Энергосбережение при транспортировке теплоносителей. Уменьшение мощности, затрачиваемой на прокачку теплоносителя

Лекция №6

Энергосбережение при транспортировке теплоносителей

• Основные факторы энергосбережения:
• Экономичность конструкции систем транспортировки, их ремонтопригодность, быстрое обнаружение и устранение неполадок и отказов, надежность работы.
• Эффективная теплоизоляция канала, надежно и долговечно работающая при условиях эксплуатации.
• Малое гидравлическое сопротивление канала, по которому проходит транспортировка теплоносителя, что обеспечивает малую мощность, затрачиваемую на прокачку теплоносителя.
• Герметичность систем транспортировки, что обеспечивает энергосбережение на воспроизводство теплоносителя.

1. Энергосбережение при подземной и воздушной прокладке теплопроводов

Трубопроводы могут располагаться под землей или могут быть проложены по воздуху. Под землей они могут располагаться в проходных, полупроходных, непроходных каналах и непосредственно в грунте. Самые дорогие и сложные это теплопроводы в проходных каналах. Проще и дешевле осуществляется прокладка в грунте. В проходных каналах (высота которых ≈ 2.5 м) обслуживающий персонал может производить ремонт и сварочные работы, в полупроходных частично, а в непроходных находится трубопровод. Однако в некоторых случаях прокладка в грунте практически невозможна. Так в городах ремонт теплотрасс из-за выемки грунта затруднен. Поэтому в городах, как правило, применяется прокладка тепловых сетей в проходных каналах, в которых располагаются также силовые электрические кабели, кабели связи и водопровод. Это обеспечивает комплексное решение вопроса энерго- и водоснабжения, и, в конечном счете, ведет к энергосбережению. Одной из существенных недостатков подземной прокладки тепловых сетей является разрушение теплоизоляции под действием влаги грунтовых вод и влажного воздуха в каналах, что приводит к большим тепловым потерям. Поэтому часто, где это возможно, применяют воздушную прокладку теплопроводов с металлической защитой от дождей, часто это цинкованное железо. Она проще в изготовлении и ремонте, и, следовательно, в этом плане обеспечивает энергосбережение. Однако она применяется только на окраинах городов или на территориях промышленных предприятий. Вопрос о выборе типа теплопровода (воздушный или подземный) решается с учетом местных условий и технико - экономического обоснова- ния.

Предизолированные трубы

2. Уменьшение мощности, затрачиваемой на прокачку теплоносителя

Потери давления, а, следовательно, и мощность затрачиваемая на прокачку теплоносителя зависит прежде всего от скорости, и следовательно от диаметра трубопровода. Необходимо отметить, что увеличение диаметра хотя и уменьшает мощность на прокачку теплоносителя, но при этом увеличивается металлоемкость конструкции и энергозатраты на производство и монтаж трубопровода. Поэтому увеличивая диаметр и уменьшая мощность, затрачиваемую на прокачку теплоносителя, вместо ожидаемой экономии энергозатрат можно получить их увеличение. Обычно скорости движения теплоносителей при их транспортировке по трубам в различных отраслях техники зависят от условий работы и рабочих параметров. При движении жидкого и газообразного теплоносителя по трубопроводам мощность, затрачиваемая на его прокачку равна: N= G .ΔP/ρ.ηн (1) где G - расход теплоносителя, кг/с; ΔP - гидравлическое сопротивление трубопровода, Па; ρ - плотность, кг/м3; ηн - КПД нагнетательного устройства. Тепло, передаваемое по теплопроводу: Q = G⋅Cp ⋅ Δt (2) где Cp- теплоемкость теплоносителя, кДж/(кг·°К), Δt- перепад температур на входе и выходе теплоносителя у потребителя, °С N = (Q·ΔP)/(Cp·Δt ·ρ·ηн) (3)

Отсюда следует, что при одинаковых передаваемых тепловых нагрузках Q и перепадах температур Δt мощность, затрачиваемая на прокачку теплоносителя N, будет тем меньше, чем выше теплоемкость Ср и плотность теплоносителя ρ при прочих равных условиях. Поэтому перекачка теплоносителей в жидком виде требует меньших затрат энергии по сравнению с газообразными теплоносителями. В холодильной технике и системах кондиционирования воздуха часто применяется схема хладоснабжения с промежуточным хладоносителем; ее применяют, как правило, тогда, когда источник потребления холода располагается на удаленном расстоянии от холодильной станции (расстояние может быть до 1 км.). В испарителе холодильной машины жидкий теплоноситель, циркулирующий в промежуточном контуре и охлаждающий воздушные калориферы находящихся в комнатах помещения. Здесь для циркуляции в промежуточном контуре жидкого теплоносителя