура
конденсата греющего пара, °С
|
238
|
213
|
188
|
158
|
138,2
|
114,4
|
89,6
|
65,8
|
6
|
Энтальпия
конденсата iк, кДж/кг
|
1028
|
911,44
|
798,66
|
666,89
|
581,48
|
480,01
|
375,29
|
275,43
|
7
|
Давление
пара в подогревателе, МПа
|
3,231
|
2,024
|
1,201
|
0,587
|
0,343
|
0,166
|
0,069
|
0,026
|
8
|
Давление
в отборах Pотб=1,05Pпод , МПа
|
3,392
|
2,156
|
1,261
|
1,261
|
0,361
|
0,174
|
0,072
|
0,027
|
9
|
Энтальпия
пара в отборах, кДж/кг
|
3230
|
3141
|
3029
|
3029
|
2810
|
2690
|
2583
|
2445
|
10
|
Используемый
теплоперепад, кДж/кг
|
310
|
399
|
511
|
511
|
730
|
850
|
957
|
1095
|
1.2.2
Определение расхода пара и питательной воды
Расход пара на турбину может быть определен по
аналитической формуле:
(3)
где - коэффициент регенеративного
подогрева, учитывающий увеличение расхода пара на турбину из отборов. В
практике он зависит от конечного значения подогрева питательной воды, количества
регенеративных отборов, типа турбины и начальных параметров. В данном случае
можно принять
В формуле (3)
- располагаемый тепловой перепад на
турбину, кДж/кг,
где - соответственно начальная и
конечная энтальпия пара, значения определяются по (h,s)-диаграмме,
- относительный электрический КПД
турбогенератора,
- общий внутренний относительный
КПД турбины;
- механический КПД турбины;
- КПД генератора;
- коэффициент недоиспользования
мощности промышленного отбора, кДж/(кг×°С),
- коэффициент недоиспользования
мощности отопительных отборов,
где - используемый турбиной тепловой
перепад,
- используемый тепловой перепад
производственного и отопительных отборов, принимается из таблицы 1;
Если учесть, что 1 кг пара соответствует (в
среднем) 2514 кДж/кг, то производительность отбора, т/ч,
Из-за экономических соображений в
практике обычно принято, что из последнего отбора турбины отпускается до 70 %
пара от , тогда
Таким образом, расход пара на турбину, т/ч,
Производительность парогенератора определяется
по выражению, т/ч:
(4)
где - расход пара на собственные нужды,
т/ч, обычно принимается 1,2 % от ,
Расход питательной воды в котле рассчитывается
по формуле, т/ч:
(5)
где - расход продувочной воды котлом,
т/ч, который составляет 1,5 % от ,
1.2.3
Составление тепловых балансов по ПВД и определение расхода пара из отборов
турбины
тепловая промышленная электростанция
Согласно схеме, приведенной на рисунке 2 ,
уравнение теплового баланса подогревателя ПВД1 примет вид:
(6)
где - расход пара из первого отбора,
т/ч;
- энтальпия пара (табл. 1);
- энтальпия конденсата греющего
пара;
- коэффициент полезного действия
подогревателя;
- расход питательной воды;
- энтальпия питательной воды перед
котлом (табл. 1);
- энтальпия питательной воды за
ПВД2 (табл. 1),
Рисунок 2 - Тепловой баланс ПВД1
Согласно схеме, приведенной на рисунке 3,
уравнение теплового баланса подогревателя ПВД2 примет вид:
где - расход пара из второго отбора
турбины, т/ч;
- энтальпия пара (табл. 1);
- энтальпия конденсата греющего
пара;
- энтальпия питательной воды за
ПВД3,
Рисунок 3 - Тепловой баланс ПВД2
Согласно схеме ПВД3, приведенной на рисунок 4,
составим уравнение теплового баланса:
где - расход пара из третьего отбора
турбины для ПВД3, т/ч;
- энтальпия пара из этого отбора;
- энтальпия греющего конденсата;
- энтальпия питательной воды за
деаэратором;
Рисунок 4 - Тепловой баланс ПВД3
1.2.4
Расчет деаэратора
Деаэратор - элемент тепловой схемы, в котором
происходит сбор потоков конденсата ПВД , основного конденсата турбины,
возвращаемого от промышленных потребителей, греющего пара регенеративного
отбора, потока химически очищенной добавочной воды и конденсата из сепараторов
непрерывной продувки. Тепловой расчет деаэратора на основании схемы, включает в
себя составление и решение уравнений материального и теплового балансов.
) Материальный баланс деаэратора:
(9)
где - общая сумма потерь пара из
уплотнений, т/ч, для конденсационной станции она не превышает 1,5 % от , т. е.
- количество
выпара из первой ступени сепаратора, т/ч,
(10)
где - энтальпия воды в барабане ПГ при (из таблиц
насыщенного пара по давлению);
- энтальпия продувочной воды,
сливаемой из первой ступени сепаратора в деаэратор;
- теплота парообразования при
давлении (из таблиц
насыщенного пара по давлению),
- количество пара, поступающего из
третьего отбора турбины к деаэратору (определяемое), т/ч;
- количество конденсата основного
потока, поступающего в деаэратор (определяемое), т/ч;
- внутристанционные потери
конденсата, т/ч, (условно приняты из расчета деаэратора) обычно составляют 1,2
% от , т. е.
После подстановки известных величин получим:
2) Тепловой баланс деаэратора:
где
- энтальпия
пара третьего отбора турбины, поступающего в колонку деаэратора;
- энтальпия конденсата греющего
пара после ПВД3;
- энтальпия сухого насыщенного пара
в сепараторе первой ступени;
- энтальпия конденсата после ПНД4.
Подставим значения в уравнение (11):
Решая систему двух уравнений - (9) и (11),
получим:
1.2.5
Составление теплового баланса по ПНД
.2.5.1
Определение расхода пара на ПНД4
Согласно тепловой схеме ПНД4, которая аналогично
ПВД1, составим тепловой баланс:
(12)
где - расход пара из четвертого отбора
турбины, т/ч;
- энтальпия пара;
- энтальпия конденсата греющего
пара;
- энтальпия конденсата за
подогревателем;
- энтальпия конденсата перед ПНД4.
Преобразуем (12) относительно :
1.2.5.2
Определение расхода пара на ПНД5
Согласно тепловой схеме ПНД5 (рисунок 5)
составляем тепловой баланс подогревателя:
где - расход пара из пятого отбора
турбины, т/ч;
- энтальпия этого пара;
- энтальпия конденсата греющего пара;
- количество конденсата в ПНД4;
- количество конденсата в ПНД5;
- энтальпия рабочего потока за
ПНД5;
- энтальпия рабочего потока перед
ПНД5.
После подстановки значений величин в
формулу (13) получим:
Следовательно, расход рабочего потока через ПНД5,
т/ч:
Рисунок 5 - Тепловой баланс ПВД5
1.2.5.3
Определение количества пара, поступающего в конденсатор
(14)
где - расход пара из шестого отбора
турбины, т/ч;
- расход пара из седьмого отбора,
т/ч;
- расход пара на сальниковый
подогреватель, т/ч, от ;
- расход пара в эжекторе, который в
среднем составляет ;
После подстановки значений известных величин
выражение (14) примет вид:
Этот поток пара определяет конденсационную
мощность турбины.
1.2.5.4
Определение количества конденсата, проходящего через ПНД7
(15)
После подстановки получаем:
1.2.5.5
Определение расхода пара через ПНД7
Согласно тепловой схеме ПНД7, которая аналогична
ПВД1, составим тепловой баланс:
(16)
где - расход пара из седьмого отбора
турбины;
- энтальпия пара из отбора;
- энтальпия конденсата;
- энтальпия рабочего потока за
подогревателем;
- энтальпия потока перед
подогревателем,
1.2.5.6
Определение расхода пара из шестого отбора турбины
Согласно схеме (рисунок 6) составим тепловой
баланс ПНД6:
(17)
где - расход пара из шестого отбора
турбины;
- энтальпия пара из шестого отбора;
- энтальпия конденсата;
- количество выпара из второй
ступени сепаратора, т/ч.
где - расход продувочной воды,
поступающей во вторую ступень сепаратора;
- энтальпия продувочной воды,
сливаемой из второй ступени сепаратора (из таблиц по давлению);
- теплота парообразования при
давлении
- количество конденсата в СП2;
- энтальпия рабочего потока за
подогревателем;
- энтальпия потока перед
подогревателем.
После преобразования выражения (17)
получим:
Следовательно,
Рисунок 6 - Тепловой баланс ПНД6
1.2.6
Определение электрической мощности турбины
Для проверки правильности проведенного расчета
определяется внутренняя мощность турбины по выражению, МВт:
где - расход срабатываемого пара, т/ч.
- используемый теплоперепад
соответствующего расхода, кДж/кг
(18)
(19)
где - механический КПД турбины; - КПД
генератора.
Как видно из расчета, мощность турбины
составляет около 99 % от проектируемой мощности турбогенератора (100 МВт), то
есть расхождение мощностей составляет около 5 %, которое не превышает
допустимых 10%.
2.
Расчет водяной системы теплоснабжения
.1
Постановка задачи
Транспортировка тепловой энергии от ТЭЦ к
потребителям (к жилым домам, общественным, административным и производственным
зданиям) является наиболее важным звеном в схеме
“источник-транспорт-потребитель”. Правильный расчет тепловой схемы является
наиболее ответственным этапом, который будет определять надежность и
экономичность системы теплоснабжения в эксплуатации. Обычно в практике
применяются различные схемы теплоснабжения. Универсальная схема теплоснабжения,
с несколькими потребителями и соответствующими участками представлена на
рисунке 7, где условно обозначены: А - микрорайон; Б - жилой дом; В - детский
комбинат; Г - учебное заведение; Д - промпредприятие (механические мастерские).
Для приближения системы теплоснабжения к
реальной в нее включаются наиболее часто встречающиеся в городе потребители
тепла (абоненты). Исходные данные для расчета приведены в таблицы 2 и 3.
Рисунок 7 - Универсальная схема теплоснабжения
Таблица 2
Исходные данные тепловых потребителей
Абонент
|
Номер
варианта
|
|
6
|
А,
жителей, чел
|
16
500
|
Б,
жителей, чел
|
820
|
В,
мест, чел
|
420
|
Г,
200
000
|
|
Д,
140
000
|
|
Таблица 3
Длина участков схемы по вариантам, м
Вариант
|
Номер
участка
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
а
|
600
|
700
|
900
|
1200
|
800
|
700
|
500
|
400
|
График температур - 165/70 °С
.2
Определение расчетного расхода тепла на отопление, вентиляцию и горячее
водоснабжение
2.2.1
Расчет для микрорайона А
Поскольку на одного жителя по
санитарным нормам приходится жилья из соотношения наружного
объема к жилой площади 6:1, поэтому наружный объем жилых зданий района
(20)
где 16500 - число жителей, тогда
Количество расчетного тепла, необходимое для
отопления микрорайона, определится по формуле:
(21)
где - удельная тепловая характеристика
здания на отопление, , или ;
- усредненная расчетная температура
внутреннего воздуха отапливаемых помещений. Рассматриваемый микрорайон состоит
в основном из жилых, общественных, административных зданий и гостиниц, поэтому ;
- наружная температура воздуха для
отопления расчетная, для г. Омска принимается согласно;
m
- коэффициент инфильтрации, учитывающий долю расхода тепла на подогрев
наружного воздуха, поступающего через неплотности ограждения. Для жилых и
общественных зданий по существующим санитарным нормам он не превышает 3-6 % и
поэтому принимается равным нулю .
Для жилых и общественных зданий
нового строительства можно
определить по укрупненным нормам, в среднем для 4-, 5-этажной застройки и значение изменяется
от до 0,47 ;
Принимаем
Расчетная наружная температура для
г. Омска , для
определения вводится
поправочный коэффициент :
Подставляем найденные значения в формулу (21) и
определяем отопительную нагрузку для жилых зданий микрорайона А:
Количество тепла, необходимое для общественных
(административных) зданий, определяется по формуле:
(22)
где
- коэффициент, учитывающий расход
теплоты на отопление общественных зданий;
- расчетная внутренняя температура
воздуха общественных зданий.
После подстановки в формулу (22)
найденных величин получим:
Определение расчетного расхода тепла на
вентиляцию производится по формуле, кДж/ч:
(23)
где - удельный расход теплоты на
вентиляцию;
- расчетная температура наружная
воздуха для проектирования систем вентиляции.
После подстановки известных значений
в формулу (23) получим:
Определение среднего расчетного расхода тепла на
горячее водоснабжение следует определять по формуле, ГДж/ч:
(24)
где - массовая теплоемкость воды;
- число жителей в микрорайоне;
- норма расхода горячей воды для
жилых зданий на одного жителя;
- расход горячей воды для
общественных зданий на одного жителя;
- нормативная температура горячей
воды;
- нормативная температура холодной
воды.
После подстановки известных значений
в формулу (24) получим:
Максимальное количество тепла на нужды горячего
водоснабжения микрорайона А, ГДж/ч
(25)
Суммарный расход расчетного тепла на микрорайон
А, кДж/ч,
(26)
2.2.2
Расчет потребного количества тепла для абонентов Б, В, Г, Д
Для абонентов Б, В, Г, Д расчет проводится
аналогично (по формулам (20)-(26)), и конечные результаты оформляют в виде
таблицы 4.
Ниже приводится определение составляющих формул
(20)-(26) для абонентов Б, В, Г, Д.
Наружный объем детского комбината
рассчитывается по выражению ,
(27)
где 1,2 - коэффициент учитывающий
вспомогательные помещения;- число посетителей детского сада, чел;
- оптимальное число детей в группе,
чел;
- площадь помещений занимаемых
одной группой;
- усредненная высота этажа с учетом
перекрытия.
Вентиляционную характеристику для
этого здания принимаем , расчетная
температура внутреннего воздуха , а норму расхода горячей воды - .
Для абонента Г примем наружный объем
здания , суммарное
контингент Температура
воздуха внутри помещения принимается , норма расхода горячей воды
согласно , удельный
расход теплоты на вентиляцию .
Для промышленного предприятия Д
удельные характеристики определяем согласно таблицы 5, а температура воздуха
внутри здания ;
Таблица 3
Изменение удельных характеристик промпредприятия
в зависимости от размеров
Наружный
объем здания, Удельные
характеристики
|
|
|
для
отопления для вентиляции,
|
|
100-200
|
0,44-0,42
|
0,14-0,10
|
Количество работающих в механических мастерских
определяется согласно технологии рабочего процесса предприятия и установленным
техническим нормам. В данном случае не указан вид деятельности промпредприятия,
поэтому число работающих в мастерских можно определить относительно учебного
заведения по выражению, чел.:
(28)
По нормам расхода горячей воды согласно на
одного работающего в смену приходится 11 л/сут.
После подстановки найденных величин в формулы
(20)-(26) результаты расчетов сводим в таблицу 4.
Таблица 4
Расчетный расход тепла на отопление,
вентиляцию и горячее водоснабжение по абонентам (для А при и -37°С)
Абонент,
ед. измерения
|
Заданные
параметры
|
Вид
тепловой нагрузки, ГДж/ч
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(+10°С)
|
23,86
|
4,77
|
2,69
|
21,74
|
47,82
|
53,07
|
Микрорайон
А, жителей
|
16500
|
136,03
|
32,81
|
18,52
|
21,74
|
47,82
|
209,10
|
Жилой
дом Б, жителей
|
820
|
6,76
|
-
|
-
|
0,92
|
2,04
|
7,69
|
Детский
комбинат В, мест
|
420
|
-
|
1,13
|
0,29
|
0,12
|
0,26
|
1,53
|
Учебное
заведение Г, м3
|
200000
|
-
|
16,94
|
3,56
|
0,28
|
0,62
|
20,79
|
Пром.
предприятие Д, м3
|
140000
|
-
|
13,21
|
3,47
|
0,18
|
0,39
|
16,86
|
S
|
166,6
|
68,8
|
28,5
|
44,9
|
98,9
|
309,04
|
2.2.3
Построение графика тепловой нагрузки (часовой и годовой) по продолжительности
стояния наружной температуры для микрорайона А
Цель построения графика заключается в том, чтобы
на основании отдельных тепловых нагрузок научиться определять годовую нагрузку,
с последующим расчетом необходимого количества топлива.
Сначала в верхнем левом квадранте
(Приложение Б(рисунок А)) строится часовой график тепловых нагрузок . Для этого
необходимо определить расход тепла при наружной температуре , поскольку
по нормам она считается началом и концом отопительного периода . Расчет
проводится по формулам (21) и (23), результаты сводятся в таблицы 4.
В нижнем правом квадранте строится
график зависимости , где n -
число часов стояния наружной температуры отопительного периода. Составляем
таблицу 6 данных о продолжительности стояния температуры наружного воздуха г.
Омска в течение отопительного периода.
Таблица 6
Продолжительности стояния наружной температуры
Количество
часов
|
Распределение
значений наружной температуры, °С
|
|
-45
... -40
|
-40
... -35
|
-35
... -30
|
-30
... -25
|
-25
... -20
|
N
|
5,5
|
43,2
|
136,8
|
283,2
|
548,6
|
Sn
|
5,5
|
48,7
|
185,5
|
468,7
|
1
017,5
|
Для облегчения построения годового
графика в нижнем левом квадранте проводится вспомогательная прямая переноса
значений температуры с оси абсцисс графика
Перенос точек с графика зависимости , с одной
стороны, на ось ординат, с другой, через вспомогательную прямую и график на ось
абсцисс позволяет определить точки пересечения годового графика тепловой
нагрузки.
Находим площадь, ограниченную кривой
и осями
координат графика: Масштаб оси
координат: , оси
абсцисс: , тогда
масштаб площади графика составит:
Следовательно, годовой отпуск тепла
для рассматриваемого микрорайона, Гкал/год,
2.3
Построение температурного графика регулирования от ТЭЦ
Задача температурного регулирования - поддержание
в отапливаемых помещениях расчетной внутренней температуры. На вводе абонента
принимаем элеваторную схему подмешивания (рисунок 8).
Рисунок 8 - Элеваторная схема подмешивания
Согласно заданию принимаем график
температуры: ;
По нормам для жилых и других
общественных зданий рекомендуется принимать .
Текущее значение температуры воды в
прямом и обратном трубопроводах определяется по формулам:
(29)
(30)
(31)
где - внутренняя расчетная температура
отапливаемых помещений;
- средняя расчетная разность
температуры в отапливаемом приборе и помещении;
- относительная тепловая нагрузка,
где - текущая тепловая нагрузка;
- расчетная тепловая нагрузка;
- текущее значение температуры
наружного воздуха;
- расчетная наружная температура
воздуха.
Расчетная разность температуры в
отапливаемом приборе:
Таблица 7
Результаты расчета
Параметры
|
Текущее
изменение параметров °С
|
+10+5
|
0
|
-5
|
-10
|
-15
|
-20
|
-25
|
-30
|
-35
|
-37
|
|
|
813
|
18
|
23
|
28
|
33
|
38
|
43
|
48
|
53
|
65
|
|
|
55
|
55
|
55
|
55
|
55
|
55
|
55
|
55
|
55
|
55
|
55
|
|
0,14
|
0,25
|
0,33
|
0,42
|
0,51
|
0,6
|
0,69
|
0,78
|
0,87
|
0,96
|
1,18
|
|
Расчетная разность температуры прямого и
обратного трубопроводов, °С:
Результаты расчетов по формулам (29)-(31) сводим
в таблицы 7.
По данным таблицы 7 строится
температурный график зависимостей , представленный в приложении Б(
рисунок Б)
С повышением температура
воды в подающем трубопроводе будет снижаться до минимального значения, которое
принимается исходя из норм, т. е. при закрытой системе и при
открытой системе. Поскольку в тепловых сетях г. Омска используются обе системы,
то принимаем . Точка
излома температурного графика соответствует - температуре излома наружного
воздуха
2.4
Определение расчетного расхода сетевой воды в тепловых сетях
Расчетный расход сетевой воды, т/ч, определяется
по формуле:
на отопление -
(32)
на вентиляцию-
(33)
Расчетный расход сетевой воды на горячее
водоснабжение зависит от схемы подсоединения абонентов. Принимаем параллельную
закрытую схему подключения абонента с двухступенчатым подогревом холодной воды,
для которой:
(34)
где ;
- температура воды за
теплообменником;г - температура горячей воды ();х - температура холодной воды ();-
теплоёмкость воды (С=1 ккал/(кг×°С)).
Максимальный расход воды на горячее
водоснабжение определяется по выражению:
(35)
Трубопровод к абоненту рассчитывается на
максимальный пропуск воды, а магистральный - на средний расход воды.
2.4.1
Определение расхода сетевой воды для микрорайона А
Расход сетевой воды на отопление определяется по
формуле (32) и данным таблицы 7, т/ч:
Расчет расхода сетевой воды на вентиляцию
производится по формуле (33), данным таблицы 4 и температурного графика
(приложение Б), т/ч:
Расчет расхода сетевой воды на горячее
водоснабжение производится по формуле (34), данным таблицы 4 и температурного
графика (приложение Б), т/ч:
где
Расчеты сетевой воды для остальных
абонентов производятся аналогично, их результаты сводим в таблице 8.
Таблица 8
Результаты расчета сетевой воды по абонентам
Абонент
|
Вид
расхода сетевой воды, т/ч
|
|
|
|
|
|
|
|
Микрорайон,
А
|
341,73
|
82,44
|
46,54
|
128,62
|
599,33
|
47,82
|
Жилой
дом, Б
|
16,98
|
-
|
-
|
5,48
|
22,46
|
2,04
|
Детский
комбинат, В
|
-
|
2,83
|
0,73
|
0,70
|
4,26
|
0,26
|
Учебное
заведение, Г
|
-
|
42,56
|
8,95
|
1,67
|
53,18
|
0,62
|
Промышленное
предприятие, Д
|
-
|
33,18
|
8,72
|
1,07
|
42,98
|
0,39
|
2.5
Построение графика расхода сетевой воды в зависимости от наружной температуры
График строится для микрорайона А
как наиболее нагруженного участка. Поскольку он разделен на три температурных
диапазона, определяем расход сетевой воды для диапазона I, т. е. при по формуле,
т/ч:
на отопление -
(36)
где и .
Расход сетевой воды на вентиляцию
При понижении температура
воды, поступающей в калориферы, и расход теплоты увеличиваются, такая
взаимосвязь типична для качественного регулирования. Поэтому в диапазоне II
расход сетевой воды, т/ч, практически постоянен, т. е.:
Расход сетевой воды на горячее водоснабжение в
диапазоне I, т/ч,
По мере понижения температуры наружного воздуха
(приложение Б) увеличивается температура воды в прямом трубопроводе, а
следовательно, будет уменьшаться и расход сетевой воды через теплообменник
ступени II, %. Результаты расчета сведены в таблице 9.
Таблица 9
Определение расхода сетевой воды на горячее
водоснабжение
+10+50-5-10-15-20-25-30-35-37
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
%
|
1
|
1
|
0,71
|
0,55
|
0,45
|
0,38
|
0,33
|
0,30
|
0,26
|
0,24
|
0,22
|
128,62128,6291,1071,2158,4949,6143,1038,1034,1231,3329,78
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
График расхода сетевой воды на микрорайон А
приведен в приложение Б.
2.6
Гидравлический расчет тепловой сети
Для проведения гидравлического расчета обычно
задаются схемой и профилем тепловой сети(рисунок 9) , а затем выбирают наиболее
удаленную точку магистрали и определяют длину магистрали, м:
Рисунок 9 - Расчетная схема тепловых сетей
Поскольку располагаемый напор воды в
трубах у абонента изменяется от 15 до 20 м вод. ст., то принимаем , напор,
создаваемый станцией,
Определяем удельное падение давления
([мм вод. ст/м]=[10 Па/м]) для рассматриваемой магистрали по формуле:
(38)
где a - коэффициент, учитывающий местные
сопротивления трубопровода, обычно или 0,5.
Принимаем .
После подстановки значений величин в
формулу (40) получим:
По номограмме, принимаем ближайший
стандартный диаметр трубы ,
следовательно, при данном (расчетном) расходе воды (7,5 кг/с) для абонента Б:
Тогда действительное падение давления (напора)
на конкретном участке определяется по выражению:
(39)
Для пятого участка:
Для остальных участков рассматриваемой
магистрали расчеты проводятся аналогично, их результаты сводим в таблицу 10.
Таблица 10
Результаты гидравлического расчета магистрали
“ТЭЦ - промпредприятие Д”
Номер
участка
|
Параметры
|
|
длина
мрасход
W, кг/срасчетный диаметр, мстандартный диаметр, ммудельные потери DH,
м вод. ст.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Па/м
|
мм
|
|
Б
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
17
|
8
|
800
|
6,25
|
0,101
|
100
|
100
|
10
|
19,2
|
7
|
1200
|
7,433
|
0,109
|
125
|
40
|
4,0
|
11,5
|
По данным таблицы 10 строится пьезометрический
график (приложение Б).
2.7
Тепловой расчет теплопровода
2.7.1
Определение тепловых потерь
Для воздушной прокладки трубопровода удельные
тепловые потери, отнесенные к одному погонному метру, Вт/пог.м, определяются по
формуле:
(40)
где Dt - перепад
температуры между теплоносителем и воздухом, °С;-
термическое сопротивление, зависящее от способа прокладки трубопровода, м×°С/Вт,
(41)
где - сопротивление переходу тепла от
воды к стенке трубопровода;
- сопротивление стенки трубопровода;
- сопротивление слоя изоляции.
(42)
где - коэффициент теплопроводности
изоляции;
- наружный диаметр теплопровода
(рисунок 10), м;
- внутренний диаметр теплопровода
(рисунок 10), м;
- сопротивление переходу тепла от
поверхности изоляции к воздуху
(43)
где - коэффициент теплообмена от
изоляции к окружающей среде, .
Термическое сопротивление переходу
тепла от воды к стенке трубы и через ее стенку незначительно по сравнению с
термическим сопротивлением изоляции, поэтому и , следовательно, уравнение (41)
можно записать в виде:
(44)
тогда уравнение (40) примет вид:
(45)
где d - толщина слоя
изоляции, которой задаемся от 20 до 200 мм;
- наружный диаметр изолированного
трубопровода,
для участка 1 ;
- среднегодовая разность
температуры,
- среднегодовое значение
температуры воды в прямом трубопроводе;
- расчетная среднегодовая
температура наружного воздуха для города Омска;
- теплопроводность минераловатной
изоляции (при средней температуре 100°С).
Рисунок 11 - Схему изоляции
трубопровода
Согласно графику температуры при среднегодовая
температура воды .
где W=4,5 м/с - средняя скорость ветра для
города Омска.
После подстановки значений в формулу (47) при d=20
мм получим:
Результаты расчетов для разной толщины изоляции
сводим в таблице 11.
Таблица 11
Изменение тепловых потерь от толщины изоляции
d,
м
|
м
м×°С/Вт
м×°С/ВтR,
м×°С/Втq,
Вт/м
|
|
|
|
|
0,020
|
0,4
|
0,262
|
0,0301
|
0,2921
|
239,51
|
0,040
|
0,44
|
0,499
|
0,0273
|
0,5263
|
132,91
|
0,060
|
0,48
|
0,715
|
0,0251
|
0,7408
|
94,48
|
0,080
|
0,52
|
0,914
|
0,0231
|
0,938
|
74,61
|
0,100
|
0,56
|
1,099
|
0,0215
|
1,1205
|
62,45
|
0,120
|
0,6
|
1,270
|
0,0201
|
1,291
|
54,21
|
0,140
|
0,64
|
1,431
|
0,0188
|
1,4503
|
48,26
|
0,160
|
0,68
|
1,582
|
0,0177
|
1,6
|
43,746
|
0,180
|
0,72
|
1,724
|
0,0167
|
1,7412
|
40,10
|
0,200
|
0,76
|
1,859
|
0,0158
|
1,8748
|
37,33
|
По данным таблицы 11 строятся
графики зависимостей и ,
представленные на рисунках 12 и 13.
Рисунок 12 - Зависимость
термического сопротивления от толщины изоляции
Рисунок 13 - Зависимость удельных
тепловых потерь от толщины изоляции
2.7.2
Определение оптимальной (экономичной) толщины изоляции
Выбор толщины изоляции определяется с помощью
технико-экономического анализа. Чем больше d, тем меньше
стоимость тепловых потерь за год, р., определяемая по выражению:
(46)
где - удельные замыкающие затраты на
тепловые потери.
Стоимость тепловой изоляции на
участке теплопровода, р./м, определяется по формуле:
(47)
где - длина трубопровода;
- удельная стоимость тепловой
изоляции.
С увеличением толщины изоляции
стоимость ее возрастает. Экономической оценкой изоляции являются приведенные
затраты, минимум которых соответствует оптимальной толщине изоляции. Они
определяются по формуле:
(48)
где - годовые отчисления от стоимости
изоляции в долях от единицы, 1/год;
- нормативный коэффициент
эффективности капитальных вложений, 1/год.
Таким образом, годовая стоимость
тепловых потерь для , р./м:
Стоимость изоляции, р./м:
Приведенные годовые затраты, р./(год×м),
Результаты расчетов для других значений толщины
изоляции сведены в таблицу 12.
Таблица 12
Изменение приведенных затрат от толщины изоляции
Толщина
изоляции d, мм
|
Показатели
|
|
|
|
|
|
20
|
239,51
|
1804,37
|
57,273
|
1815,82
|
40
|
132,91
|
1001,29
|
120,57
|
1025,40
|
60
|
94,48
|
711,77
|
189,90
|
749,75
|
80
|
74,61
|
562,08
|
265,26
|
615,13
|
100
|
62,45
|
470,47
|
346,65
|
539,80
|
120
|
54,21
|
408,39
|
434,07
|
495,21
|
140
|
48,26
|
363,57
|
527,52
|
469,07
|
160
|
43,746
|
329,56
|
626,99
|
454,96
|
180
|
40,10
|
302,09
|
732,49
|
448,59
|
200
|
37,33
|
281,22
|
844,03
|
450,03
|
По данным таблицы 12 строится график изменения
приведенных годовых затрат, зависящих от d, представленный на
рисунке 14.
По результатам графического анализа
следует, что оптимальная толщина изоляции .
Заключение
Энергетическая зависимость нашей области -
серьезный недостаток нашей экономики. Поэтому необходимо рациональное и
экономичное использование как первичных энергоресурсов, так и вырабатываемой
энергии.
В этой ситуации важными задачами являются
модернизация систем централизованного теплоснабжения города Омска в направлении
расширения допустимой области изменения гидравлических режимов; полноценного
использования блокировочных связей между магистралями одной или нескольких ТЭЦ;
снижения потерь сетевой воды при авариях на магистральных линиях; обеспечения
автономной, независимой от тепловой сети, циркуляции воды в отопительных
установках; более широкого использования местного и группового регулирования в
дополнение к центральному регулироанию, осуществляемую в источниках
теплоснабжения. С последним вопросом связана разработка систем и приборов для
регулирования отпуска теплоты.
Одним из основных путей снижения начальных
затрат на сооружение тепловых сетей и эксплуатационных расходов по транспорту
теплоты является повышение расчетной температуры воды в подающей линии с
освоенного и широко применяемого в настоящее время уровня температур 150-170°С
до 190°С
и выше. Значительное снижение начальных затрат на транзитный транспорт теплоты
в открытых системах теплоснабжения дает переход на однонаправленный
(однотруный) транспорт. Актуальной задачей является повышение долговечности
стальных трубопроводов подземных тепловых сетей путем их защиты от наружной
коррозии. Необходимо продолжить исследования температурно-влажностных режимов
подземных теплопроводов в различных климатических и грунтовых условиях и на
этой базе усовершенствовать их конструкции.
Важной задачей с точки зрения наиболее
рационального сочетания технологических и энергетических процессов и
оптимизации энергозатрат является усовершенствование схем и оборудования
промышленных теплопотребляющих установок. Для выравнивания теплового графика
тепловой нагрузки ТЭЦ представляет интерес использование отработавшей теплоты
для выработки холода в эжекционных и абсорбционных холодильных установках, в
системах кондиционирования воздуха промышленных предприятий и общественных
зданий.
Одними из первоочередных проблем являются
разработка и внедрение автоконтроля и автоуправления в крупных тепловых сетях;
усовершенствование приборов авторегулирования и защиты, разработка методов и
приборов для установления мест утечки теплоносителя до вскрытия канала.
В настоящее время автоматизация не является
временной модой: это способ повышения экономичности, сокращения трудозатрат и
повышения надежности «старого» оборудования. Реализация проектов нового
строительства, реконструкции действующих объектов - это обязательное условие
выживания энергетики как самостоятельной отрасли, определяющей успешное
развитие других отраслей народного хозяйства и улучшающей быт населения.
Список
использованных источников:
1.
Сазанов Б.В. и др. Промышленные тепловые электростанции М.: Энергия, 1967.
.
Баженов М.И., Богородский А.С. Расчет тепловой схемы паротурбинной
электростанции / МЭИ. М., 1963.
.
Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции. М.: Энергоатомиздат, 1987.
.
Елизаров Д.П. Теплоэнергетические установки электростанций. М.: Энергия, 1967.
.
Промышленные тепловые электростанции / Под ред. Е.Я. Соколова. М.: Энергия,
1979.
.
Баженов М. И., Богородский А. С. Составление и расчет принципиальной тепловой
паротурбинной электростанции / МЭИ. М.: 1984.
.
Сафонов А. П. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям / ЭАИ. М.: 1968.
.
Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. М.: Энергия, 1982.
.
Теплоснабжение. В. Е. Козин, Т. А. Левина и др. / ЗАИ. М.: 1980.
.
Водяные тепловые сети (справочное пособие) / ЗАИ. М.: 1988.
.
Климат Омска / Под ред. Ц. А. Швер, Л.: Гидрометеоиздат, 1980.
.
Вуканович М.П. Теплофизические свойства воды и водяного пара. М.:
Машиностроение, 1967.
.
Блюденов П.Я., Овсянников В.В. Источники и системы теплоснабжения / Омский гос.
ун-т путей сообщения. Омск, 1998.
.
Источники и системы теплоснабжения предприятий: Методические указания к
курсовому проектированию для студентов 3-го и 4-го курсов специальности 10.07 -
“Промышленная теплоэнергетика” / П. Я. Блюденов. Омский гос. ун-т путей
сообщения. Омск, 2001.