Источники и системы теплоснабжения: Методические указания к лабораторным работам

Задача 1.1. Схема зависимого присоединения (рис. 4.10.1)

Задача 1.2. Схема независимого присоединения (рис. 4.10.2)

Исходные данные - расчётные характеристики АБК (Вар. 1): 

1. Расчётный режим: t =18 °С; t = -25 °С; Δt_о' = 64,5 °С; δτ_о' = 130 -70 = 60 °С; θ' = 95 -70 = 25 °С.

2. Текущий режим: _о = 0,4. 

1. Расчётный режим: t =18 °С; t = -25 °С; Δt_о' = 64,5 °С; δτ_о' = 130 -70 = 60 °С. δτ_т' = 150-75 = 75 °С;

θ' = 95 -70 = 25 °С; Ф_т = 1∙5 = 5.  

2. Текущий режим: _о = 0,4. 

Решение

1. Текущее значение температуры наружного воздуха 

t_н = = _о(t- t) - t = 0,4 (18+25) - 18 = -0,8 °С

2. Искомые значения температур сетевой воды по формулам (4.28)-(4.30):

τ_о1 = 18 + 64,5∙0,4^0,8 + (60 – 0,5∙25)∙0,4 = 68,0 °С.

τ_о2 = 18 + 64,5∙0,4^0,8 – 0,5∙25∙0,4 = 44,0 °С.

τ_о3 = 18 + 64,5∙0,4^0,8 + 0,5∙25∙0,4 = 52,5 °С.

1. Беразмернаяя удельная тепловая нагрузка ТО по (4.14), где W_м/ W_б = δτ_о'/ δτ_т' = 60/75 = 0,8

ε_т = 1/(0,35∙0,8+0,65+0,8^0,5/5) = 0,903 (≈ 1,0*).

2. Текущее значение температуры наружного воздуха 

t_н = _о(t- t) - t = 0,4 (18+25) - 18 = -0,8 °С.

3. Искомые значения температур сетевой воды по формулам (4.33), (4.34) и (4.30), где W_о'/W = W_б/ W_м = δτ_т'/ δτ_о'/ = 75/60 = 1,25, а W_т/W = 1:

τ_т1 = 68 + 60(1,25/0,903 - 1)0,4 = 77,2 °С (74,0 °С*),

τ_т2 = 44 + 75(1,0/0,903 - 1) 0,4 = 47,2 °С (44,0 °С*).

4. Проверка по (4.4) при  = 1 и = 1: _о = _т = _о; _т = (77,2 – 47,2)/75 = 0,4; _о = (68 – 44)/60 = 0,4.

* При предельном значении ε_т, т.е.  ε_т → 1.

Вывод. В одинаковых условиях эксплуатации СО зданий (например, при температурном графике 130-70 °С) применение схемы независимого присоединения сопровождается:

·  ростом затрат на строительство ИТП вследствие усложнения схемы присоединения и автоматизации, расширенного состава оборудования (ТО, циркуляционный насос, КИПиА);

·  повышенным уровнем температуры сетевой воды, что при теплоснабжении от ТЭЦ приводит к уменьшению теплофикационной выработки ЭЭ, но с некоторым сокращением её потребления на привод сетевых насосов (в связи с уменьшением W'_т/ W'_о = δτ_о'/ δτ_т');

·  необходимостью подпитки в ИТП СО зданий обратной сетевой водой во избежание недопустимого уровня коррозии ТО и трубопроводов.

Поэтому схемы зависимого присоединения в основном применяются для концевых участков магистральных и распределительных ТС и при подключении зданий высокой этажности.

Задача 3. Гидравлический расчёт закрытой конденсатной сети предприятия по расчётной схеме на рис. ПЗ.1        

Рис. ПЗ.1. Расчётная схема конденсатной сети

I –сепаратор, II – ТИУ, III - конденсатоотводчик

Исходные данные:

1. Прокладка конденсатопроводов – надземная.

2. Давление пара в ТИУ: p₁ = 0,2 МПа; p₂ = p₃ = 0,3 МПа. Давление пара вторичного вскипания в сепараторе p_с = 0,05 МПа.

3. Конденсат от ТИУ отводится без охлаждения. Следовательно, после конденсатоотводчиков устанавливается критическое давление, равное p_кр ≈ 0,5 p₁.

4. Длина участков: l₁ = 200 м; l₂ = 150 м; l₃ = 350 м; l₄ = 250 м; l₅ = 350 м.

5. Расход пара по участкам: G₁ = 0,5 т/ч = 0,14 кг/с; G₂ = 1,4 т/ч = 0,39 кг/с; G₃ = 2 т/ч = 0,56 кг/с; G₄ = 0,9 т/ч = 0,25 кг/с; G₅ = 0,6 т/ч = 0,17 кг/с.

Решение

Расчёт начинают с основной (расчётной) магистрали в направлении движения конденсата от ТИУ с наименьшим давлением потребляемого пара (p₁ = 0,2 МПа).

1. Располагаемый перепад давлений в основной магистрали по (6.18)

δр = р_н – р_к + gρ_ср (z_н - z_к) = (0,2∙0,5 – 0,05)∙10⁶ +9,81∙975(37-35) = 69130 Па = 0,06913 МПа

2. Ориентировочное значение R_л в основной магистрали по (6.12) при α_ср = 0,01(2)^0,5 = 0,0141 по (6.13)

R_лср = δр/ [l (1 + α)] = 69130/[(200 + 150 + 350)∙(1 + 0,0141)] = 97,4 Па/м.

Это значение используется для предварительного выборадиаметров участков 1, 2, 3 основной магистрали, который производится по номограмме для конденсатопроводов (см. ниже) с последующим уточнением по (6.17) после определения μ_см по рис. 6.3.

Участок 1

1. По номограмме (см. ниже) при расходе G₁ = 0,5 т/ч = 0,14 кг/с выбираем конденсатопровод с минимальным значением d_н = 32×2,5 мм, которому соответствует R_л = 60 Па/м. Увеличение d_н до ближайшего значения (38×2,5 мм) приведёт к уменьшению R_л до 21 Па/м, т.е. к ещё большему отличию от R_лср =97,4 Па/м.

2. Сумма коэффициентов местных сопротивлений (табл. 6.1)

Σξ = 2∙0,8 + 1,5  = 3,1.

3. Эквивалентная длина местных сопротивлений (табл. 6.2-6.3)

l_э = l_э1 Σξ = 0,56∙3,1 = 1,74 м.

4. Приведённая длина участка

l_пр = l + l_э = 200 + 1,74 = 201,7 м.

5. Линейные потери давления на участке

δр = R_л l_пр = 60∙201,7 = 12,1∙10³ Па = 0,012 МПа.

6. Давление пара в конце участка

р_к = р_н – δр + gρ_ср (z_н - z_к) = 0,2∙0,5 – 0,012 + 9,81∙975∙(37-30) ∙10^-6 = 0,155 МПа,

7. Поправочный коэффициент для двухфазных конденсатопроводов (рис. 6.3) при р_н = 0,2 МПа и р_к = 0,155 МПа составляет μ_см =1,75.

8. Внутренний диаметр конденсатопровода при протекании двухфазного потока (6.17) составляет

d_всм = μ_смd_в = 1,75∙27 = 47,25 мм.

Тогда к монтажу принимается стандартный трубопровод с d_н = 57×3,5 мм

Участки 2, 3 и ответвления 4, 5.

Расчёт производится по приведённому алгоритму. Результаты расчёта представлены в табл. ПЗ.1. Рекомендуется результаты расчёта участка 1 перенести на ПК (Excel