Ляликов Б.А. Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть 1

Подождите немного. Документ загружается.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

Рис. 4.13. Графики температур, расходов тепла и сетевой воды

на горячее водоснабжение при смешанной схеме присоединения

подогревателей

Эквивалент расчетного расхода сетевой воды на горячее водоснаб-

жение, с учетом выражения (4.61), равен

)

(τ

)(

'''

г2,

'''

хг

'''

пг

'''

г2,

'''

−

'''

, кВт / °С.

(4.63)

Температура сетевой воды на выходе из подогревателя нижней

ступени определяется из равенств:

)

ττ

)((

'''

см

'''

−+=

, кВт,

(4.64)

'''

г0

'''

см

'''

ττ

−=

, °С.

(4.65)

Отсюда, с учетом выражения (4.61), получим

)

(

)

(

)(

ττ

'''

см

'''

−

−=

, °С,

(4.66)

где

– эквивалент расчетного расхода воды на отопление.

ро

МКР

ЦР

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

В диапазоне II вследствие повышения температуры воды после

отопления, подогрев водопроводной воды в подогревателе ступени I

увеличивается. При этом тепловая нагрузка подогревателя ступени II

соответственно снижается. Регулятор температуры РТ (см. рис. 4.12)

уменьшает поступление сетевой воды в подогреватель верхней ступени.

Эквивалент расхода сетевой воды на горячее водоснабжение опре-

деляют на основе решения уравнений:

)()

(

хпввхсмм1,1

ttWtW

−=−=

, кВт,

(4.67)

)

ττ

()()

(

г2,1гпгввп1мII,II

−=−=−=

WttWtW

, кВт,

(4.68)

)(

ττ

см0г2,00г2,г

WWWW

+=+

, кВт,

(4.69)

где

, ε

– безразмерная удельная теплопроизводительность подогре-

вателей ступеней I и II;

I,м

, W

II,м

– водяные эквиваленты, соответствующие меньшим зна-

чениям расходов воды в ступенях I и II;

вв

= G

с, W

= G

с – эквиваленты расходов водопроводной и сете-

вой воды на горячее водоснабжение;

W′

= G

с – эквивалент расхода сетевой воды на отопление.

Решение уравнений производят методом подбора. Задавшись эквива-

лентом расхода сетевой воды

, проверяют величину t

. Если t

≠ 60 °С,

расчет повторяют. Из рис. 4.10 и 4.13 видно, что максимальный расход се-

тевой воды на горячее водоснабжение наблюдается при температуре на-

ружного воздуха

'''

в точке излома температурного графика.

4.6. Центральное регулирование закрытых систем

по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения

Наличие нагрузки горячего водоснабжения увеличивает расход се-

тевой воды, что приводит к увеличению диаметров труб, а, следова-

тельно, и стоимости тепловой сети. Значительное сокращение расчет-

ных расходов воды достигается при центральном качественном регули-

ровании по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения.

При этом методе регулирования в системе поддерживается постоянный

расход сетевой воды, равный расч

етному расходу на отопление G

'. Для

удовлетворения нагрузки горячего водоснабжения температура воды в

подающем трубопроводе должна быть выше, чем требуется по отопи-

тельному графику.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

Центральное качественное регулирование по совместной нагрузке

отопления и горячего водоснабжения принимается при суммарном

среднечасовом расходе тепла на горячее водоснабжение более 15 % от

расхода на отопление (

ср.г

/Q′

> 15 %).

Присоединение подогревателей горячего водоснабжения не менее

чем у 75 % абонентов должно быть выполнено по двухступенчатой по-

следовательной схеме (рис. 4.14). Сетевая вода перед поступлением

в систему отопления проходит через подогреватель верхней ступени,

где температура ее снижается от

до τ

1,0

. Расход воды на горячее водо-

снабжение изменяется регулятором температуры РТ. Обратная вода по-

сле системы отопления поступает в подогреватель нижней ступени, где

остывает от

2,0

до τ

. Постоянный расход сетевой воды на вводе под-

держивается регулятором РР. Последовательное включение подогрева-

теля верхней ступени дает возможность использовать в качестве тепло-

вого аккумулятора строительные конструкции здания. В часы макси-

мального водопотребления снижается температура воды, поступающей

в систему отопления, что приводит к уменьшению отдачи тепла. Этот

небаланс компенсируется в часы минимального водопотребления, когда

в сист

ему отопления поступает вода с температурой более высокой, чем

требуется по отопительному графику.

Рис. 4.14. Присоединение подогревателей горячего водоснабжения

по двухступенчатой последовательной схеме

Суточный баланс тепла на отопление обеспечивается при расчете

температурного графика по «балансовой» нагрузке горячего водоснаб-

жения

, превышающей среднечасовой расход тепла на горячее водо-

снабжение:

РР

РТ

вв

2,0

1,0

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

ср.г

бб

, кВт,

(4.70)

где

– балансовый коэффициент, учитывающий неравномерность су-

точного графика горячего водоснабжения, обычно

= 1,2.

Задачей расчета является определение перепадов температур сете-

вой воды в подогревателе верхней ступени (

=τ

÷ τ

1,0

) и нижней сту-

пени (

=τ

2,0

÷ τ

При постоянном расходе сетевой воды и при «балансовой» нагруз-

ке горячего водоснабжения

суммарный перепад температур сетевой

воды в подогревателях верхней и нижней ступени

δ – величина посто-

янная:

const

δτ

δδδ

===+=

, °C,

(4.71)

где

δτ

' – расчетная разность температур сетевой воды по отопитель-

ному графику.

Перепады температур сетевой воды в подогревателях верхней

и нижней ступени определяют для каждого диапазона отдельно.

Диапазон I. Предварительно определяют температуру водопро-

водной воды на выходе из подогревателя нижней ступени I

′′′

при

температуре наружного воздуха

′′′

, задавшись величиной недогрева

Δt

′′′

= 5÷10 °C:

Δτ

'''

−= , °C.

(4.72)

Перепад температур сетевой воды в подогревателе нижней I ступе-

ни

ττδ

'''

2,0

'''

÷= находят из уравнения

'''

хг

'''

−

, кВт,

(4.73)

откуда

δτδ

хг

'''

хг

'''

−

, °С.

(4.74)

При известном суммарном перепаде температур

δ значение δ

′′′

оп-

ределяют из выражения

δδδ

'''

−= , °C.

(4.75)

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

Диапазон II. Перепад температур сетевой воды в подогревателе

нижней ступени находят по формуле

'''

х2

'''

−

=δ , °С.

(4.76)

По найденным значениям

, и δ

и известным температурам воды

отопительно-бытового графика (

1,0

, τ

2,0

) находят температуры на по-

дающем и обратном трубопроводах при регулировании по совместной

нагрузке отопления и горячего водоснабжения

10,11

, °C,

(4.77)

δττ

22,02

−=

, °C.

(4.78)

Графики температур, построенные с помощью равенств (4.77)

и (4.78) называют повышенными (рис. 4.15).

Рис. 4.15. График температур по совместной нагрузке отопления и горячего

водоснабжения в закрытой системе теплоснабжения («повышенный» график):

1,0

, τ

2,0

– отопительно-бытовой график; τ

, τ

– «повышенный» график

По мере понижения температуры наружного воздуха и роста тем-

пературы воды после отопления соответственно возрастает нагрузка по-

догревателя нижней ступени и увеличивается значение

. Перепад тем-

ператур сетевой воды в подогревателе верхней ступени пропорциональ-

но уменьшается.

+8 0 -10 -20

100

120

140

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

При независимом присоединении установок (рис. 4.16) для расчета

повышенного графика необходимо предварительно определить по фор-

мулам (4.34) и (4.35) температуры сетевой воды перед отопительным

подогревателем

1,т

и после него τ

2,т

. Расчет перепадов температур

в ступенях I и II подогревателя горячего водоснабжения производится

по формулам (4.70)–(4.78), при этом принимают вместо

1,0

и τ

2,0

соот-

ветственно

1,т

и τ

2,т

Расчет графиков центрального регулирования производят по режи-

му теплопотребления «типового» абонента, для которого отношение

средней часовой нагрузки горячего водоснабжения к расчетной отопи-

тельной такое же, как в целом по району. Для абонентов, режим тепло-

потребления которых отличается от типового, предусматривается груп-

повое или местное регулирование.

Рис. 4.16. Независимая схема присоединения отопительной системы при

двухступенчатом последовательном присоединении подогревателей горячего

водоснабжения:

ПО – подогреватель отопления; ЦН – циркуляционный насос;

РО – регулятор отопления; ДТ – датчик температуры воздуха в помещении (или мо-

делирующее устройство)

При разнородной тепловой нагрузке абонентов целесообразно со-

четание центрального качественного регулирования по совместной на-

грузке с местным количественным регулированием. Это становится

возможным при замене регуляторов расхода РР регуляторами отопле-

ния РО, осуществляющими местное регулирование отопительных сис-

тем по импульсу от температуры воздуха в отапливаемом помещении

(рис. 4.16) или от устройства, моделирующего внутре

нний тепловой

режим помещения.

РO

РТ

вв

1,т

1,0

2,0

2,т

ПО

ЦН

ДТ

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

4.7. Регулирование открытых систем теплоснабжения

В открытых системах теплоснабжения разбор воды на горячее во-

доснабжение осуществляется в зависимости от температуры воды в се-

ти. При температуре воды в подающем трубопроводе, равной 60 °С, во-

доразбор ведется только из подающей линии. С повышением темпера-

туры сетевой воды (

> 60 °С) водоразбор осуществляется одновремен-

но из обоих трубопроводов в таком соотношении, чтобы температура

воды, поступающей на горячее водоснабжение, была равна 60 °С. В хо-

лодный период отопительного сезона при

2,0

≥ 60 °С разбор воды про-

исходит только из обратной магистрали. Для смешения воды в абонент-

ских узлах ввода предусматривается установка терморегуляторов

(рис. 4.17). Изменение места и величины водоразбора существенно влияет

на гидравлический и тепловой режимы системы теплоснабжения.

Рис. 4.17. Схема абонентского ввода в открытых системах теплоснабжения

при центральном качественном регулировании по отопительной нагрузке:

С – смеситель; ОК – обратный клапан

Выбор метода центрального регулирования производится в зави-

симости от соотношения тепловых нагрузок горячего водоснабжения

и отопления, а также схемы абонентского узла ввода. Центральное ка-

чественное регулирование по отопительной нагрузке применяется при

отношении

0ср.г

< 0,15 и присоединении систем отопления и горя-

чего водоснабжения к тепловой сети по принципу несвязанного регули-

рования (рис. 4.17). В этом случае расход воды на отопление поддержи-

РТ

(1- )

- (1- )

ОК

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

вается регулятором расхода РР и не зависит от нагрузки горячего водо-

снабжения.

Температура сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах

изменяется по графику качественного регулирования отопительной на-

грузки при минимально допустимой температуре воды в подающей ма-

гистрали

= 60 °С (рис. 4.18).

+8 0 -10 -20

100

120

140

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

0.5

1.0

1.5

об

G , т/ч

Рис. 4.18. Графики температур и расхода воды

на горячее водоснабжение при центральном качественном

регулировании открытых систем по отопительной нагрузке

Расчетный расход воды на горячее водоснабжение определяется по

формуле

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

)

(

3600

tс

−

кг/ч.

(4.79)

Величина водоразбора из подающей линии

и из обратной

об

равна

,β

т/ч,

(4.80)

,β)1(

об

−=

т/ч,

(4.81)

где

β – доля водоразбора из подающего трубопровода.

Из уравнения теплового баланса узла смешения горячего водо-

снабжения

ττ

2,0

об

г1

ггг

GGtG

и равенств (4.80), (4.81) получим

ττ

2,01

2,0г

−

(4.82)

В течение отопительного сезона доля водоразбора из подающей ма-

гистрали изменяется в пределах 0

≤ β≤1 (cv/ рис. 4.18). В холодный период

отопительного сезона при температуре обратной воды

2,0

> 60 °С расход

воды на ГВС снижается пропорционально отношению (

– t

)/(τ

2,0

– t

В этом диапазоне расход сетевой воды на горячее водоснабжение

равен

)(

3600

х0,2

−τ

кг/ч.

(4.83)

При суммарном среднечасовом расходе тепла на ГВС более 15 %

расчетного часового расхода тепла на отопление (

ср

гвс

> 0,15) регу-

лирование открытых систем производится по совместной нагрузке ото-

пления и горячего водоснабжения качественным или качественно-

количественным методом.

Центральное качественное регулирование

в открытых системах по совместной нагрузке

Центральное качественное регулирование в открытых системах по

совместной нагрузке (скорректированный температурный график

) при-

меняют при соотношении тепловых нагрузок у большинства потребите-

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

100

лей в пределах 0,15

≤ Q

ср.г

≤ 0,3. Регуляторы расхода в абонентских

узлах ввода устанавливают перед ответвлением на горячее водоснабже-

ние (рис. 4.19); они поддерживают постоянный расход воды, равный

расчетному на отопление. Водоразбор из подающей линии уменьшает

поступление сетевой воды в систему отопления. Небаланс тепла на ото-

пление компенсируется некоторым повышением температуры в подаю-

щем трубопроводе по сравнению с отопительным графиком. При этом

методе регулирования строительные конструкции здания могут быть

использованы в кач

естве аккумулятора тепла, выравнивающего нерав-

номерности суточного графика теплопотребления.

Рис. 4.19. Схема абонентского ввода в открытых, системах теплоснабжения

при центральном качественном регулировании по совместной нагрузке ото-

пления и горячего водоснабжения

Для сохранения суточного баланса тепла на отопление основной

расчет проводится по балансовой нагрузке горячего водоснабжения

= χ

ср.г

с балансовым коэффициентом, равным χ

= 1,1.

Расход воды на отопление при любой температуре наружного воз-

духа и балансовой нагрузке горячего водоснабжения определяют из

уравнения теплового баланса системы отопления с учетом водоразбора

на горячее водоснабжение:

ττ

()β(

0,21г

−−= c

кВт,

(4.84)

где

– расчетный расход воды на отопление, кг/с.

РТ

РР

2,0

(1- ) г

- г

ОК