Главная Обратная связь

Дисциплины:






Энергосбережение в системах распределения пара и горячей воды.



Мероприятия по энергосбережению при распределении и транспорте энергоносителей имеют не­сколько направлений: снижение прямых утечек пара и воды, снижение тепловых потерь теплопрово­дов за счет их изоляции, оптимизация гидравлического сопротивления при транспорте энергоносите­лей и т.д.

В данном издании рассматриваются, в основном, примеры и задачи, относящиеся к оценке нера­циональных затрат энергии при наличии утечек и неизолированных участков теплопроводов.

Напомним читателю некоторые расчетные соотношения, которые используют при оценке нера­циональных затрат энергии в системах транспорта энергоносителей (пара, горячей воды)

Количество тепла (Вт; ккал/ч), передаваемое в окружающую среду нагретой поверхностью трубо­провода, определяется:

(2.1)

где tнар; tв - средняя температура наружной поверхности и окружающего воздуха, °С;

d, L - диаметр и длина трубопровода, м;

α - суммарный коэффициент теплоотдачи, Вт/м2К (ккал/м3·ч·°С).

Для нагретых плоских поверхностей:

(2.2)

где Н - площадь поверхности, м2.

Суммарный коэффициент теплоотдачи учитывает теплоотдачу конвекцией αк и излучением αл. Для расчета первого из них используют зависимости вида Nu=f(Re, ...) или Nu=f(Gr, Pr).

Приближенно для объектов, находящихся вне помещений на открытом воздухе, αк (Вт/м2·К) мож­но оценить:

, Вт/м2·К, (2.3)

где w - скорость ветра, м/с.

Для трубопроводов диаметром до 2 м, находящихся в помещениях:

Лучистый теплообмен между поверхностью технологического обо-
рудования и окружающим про­странством определяется уравнением:

где εп - приведенная степень черноты системы;

с0 - коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела, со= 5,7 Вт/м2·К4;

абсолютные температуры стенок оборудования и окружающих стен.

Потери тепла (Вт/м(ккал/м·ч)) неизолированной трубой в грунте определяются по формуле:

гдеλгр - коэффициент теплопроводности грунта, Вт/м·°С;

Для влажных фунтов можно принимать λгр =1,5; для грунтов средней влажности λгр =1,5 и для сухих грунтов λгр =0,5.

tгр - температура грунта, °С;

r - радиус поверхности трубы, соприкасающейся с грунтом, м;

 

а - глубина заложения оси теплопровода от поверхности земли, м.

Известно, что непрерывно увлажняемая за счет абсорбирования парообразной влаги из окру­жающей среды изоляция теряет в 3-4 раза больше энергии, чем сухая, имеющая влагоизолирующий слой.

Изоляция типа минваты непрерывно увлажняемая потоками воды теряет в окружающее про­странство энергии больше, чем полностью неизолированная поверхность, если температура поверх­ности трубы более 100°С.



При расчете общей длины неизолированных труб для определения потерь тепла важно вклю­чить в расчет все фланцы и запорную арматуру. По тепловым потерям фланец эквивалентен 0,8 м трубы, а вентиль или задвижка эквивалентны 1 м трубы.

Можно считать, что неизолированный фланец эквивалентен по величине по­терь 8 метрам, а вентиль или задвижка - 10 метрам изолированной трубы.

Поскольку экономия тепловой энергии приводит к уменьшению финансовых затрат, а изоляци­онные работы к увеличению последних, то следует для конкретных условий вычислять оптимальную величину изоляции трубопроводов.

Для этого рассчитывают приведенные затраты, руб./м2.

Се - единовременные затраты; Zom пер - продолжительность отопительного периода, сутки; т - 1,05 коэффициент, учитывающий инфляцию; Ст - стоимость тепловой энергии; А = 3,6, если руб./ГДж и А = 0,86, если руб./Гкал.

Единовременные затраты:

Се= 1,25·((Ц+Т)·к + См) (2.7)

Ц - оптовая цена конструкций, руб./м2; Т - стоимость погрузочно-разгрузочных работ; к - 1,02 коэффициент, учитывающий складские расходы; См - стоимость монтажа; - приведенное терми­ческое сопротивление.

Для оценки экономии тепловой энергии в паропроводах и тепловых сетях за счет снижения утечек делят количество теряемого пара и его энтальпию.

Количество пара, попадающего в окружающую среду через неплотности из паропроводов G„.( кг/ч) определяют:

(2.8)

где S -площадь отверстия, мм2; φ- коэффициент расхода пара через неплотности, можно в среднем принимать φ - 0,62; ρ- плотность пара, кг/м3; Р - абсолютное давление пара в паропроводе, Мн/м2 ; (10 ата = 1,1 Мн/м2).

Расход пара (кг/ч) через полное сечение трубопровода в атмосферу Gп, определяют:

Gп = 3600·Smp ·W· ρ , (2.9)

где Smp - площадь поперечного сечения трубы, м2; W – средняя скорость пара, м/с; (обычно принима­ют для перегретого пара W=50 м/с, для насыщенного W=40 м/с).

Пример 2.1

Условие.

Определите экономию тепловой энергии при нанесении изоляции на паропровод Ду 108x4 длиной 10 м, работающий непрерывно в течение года. Температура теплоносителя 150°С. Паропро­вод проложен в помещении, в котором температура +25°С и скорость потока воздуха w = 2 м/с. Тол­щина изоляции обеспечивает температуру на ее поверхности 35 °С.

 

Решение.

Для вычисления потерь теплоты неизолированным трубопроводом находим суммарный коэф­фициент теплоотдачи от трубопровода к наружному воздуху:

Тогда теплопотери неизолированным теплопроводом составят:

Аналогично для изолированного паропровода:

Тогда экономия тепла за год составит:

Пример 2.2

Условие.

Сравните среднегодовое снижение температуры пара в конце паропроводов, проложенных в цехе и вне его на эстакаде и не имеющих внешнего влагоизолирующего слоя изоляции, при следую­щих исходных данных:

1. Параметры перегретого пара на входе в паропровод:

Р1 – давление,

t1 – температура,

h1 – энтальпия,

u1 – удельный объем,

ts1 – температура насыщения,

cp – удельная теплоемкость;

2. Скорость пара wп;

 

3. Длина паропровода:

l1 - длина паропровода, проложенного в цехе,

l2 - длина паропровода, проложенного вне цеха на эстакаде;

4. Диаметр паропровода D;

5. Среднегодовое количество осадков Нос, мм,

Среднегодовая скорость ветра wв;

6. Среднегодовые температуры: tвн - внутри цеха,

tнар<0 °С - вне цеха;

7. Термическое сопротивление изоляции Rиз.

В приближенных расчетах можно принимать температуру стенки внутри паропровода, равную температуре пара, а коэффициенты конвективной теплоотдачи рассчитывать:

для цилиндрических поверхностей диаметром до 2 м внутри помещения:

где tстн – температура наружной поверхности изоляции.

для цилиндрических поверхностей диаметром до 2 м вне помещения:

Решение.

1. Рассматриваем паропровод, проложенный в цехе

1.1 Определим удельный тепловой поток с поверхности паропровода q. Пренебрегаем термическим сопротивлением металлической стенки паропровода.

Решая совместно приведенные выше уравнения, определяем qi - удельный тепловой поток с 1 м2 паропровода.

1.2 Определим температуру пара в конце паропровода.

F1 - площадь поверхности паропровода

G - расход пара в паропроводе

Решая совместно последние четыре уравнения, определяем - температура пара на выхо­де из паропровода.

Полученное значение tвых, сравниваем с температурой насыщения пара ts1 и делаем вывод о возможной конденсации пара.

2. Рассматриваем паропровод, проложенный вне цеха

Так как паропровод проложен вне цеха и не имеет влагоизолирующего слоя изоляции, то на его поверхность будут попадать и испаряться осадки.

 

2.1 Определим количество осадков, попадающих на поверхность паропровода

Считаем, что осадки попадают только на верхнюю половину паропровода, следовательно, площадь, на которой происходит осаждение, равна:

Объем осадков, попавших на паропровод:

Среднегодовая удельная скорость (на 1 м2) выпадения осадков:

где рвод - плотность воды;

n - число часов работы паропровода в году.

2.2. Определим удельный тепловой поток с поверхности паропровода q2 .

При среднегодовой температуре вне цеха tнар<0°C осадки будут в виде снега. Тепловой поток с поверхности паропровода будет складываться из теплового потока за счет конвекции и сублимации.

где rсубл - теплота сублимации льда при температуре tнap (из справочника).

Решая совместно последние два уравнения, определяем q2 - удельный тепловой поток с 1 м2 паропровода.

2.3.Определим температуру пара в конце паропровода

F2 - площадь поверхности паропровода

G - расход пара в паропроводе

Решая совместно последние четыре уравнения, определяем tвых - температура пара на выхо­де из паропровода.

Полученное значение tвых сравниваем с температурой насыщения пара ts1 и делаем вывод о возможной конденсации пара.

Пример 2.3

Условие.

Оцените часовой расход насыщенного водяного пара через неплотности в паропроводе при давлении Р1=1,7 ата, если суммарная площадь отверстий S=15 мм2.

Решение

Утечки пара за 1 час составляют: Gп = 2,3·S·φ·

При давлении насыщенного водяного пара Р = 1,7 ата, V = 1,07 м3/кг (по таблицам насы­щенного водяного пара).

Давление пара в паропроводе, Р = = 0,187 Мн/м2 .

Тогда плотность пара р = ,

Следовательно. Gп = .

Непроизводительные потери энергии за год составят:

ΔQ=Gп·hп·τ= 9,66·644,5·8760=54,5·106

Потери пара даже через небольшие не плотности в течение года приводят к значительным потерям тепловой энергии. Например, утечка пара через отверстие диаметром 1 мм составляют:

 

Абсолютное давление в кгс/см"1
Утечки пара, кг/час 0,6 1,4 1.9 2,7 4,1
Утечки пара, т/год 12,2 35,5
Утечки воды, кг/час 4,5 7,1 8,4

 





sdamzavas.net - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...