Файл: Кулоян, Л. Т. Тепло- и холодоснабжение в условиях теплого климата (на примере Армянской ССР).pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.10.2024
Просмотров: 101
Скачиваний: 0
^э.в —■эквивалентный диаметр канала по его внутренним;
размерам, |
м. |
|
|
|
|
|
Тепловое сопротивление стенок канала |
|
|
|
|||
RК |
1 |
In |
Йэ.н |
|
(2 -1 7 ) |
|
2~Х |
|
|||||
|
К |
|
da.в |
|
|
|
где Хк — коэффициент теплопроводности |
материала |
стенок |
||||
канала, ккал/м ■град. ■ч; |
|
|
|
|
||
d э.н— эквивалентный диаметр |
канала |
по его наружным |
||||
размерам, м. |
|
|
|
|
|
|
Коэффициент теплопроводности материала |
стенок |
кана |
||||
лов обычно мало отличается |
от коэффициента |
теплопровод |
ности грунта. Поэтому в большинстве случаев можно прини
мать Ак= |
Аг. |
Принимается также, что |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
da.в |
d9,H |
d9 . |
|
|
|
|
|
|
|
Пользуясь выражениями для указанных термических со |
|||||||||||
противлений, |
получаем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
. |
|
|
|
|
К.с |
tr |
|
|
|
|
|
____ |
Ч к ~ |
1 |
, |
d „+ 2S |
1 |
|
|
1 |
|
|
Т ~ 7 |
4h'~ |
|
|
2тсХиз П |
dH |
9ir(dH+ |
28) |
9Ttd3 |
|
2idr |
П d3 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2 -1 8 ) |
|
|
Для двухтрубной сети суммарные удельные теплопотери |
|||||||||||
определяются по аналогичным для |
бесканальной |
прокладки |
||||||||||
формулам [Л. 4]. |
согласно |
(2—10 Д- 2—18) |
удельных |
тепло- |
||||||||
|
Для |
расчета, |
||||||||||
потерь, исходные величины были взяты в пределах: |
|
|
||||||||||
|
Наружный диаметр трубопровода, dH = |
100—1000 мм; |
||||||||||
|
Температура наружного воздуха |
t„ |
= —40°С — 30°С; |
|||||||||
|
Температура грунта |
|
|
t r |
= |
—20°С-Д 20°С; |
||||||
|
Скорость ветра |
|
|
w |
= |
0 Д- 25 м/сек; |
||||||
|
Коэффициент теплопроводности изоляции X |
= 0,05 -г 015 |
||||||||||
ккал/м ■ч ■град |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Коэффициент теплопроводности грунта М = 1-^-2 |
|
||||||||||
ккал/м -ч - град; |
|
|
|
|
|
= |
1 ~ |
2 м. |
||||
|
Глубина заложения оси трубопровода h' |
|||||||||||
|
По данным расчетов, выполненных на ЭЦВМ, |
построены |
графики, выражающие зависимость удельных теплопотерь от природно-климатических и других факторов [Л. 30]. Один из них приведен на рис. 2—2.
На основании анализа данных расчета, подытоженных также в таблице 2—1, можно сделать следующие выводы:
S1
1. Для всех способов прокладки трубопроводов увеличе ние температуры окружающей среды* tcp слабо влияет на уменьшение удельных теплопотерь. В диапазоне взятых нами исходных данных отношение удельных теплопотерь при t cp = 0°С к удельным теплопотерям при t(p = 20°С зависит только от температуры теплоносителя и составляет при t T.c= Ю0°С— 0,83 и при t T.c= 200°С — 0,91, независимо от характера про кладки трубопроводов (для подземной прокладки такая зако номерность хорошо наблюдается из графика на рис. 2—2).
2. При |
одинаковых диаметрах трубопроводов |
(dH = |
|||||
500 мм) |
и температурах окружающей среды |
(tc = 0°С) |
отно |
||||
шение удельных теплопотерь в зависимости |
от способа |
про |
|||||
кладки |
Я3к:Чв:Чк составляет (1,98-г 2,32) |
: ( 1 , 371, 8) : |
1,0. |
||||
На последние соотношения |
не оказывает |
влияние изменение |
|||||
температуры |
теплоносителя |
(в пределах |
tT.c |
= 100 -f- 200°С). |
Значительным оказывается влияние термического сопротивле ния изоляции. Для бесканальной прокладки отношение qj :q*
увеличивается с увеличением термического сопротивления изо ляции, а для воздушной прокладки, наоборот, отношение Ч в : Чк уменьшается с увеличением этого сопротивления.
Таким образом, при примерно равных условиях минималь ные тепловые потери окажутся при канальной прокладке, а максимальные — при бесканальной. С точки зрения сокраще ния только теплопотерь наиболее приемлемой является каналь ная прокладка.
3. С увеличением диаметра трубопроводов удельные теилопотери растут. Относительный рост удельных теплопотерь с увеличением диаметра трубопровода от 100 мм до 700 мм,
—100 колеблется в пределах 2,34 Д- 3,6 (табл. 2—1). Это отно-
Ч 700
шение слабо зависит от температур среды и теплоносителя. При идентичных условиях влияние диаметра сравнительно сильно сказывается при воздушной прокладке. В этом случае
Ч 700
величина —;— изменяется в пределах 2,8 ф- 3,6.
Ч юо
4. Влияние скорости ветра (при воздушной прокладке) на удельные теплопотери незначительно и практически им можно пренебречь.
Следует подчеркнуть, что такой анализ имеет условный характер. Многие из перечисленных величин взаимно связаны и поэтому рассмотрение влияния каждой из них на удельные
* Д л я в о зд у ш н о й п р о к л а д к и т р у б о п р о в о д о в — т е м п е р а т у р а н а р у ж н о г о в о з д у х а , д л я п о д з е м н ы х п р о к л а д о к — т е м п е р а т у р а г р у н т а .
82
теплопотери при остальных идентичных условиях не совсем, корректно.
В этом смысле более целесообразным было бы все сопо ставления выполнить при предварительно выбранной опти мальной (экономичной) толщине изоляции.
Р и с . 2 — 2. У д ел ь н ы е т еп л о п о т ер и в т еп л о в ы х с е т я х п ри их
п о д з е м н о й б е ск а н а л ь н о й п р о к л а д к е
(А,Из = 0 , 1 1 к к а л / м ■г р а д - ч , Xr = 1 к к а л / м - г р а д ‘ ч;
г л у б и н а за л о ж е н и я о си т р у б о п р о в о д а 1— 2 м ) .
1— t r |
= 20°С , 2 — t r = |
0°С , |
3 — t r = |
— 10°С и 4 — t r = |
— 2 0 СС |
Однако выполненные расчеты в целом достаточно нагляд но показывают, что климатические условия среды не оказы вают большого влияния на удельные теплопотери.
В условиях теплого климата удельные теплопотери могут заметно снижаться только при значительно высокой темпера
туре наружного |
воздуха, |
нехарактерной |
|
для |
отопительного |
|||||||
периода. |
|
|
|
|
|
RH3= 5,6 м2-град-ч/ккал |
||||||
Так, например, при dH= 500 мм, |
||||||||||||
и t-r.c = |
Ю0°С, величина q' для И = |
20°С составляет, |
в зави |
|||||||||
симости |
от способа прокладки, |
всего 66 — 76% от |
q' |
при |
||||||||
tc = —20°С. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
2 — 1 |
|
О т н о с и т е л ь н о е у в е л и ч е н и е у д е л ь н ы х т е п л о п о т ер ь в за в и с и м о с т и о т |
||||||||||||
|
д и а м е т р а |
т р у б о п р о в о д о в , |
( К |
= |
1,0 |
к к а л / м |
-ч |
г р а д ) |
|
|
||
|
|
|
Ч inn |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С п о с о б |
п р о к л а д к и |
Низ = |
7,0 |
R „3 = |
9 ,6 5 |
|
Ни з= |
15,4 |
D _ |
|
||
|
^ИЗ |
|
||||||||||
т р у б о п р о в о д о в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t c p = — |
20°С , |
|
|
^Т.С |
= 100°С |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
В о з д у ш н а я |
|
3 ,5 |
|
2 ,8 8 |
|
3 ,5 4 |
|
2 ,8 4 |
|
|||
К а н а л ь н а я |
|
|
2 ,9 2 |
|
2 ,6 0 |
|
3,1 9 |
|
2 ,6 6 |
|
||
Б е ск а н а л ь н а я |
|
2,81 |
|
2 ,5 5 |
|
3,1 2 |
|
2 ,7 0 |
|
|||
|
|
t c p = |
о ° с , |
|
|
И . с = ю о х |
|
|
|
|||
В о з д у ш н а я |
|
3,5 7 |
|
2 ,9 5 |
|
3 ,6 |
|
|
2,91 |
|
||
К а н а л ь н а я |
|
|
2,91 |
|
2,61 |
|
3,1 8 |
|
2,7 |
|
||
Б е ск а н а л ь н а я |
|
2 ,8 3 |
|
2 ,5 5 |
|
3,1 2 |
|
2 ,6 9 |
|
|||
|
|
t cp = — 2 0 Х , |
|
|
И . |
= 2 0 0 Х |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
В о з д у ш н а я |
|
3 ,4 9 |
|
2 ,8 2 |
|
3 ,4 5 |
|
2 ,8 6 |
|
|||
К а н а л ь н а я |
|
|
2 ,9 3 |
|
2 ,6 |
|
|
3,11 |
|
2 ,7 2 |
|
|
Б ес к а н а л ь н а я |
|
2,8 4 |
|
2 ,5 5 |
|
3,11 |
|
2 ,7 0 |
|
|||
|
|
t c p = О Х , |
|
|
^ т.с |
= 2 0 0 Х |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
В о з д у ш н а я |
|
2,81 |
|
2 ,5 6 |
|
3 ,1 2 |
|
2 ,6 9 |
|
|||
К а н а л ь н а я |
|
|
2,91 |
|
2 ,6 |
|
|
3 ,1 8 |
|
2 ,7 0 |
||
Б е с к а н а л ь н а я |
|
3 ,5 |
|
2 ,8 9 |
|
3 ,5 |
|
|
2 ,8 0 |
|
Однако влияние внешних климатических условий на тран спорт тепла не исчерпывается еще выполненным анализом. Из вестно, что абсолютные величины теплопотерь в сетях зависят
также от диаметра и протяженности трубопроводов и от числа часов их работы в году. Значения последних обусловлено вели
чиной и характером тепловых нагрузок, влияние на которых природно-климатических условий было изложено в § 1—1. Так, например, из-за сравнительно низкой теплоплотности центра-
8 4
лизация теплоснабжения в южных районах может привести при одинаковых, по сравнению с районами холодного клима та, тепловых нагрузках к сооружению более протяженных и
ответвленных тепловых сетей сравнительно малого диаметра. В этом случае влияние теплого климата с точки зрения тепловых потерь на централизацию теплоснабжения может оказаться даже отрицательным, если увеличение теплопотерь от протяженности трубопроводов значительнее, чем их умень
шение из-за более малых диаметров.
Например, согласно |
нашим данным |
(таблица 2—1), от- |
Ч700 |
равно трем. |
т- |
ношение — — в среднем |
Вели считать, что в |
|
Чюо |
|
|
сравниваемых климатических условиях протяженности тепло вых сетей пропорциональны отношениям теплоплотностей (при равных Qp^), то с точки зрения теплопотерь условия
транспорта тепла в обоих случаях окажутся идентичными (ес ли значение теплоплотности для теплого района меньше чем для холодного не более чем в три раза).
На транспорт тепла существенное влияние оказывает
также рельеф местности.
В горных районах сложность рельефа затрудняет и удоро жает транспорт тепловой энергии, и тем самым оказывает отрицательное влияние на централизацию теплоснабжения.
Отрицательное влияние сложного рельефа на экономику транспорта тепловой энергии может быть вызвано не только дополнительными затратами, связанными с падением давле ния пара в паропроводах, сооружением промежуточных под качивающих станций для водяных сетей, но и значительным осложнением самих сетей с точки зрения их конфигурации и особенно регулирования гидравлических режимов.
Величинами, характеризующими рельеф, могут служить разность геодезических уровней (средняя и максимальная), уклон и его направление и т. д. Уклон может быть как односто ронним с расположением источника теплоснабжения в нижней или верхней точках, так и двухсторонним (подъем и спуск, спуск и подъем). В отдельных случаях, в пределах теплоснаб жающей системы, могут оказаться более сложные комбинации этих элементов. Условия рельефа могут диктовать не только конфигурацию, но и способ прокладки тепловых сетей—под земные или надземные, а также вид теплоносителя.
В условиях с л о ж н о г о |
р е л ь е ф а |
наиболее прием |
||
лемой может оказаться п а р о в а я |
с и с т е м а |
теплоснаб |
||
жения, особенно если источник тепла |
расположен ниже пот |
|||
ребителей (как например, предполагаемый |
источник центра |
|||
лизованного теплоснабжения |
в г. Кафане |
Армянской ССР). |
||
При расположении источника тепла в высшей |
точке уклона |
85