Опорный конспект дисциплины «Источники и системы теплоснабжения предприятий», страница 46

Тепловая нагрузка определяется технологическим регламентом и требуемой производительностью технологического агрегата (ТА), метеоусловиями (температура наружного воздуха, скорость ветра, продолжительность отопительного и неотопительного периода и др.). Требуемое качество теплоснабжения потребителей и высокий уровень использования энергоносителей в СТ обеспечивается соответствующим методом регулирования.

В СЦТ регулирование по месту применения средств автоматического регулирования САР делится на:

·  центральное – САР в ИТ (ТЭЦ, котельная);

·  групповое – САР в групповых тепловых подстанциях (ГТП и ЦТП);

·  местное - САР в ИТП;

·  индивидуальное - авторегуляторы на теплопотребляющих приборах;

·  комбинированное – сочетание двух и более ступеней регулирования.

По-видимому, с ростом числа ступеней регулирования возрастает качество и надёжность теплоснабжения при соответствующем росте затрат на САР.

В технологических и коммунально-бытовых системах передача теплоты Q (Дж)) за время n (с) осуществляется в различных нагревательных теплообменниках (ТО) и описывается общим уравнением теплового баланса

Q = kFΔtn= W_п (τ₁ – τ₂) n = W_в (t₁ - t₂) n,                               (4.1а)

а при непрерывной работе ТО (n = 1 с), Вт

Q = kFΔt= W_п (τ₁ – τ₂) = W_в (t₁ - t₂),                                  (4.1б)

где k – коэффициент теплопередачи ТО, Вт/(м²·К); F –поверхность нагрева ТО, м²; W_п, W_в – эквиваленты расхода (произведение расхода на удельную теплоёмкость) первичного (греющего) и вторичного (нагреваемого) теплоносителя, Вт/К; τ₁, τ₂ - температура греющего теплоносителя на входе и выходе ТО; t₁, t₂ - температура нагреваемого теплоносителя на выходе и входе ТО;Δt - средняя разность температур между первичным и вторичным теплоносителями в ТО (например, в отопительном приборе), равная

Δt = (τ₁ + τ₂)/2 – (t₁ + t₂)/2 = (τ₁ + τ₂)/2 – t_ср,                             (4.2)

где t_ср – средняя температура нагреваемого теплоносителя.

Из уравнений (4.1 а) и (4.2) следует:

τ₂ = τ₁ – Q / (nW₁)  и  Q = kF [(τ₁ + τ₂)/2 – t_ср] n,                                   

а из совместного решения полученных выражений –

Q = [(τ₁– t_ср] n / [1/(kF) + 0,5 / W₁].                                        (4.3)

Из выражения (4.3) следует, что при заданном значении t_ср тепловая нагрузка может регулироваться по пяти параметрам: τ₁, k, F, W₁ (G₁) и n. Поэтому, при выборе метода регулирования стремятся оптимизировать количество ступеней регулирования и количество регулируемых параметров. Регулирование с изменением поверхности нагрева F практически не применяется, поскольку связано с перерасходом удельных капиталовложений. Изменение n кратковременно применяется только при местном регулировании (регулирование пропусками).

Применяются следующие методы регулирования:

1) Количественное регулирование, когда отпуск теплоты меняется за счёт соответствующего изменения расхода теплоносителя без изменения его параметров (давления и температуры в паровых сетях или температуры в водяных сетях).

2) Качественное регулирование, когда отпуск теплоты меняется за счёт соответствующего изменения параметров теплоносителя (температуры сетевой в водяных ТС) без изменения его расхода.

3)  Качественно-количественное регулирование, когда отпуск теплоты меняется за счёт одновременного изменения расхода и параметров теплоносителя (температуры теплоносителя в водяных ТС).

Количественное регулирование применяется в паровых СТ, поскольку пар перед ТА должен иметь заданные параметры, а его расход G₁ (W₁) меняться в соответствии с требуемой нагрузкой. Регулирование расхода пара на ТА осуществляется у потребителя, а обусловленное этим изменение давления пара в головном паропроводе служит импульсом для соответствующего изменения отпуска пара от ИТ. Поэтому принято считать, что паровые СТ относятся к системам с местным количественным регулированием. Поэтому говоря о регулировании отпуска теплоты в СЦТ, подразумевают водяные СТ.