Шпаргалка по "Теплотехнике"

ТЕПЛОПОТРЕБИТЕЛЕЙ

   Тепловая  нагрузка теплопотребителей   делится  на  два  вида:  сезонная  и 

круглогодовая. К  сезонной  нагрузке  относится  отопительная  и вентиляционная.  Она переменна  в  течение  отопительного  сезона  и  зависит  только  от  температуры наружного  воздуха.  Она  начинается  для  бытовых  потребителей  тогда,  когда 7температура  наружного  воздуха  становится  ниже + 8°С  в  течение  трех  суток подряд и заканчивается, когда  температура становится больше + 8°С в течение трех суток подряд.  Для промышленных предприятий отопительный сезон начинается тогда, когда  мощность  внутренних  тепловыделений  в  цехах  становится  меньше мощности  тепловых  потерь  в  окружающую  среду  цехами,  и  заканчивается, когда  мощность  внутренних тепловыделений  становится  больше  мощности тепловых потерь при некоторой температуре  наружного воздуха.  К  круглогодовой  нагрузке  относятся  горячее  водоснабжение, промышленное пароснабжение  и кондиционирование воздуха. Перечисленные  тепловые нагрузки обеспечиваются в  течение всего года независимо от времени года.

2.1. Тепловые потери  помещения 

Случай, когда известно назначение и объем помещения.

  Мощность тепловых  потерь, кВт, в помещении рассчитывается  так:

где  Qт – мощность  тепловыой  потери  через  наружные  ограждения

теплопередачей,  кВт;  Qи – мощность  тепловой  потери,  кВт,  инфильтрацией

(проникновение холодного  воздуха в помещение через  неплотности). 

  Разберем каждый  член этой суммы по отдельности.

Ориентировочно мощность тепловой потери, кВт,теплопередачей через  наружные ограждения можно определить так

где qo – удельная тепловая потеря здания, Вт / (м3⋅К), берется из таблицы [1, 6] для расчетной температуры наружного воздуха tн∗ = −30oС.  Если расчетная температура наружного воздуха tн′  отличается tн∗ = −30oС, то вводится поправочный коэффициент:

V – объем помещения,  м3,  по  наружному обмеру; t′н  –  расчетная  температура наружного воздуха, °С. Она разная для различных климатических поясов. Это средняя  температура  наиболее  холодных  пятидневок  из  восьми  наиболее холодных зим за пятидесятилетний период. Находится из таблицы [1, 33]. tв  –

расчетная температура, °С, внутри помещений. Согласно [31, 32] оптимальная (расчетная) температура  внутри  жилых,

общественных и  административно-бытовых помещений  принимается 20 - 22°С (допускается принимать 18 - 22°С). Оптимальная  температура  в  производственных  помещениях  зависит  от

категории  работ:  при  легкой  работе  принимается  tв =21 - 24°С  при  средней тяжести  от 17 до 20°С,  при  тяжелой  работе 16 - 18°С (допускается  от 13 до

19°С) [3]. При известных  размерах помещения удельная  тепловая потеря, Вт / (м3⋅К), рассчитывается из выражения [2]

где Р, h – периметр (в плане) и высота помещения, м; S – площадь ( в плане),

занимаемая помещением, м2; d – доля остекления помещения  равна отношению 

площади  оконных  проемов  к  площади  боковых  стен;  Кн.с;  Ко.к;  Кп.т;  Кп.л  – 

коэффициенты  теплопередачи  через  наружные  стены,  оконные  проемы, потолок,  пол,  Вт / (м2⋅К),  соответственно.  В  упомянутые  коэффициенты теплопередачи входят термические сопротивления ограждающих конструкций –  Δ / λ (Δ – толщина,  м;  λ – коэффициент  теплопроводности,  Вт / (м2⋅К), Следовательно,  чем  больше  толщина  стен  и  меньше коэффициент  теплопроводности,  тем  меньше  и  тепловая  потеря  зданием  в окружающую среду. Поэтому, наложение на стены зданий тепловой изоляции является эффективным способом уменьшения тепловой потери.

  Qи – мощность  теплопотери инфильтрацией, кВт.  Инфильтрация – проникновение   холодного  воздуха  в   помещение  через неплотности  (щели). Qи – зависит от разности  плотностей (температур) воздуха снаружи   и  внутри  помещения,  высоты  помещения (или  расстояния  между этажами), площади щелей,  динамического напора ветра. Перепад  давления, Па, создаваемый разностью  плотностей ρн наружного (холодного)  и  ρв  внутреннего (теплого)  воздуха  и  динамическим  напором ветра – wв, м / с,  равен: 

  С  другой  стороны,  этот  перепад  давления  переходит  в  кинетическую 

энергию воздуха, попадаемого  в помещение через неплотности:

где ρн, ρв – плотности  наружного и внутреннего воздуха, кг / м3; g – ускорение свободного  падения  равно 9,8 м / с2; h – высота  здания,  м;  ξ – коэффициент  местного  сопротивления  щелей (открытых  дверей);  wи – скорость  воздуха, попадающего в помещение, м / с, инфильтрацией.  Исходя из закона сохранения энергии, напишем равенство:

из которого найдем wи:

Имея ввиду, что  ρв / ρн = Тн / Тв запишем окончательное  выражение для 

wи, м/с: 

где  Тн,  Тв –  температуры  наружного  и  внутреннего  воздуха, К.

коэффициент расхода  воздуха (μ∗ = 0,1 - 0,05).

  Запишем максимальную  мощность тепловой потери, кВт,  инфильтрацией: 

где  Fщ – площадь  щелей  в  здании,  м2;  Св  –  удельная  теплоемкость  воздуха,

кДж / (кг⋅К); tв и tн – температуры внутреннего и наружного воздуха, °С. Итак, максимальная мощность, кВт, тепловых потерь зданием:  

инфильтрации и  обозначается μ. В последнем выражении  коэффициент 

называется «постоянная  инфильтрации», обозначается буквой «в»  и измеряется в с / м. Окончательно запишем:

Для зданий, сложенных  из железобетонных конструкций в = (35 - 40)10-3, для кирпичных зданий в = (8 - 10)10-3, с / м.  Итак, мощность тепловых потерь, кВт, зданием равна:

 Для уменьшения  тепловой потери инфильтрацией  в отапливаемом здании делают  тамбуры с воздушными тепловыми  завесами. Для  этого  над  дверным  проемом  или   под  ним  ставят  воздушный  калорифер,  обогреваемый  сетевой   горячей  водой  или  электрообогревателями, 

вентилятор с электроприводом, воздушные короба для раздачи  воздуха. Воздух забирается вентилятором из помещения.  Массовый расход холодного  наружного воздуха, кг / с, проникающего в помещение через открытые дверные  проемы, определяется из выражения

где  wи – скорость  наружного  воздуха,  м / с,  попадающего  в  помещение инфильтрацией (выражение  встречалось  ранее);  Fдв – площадь  открытого 

дверного  проема,  м2;  К – коэффициент,  зависящий  от  частоты  открывания входной  двери – n чел / час,  типа  дверей (одинарные,  двойные,  тройные),  от места забора воздуха (снаружи  или из помещения). Так, по данным [4] при n = 600; 1000; 1500,чел / час, в тамбуре  двойные 

двери, К = 0,21; 0,38; 0,54, соответственно. Для определения  расхода нагретого воздуха, выходящего из калорифера

на  воздушную  завесу,  составим  уравнение  теплового  баланса  для  точки  смешения  наружного  воздуха,  воздуха,  выходящего  из  калорифера,  и смешанного воздуха с температурой, равной внутренней tв:

Из последнего выражения  получим расход воздуха, кг / с, вытекающего  из калорифера:

где  ∗t – температура нагретого воздуха на  выходе  из  калорифера

(принимается 50°С).  По  расходу  воздуха  и   гидравлическому  сопротивлению   воздушного 

тракта выбирают вентилятор с электроприводом к  нему.  Тепловая  мощность,  кВт,  потребляемая  калорифером  из  тепловой  сети для подогрева  воздуха, идущего на завесу, определяется из выражения 

 Мощность внутренних  тепловыделений, кВт, Qв.т зависит  от количества, тепловой  мощности  бытовых  приборов  и  промышленных  установок, размещенных в помещении 

где mi – количество, шт, однотипных приборов; Qi – мощность тепловыделений от  прибора,  кВт, (определяется  из  паспорта  прибора);  Ко – коэффициент одновременности  работы  приборов;  К – количество  групп  однотипных приборов.  Мощность внутренних тепловыделений принимается  для термических и кузнечных  цехов Qвm.тax = (0,3 - 0,5)Qоmax ,  для сталелитейных,  чугунолитейных  и меднолитейных  цехов Qв.т = (0,5-0,75)Qоmax . Мощность  внутренних  тепловыделений  необходимо  учитывать  при расчете мощности тепловых потерь зданием.

где qв.т – удельные внутренние тепловыделения, равны Qвm.тax/Qоmax . Напишем окончательное выражение  для расчета максимальной мощности

тепловых потерь, кВт, обогреваемого помещения:

Все условные обозначения  встречались ранее. Для  поддержания  температуры  внутри  помещения  tв  на  постоянном уровне необходимо подвести к зданию тепловую мощность, равную мощности тепловых  потерь  зданием  при  любой  наружной  температуре  от  источника теплоснабжения посредством тепловых сетей. В  каждом  отапливаемом  помещении  размещают  водяные  системы отопления  с  установкой  чугунных  или  стальных  радиаторов  типа «Комфорт-20», «Универсал-С»  с «воздушниками»  на  верхних  этажах,  кранами  и дренажами  на  стояках  в  подвальном  помещении.  В  больших  помещениях

(спортивные  залы,  промышленные  цеха)  размещают   воздушные  системы отопления  с полной или частичной рециркуляцией,  включающие калориферы,

вентиляторы, воздушные  короба. Тип и мощность прибора  выбирают из [2].

 Рассмотрим  случай  с  известными  избыточными   тепло-  и влаговыделениями  внутри  помещения - ΔQв.т  и  ΔGвл,  кВт  и  кг / с, соответственно. Прямоточная схема, когда воздух  забирается зимой снаружи помещения,  нагревается  в  калорифере,  вдувается  в  помещение,  забирает 

внутренние  избыточные  тепло-  и  влаговыделения  и  выбрасывается  весь  на улицу. Заданными  считаются следующие параметры:  ϕв  и  tв – относительная  влажность  и температура  внутри  помещения

(определяется  санитарными   нормами  и  правилами).  ϕв = 40 – 60 %; tв = 16 - 24°С .ϕн, tн – относительная влажность и температура наружного воздуха. Берутся из [5] для заданного климатического района.Необходимо  определить  расход  и  параметры  приточного  воздуха  в помещение, мощность, забираемую калорифером для подогрева воздуха. Для  решения  поставленной  задачи  используем  диаграмму  I - d  для влажного воздуха. Построение показано на рис. 2. Построение процесса:

1.  По  ϕн  и  tн  на  диаграмме  I - d  находим  их  пересечение.Получаем  т. 1. Выписываем параметры I1, d1.

2.  По параметрам ϕв и tв находим т. 3. Выписываем параметры I3, d3.

3.  Рассчитываем  угловой  коэффициент  луча  процесса  в  помещении  −   ε, кДж / кг,

4.  Находим на  диаграмме отрезок ε∗ с значением ε, полученным в п. 3. Из т. 3 проводим луч параллельно ε∗ до пересечения с линией d1 = const. Получим т. 2. Выписываем параметры I2, d2 = d1. Процесс 1 - 2 – нагрев воздуха в калорифере (процесс d1 = const).

Процесс 2 - 3 – нагрев  и увлажнение  воздуха  за  счет  внутренних избыточных тепло- и влаговыделений.  Определим расход приточного воздуха, кг / с,

Тепловая мощность, кВт, забираемая калорифером для  подогрева возд

Рассмотрим случай, когда вентиляция работает с рециркуляцией.

Построение процесса:

1.  На диаграмме  I - d находим точку пересечения  tн и ϕн, т. е. т. 1.

2.  По tв и ϕв находим точку 2.

3.  Соединяем т. 1 и т. 2 прямой линией и замеряем  длину отрезка l1-2. 4.  Находим  длину отрезка l2-3 = l1-2(1-R), откладываем  его из т. 2. Получаем т. 3. 5.  Из  т. 2 проводим  луч  ε  параллельно   лучу  ε∗  до  пересечения с линией

d3 = const. Получаем т. 4. 6.  Во всех точках снимаем  и выписываем параметры I и  d. Процессы  1 - 3,  2 - 3  –  смешение  наружного  воздуха  и   забираемого  из помещения   на  рециркуляцию;  3 - 4  –   подогрев  смеси  в  калорифере;  4 - 2  – процесс нагрева и  увлажнения воздуха в помещении. 

бытовых теплопотребителей 

  График потребления  горячей воды бытовыми теплопотребителями  носит 

чрезвычайно  неравномерный  характер.  Пики максимального  водоразбора  приходятся  на 6 часов  утра  и 18 часов  вечера.  Отношение  максимального  водоразбора  к среднесуточному  носит  название  коэффициента  часовой неравномерности  разбора  воды  на  горячее  водоснабжение  иобозначается 

буквой К. К = 1,7 - 2. Для сглаживания пиков нагрузки горячего водоснабжения 

на  центральных  тепловых  подстанциях  устанавливают  баки-аккумуляторы (в 

закрытых  системах  теплоснабжения)  или  в  котельных (в  открытых  системах теплоснабжения). Среднесуточная  тепловая  мощность  на  горячее  водоснабжение,  кВт,

бытовых  теплопотребителей (рабочий  поселок,  районный  центр  и  др.) определяется из выражения [6]:

где  m – число  жителей,  пользующихся  горячей  водой,  чел;  g∗ =105⋅b + 25  –

среднесуточная  норма  расхода  горячей  воды  на  человека,  кг / (сутки⋅чел);  в –

 ванными;  с  – удельная  теплоемкость  воды,  равна 4,19 кДж / (кг⋅К);  mс –

 расчетная   длительность  подачи  воды  на  горячее  водоснабжение,  ч  / сут.  При 

круглосуточной  подаче  воды  mс = 24;  tг –  температура  воды  на  горячее  водоснабжение,  принимается 55°С;  tх – температура  холодной  воды,

принимается 5°С.

  График  суточного  потребления  воды  на  горячее  водоснабжение промышленным  предприятием (его  цехами)  носит  очень  неравномерный характер. Пики нагрузки приходятся на конец смены – 0 (24 часа); 8 и 16 часов. Для  сглаживания  пиков  нагрузки  в  цехах  устанавливают  бойлеры-

аккумуляторы,  в  которых  холодная  водопроводная  вода  нагревается  сетевой 

водой в течение 7 - 8 часов между сменами и разбирается  в течение 0,5 часа в 

душевых  помещениях.  Затем  бойлеры-аккумуляторы  снова  заполняются 

водопроводной водой. Среднесуточная  тепловая  мощность  на  горячее  водоснабжение производственными  цехами, кВт, определяется из выражения:

где  Р – число  душевых  сеток  в  цехе,  шт.  Обычно  Р = 10 - 20  шт.;  а –  максимальный  часовой  расход  воды  через  одну  сетку  в  смену.  Согласно [1] a = 270  кг / (ч⋅сетку⋅смену);  с – удельная  теплоемкость  воды,  равна 4,19 кДж / (кг⋅К). Остальные параметры использованы ранее.

 Тепловая  мощность,  кВт,  отпускаемая  от  источника   теплоснабжения промышленным паром,  равна

где  Dп – расход  промышленного  пара  теплопотребителю,  кг / с.  Обычно  эта 

величина  задается  теплопотребителем.  i″п – энтальпия  пара,  кДж / кг. Находится  i″п  из  таблиц [7] по  давлению  и  температуре  у  теплопотребителя. Эти параметры тоже задает теплопотребитель. tк – температура возвращаемого конденсата,  принимается 95°С.  β – доля  возврата  конденсата  от 21

теплопотребителя  к источнику. Обычно β оговаривается  в договоре на поставку

тепловой энергии  с промышленным паром 
 

В СКВ имеют место  следующие элементы (см. рис. 3.1):  1 – помещение, в котором имеются  избыточные тепло- и  влаговыделения, где  необходимо  поддерживать  на  заданном  и  постоянном  уровне  относительную 

влажность – ϕв  и  температуру  tв; 2 – вентиляционная  камера,  в  которой

размещаются  две  ступени  калориферов,  между  которыми  размещается 

оросительная  камера с форсунками для распыления воды и поддоном для  сбора 

воды.  В  вентиляционную  камеру  встроен  вентилятор  с  электроприводом.

Воздуховоды,  линия  рециркуляции  с  клапаном; 3 –  холодильная  машина,

назначение  которой  охлаждать  воду,  поступающую  из  оросительной  камеры;

4 – насосы рециркуляции  для перекачки  воды между испарителем  холодильной 

машины  и оросительной камерой. Кондиционирование  воздуха в летний период  Забираемый  с  улицы  воздух  летом  надо  осушивать,  затем  нагревать  и подавать в помещение. Заданными  считаются  следующие  параметры:  температура  и  относительная влажность  наружного воздуха, tн, ϕн, °С и %. Выбираются из [5, 33] для заданного климатического района; избыточные

тепло- ΔQвт, кВт, и влаго- ΔGвт, кг / с, выделения  в помещении; температура  и 

относительная  влажность  tв,  ϕв  внутри  помещения (задаются  санитарными

нормами), °С и %. Необходимо  рассчитать [35]: расход  приточного  воздуха  – Gпр,  кг / с; параметры  приточного воздуха  – tпр, ϕпр; охлаждающую мощность холодильной 23машины – Qхм, кВт; приток влаги из воздуха к охлаждающей воде, Wвл, кг / с, тепловую мощность, потребляемую калорифером второй ступени подогрева. Для решения поставленной задачи следует воспользоваться диаграммой I-d для влажного воздуха. Алгоритм построения процесса: 1.  на  пересечении  линий  ϕн  и tн  находим  точку 1. Выписываем  для  т. 1

параметры I1 и d1; 2.  на  пересечении  линий  ϕв  и tв  находим  т. 5.  Выписываем  для  т. 5 параметры I5 и d5;

3.  в точке пересечения  линий ϕ = 100 % и d5 определяем температуру точки

росы tт.р; 4.  определяем температуру  воды, подаваемой в  оросительную камеру

5.  tв  = tтр- (3 - 5), °С; 6.  на  пересечении линий ϕ = 100 % и tводы находим т. 3. Выписываем для нее

параметры I3, d3; 7.  определяем  угловой  коэффициент  луча  процесса  в  помещении  −  ε, кДж / кг: Из  т. 5  проводим  луч ε параллельно лучу  ε∗  с таким же  численным значением до  пересечения с линией  d3  = const. Получили  т. 4.  Выписываем параметры I4, d4 = d3. Определение расхода приточного воздуха, кг / с,  

Найдем  охлаждающую мощность, кВт, холодильной  машины Определим  тепловую  мощность,  забираемую  из  тепловой  сети  для подогрева воздуха, кВт, калорифером второй ступени подогрева

Приток  влаги из воздуха  к воде, кг / с, в  оросительной камере: По  расходу приточного  воздуха и сопротивлению воздушного  тракта

выбирают  вентилятор; по мощности калорифера, коэффициенту теплопередачи 

и  средней  логарифмической  разности  температур  теплоносителей

рассчитывают  поверхность  калорифера  и  производят  его  выбор [4, 5]

И РАСХОДА ТОПЛИВА  Годовое теплопотребление на отопление и  вентиляцию

Тепловая мощность теплопотребителей на отопление  и вентиляцию, кВт,

зависит от температуры  наружного воздуха tнi:

и  меняется  от  максимальной  Qоm,вax  при  tн = tн′ ,  до  минимальной Qоm,вin  при

t=+ oн8 С.  Каждой  температуре  наружного  воздуха  tнi  соответствует  свое  число  часов стояния этой температуры  за отопительный сезон – ni, час. Эти значения выписывают  из  справочной  литературы [1] для   заданного  района.  Если просуммировать  произведения  Qоi,в ⋅ ni  и результат умножить  на 3600, то получим годовое потребление теплоты на  отопление и вентиляцию теплопотребителями, кДж / год,

где к – количество значений температур tнi  наружного  воздуха, обозначенное в 

справочной литературе [1]. Необходимо  помнить,  что  при  уменьшении  температуры  наружного  воздуха  ниже  расчетной – tн′ ,  мощность  Qо,в остается  неизменной  и равной максимальной Qоm,вax , кВт. В справочной литературе [1] часы стояния данной температуры ni даются с нарастающим итогом. Поэтому для нахождения числа часов стояния заданной температуры ni  надо  вычитать  из  предыдущего значения  числа часов

последующее,  начиная  с  tн = +8oС .  И  разницу  значений  использовать  для 

подсчета  Nог,овд . Годовой  отпуск  теплоты  Nог,овд ,  кДж / год,  можно  найти  и  при  помощи средней температуры  отопительного периода − tн , которая  представлена в [1]:

Результаты должны совпасть с предыдущими расчетами. Здесь: n – число часов отопительного  периода, находится в [1] для заданного  района. Далее  строится  график  годового  теплопотребления  сезонной  нагрузки

теплопотребителей

 Годовой  отпуск  теплоты  на  горячее  водоснабжение  (круглогодовая 

нагрузка теплопотребителей), кДж /  год, определяется так:

где τр – число  часов на ремонт и опрессовку тепловых сетей (принимается 100 –200  час); Qгсврс  –  суммарная  средняя  тепловая  мощность  по  всем  абонентам  на горячее водоснабжение, кВт.

Годовой  отпуск  теплоты,  кДж / год,  с  промышленным  паром 

рассчитывается так:

Суммированием находят  годовой отпуск теплоты, кДж / год, источником теплоснабжения:

Годовой  расход  натурального  топлива,  т / год(тыс.м3 / год),  источником

теплоснабжения рассчитывается так:

где Qрн  –  теплота  сгорания  натурального  топлива,  кДж / кг  или  кДж / м3 (для газообразного  топлива);  ηтр – кпд  транспорта  тепловой  энергии  по  тепловым

сетям (принимается 0,97 – 0,93). При отпуске теплоты  от ТЭЦ дополнительно определяют расход топлива, связанный  с  выработкой  электрической  энергии.  Для  этого  рассчитывают количество паротурбинных  установок (ПТУ). Для ПТУ типа ПТ –  с промышленным и теплофикационным отборами по

большому числу  из nт∗  или nт∗∗, шт. 

где αТЭЦ – коэффициент  теплофикации ТЭЦ (принимается 0,5), Q∗  – мощность

теплофикационного  отбора  ПТУ,  кВт,  находится  из [1]; Dп∗  – максимальный

расход промышленного  отбора пара, т / ч, находят в [1] для  данного типа ПТУ.

  Если ПТУ типа  Т – только с одним теплофикационным  отбором, то 

Рассчитывают  годовую  выработку  электрической  энергии  на  ТЭЦ,

кВт⋅час / год,

где Qэ – мощность электрогенератора ПТУ (берется  из марки ПТУ, например Т-

100 - 130,  Qэ = 100⋅103,  кВт);  n – число часов использования установленной

электрической  мощности  на  ТЭЦ.  Принимается  n = 3000 - 4000  ч / год.  Тогда расход  топлива  на  ТЭЦ,  связанный  с  выработкой  и  отпуском  электрической 

энергии, т / год (тыс.м3 / год для газообразного топлива) будет равен:

где  ηпг – кпд  энергетических  парогенераторов (принимается 0,9); ηэтр  –  кпд транспорта электрической  энергии по ЛЭП. Принимается 0,88. Тогда  годовой  расход  топлива  ТЭЦ  будет  складываться  из  расхода  топлива,  связанного  с  отпуском  теплоты  и  электрической  энергии, т / год(тыс.м3 / год):

Полученные  значения  используются  для  определения  топливной составляющей в себестоимости  товарной продукции – теплоты, руб / ГДж,

и электроэнергии на ТЭЦ, руб / кВт⋅ч,

20. Расчет паропровода 

 Для  расчета   паропровода  необходимо  знать   следующие  исходные данные:

1.  Расход промышленного  пара, поступающего к абоненту  − Dп, кг / с. 

2.  Параметры пара  в конце участка у абонента  – давление Р2 и температуру 

t2, МПа, °С. 3.  Расстояние  от  источника  теплоснабжения  до  абонента – l,  м. Определяется  по карте местности (рис. 5.1) умножением  длины участка 

на масштаб карты. 4.  Коэффициенты  местных  сопротивлений  П-образных  компенсаторов ξк = 2,5 − 1,76, задвижек ξз = 0,3 − 0,5 и поворотов  ξп = 0,5. 5.  Температуру монтажа  паропровода – tо, °С (принимается + 15 - 20°С). 6.  Допустимые  напряжения  на  изгиб  для  стали  паропровода  – [σ],  МПа (принимается 35 МПа).

7.  Скорость  возвращаемого   конденсата  в  конденсатопроводе  – ωк,  м / с (принимается  0,5 − 0,7 м / с).

В результате расчета  необходимо определить: 1.  параметры  пара  на  выходе  из  котельной (ТЭЦ):  давление  Р1  и температуру t1, МПа; °С;

2.  внутренний  диаметр паропровода – dв, м; 3.  число компенсаторов – nк; 

4.  число задвижек  – nз; 5.  длину вылета компенсаторов  –hк, м; 6.  число неподвижных  и скользящих опор – nн, nс. 

Предварительный расчет

1.  Предварительно  задают  удельные  линейные  потери  давления,  Па / м,  и температуры  пара, К / м, на участке 

R′  = (60 − 80),

Δt′ = 0,01. 2.  Предварительно  определим параметры пара  на  выходе  из  котельной (ТЭЦ).Давление, мПа,   Р′1=Р2+ Rl′ l/106. Температура, °С,   t′1=t2+Δt′l. 3.  Находим плотность пара  на  выходе  из  котельной (ТЭЦ)  ρ′1,  кг / м3,  по предварительно  рассчитанным  параметрам  Р′1  и t′1 

(ρ = 1 / ν). 4.  Находим   плотность  пара  в  конце   участка (у  абонента)  ρ2,  кг/м3,  по заданным параметрам  Р2 и t2 из таблиц [7] (ρ=1/ν), ν −  удельный объем пара, м3 / кг.  5.  Определим среднюю плотность,  кг / м3, 

6.  Определим внутренний  диаметр паропровода

7.  Округляем   полученный  диаметр  до  следующего  диаметра  стандартной 

трубы [1,9] dв.

1.  Уточним   удельную  линейную  потерю  давления  пара  Rl,  Па / м,  по округленному  значению диаметра dв: 

2. Определим среднюю  температуру пара на участке,  °С,

и среднее давление, мПа, 3.  Определим предельное расстояние между неподвижными опорами – L, м, по диаметру dв, средней температуре и давлению. 4.  Определяем число компенсаторов, шт., на участке

5.  Округляем n′к до целого числа nк, шт.

6.  Зададим   число  задвижек  nз  на  участке  паропровода.  Обычно  на паропроводах ставят задвижки  в начале, в конце участка, на  ответвлениях к абонентам и  у самих абонентов. 7.  Oпределяем  длину, м, прямого участка по  сопротивлению эквивалентную всем  местным  сопротивлениям  паропровода   с  компенсаторами, задвижками  и поворотами (nп) 

8.  Определим   расчетное  тепловое  удлинение   паропровода,  м,  между неподвижными  опорами

9.  Определим   длину  вылета  компенсатора,  м,  при  условии,  что   длины спинки и вылета равны 

10. Найдем удлинение  магистрали, м, за счет длины  вылетов компенсаторов  11. Уточним падение давления в паропроводе, Па, на участке 12. Уточним давление пара, мПа, в начале участка 13. Из [табл. 5.2] для диаметра  трубы dв и средней температуре пара  на участке tср  определим удельную  линейную  потерю  мощности  с одного метра длины паропровода – ql, Вт / м. 14. Из [7, см. таблицы] по tср и Рср определим удельную теплоемкость пара Ср,

кДж / (кг⋅К) (не забывать переводить из единицы измерения кДж / (кг⋅К) в Дж / (кг⋅К)). 15. Найдем удельную потерю температуры пара вдоль паропровода, °С / м, за счет тепловых потерь в окружающую среду 16. Определим уточненное значение температуры пара в начале участка, °С, (на выходе из котельной или ТЭЦ). 17. Из [7, см. таблицы] определим плотность водяного пара в начале участка

ρ1 по уточненным параметрам Р1 и t1, (ρ = 1 / ν).   40.18. По уточненным параметрам Р1 и t1 находим среднее  значение плотности пара на участке, кг / м3, 19. Сравниваем ρср с ρ′ср , найденную в п. 5 предварительного расчета. Если то расчет паропровода заканчивается, если больше 5 %, то возвращаемся к п. 1 предварительного расчета, перезадавая R′l и Δt′ до тех пор, пока условие п. 19

будет выполняться. 20. Количество неподвижных опор на участке 21. Количество скользящих опор на участке Здесь l∗ – расстояние между скользящими опорами, м. Находится из [1]. 22. Определяем диаметр конденсатопровода Полученные результаты сводим в табл.

25. Расчет мощности  тепловых потерь  теплопроводом 

 Потеря  мощности  всем  теплопроводом  в  окружающую  среду,  кВт, подсчитывается по  формуле  

как для прямого, так и обратного трубопроводов; β′ – коэффициент местных

потерь опорами  и арматурой (принимается 0,2);li, lкi  – длины магистральных 

участков, ответвлений  и вылетов компенсаторов, м (см. главу 5.2.2); удельная  мощность  тепловых  потерь  на  участке прямого и обратного

трубопроводов,  Вт / м (зависит  от  температуры  теплоносителя  и  диаметра трубопровода),  выбирается  из  табл. 5.2 [9, 10]; к – количество  участков тепловой  сети.  Мощность  тепловых  потерь  прибавляется  к  максимальной тепловой мощности на отопление, вентиляцию и среднесуточной на г. в. с.

абонентов,  таким  образом,  получают  необходимую  мощность  источника теплоснабжения, отпускаемую в водяные тепловые сети.

1.  Термическое   сопротивление  основного   слоя  изоляции,  К⋅м / Вт,  на участке  прямого  или  обратного  трубопровода  рассчитывается  по

формуле Здесь  τ′ – максимальная  температура в трубопроводе  при расчетной

температуре наружного  воздуха t′н, °С. 2.  Пренебрегая  термическим  сопротивлением  защитного  покрытия  по сравнению  с  сопротивлением  основного  слоя (ошибка  не  превышает 20 %), определим толщину основного слоя изоляции для всех участков сети, которая обеспечит расчетную мощность тепловых потерь, м,

Здесь  dн –  наружный  диаметр  трубопровода,  равен  внутреннему  плюс  две  толщины  стенки,  м;  λиз –  коэффициент  теплопроводности  основного  слоя изоляции, Вт / (м⋅К), берется в [1]. Материал изоляции считается выбранным правильно, если величина 2λиз /αн  получается меньше dн (αн – коэффициент теплоотдачи, принимается 8 – 0 Вт / (м2⋅К)).

 Гидравлическим  ударом называется волновой процесс,  возникающий в 

капельной жидкости при быстром изменении ее скорости. В трубопроводах 

тепловых сетей  этот процесс возникает при внезапном  отключении сетевых 

насосов или насосов  на насосных подстанциях, при включении  насосов на

полностью  открытые  задвижки  на  всасе  и  выходе  воды  и сопровождается

мгновенными  местными  повышениями  и  понижениями  давления,

приводящими кразрушению  трубопроводов.   Давление гидроудара, Па, определяется из выражения:

Здесь:  а –  скорость  звука  в  воде (равна 1000 – 1300, м / с);  ρ – плотность 

воды (равна 1000 кг / м3); Δω – изменение скорости воды в  трубе (ω1 – ω2,

м / с); ω1 – скорость воды до остановки насоса, ω2 – после  остановки насоса.   Общее давление в трубопроводе во время гидроудара, Па, равно сумме давлений  в  данной  точке  сети  в  стационарных  условиях  и  давления

гидроудара:

Для борьбы с разрушительным воздействием гидроудара у источников  теплоснабжения  предусматривают  основное  и  резервное  электрическое 

питание  с  автоматом  включения  резерва (переключающее  с  основного кабеля  на  резервный),  быстродействующие  устройства  для  включения 

резервного  сетевого  насоса  при  выходе  из  строя  рабочего,  воздушные 

колпаки (демпферы) на трассе, разрывные диафрагмы и  предохранительные 

клапаны.