Ляликов Б.А. Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть 2

Подождите немного. Документ загружается.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

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

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

0 2000 4000 6000 8000 10000

(

Q , Гкал/ч

(

)

год

Рис. 2.3. График несения тепловых нагрузок по продолжительности

График тепловых нагрузок по продолжительности (кривая Россан-

дера) необходим для определения одним из численных методов, напри-

мер методом Симпсона, годового количества потребленной тепловой

энергии

год

для заданного района теплоснабжения. По годовому расхо-

ду тепловой энергии далее оценивается расход натурального топлива.

Рассмотрим пример расчета расхода условного и натурального топ-

лива для следующих условий: КПД котельной

η =0,91; низшая рабочая

теплотворная способность топлива

Q = 5600 ккал/Гкал:

год

у.т.у.т.

QbB =

, кг у. т.,

(2.31)

где

год

– количество отпущенной потребителям микрорайона теплоты,

Гкал;

у.т.

b – удельный расход условного топлива на выработку теплоты

на ТЭЦ или в районной котельной без учета потерь во внутренних ком-

муникациях;

кк

у.т.

8,142

η7000

==b

, кг у.т./Гкал,

(2.32)

где

η – КПД брутто котельной ТЭЦ или районной котельной.

Удельный расход условного топлива для средневзвешенного КПД

котельной

η = 0,85;

168

85,0

8,142

у.т.

==b

кг у.т./Гкал.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

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

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

Абсолютный расход условного топлива

2652,71015790168

у.т.

=⋅⋅=

−

B т у.т.

Пересчет условного топлива в натуральное выполняют в соответст-

вии с характеристикой топлива и значением его калорийного эквива-

лента:

у.т.

нат

= , т н.т.,

(2.33)

где

у.т.нат

, – потребность котельной в топливе соответственно на-

туральном и условном;

Э – калорийный эквивалент топлива, определяемый по формуле

н.у.т.

Э = ,

(2.34)

где

н.у.т.

, – соответственно низшая теплота сгорания натурального

и условного топлива, ккал/кг.

Расход натурального топлива без учета потерь тепла в тепловой се-

ти и собственных нужд в котельной

9,3315

5600

70007,2652

нат

⋅

т н.т.

2.5. Расчет температурных графиков сетевой воды

2.5.1. Качественное регулирование

При качественном регулировании задача расчета состоит в определе-

нии температуры сетевой воды в зависимости от тепловой нагрузки. Рас-

ход воды остается постоянным в течение всего отопительного сезона.

Выражение для определения температуры сетевой воды в подаю-

щем трубопроводе

0,8

0в1

)

0,5

(

−++= , °C.

(2.35)

Температура воды после отопительной установки равна

8,0

0в

010,2

5,0

Δδτττ

−+=−= , °C.

(2.36)

Температура воды после смесительного устройства на вводе составит

8,0

0в

0,23

5,0

ΔΘττ

++=+= , °C.

(2.37)

Источники и системы теплоснабжения промышленных

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

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

Как следует из формул (2.35) – (2.37), температура воды является од-

нозначной функцией относительной нагрузки. Принимая

= 0÷1, можно

найти соответствующие значения температуры воды. Общий вид темпера-

турного графика при исходных данных

=150 °С,

2,0

= 70 °С,

= 95 °С,

=18 °С показан на рис. 2.4. Приведенный график называется отопи-

тельным

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

100

150

-10

-15

2.4. График температур качественного регулирования

отопительной нагрузки (зависимые схемы

присоединения отопительных установок)

Зависимость относительного расхода тепла на отопление от темпе-

ратуры наружного воздуха можно представить графически (рис. 2.4)

с помощью отношения

нв

−

= .

(2.38)

Значения температур сетевой воды в подающем и обратном трубо-

проводах, соответствующие различным относительным расходам тепла

на отопление, приведены в справочной литературе.

Расчетный расход воды на отопление определяется по формуле

0,21

( τ−τ

= , т/ч.

(2.39)

Источники и системы теплоснабжения промышленных

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

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

2.5.2. Качественно-количественное регулирование

При качественно-количественном регулировании осуществляется

изменение расхода и температуры сетевой воды в зависимости от вели-

чины отопительной нагрузки.

Температура воды в подающем и обратном трубопроводах:

)

(

8,0

0в1

5,0

δτΔτ

−++= , °C,

(2.40)

8,0

0в0,2

5,0

Δτ

−+= , °C.

(2.41)

Плавное изменение расхода воды практически осуществить слож-

но, поэтому оно заменяется ступенчатым регулированием (рис. 2.5).

Ступенчатое изменение расхода сетевой воды приводит к ступен-

чатому изменению температуры.

0,8

0,6

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

1,0

100

150

Рис. 2.5. График качественно-количественного регулирования отопительной

нагрузки:

1 – отопительный график; 2 – качественно-количественное регулирова-

ние при плавном изменении расхода воды; 3 – качественно-количественное регули-

рование при ступенчатом изменении расхода воды

Источники и системы теплоснабжения промышленных

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

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

2.5.3. Расчет повышенного температурного графика

Наличие нагрузки горячего водоснабжения увеличивает расход се-

тевой воды, что приводит к увеличению диаметров труб, а следователь-

но, и стоимости тепловой сети. Значительное сокращение расчетных

расходов воды достигается при центральном качественном регулирова-

нии по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения. При

этом методе регулирования в системе поддерживается постоянный рас-

ход сетевой воды, равный расч

етному расходу на отопление G

'. Для

удовлетворения нагрузки горячего водоснабжения температура воды

в подающем трубопроводе должна быть выше, чем требуется по отопи-

тельному графику.

Центральное качественное регулирование по совместной нагрузке

отопления и горячего водоснабжения принимается при суммарном

среднечасовом расходе тепла на горячее водоснабжение более 15 % от

расхода на отопление (

ср.г

/Q′

> 15 %).

Присоединение подогревателей горячего водоснабжения не менее

чем у 75 % абонентов должно быть выполнено по двухступенчатой по-

следовательной схеме (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Присоединение подогревателей горячего водоснабжения

по двухступенчатой последовательной схеме

Суточный баланс тепла на отопление обеспечивается при расчете

температурного графика по «балансовой» нагрузке горячего водоснаб-

жения

, превышающей среднечасовой расход тепла на горячее водо-

снабжение:

ср.г

бб

χ= , кВт,

(2.42)

где

– балансовый коэффициент, учитывающий неравномерность су-

точного графика горячего водоснабжения, обычно

= 1,2.

РР

РТ

вв

2,0

1,0

Источники и системы теплоснабжения промышленных

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

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

Задачей расчета является определение перепадов температур сете-

вой воды в подогревателе верхней ступени (

=τ

– τ

1,0

) и нижней ступе-

ни (

=τ

2,0

– τ

При постоянном расходе сетевой воды и при «балансовой» нагруз-

ке горячего водоснабжения

суммарный перепад температур сетевой

воды в подогревателях верхней и нижней ступени

δ – величина посто-

янная:

const

δτ

21`

===δ+δ=δ

, °C,

(2.43)

где

δτ

' – расчетная разность температур сетевой воды по отопительно-

му графику.

Перепады температур сетевой воды в подогревателях верхней

и нижней ступени определяют для каждого диапазона отдельно.

Диапазон I.

Предварительно определяют температуру водопровод-

ной воды на выходе из подогревателя нижней ступени I

′′′

при

температуре наружного воздуха

′′′

, задавшись величиной недогрева

Δt

′′′

= 5÷10 °C:

Δτ

'''

−=

, °C.

(2.44)

Перепад температур сетевой воды в подогревателе нижней (I) сту-

пени

ττδ

'''

2,0

'''

−= находят из уравнения

'''

хг

хп

−

′′′

, кВт,

(2.45)

откуда

δτδ

хг

хп

хг

хп

'''

−

′′′

−

′′′

, °С.

(2.46)

При известном суммарном перепаде температур

δ значение δ

′′′

оп-

ределяют из выражения

δδ

'''

−δ= , °C.

(2.47)

Диапазон II.

Перепад температур сетевой воды в подогревателе

нижней ступени находят по формуле

'''

−

=δ , °С.

(2.48)

По найденным значениям

, и δ

и известным температурам воды

отопительно-бытового графика (

1,0

, τ

2,0

) находят температуры на по-

дающем и обратном трубопроводах при регулировании по совместной

нагрузке отопления и горячего водоснабжения:

Источники и системы теплоснабжения промышленных

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

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

10,11

=τ

, °C,

(2.49)

20,22

−

=τ , °C.

(2.50)

Графики температур, построенные с помощью равенств (2.49)

и (2.50), называют

повышенными (рис. 2.7).

Рис. 2.7. График температур по совместной нагрузке отопления и горячего

водоснабжения в закрытой системе теплоснабжения («повышенный» график):

1,0

, τ

2,0

– отопительно-бытовой график; τ

, τ

– «повышенный» график

По мере понижения температуры наружного воздуха и роста тем-

пературы воды после отопления соответственно возрастает нагрузка по-

догревателя нижней ступени и увеличивается значение

. Перепад тем-

ператур сетевой воды в подогревателе верхней ступени пропорциональ-

но уменьшается.

При независимом присоединении установок (см. рис. 2.8) для рас-

чета повышенного графика необходимо предварительно определить по

формулам (2.51) и (2.52) температуры сетевой воды перед отопитель-

ным подогревателем (

1,т

) и после него (τ

2,т

). Расчет перепадов темпера-

тур в ступенях I и II подогревателя горячего водоснабжения произво-

дится по формулам (2.42)

− (2.50), при этом принимают вместо τ

1,0

и τ

2,0

соответственно

1,т

и τ

2,т

+8 0 -10 -20

100

120

140

Источники и системы теплоснабжения промышленных

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

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

Рис. 2.8. Независимая схема присоединения отопительной системы при двух-

ступенчатом последовательном присоединении подогревателей горячего во-

доснабжения:

ПО – подогреватель отопления; ЦН – циркуляционный насос;

РО – регулятор отопления; ДТ – датчик температуры воздуха в помещении (или мо-

делирующее устройство)

Температура сетевой воды на входе в теплообменник равна

мп

0,1

мп

0,11

τδτ

ττ

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−+=

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−+=

, °C,

(2.51)

где

– эквивалент расхода нагреваемой воды;

δτ

– расчетная разность температур нагреваемой воды,

0,20,10

′

−τ

′

, Вт;

– безразмерная удельная теплопроизводительность подогревателя;

– меньшее значение эквивалента расхода воды через подогреватель.

Температура сетевой воды на выходе из теплообменника равна

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−⋅+= 1

ττ

пм

0,22

εW

, °C.

(2.52)

Расчет графиков центрального регулирования производят по режи-

му теплопотребления «типового» абонента, для которого отношение

средней часовой нагрузки горячего водоснабжения к расчетной отопи-

тельной такое же, как в целом по району. Для абонентов, режим тепло-

потребления которых отличается от типового, предусматривается груп-

повое или местное регулирование.

При разнородной тепловой нагрузке абонентов ц

елесообразно соче-

тание центрального качественного регулирования по совместной нагрузке

с местным количественным регулированием. Это становится возможным

РO

РТ

вв

1,т

1,0

2,0

2,т

ПО

ЦН

ДТ

Источники и системы теплоснабжения промышленных

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

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

при замене регуляторов расхода РР регуляторами отопления РО, осущест-

вляющими местное регулирование отопительных систем по импульсу от

температуры воздуха в помещении (см. рис. 2.8) или от устройства, моде-

лирующего внутренний тепловой режим помещения.

2.5.4. Расчет скорректированного температурного графика

В открытых системах теплоснабжения разбор воды на горячее водо-

снабжение осуществляется в зависимости от температуры воды в сети.

При температуре воды в подающем трубопроводе, равной 60 °С, водораз-

бор ведется только из подающей линии. С повышением температуры сете-

вой воды (

> 60 °С) водоразбор осуществляется одновременно из обоих

трубопроводов в таком соотношении, чтобы температура воды, посту-

пающей на горячее водоснабжение, была равна 60 °С. В холодный период

отопительного сезона, при

2,0

≥ 60 °С, разбор воды происходит только из

обратной магистрали. Для смешения воды в абонентских узлах ввода пре-

дусматривается установка терморегуляторов (рис. 2.9). Изменение места

и величины водоразбора существенно влияет на гидравлический и теп-

ловой режимы системы теплоснабжения.

Рис. 2.9. Схема абонентского ввода в открытых системах теплоснабжения при

центральном качественном регулировании по отопительной нагрузке:

С – смеситель; ОК – обратный клапан

Выбор метода центрального регулирования производится в зависимо-

сти от соотношения тепловых нагрузок горячего водоснабжения и отопле-

ния, а также схемы абонентского узла ввода. Центральное качественное

регулирование по отопительной нагрузке применяется при отношении

РТ

(1- )

- (1- )

ОК

Источники и системы теплоснабжения промышленных

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

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

0ср.г

< 0,15 и присоединении систем отопления и горячего водоснабже-

ния к тепловой сети по принципу несвязанного регулирования (рис. 2.9).

В этом случае расход воды на отопление поддерживается регулятором

расхода РР и не зависит от нагрузки горячего водоснабжения.

Температура сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах

изменяется по графику качественного регулирования отопительной на-

грузки при минимально допустимой температур

е воды в подающей ма-

гистрали

= 60 °С (рис. 2.10).

+8 0 -10 -20

100

120

140

ро

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

0,5

1,0

1,5

об

, т/ч

Рис. 2.10. Графики температур и расхода воды на горячее водоснабжение при

центральном качественном регулировании открытых систем по отопительной

нагрузке