Материал: Разработка рекомендаций по повышению энергетической эффективности системы теплоснабжения села Шуйское Междуреченского района

В таблице 4 приведены характеристики отводов от магистрального трубопровода к зданиям.

Таблица 4-.Отводы к зданиям от магистральных трубопроводов

2. Схемы тепловых сетей

На рисунке 1 представлена схема тепловой сети.

Рисунок 1 - Схема тепловой сети

На рисунке 2 Представлена технологическая схема центральной котельной.

Рисунок 2 - Технологическая схема центральной котельной

3. Регулировка гидравлического режима сети

Гидравлический расчет тепловых сетей, выполняемый для подбора дроссельных устройств и разработки эксплуатационного режима, производится в целях определения потерь давления в трубопроводах тепловой сети от источника теплоты до каждого потребителя при фактических тепловых нагрузках и существующей тепловой схеме сети.

При гидравлическом расчёте трубопроводов определяют расчётный расход сетевой воды, складывающийся из расчётных расходов на отопление. Перед гидравлическим расчётом составляют расчётную схему тепловой сети с нанесением на ней длин и диаметров трубопроводов, местных сопротивлений и расчётных расходов теплоносителя по всем участкам тепловой сети. Выбираю расчётную магистраль. За расчётную магистраль принимают направление движения теплоносителя от котельной до одного из абонентов, при чём это направление должно обладать наибольшими потерями давления.

-      номер расчётного участка;

-       номер участка предыдущего расчётному;

-       внешний диаметр трубопровода;

-       толщина стенки;

-       тепловая нагрузка на участки;

-      температура обратной воды;

-      температура прямой воды;

-      длина расчётного участка;

-       коэффициент абсолютной эквивалентной шероховатости.

Программа вычисляет следующие величины:

-      сечения трубопровода;

-       разность температур прямой и обратной воды;

-       плотность воды; внутренний диаметр трубопровода;

-       площадь живого сечения трубопровода;

-       средняя температура теплоносителя;

-       расход теплоносителя;

-       скорость жидкости в трубопроводе;

-       предельная квадратичная скорость движения воды;

-       число Рейнольдса;

-       коэффициент кинематической вязкости;

-       коэффициент местных потерь;

-       предельное число Рейнольдса;

-       осреднённый коэффициент местных потерь по формуле Шифринсона;

-       коэффициент гидравлического трения по формуле Альтшуля;

-       удельное линейное падение давление;

-       эквивалентная длина местных сопротивлений;

-       приведённая длина рассчитываемого участка;

-       потери напора на участках;

Данная программа основана на методике расчета изложенной в.

Суммарные потери напора в трубопроводе определяются по формуле:

(3.1)

где D Н - линейные потери напора на участке, м;

DНм - потери напора в местных сопротивлениях, м;

Rл- удельное линейное падение напора, кг/м2м;

l - длинна расчетного участка, м ;

а - осреднённый коэффициент местных потерь;

экв -эквивалентная длина местных сопротивлений, м;

lnp-приведенная длина рассчитываемого участка трубопровода,

р - плотность теплоносителя, кг/м3,

Удельное падение давления от трения:

, (3.2)

где l- коэффициент гидравлического трения;

w- скорость воды в трубопроводе, м/с;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

р - плотность теплоносителя, кг/м3;

d - внутренний диаметр трубопровода, м ;

Коэффициент гидравлического трения при Re < Re пр - рассчитывается по формуле Альтшуля :

, (3.3)

где Кэ - абсолютная эквивалентная шероховатость в водяных сетях принимается 0,001м при существующей схеме), 0,0005 м (при проектируемой схеме).

 (3.4)

Тепловые сети обычно работают в квадратичной области.

Скорость воды в трубопроводе вычисляется по формуле:

 (3.5)

где G - секундный массовый расход, кг/сек;- внутренний диаметр трубопровода, м. Действительный критерий Рейнольдса:

 (3.6)

Исследование режимов течения вшероховатых трубах показывают, что существуют некоторые значения Re пр, при переходе через которые при дальнейшем увеличении число Рейнольдса коэффициент гидравлического трения остаётся постоянным l = const при неизменном диаметре трубопровода.

 (3.7)

Предельное значение числа Рейнольдc:

Длина прямолинейного участка трубопровода диаметром d, линейное падение давления на котором равно падению давления в местных сопротивлениях является эквивалентной длинной местных сопротивлений:

, (3.8)

где Sx - сумма коэффициентов местных сопротивлений.

При расчетах, когда характер и размещение местных сопротивлений на трубопроводе неизвестны, рекомендуется определять осредненный коэффициент местных потерь по формуле профессора Б.Л.Шифринсона: (3.9)

где G - расход теплоносителя, т/ч;- постоянный коэффициент, зависящий от вида теплоносителя. Для воды Z=0,01

Отсюда можно записать:

Lэ=l*a, (3.10)

Приведенная длина участка:

пр=1+1э , м, (3.11)

В дипломном проекте расчет эквивалентной длины местных сопротивлений выполнен по формуле.

Стабилизацию гидравлического режима, поглощение избыточных напоров на тепловых пунктах при отсутствии автоматических регуляторов производят с помощью постоянных сопротивлений - дроссельных диафрагм.

Дроссельные диафрагмы перед системами теплопотребления или обратном трубопроводе или на обоих трубопроводах в зависимости от необходимого для системы гидравлического режима.

Диаметр отверстия дроссельной диафрагмы определяют по формуле:

 (3.12),

где G - расчетный расход воды через дроссельную диафрагму, т/ч;

DН - напор, дросселируемой диафрагмой, м.

Дросселируемый в диафрагме напор находят как разность между располагаемым напором перед системой теплопотребления или отдельным теплоприемником и гидравлическим сопротивлением системы (с учетом сопротивления установленных в ней дроссельных устройств) или сопротивлением теплообменника. Во избежание засорения не следует устанавливать дроссельные диафрагмы с диаметром отверстия менее 2,5 мм. При расчетном диаметре диафрагмы менее 2,5 мм избыточный напор дросселируют в двух диафрагмах, устанавливая их последовательно (на расстоянии не менее 10 диаметров трубопровода) либо на подающем и обратном трубопроводах. Дроссельные диафрагмы как правило, устанавливают во фланцевых соединениях (на тепловом пункте после грязевика) между запорной арматурой, что позволяет заменять их без спуска воды из системы.

4. Пьезометрический график тепловой сети

На рисуне 3 представлен пьезометрический график тепловой сети.

Рисунок 3-Пьезометрический график тепловой сети

5. Разработка рекомендаций

Важным звеном любой системы централизованного теплоснабжения являются тепловые сети. В транспорт тепловой энергии вкладываются большие капиталовложения, соизмеримые со стоимостью строительства ТЭЦ и крупных котельных. Повышение надежности и долговечности систем транспорта тепла является важнейшей экономической задачей при проектировании, строительстве и эксплуатации теплопроводов. Решение этой задачи неразрывно связано с проблемами энергосбережения в системах теплоснабжения.

Наиболее распространенный в стране, в том числе и в Вологодской области, способ отпуска тепловой энергии потребителю - при постоянном расходе теплоносителя. Количество тепловой энергии подаваемой потребителям регулируется путем изменения температуры теплоносителя. При этом предполагается, что каждый потребитель будет получать из общего расхода теплоносителя строго определенное количество, пропорциональное его тепловой нагрузке. Как правило, это условие по ряду объективных и субъективных причин не выдерживается, что приводит к снижению качества теплоснабжения на отдельных объектах. Для устранения этого, теплоснабжающие организации увеличивают расход теплоносителя, что приводит к росту затрат на электроэнергию, увеличению утечек теплоносителя и иногда, к избыточному потреблению топлива.

Решить эти проблемы можно путем периодического проведения мероприятий по оптимизации гидравлического режима тепловой сети, главная цель которых - обеспечить распределение теплоносителя в сети пропорционально тепловым нагрузкам потребителей.

Из большого количества энергосберегающих мероприятий в теплоснабжении оптимизация гидравлического режима тепловой сети (далее по тексту - Регулировка) является наиболее эффективной (при небольших капитальных вложениях дает большой экономический эффект). Кроме того, улучшается качество теплоснабжения. Как правило, регулировка состоит из трех этапов:

-      расчет гидравлического режима тепловой сети и разработки рекомендаций;

-        подготовительных работ;

·   работ по установке в сети и на объектах теплопотребления устройств, распределяющих общий расход теплоносителя.

Реконструкция тепловой сети

Тепловые сети центральной котельной с. Шуйское предприятия МУП ЖКХ «Жилищник» находятся по визуальному осмотру в удовлетворительном состоянии. Несмотря на это, необходимо произвести замену старых труб, желательно на трубы с пенополиуретановой изоляцией, в связи с их долговечностью, простотой монтажа и низкими теплопотерями. На практике из-за нехватки средств не удается произвести замену всех участков тепловой сети. В таких условиях необходимо составить рейтинг реконструкции тепловой сети, т.е. определить наиболее проблемные участки, которые в первую очередь нуждаются в замене.

Для составления рейтинга необходимо определить долю тепловых потерь участка тепловой сети от общего количества проходящей через этот участок теплоты. Долю тепловых потерь в процентах от общего количества проходящей через участок теплоты можно определить по выражению

 (5.1)

где Х - доля тепловых потерь от общего количества проходящей через участок теплоты, %;

Qпот - тепловые потери участка, кВт;

Qпроп - количество проходящей через участок теплоты, кВт.

Тепловые потери участка при надземной прокладке тепловых сетей можно определить по выражению

(5.2)

где tв, tн - средняя температура теплоносителя и температура окружающей среды, 0С;

aв, aн - коэффициенты теплоотдачи от теплоносителя к стенке трубопровода и от наружной поверхности изоляции в окружающую среду, Вт/(м2*0С);

dв, dн - внутренний диаметр трубопровода и наружный диаметр изоляционного покрытия, м;

li - теплопроводность i-го слоя изоляции, Вт/(м0С);

diв , diн - внутренний и наружный диаметры i-го слоя изоляции, м;

b - доля дополнительных теплопотерь через неизолированные части теплопровода, b =0,2.

При расчете нескольких теплопроводов, проложенных в каналах, для учета их взаимного влияния вначале необходимо определить температуру воздуха в канале, а затем - теплопотери каждым трубопроводом. Тепловой баланс можно написать в следующем виде:

 (5.3)

где tI, tк - температура теплоносителя в I-м трубопроводе и температура воздуха в канале, 0С;

n - число трубопроводов;

Rиз I - термическое сопротивление изоляции, 0С/(Вт м);