Ляликов Б.А. Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть 1

Подождите немного. Документ загружается.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

= f(t

) с горизонтальной линией, соответствующей τ

'''

=70 °С. График

температур на рис. 4.6 носит название

отопительно-бытового.

При центральном качественном регулировании по отопительной

нагрузке расход воды в отопительных системах остается постоянным

в течении всего отопительного сезона. Требуемый расход cетевой воды

на горячее водоснабжение и вентиляцию устанавливается соответст-

вующими местными регуляторами. В этих условиях присоединение

абонентских установок к тепловой сети выполняется обычно по парал-

лельной или двухступенчатой смешанной схеме.

Расч

ет и построение графиков регулирования рассмотрим отдельно

для каждого вида нагрузки.

4.5.1. Графики температур, расходов тепла и воды на отопление

Температура воды в подающем и обратном трубопроводах опреде-

ляется по формулам (4.27) и (4.28) с точкой излома температурного

графика при минимально допустимой температуре воды в подающей

линии

'''

=70 °С.

В диапазоне 1 (см. рис. 4.6) при постоянной температуре воды

в подающем трубопроводе регулирование отопительной нагрузки осу-

ществляется обычно местными пропусками. Периодическое отключение

систем отопления предотвращает перегрев помещений.

Число часов ежесуточной работы системы определяют из уравнения

'''

нв

−

⋅=

, ч.

(4.40)

В связи с периодическим отключением отдельных отопительных

установок общий расход воды в сети сокращается по мере повышения

температуры наружного воздуха. Температуру обратной воды для этого

диапазона принимают постоянной и равной

'''

0,2

Регулирование местными пропусками, осуществляемое вручную,

приводит к значительным колебаниям температуры воздуха в помеще-

ниях и к перерасходу тепла. Более целесообразным является групповое

или местное количественное регулирование, выполняемое автоматиче-

ски. По мере повышения температуры наружного воздуха расход сете-

вой воды на отопление сокращается. Смесительные насосы, установ-

ленные в ЦТП после подогревателей горячего водоснабжения, увеличи-

вают расход подмешиваемой воды из обратной линии для поддержива-

ния гидравлическог

о и теплового режима системы отопления.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

В диапазоне II при

'''

осуществляется центральное качествен-

ное регулирование. Расчетный расход воды на отопление определяется

по формуле (4.31).

4.5.2. Графики температур и расходов тепла и воды

на вентиляцию

При центральном качественном регулировании по отопительной

нагрузке температура воды в подающем трубопроводе в диапазоне от

до

'''

изменяется в зависимости от температуры наружного воздуха. По

характеру изменения температуры воды и расхода тепла на вентиляцию

отопительный период делится на три диапазона (рис. 4.7).

Рис. 4.7. График температур, расходов тепла и сетевой воды при регулирова-

нии вентиляционной нагрузки расходом сетевой воды:

МКР – местное количе-

ственное регулирование; ЦКР – центральное качественное регулирование

150

100

+18 +8

ро

рв

мин

III

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

МКР

ЦКР

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

В диапазоне I (от

= 8 °С до

'''

) при переменной вентиляционной

нагрузке температура в подающей линии постоянна.

В диапазоне II (от

'''

до

) по мере увеличения вентиляционной

нагрузки возрастает и температура воды.

В диапазоне III (от

до

) при постоянном расходе на вентиля-

цию температура воды в подающей линии переменна.

Как следует из графиков, центральное качественное регулирование

вентиляционной нагрузки возможно лишь в диапазоне II, где характер из-

менения температуры воды соответствует изменению нагрузки. В диапа-

зонах I и II осуществляется местное количественное регулирование изме-

нением расхода сетевой воды или расхода нагреваемого воздуха.

Задачей р

асчета является определение температуры воды после ка-

лориферов и расхода сетевой воды.

Расчет графиков производится отдельно для каждого диапазона

с учетом принятого способа регулирования.

Регулирование расходом сетевой воды

Общее уравнение регулирования (4.4) применительно к вентиляци-

онной нагрузке запишется в виде

)

(τ

)

(τ

в2,

''''

−

(4.41)

где

– расход тепла на вентиляцию при текущей температуре наруж-

ного воздуха;

– расход сетевой воды на вентиляцию;

2в

– температура воды после калориферов;

k – коэффициент теплопередачи;

Δt – температурный напор в калорифере.

(Двумя штрихами обозначены величины, относящиеся к расчетной тем-

пературе наружного воздуха, для проектирования вентиляции

Изменение коэффициента теплопередачи калорифера описывается

зависимостью (4.15), преобразованной при постоянном расходе воздуха

к виду

15,0

)(

Fk ==⋅ , ккал/(ч · °C),

(4.42)

где Ф

–

параметр калорифера;

= G

с – эквивалент расхода сетевой воды на вентиляцию.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

Уравнение (4.41), с учетом зависимости (4.42), запишется в виде

)

(τ

)

(τ

15,0

в2,

''''

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

(4.43)

Заменив отношение расходов воды отношением расходов по зави-

симости (4.41), после преобразований получим

ττ

15,0

в2,1

85,0

''''

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

(4.44)

Неизвестное значение температуры обратной воды τ

2в

определяется

решением уравнения (4.44) методом последовательных приближений.

Расход воды находят по формуле

)

(τ

в2,

−

= , кг/ч.

(4.45)

В диапазоне I (см. рис. 4.7) с увеличением вентиляционной нагрузки

возрастает расход воды, что приводит к сокращению времени пребывания

воды в калорифере и к росту температуры обратной воды. Регулирование

расхода воды осуществляется с помощью регулировочного клапана РК по

импульсу от температуры воздуха за калорифером (рис. 4.8).

Рис. 4.8. Принципиальная схема присоединения калорифера к тепловым сетям:

К – калорифер; ДК – дроссель клапан; РК – регулирующий клапан

Расчет графиков производится по формулам (4.44) и (4.45).

Для диапазона II, при постоянном расходе воды, уравнение (4.44)

упрощается:

ττ

в2,1

''''

−

(4.46)

ДК

РК

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

отсюда температура воды после калориферов определится из выраже-

ния

в2,

11в2,

)

ττ

(

ττ

−−= , °С,

(4.47)

где

в2,

– расчетная температура воды на выходе из калорифера, при-

нимаемая равной 60 °С.

Расчетный расход сетевой воды определяют по формуле (4.45) при

расчетных значениях тепловой нагрузки Q

′′

и температурах воды

в2,

В диапазоне III постоянный расход тепла на вентиляцию при пере-

менной температуре сетевой воды обеспечивается местным количест-

венным регулированием. Уравнение (4.44) для этого диапазона запи-

шется так:

ττ

0,15

в2,1

в2,

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

= .

(4.48)

Температуру обратной воды определяют методом подбора. Расчет

графиков регулирования целесообразно начинать с расчетных условий,

соответствующих

Регулирование расходом воздуха

Местное количественное регулирование осуществляется изменени-

ем расхода наружного воздуха, проходящего через калорифер при по-

стоянном расходе сетевой воды. Общее уравнение регулирования

в данном случае запишется в виде формулы (4.46).

Расчетный расход воды определится по формуле (4.45) при расчет-

ном расходе тепла

и температуре воды, соответствующей расчетным

значениям

в2,

. В диапазоне I (рис. 4.9) рост вентиляционной на-

грузки при постоянной температуре в подающем трубопроводе и посто-

янном расходе воды приводит к увеличению перепада температур сете-

вой воды.

Из уравнения (4.46) при

= 1 имеем

в2,

'''

1в2,

)

ττ

(

ττ

−−= , °С.

(4.49)

В диапазоне II осуществляется центральное качественное регули-

рование.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

В диапазоне III по мере понижения наружной температуры умень-

шается количество наружного воздуха, поступающего в калорифер.

Система работает с рециркуляцией.

Из уравнения (4.46) при

и 1

)

(τ

ττ

в2,

1в2,

−−= , °С.

(4.50)

Рис. 4.9. Графики температур, расходов тепла и сетевой воды

при регулировании вентиляционной нагрузки расходом воздуха

4.5.3. Графики температур, расходов тепла и сетевой воды

на горячее водоснабжение

Тепловая нагрузка горячего водоснабжения отличается большой су-

точной неравномерностью. В случае установки аккумуляторов горячей

воды расчет графиков регулирования производится по среднечасовой на-

грузке горячего водоснабжения. При отсутствии аккумуляторов графики

рассчитываются исходя из максимального часового расхода тепла.

При условно принятом для расчета графиков регулирования посто-

янном расходе тепла на горячее водоснабжение отопительный период

делится на два диапазона (см. рис. 4.1

0).

В диапазоне I при постоянной нагрузке горячего водоснабжения

и постоянной температуре воды расход сетевой воды тоже остается не-

изменным.

Gв

рв

III

МКР

МКРЦКР

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

Рис. 4.10. Графики температур, расходов тепла и сетевой воды на горячее во-

доснабжение при параллельной схеме включения подогревателей:

ЦР – цен-

тральное регулирование

В диапазоне II постоянный расход тепла на горячее водоснабжение

при переменной температуре сетевой воды обеспечивается местным ко-

личественным регулированием. С увеличением температуры сетевой

воды регулятор РТ прикрывается, уменьшая поступление греющей воды

в подогреватель (рис. 4.11). Расчет регулирования сводится к определе-

нию температуры обратной воды и эквивалента расхода сетевой воды

на горячее водоснабжение. Методика расчета за

висит от схемы присое-

динения подогревателей.

Рис. 4.11. Присоединение подогревателя горячего водоснабжения

по параллельной схеме:

П – подогреватель горячего водоснабжения

МКР

ЦР

РТ

вв

2,0

2,г

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

Параллельное присоединение подогревателей

горячего водоснабжения

При параллельном присоединении подогревателей горячего водо-

снабжения (рис. 4.11) в диапазоне I, при постоянном расходе сетевой

воды температура воды после водоподогревателей также постоянна.

Расчетная разность температур сетевой воды принимается равной

=−=

ττδτ

'''

г2,

'''

35÷40 °С.

Эквивалент расчетного расхода сетевой воды определяют из выра-

жения

δτ

'''

= , кВт / °С.

(4.51)

Расход сетевой воды

'''

3600 ⋅

, кг/ч.

(4.52)

В диапазоне II эквивалент расхода сетевой воды находят на осно-

вании решения уравнения регулирования (4.20).

Предварительно определяют эквивалент расхода вторичной (водо-

проводной) воды W

вв

)(

хг

вв

−

(4.53)

Параметр подогревателя Ф находят по данным расчетного режима

'''

ввг

(4.54)

Произведение расчетного коэффициента теплопередачи к

′′′

на по-

верхность нагрева находят из выражения

FК

'''

бм

−

= ,

(4.55)

где

'''

гб

;

ввм

ττ

х1

−= .

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

С понижением температуры наружного воздуха расход сетевой во-

ды уменьшается. Сложность дальнейшего решения задачи состоит

в том, что заранее неизвестно соотношение между

вв

. Поэтому

вначале находят тепловую производительность подогревателя Q

для

условия равенства эквивалентов сетевой и водопроводной воды, т. е.

вв

Ф1

вв

, кВт.

(4.56)

В том случае, когда

> , значение W

определяют по формуле

вв

ввг

)

(Ф411

Ф4

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

−++−

Wа

, кВт / °С.

(4.57)

При

< значение W

находят по формуле

вв

ввг

)(Ф411

Ф4

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

−++−

, кВт / °С,

(4.58)

где ν =τ

– t

; а = 0,35; b = 0,65.

Температуру обратной воды после водоподогревателя определяют

из выражения

ττ

1г2,

−= , °С.

(4.59)

Смешанная схема включения подогревателей

В двухступенчатой смешанной схеме (см. рис. 4.12) предваритель-

ный подогрев водопроводной воды в подогревателе нижней ступени за

счет использования тепла обратной воды снижает расход сетевой воды

на горячее водоснабжение.

В диапазоне I (см. рис. 4.13) температура сетевой воды на выходе

из подогревателя верхней ступени принимается равной температуре об-

ратной воды после системы отопления (

τττ

'''

cм

'''

o2,

'''

г2,

== ). Как показыва-

ют расчеты, этому условию соответствует минимальная суммарная по-

верхность нагрева подогревателей.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

Рис. 4.12. Присоединение подогревателей горячего водоснабжения по двух-

ступенчатой смешанной схеме:

I – подогреватель нижней ступени; II – подогре-

ватель верхней ступени

Температура водопроводной воды на выходе из подогревателя

нижней ступени

'''

определяется из условия недогрева ее до температу-

ры греющей среды

'''

см

на величину

′

tΔττ

''''''

см

'''

−= , °С,

(4.60)

где

Δt′′′ = 5÷10 °C.

В диапазоне I тепловая нагрузка делится между подогревателями

верхней (II) и нижней (I) ступени пропорционально степени подогрева

водопроводной воды в каждом из них.

Теплопроизводительность подогревателей верхней и нижней сту-

пени определится зависимостями:

'''

хг

пг

−

⋅=

, кВт,

(4.61)

хг

'''

−

⋅=

, кВт.

(4.62)

РР

РТ

вв

2,о

2,см

2,г