2.3. Тепловой расчет теплопроводов

Опреде­ляется предварительное значение тепловых сопротивлений теплопро­вода, м·с·град/кДж

Основными задачами теплового расчета является определение тепловых потерь теплопроводами и выбор толщины тепловой изоляции.

Расчет выполняется отдельно для подающей и обратной линий. Толщина изоляции трубопроводов определяется исходя из предвари­тельно принятых норм тепловых потерь. Норма потери тепла 1 метром трубопровода q_l^' определяется в зависимости от наружного диаметра трубопровода и среднегодовой температуры теплоносителя. Нормы потерь тепла для надземной прокладки теплопроводов приведены в приложении И. После выбора нормы тепловых потерь опреде­ляется предварительное значение тепловых сопротивлений теплопро­вода, м·с·град/кДж

где t_т - температура теплоносителя (в подающей или обратной линии),°С;

t₀ - температура окружающей орды, принимается равной сред­ней температуре за отопительный период (приложение В), °С

Затем вычисляется условный параметр

где λ_из - коэффициент теплопроводности основного слоя изоляции, кДж/(с.м.град); R_c - сумма термического сопротивления защитного покрытия и сопротивления теплоотдаче от поверхности изоляций к окружающему воздуху (приложение К), с.м.град/кДж. Коэффициент теплопроводности изоляции λ_из определяется по приложению Л в зависимости от средней температуры изоляцион­ного слоя t_сл. Значения средней температуры изоляционного слоя принимаются из приложения М в зависимости от температуры тепло­носителя и температуры окружающей среды t_о.

П

А

Р

А

М

Е

Т

Р

k_из

↑

5 10 15 20 25 30 40 50 70 100 150 200

→ Толщина изоляции δ_из, мм

Рисунок 2 - График для определения толщины изоляции.

Используя график на рисунке 2, по условному параметру k_из принимается толщина основного слоя тепловой изоляции теплопрово­дов δ_из . Определив таким образом основные размеры теплоизоляции, переходят к определению действительных значений тепловых потерь.

Суммарные тепловые потери теплопроводов (кВт) определяются отдельно для подающей и обратной линий по формуле

где q_l - действительные удельные тепловые потери изолированным теплопроводом, кДж/(с·м);

l- расстояние между ТЭЦ и районом теплоснабжения, м; l_k - суммарная длина компенсаторов, м;

β- коэффициент местных потерь тепла, учитывающий потери фланцев, фасонных частей и арматуры. При надземной прокладке магистральных тепловых сетей принимается β =1,2

Действительные удельные тепловые потери изолированным теплопроводом определяются по формуле

где R_т – действительное полное термическое сопротивление изолированного теплопровода, м ·с·град/кДж.

Величина действительного полного термического сопротивления изолированного трубопровода определяется в зависимости от способа прокладки теплопроводов.

где R_из – термическое сопротивление основного изоляционного слоя, м·с ·град /кДж;

R_с- термическое сопротивление защитного покрытия,

м·с ·град /кДж;

R_Н - термическое сопротивление теплоотдаче от поверхности изоляции к окружающему воздуху, м·с ·град /кДж;

Термическое сопротивление основного слоя изоляции определяется по формуле

где d_из – наружный диаметр основного слоя изоляции.м;

d_н – наружный диаметр трубопровода, м;

λ_из – коэффициент теплопроводности основного слоя изоляции (приложение Л), кДж /(с·м·град).

Наружный диаметр основного слоя изоляции, м

Термическое сопротивление теплоотдаче от поверхности изоляции к окружающему воздуху определяется по формуле

где d_к – наружный диаметр защитного покрытия изоляции, равен d_к= d_из+( 0,010,02), м;

α_н – коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляционной конструкции к окружающей среде, кДж /(с·м² ·град). Принимается по таблице 10 в зависимости от скорости ветра, которая определяется по приложению В.

Таблица 10 - Коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляционной конструкции в окружающую среду [8]

Условия прокладки трубопроводов	Коэффициент теплоотдачи, кДж/(с∙м2∙град)
Надземная прокладка – при скорости ветра 5 м/с	0,0209
- при скорости ветра 10м/с	0,0291
- при скорости ветра 15м/с	0,0349

Действительная температура на поверхности изоляции определяется по формуле

Если действительная температура на поверхности изоляции превышает допустимую, то необходимо увеличить толщину основного слоя изоляции и затем повторить тепловой расчет теплопроводов.

3 Выбор теплофикационного оборудования

3.1 Выбор сетевых подогревателей

Характер теплофикационного оборудования зависит от профиля ТЭЦ и типа системы теплоснабжения, а также от того входит ТЭЦ в энергосистему или работает отдельно. Для водяных систем теплоснабжения, кроме подпиточных установок, основное теплофикационное оборудование включает в себя пароводяные подогреватели и сетевые насосы.

Подогрев горячей воды, направляемой в тепловую сеть, производится на ТЭЦ в специальных подогревательных установках, обогреваемых паром из отборов турбин, а на некоторых ТЭЦ частично в водогрейных котлах. На ТЭЦ с турбогенераторами малой мощности устанавливается общая центральная подогревательная установка. Наиболее простой является одноступенчатая схема включения подогревателей.

Суммарная теплопроизводительность подогревателей и водогрейных котлов должна быть равна максимальному расходу теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Резервные подогреватели и водогрейные котлы не устанавливаются. Распределение тепловой нагрузки между ступенями производится с учетом коэффициента теплофикации.

Тепловая производительность основного подогревателя, кВт

- максимальный расход теплоты на отпление, вентиляцию и горячее водоснабжение, кВт

α_ТЭЦ – оптимальный коэффициент теплофикации района, для ориентировочных расчетов можно принимать в пределах 0,4- 0,6 [7]

По известной теплопроизводительности подогревателя определяется необходимая площадь поверхности нагрева, м²

По известной теплопроизводительности подогревателя определяется необходимая площадь поверхности нагрева, м²

где k_п – коэффициент теплопередачи подогревателя, рекомендуется принимать k_п = 3 – 4 кДж/ /(см²·град)

Средний температурный напор в подогревателе при противотоке теплоносителей определяется по формуле

t₁ – температура сетевой воды на выходе из подогрвателя (в подающей линии тепловой сети), ºC;

t₂ - температура сетевой воды на входе в подогрватель (в обратной линии тепловой сети), ºC;

По необходимой площади поверхности нагрева подбирается подогреватель из числа выпускаемых промышленностью. На ТЭЦ с турбоагрегатами единичной мощностью до 50 МВт преимущественно применяются вертикальные пароводяные подогреватели с прямыми трубками (приложение Н).