Схемы котельных установок
Тепловые схемы котельных
Тепловая схема пароводогрейной котельной
Проектирование источников теплоснабжения показало, что тепловая нагрузка котельной в виде горячей воды обычно превышает паровую нагрузку. Однако даже при заданном соотношении расчетных тепловых нагрузок в виде пара и горячей воды выбор варианта чисто паровой или пароводогрейной котельной требует расчетов и технико - экономического обоснования. Сантехпроект выполнил расчеты удельных показателей котельных с паровыми и водогрейными котлами, сопоставление их с удельными показателями котельных с паровыми котлами и подогревателями сетевой воды табл. Удельные показатели котельных с паровыми и водогрейными котлами по данным Сантехпроекта. Необходимо учитывать, что в комбинированной котельной при остановке одного из паровых котлов водогрейный котел не может покрыть требующиеся паровые нагрузки, а тепловую нагрузку водогрейного котла частично или полностью можно покрыть с помощью паровых котлов и подогревателей воды. Вследствие этого в чисто паровой котельной суммарная установленная теплопроизводительность всех агрегатов будет меньше, чем установленная теплопроизводительность котельной с паровыми и водогрейными котлами. Основным доводом в пользу сооружения крупных комбинированных котельных являются меньшие удельные капитальные вложения. Установка водогрейных котлов и их вспомогательного оборудования, как правило, требует значительно меньших затрат, чем установка паровых котлов со вспомогательным оборудованием и крупных пароводяных подогревателей при равной теплопроизводительности. Вследствие этого паровые котельные превращаются в комбинированные с паровыми и водогрейными агрегатами. В некоторых случаях для удешевления строительства и эксплуатации в крупных паровых производственных котельных применяют установку водогрейных котлов для покрытия пиковых теплофикационных нагрузок. Покрытие летних нагрузок систем горячего водоснабжения в подобных котельных сравнительно просто производить водой, подогретой в пароводяных подогревателях. Последнее более рационально, чем применяемое иногда использование питательной или подпиточной воды из баков - деаэраторов, качество которой не всегда может соответствовать нормам на питьевую воду. Теплоносителями являются насыщенный пар и горячая вода. На схеме нанесены только те элементы, которые необходимы для расчета. Связующими элементами паровой и водогрейной частей схемы являются паропроводы и система водоподготовительной установки для двух видов теплоносителей. Направление потоков рабочего тела в паровой части котельной следующее: После контроли качества конденсат насосом 7 перекачивается в головку деаэратора питательной воды В деаэратор поступает весь конденсат от пароводяных подогревателей, размещенных в здании котельной, а также подогретая химически очищенная вода и пар из редукционно - охладительной установки РОУ 17 для барботажа деаэрируемой воды. Кроме РОУ, пар подается к внешним потребителям и к мазутному хозяйству котельной. Водогрейная часть тепловой схемы котельной показана на рис. Из обратной магистрали тепловых сетей и из деаэратора 15 для подпитки сетей вода поступает к сетевым насосам 3. После насосов 3 в обратную линию насосом рециркуляции 5 подается горячая вода для получения расчетной температуры. На входе в водогрейные котлы 1. Часть воды из обратной линии тепловых сетей, после сетевых насосов, перепускается в подающую линию, где она смешивается с горячей водой из водогрейных котлов для поддержания температуры в тепловой сети. В летнее время, когда водогрейные котлы не работают, пар используется для подогрева сетевой воды для нужд горячего водоснабжения в пароводяных подогревателях. Для представления о развернутой тепловой схеме производственно-отопительных комбинированных котельных на рис. Подогрев сетевой воды летом производится в пароводяных подогревателях 14 и 15, что позволяет не подавать воду с низкой температурой в стальные водогрейные котлы. Особенностью данной котельной установки является размещение оборудования паровой части по агрегатному принципу, а водогрейной - по общестанционному. Необходимо отметить некоторые особенности, присущие данной схеме в целом. К ним относятся возможность работы обеих частей котельной при выходе из работы одного из барботажных деаэраторов 4 с перегрузкой другого , допустимость останова в летний период водогрейных котлов КВ-ГМ и перевод подогрева сетевой воды для горячего водоснабжения в блок подогревателей 14 и 15, а также возможность использования этого блока в отопительный период в качестве пиковых подогревателей при наличии резервной паровой мощности. При разработке принципиальной тепловой схемы котельной с паровыми и водогрейными котлами для открытых систем теплоснабжения может быть использована схема по рис. В установках с паровыми и водогрейными котлами иногда применяют двухступенчатую схему подогрева сетевой воды, в которой первой ступенью служат пароводяные подогреватели, второй - водогрейные котлы. Последнее особенно важно при использовании башенных водогрейных котлов типа ПТВМ в котельных, работающих на высокосернистом мазуте. В двухступенчатые тепловые схемы котельных с паровыми и водогрейными котлами подогрева сетевой воды тепловая нагрузка от горячего водоснабжения в течение всего года будет покрываться паровыми котлами, которые одновременно снабжают паром технологических потребителей. Естественно, что двухступенчатый подогрев сетевой воды усложняет тепловую схему котельной и увеличивает капитальные вложения, которые должны быть обоснованы технико-экономическими расчетами. При разработке тепловых схем котельных с паровыми и водогрейными агрегатами следует определять расходы теплоты и параметры теплоносителей для всех пяти возможных режимов работы системы теплоснабжения. Такие котельные обладают большой маневренностью. При сравнительно небольших отопительно - вентиляционных нагрузках могут работать только паровые котлы и сетевые пароводяные подогреватели, а при росте тепловых нагрузок в виде горячей воды, установленные водогрейные котлы могут быть легко и быстро включены в работу и доведены до расчетной теплопроизводительности. Установки с паровыми и водогрейными котлами, несмотря на кажущуюся сложность, достаточно надежны в эксплуатации. Поэтому они находят применение даже для котельных, от которых потребители получают теплоту только в виде горячей воды. В подобных котельных существенно облегчается разогрев мазута в железнодорожных цистернах и последующее повышение его температуры в подогревателях. О предприятии Обратная связь. Заказать звонок Отправить заявку. Главная Котлы Словарь терминов Статьи о котлах Книги по котлам Контакты. Меню Котлы жаротрубные Котлы на дровах Котлы на самотяге Котлы КВм Котлы КВр Котлы КВа Котлы в МВт Котлы в КВт Топки котлов. Тепловые схемы котельных с паровыми и водогрейными котлами Проектирование источников теплоснабжения показало, что тепловая нагрузка котельной в виде горячей воды обычно превышает паровую нагрузку. Принципиальные тепловые схемы котельных с паровыми и водогрейными котлами. Котельный завод "Котлы КВ" тел.: У вас есть вопросы? Оставьте ваши контактные данные и наши менеджеры свяжутся с вами Имя.
Различают два вида теплоснабжения — централизованное и децентрализованное. При децентрализованном теплоснабжении источник и потребитель тепла находятся близко друг от друга. Децентрализованное теплоснабжение разделяют на местное теплоснабжение от местной котельной и индивидуальное печное, теплоснабжение от котлов в квартирах. В зависимости от степени централизации системы централизованного теплоснабжения ЦТС можно разделить на четыре группы:. Процесс ЦТС состоит из трех операций — подготовка теплоносителя ТН , транспорт ТН и использование ТН. Подготовка ТН осуществляется на теплоприготовительных установках ТЭЦ и котельных. Транспорт ТН осуществляется по тепловым сетям. Использование ТН осуществляется на теплоиспользующих установках потребителей. Комплекс установок, предназначенных для подготовки, транспорта и использования теплоносителя называется системой централизованного теплоснабжения. Сюда относят потребление воды на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение ГВС , кондиционирование. Максимальная температура в тепловых сетях не превышает 0 С в прямом трубопроводе , минимальная — 70 0 С в обратном. Для покрытия технологической нагрузки как правило применяется водяной пар с давлением до 1. В качестве источников тепла применяются теплоподготовительные установки ТЭЦ и котельных. На ТЭЦ осуществляется комбинированная выработка тепла и электроэнергии на основе теплофикационного цикла. Раздельная выработка тепла и электроэнергии осуществляется в котельных и на конденсационных электростанциях. При комбинированной выработке суммарный расход топлива ниже, чем при раздельной. Тепловую нагрузку можно разделить на сезонную и круглогодичную. Изменение сезонной нагрузки зависит главным образом от климатических условий — температуры наружного воздуха, его влажности, скорости ветра, солнечной радиации и т. Основную роль играет изменение температуры наружного воздуха. Сезонная нагрузка имеет сравнительно постоянный суточный график и переменный годовой. К сезонной нагрузке относят нагрузки отопления, вентиляции зимние нагрузки , кондиционирования летняя нагрузка. К круглогодичной нагрузке относятся нагрузка горячего водоснабжения ГВС и технологическая нагрузка. График технологической нагрузки зависит от характера производства. График нагрузки ГВС зависит от благоустройства зданий, состава населения, графика рабочего дня, режима работы коммунальных предприятий. Технологическая и нагрузка ГВС слабо зависят от времени года. Цель отопления — поддержание температуры внутреннего воздуха в помещении на заданном уровне. Температура воздуха в помещении зависит от назначения помещения, а в промышленных зданиях от характера выполняемых работ. Значения температуры воздуха в помещениях принимаются согласно [1,2]. Для поддержания температуры воздуха в помещении постоянной необходимо обеспечить равенство теплопотерь и теплопритоков. Потери тепла обусловлены теплопередачей через ограждения, на которых перепад температур более 5 0 С - Q т , а также инфильтрацией, Q инф - затрат тепла на нагрев воздуха, поступающего извне через неплотности ограждений. В производственных помещениях тепло расходуется также на нагрев материалов и транспортных средств, поступающих извне - Q мт. Приток тепла в помещения осуществляется через отопительные установки - Q о и от внутреннего тепловыделения - Q вт. Учитывается для пола 1-го этажа и потолка верхнего n 1 ;. При проектировании источников тепла потребность тепла на отопление может быть определена по укрупненным показателям. Определение расхода тепла на отопление по объему здания. Приводится в СниП, а также в [1,2]. Максимальные потери тепла и, соответственно, максимальный отпуск тепла на отопление определяется по расчетной температуре для отопления - t но. Это есть средняя температура наиболее холодной пятидневки из восьми зим за последние 50 лет. При расчете по укрупненным показателям при отсутствии перечня зданий с указанием их назначения t в принимают равной 18 0 С, если t но 0 С и равной 20 0 С, если. Для экономного использования топлива большое значение имеет правильный выбор начала и конца отопительного периода. Для производственных помещений с внутренними тепловыделениями отопительный период начинается при той температуре наружного воздуха, при которой. Такой способ определения расхода тепла применяется только для жилых районов. Под вентиляционной нагрузкой понимают потребность в тепле для подогрева воздуха, подаваемого извне в помещения. А - с незначительным выделением вредностей. При отпуск тепла на вентиляцию не увеличивается, при этом уменьшается кратность обмена воздуха. Минимального значения кратность обмена достигает при. В - при особом техническом обосновании очень много вредностей определяется по средней температуре наиболее холодных суток. К круглогодичной нагрузке относятся технологическая нагрузка и нагрузка ГВС. Технологическая нагрузка задается технологами и зависит от вида производства. Нагрузка ГВС имеет существенно неравномерный характер как в течение суток, так и по дням недели. Наибольший расход горячей воды наблюдается в утренние и вечерние часы, из дней недели — в субботу. Среднедельный расход тепла на ГВС отдельных жилых, общественных и промышленных зданий определяется по формуле. При других значениях t х. В местах водоразбора должна поддерживаться температура горячей воды для открытых систем — не ниже 60 0 C и не выше 70 0 C; для закрытых систем — не ниже 55 0 C и не выше 75 0 C. Для жилых зданий, больниц, детских садов, санаториев, домов отдыха и т. При отсутствии данных о количестве и типе жилых и общественных зданий в новых районах средненедельный расход тепла на ГВС можно определять по формуле. Средний за сутки наибольшего водопотребления расход тепла на ГВС равен , где - коэффициент недельной неравномерности, равный для жилых и общественных зданий 1. Расчетный максимально-часовой расход тепла на ГВС равен. Здесь - коэффициент суточной неравномерности. ОК - обратный клапан; Э - водоструйный эжектор или элеватор; РТ - регулятор температуры; В - воздушник; ОП - отопительный прибор; С - смеситель. В закрытых системах сетевая вода используется для подогрева вторичной воды, поступающей в систему ГВС, то есть на абонентском вводе закрытых систем устанавливаются водоводяные подогреватели 1 или 2. Подключение их может быть одноступенчатое или двухступенчатое, выполненное по параллельной, двухступенчатой последовательной или двухступенчатой смешанной схемам. На оси абсцисс откладывают количество часов, в течение которых наблюдается температура равная или меньшая данной. По оси ординат откладывают часовой расход тепла. Построим на графике два прямоугольника, площадь которых равна площади графика. Тогда для прямоугольника 0BCD0 высота CD равна среднему расходу тепла за отопительный период. Для прямоугольника 0KLN0 отрезок 0N представляет длительность использования расчетной тепловой нагрузки за сезон. Если тепловая нагрузка обеспечивается из различных источников, то удобно пользоваться интегральным графиком. График продолжительности суммарной тепловой нагрузки делят на равные интервалы по оси ординат. Интегральные графики, построенные для какого-либо одного географического пункта можно с достаточной точностью использовать для всего климатического пояса. При получим - т. Например, есть два источника тепла. Водяные системы теплоснабжения подразделяются на открытые и закрытые. В открытых системах на нужды ГВС забирается вода из тепловой сети. В закрытых системах вода на нужды ГВС подогревается сетевой водой в теплообменниках. Схемы присоединения установок ГВС показаны на рис. По числу трубопроводов системы ТС делятся на одно-, двух-, трех- и многотрубные. Открытая система ТС должна иметь как минимум одну трубу. В закрытой системе необходимы как минимум два трубопровода. В городах в большинстве случаев применяются двухтрубные системы. Они применяются в том случае, если всем потребителям нужно тепло примерно одного потенциала. Там, где требуется еще и нагрузка повышенного потенциала, применяется трехтрубная система. В этом случае две магистрали — подающие, и одна — обратная. В зависимости от характера абонентских установок, выбирается та или иная схема присоединения их к тепловой сети. Отопительные установки могут присоединяться по зависимой и независимой схемам. При зависимом присоединении вода, циркулирующая в системе отопления, нагревается в теплообменнике водой из тепловой сети. В зависимой схеме в отопительные приборы поступает вода из тепловой сети. При этом существует жесткая гидравлическая связь между системой отопления и тепловой сетью. Максимальное давление в отопительной установке ограничено прочностью отопительных приборов. Надежность зависимых систем невелика. Тепловая нагрузка в течение отопительного сезона меняется. Поэтому для поддержания требуемого теплового режима тепловую нагрузку необходимо регулировать. Различают центральное, групповое, местное и индивидуальное регулирование. Центральное регулирование осуществляется на ТЭЦ и котельных. Групповое — на групповых тепловых подстанциях. Местное — на местных тепловых подстанциях. Индивидуальное — непосредственно у абонентов. Если тепловая нагрузка у всех потребителей примерно одинакова, то можно ограничиться центральным регулированием. В большинстве же случаев тепловая нагрузка неоднородна. В этом случае центральное регулирование ведется по характерной тепловой нагрузке для большинства потребителей. В первую очередь это отопительная нагрузка и совместная нагрузка отопления и ГВС. Во втором случае расход воды в ТС увеличивается незначительно по сравнению с регулированием по отопительной нагрузке или не меняется. Основное количества тепла в абонентских системах расходуется на нагрев. Поэтому тепловая нагрузка в первую очередь зависит от режима теплопередачи. Теплопередача описывается уравнением теплопередачи. Из уравнения теплового баланса. Изменение и имеют ограничения. Температура сетевой воды не может быть ниже 60 0 С, необходимой для обеспечения температуры воды ГВС и не может быть выше температуры насыщения для данного давления. Расход воды определяется располагаемым перепадом давления на ГТП и МТП. Если один из теплоносителей — пар, то его температуру можно изменять меняя давление дросселированием. Регулирование путем изменения длительности работы n называется регулированием пропусками. Применяется как местное в дополнение к центральному. Выбор метода регулирования зависит от гидравлической устойчивости системы. Гидравлическая устойчивость - это способность системы поддерживать заданный гидравлический режим и характеризуется коэффициентом гидравлической устойчивости. Здесь - располагаемый перепад давления у наиболее удаленного потребителя;. Если у 0,4 , то применяется качественное регулирование. Центральное регулирование ориентируется на основной вид нагрузки района. Таковой может быть нагрузка отопления регулирование по отопительной нагрузке , либо совмещенная нагрузка отопления и ГВС регулирование по совмещенной нагрузке. Обозначим через расчетные значения величин при. Текущие значения этих же величин обозначим через. Связь между можно представить в виде. Если , то можно пользоваться среднеарифметической разностью температур. Для целей расчета регулирования тепловой нагрузки уравнение 2. Поэтому удобнее пользоваться максимальной разностью температур. Для более сложных схем этого сделать не удается. Поэтому пользуются приближенным выражением. Если вычислять D t по 2. Отношение удельной теплопроизводительности к полной теплоемкости называется безразмерной теплопроизводительностью, или коэффициентом эффективности. Применительно к системам отопления относится к воздуху, а - к воде. Если один из теплоносителей пар, то и. В отопительных установках отношение. Для отопительной установки максимальная разность температур. Если кроме отопительной нагрузки есть еще и нагрузка ГВС, то, независимо от метода регулирования, температура воды в подающем трубопроводе не должна быть ниже уровня, определяемого условиями ГВС. Для поддержания такой температуры делается подрезка температурного графика при 65 0 С - для открытой системы и 70 0 С - для закрытой системы. График температур приобретает вид ломаной. Точке излома температурного графика соответствует температура наружного воздуха. При происходит смена регулирования с качественного на количественное, либо регулирование пропусками. При график температур сетевой воды рассчитывается для случая регулирования либо по отопительной нагрузки, либо по совмещенной нагрузке отопления и ГВС. Температуры сетевой воды рассчитываются только по отопительной нагрузке по уравнениям 2. Расход в сети переменен и равен в прямом трубопроводе:. График температур в системе отопления. Система вентиляции проектируется таким образом, чтобы при температура сетевой воды после вентиляционной установки была равна. Желательно, чтобы в диапазоне температур графики температур и совпадали. При проектировании источников тепла допускается, чтобы в течение всего отопительного периода принимать. В открытых системах вода на ГВС частично забирается из подающего трубопровода и частично — из обратного. Это необходимо для поддержания нужной температуры ГВС. Рассмотрим построение графика температур и расхода воды на ГВС в закрытых системах при параллельном присоединении абонентской установки к тепловой сети. Схема параллельного присоединения абонентской установки. Максимальный расход сетевой воды на ГВС имеет место при минимальной температуре в подающем трубопроводе в часы максимальной нагрузки ГВС. Расчетное значение расхода на ГВС определяется по. При постоянной температуре греющей воды перед подогревателем ГВС изменение нагрузки ГВС, то есть расхода горячей воды приводит к пропорциональному изменению расхода греющей воды из тепловой сети. При этом температура сетевой воды после подогревателя остается постоянной. Графики температуры и расхода сетевой воды на ГВС в закрытой системе при параллельном присоединении. При проектировании источников тепла принимают. При параллельном присоединении тепло воды из обратного трубопровода не используется для нагрева вторичной воды. Это приводит к увеличению расхода сетевой воды и снижению эффективности системы теплоснабжения. Параллельную схему рекомендуется применять при. В большинстве случаев применяется двухступенчатые схемы. Водопроводная вода сначала подогревается водой из обратной магистрали, а затем окончательно подогревается водой из подающего трубопровода. Величина недогрева Dt нед принимается равной 5…10 0 С. Запишем уравнения баланса тепла для подогревателя П 1. Подставив величину расхода во второе из уравнений баланса и приравняв их, получим. Расчет тепловой схемы станции нужно вести по. В закрытых и открытых схемах расходы сетевой воды на отопление и вентиляцию одинаковы. Однако расходы сетевой воды на нагрузку ГВС отличаются. При одинаковых Q и одинаковых t 1 в открытых системах , а в обратном трубопроводе. Там, где есть кроме отопительной нагрузки и нагрузка ГВС, можно значительно уменьшить расчетный расход в тепловой сети при переходе от центрального регулирования нагрузки отопления к центральному регулированию совмещенной нагрузки отопления и ГВС. При таком методе регулирования можно обеспечить нагрузку ГВС без дополнительного увеличения расхода сетевой воды или с небольшим его увеличением. Для обеспечения качественного теплоснабжения при регулировании по совмещенной нагрузке необходимо, чтобы наряду с центральным регулированием на ТЭЦ или котельной проводилось дополнительно групповое или местное регулирование всех видов нагрузки на ГТП и МТП. Наиболее распространенной схемой присоединения абонентов является двухступенчатая последовательная схема см. Когда регулятор температуры увеличивает расход воды через подогреватель П 2 , регулятор расхода снижает расход так, что на сопло элеватора поступает практически постоянный расход сетевой воды. Если расход воды становится равным , то регулятор расхода полностью закрывается, и весь расход воды идет через подогреватель П 2. При качественном регулировании расход воды на абонентском вводе поддерживается постоянным и равным. Температуры сетевой воды и должны быть рассчитаны с учетом нагрузки отопления и ГВС. Значения и рассчитываются по уравнениям 2. Расход воды в прямом трубопроводе есть , в обратном трубопроводе -. Расход воды на вентиляцию рассчитывается как для отопительной нагрузки, но по температурам во ды и. Для двух подогревателей const. Величины , и найдем с помощью уравнений баланса тепла для системы в целом и подогревателей 1 и 2. Задают величину недогрева водопроводной воды в подогревателе второй ступени П 2 при - 0 С. Таким образом, в этом случае все тепло на ГВС обеспечивается подогревателем П 2. Графики температур сетевой воды. Схема открытой системы представлена на рис. Расход воды на абонентском вводе поддерживается постоянным. Подставим и в формулу для b. Для заданной температуры определяем. Расход воды в прямом трубопроводе есть. Для получения одинакового закона изменения расхода воды у всех абонентов необходимо при выключенном расходе ГВС установить одинаковые напоры в подающем и обратном трубопроводах на всех абонентских вводах. На всех абонентских вводах должны быть обеспечены условия: Степень изменения расхода воды у всех потребителей будет одинакова, если. Нагрев воды до 0 С. По особому согласованию с заводом — изготовителем котлы могут выпускаться с нагревом до 0 С. В водогрейных котлах недопустимо парообразование во избежание образования накипи, пережога труб и гидроударов. Для этого необходимо поддерживать постоянной скорость воды в трубной системе, то есть водогрейные котлы работают нормально только при постоянном расходе. Давление на выходе из котла должно быть такое, чтобы t нас превосходило на 10…15 0 С максимальную температуру в сети — это определяет расположение насоса в схеме. Во избежание низкотемпературной коррозии в хвостовых поверхностях котла поддерживают температуру воды выше температуры точки росы. Для поддержания заданной температуры делается узел рециркуляции с выхода котла на вход. При сжигании высокосернистого мазута расход воды через котел должен быть увеличен вдвое. Водогрейные котлы выпускаются с числом ходов по воде кратным двум и при сжигании высокосернистого мазута, а также при использовании котла в пиковом режиме число ходов воды сокращается вдвое. Для поддержания постоянного расхода воды в котле предусмотрен узел перепуска, то есть часть воды проходит мимо котла. Одновременно перепуском регулируется температура воды в подающем трубопроводе. Восполнение потерь воды в сети производится химочищенной деаэрированной водой, поэтому в котельной предусматривается установка химводоочистки и деаэратор. Деаэратор предусмотрен вакуумного типа. Давление в деаэраторе может быть от 0,07 до 0,6 атм. Обычно деаэратор регулируется на давление 0,3 ата. Он может работать с обогревом и без обогрева. При работе без обогрева температура воды на входе в деаэратор должна быть на 5…10 0 С выше температуры насыщения по давлению в деаэраторе. При работе с обогревом температура воды на входе в деаэратор на 5…7 0 С ниже температуры насыщения по давлению в деаэраторе. Нагрев производится водой из котла. Температура исходной воды зависит от места забора воды. Для нормальной работы водоочистки температура перед ней должна быть 25…40 0 С зависит от схемы химводоочистки. Поэтому перед химводоочисткой вода должна быть нагрета горячей водой из котла в водоводяном теплообменнике. После ХВО температура воды на 0…5 0 С ниже температуры воды перед ней. Для нормальной работы деаэратора после ХВО устанавливают водоводяной теплообменник. При использовании в котельной мазута в качестве основного или резервного топлива, температура воды на выходе из котла должна быть не ниже 0 С если мазут поступает по трубопроводам разогретым. При поступлении мазута в цистернах для разогрева при его сливе и перед форсунками котла используется только пар. В этом случае в водогрейной котельной устанавливаются служебные паровые котлы. Схема котельной — по варианту паро-водогрейной. Для нормальной работы ВПУ требуется большое количество реагентов. При работе водоочистки большое количество агрессивных растворов выбрасывается в окружающую среду. Поэтому при работе системы при температуре не выше 95… 0 С для обработки воды применяются ИОМСы. Они вводятся через дозатор в трубопровод. При этом ионный состав воды не меняется, но сдерживается накипеобразование. Вместо вакуумных деаэраторов в котельных небольшой производительности можно устанавливать центробежные деаэраторы труба длиной 1,5 — 2 метра, завихритель. Вода внутри трубы движется по спирали. При этом за счет действия центробежных сил газы отделяются от воды и удаляются в окружающую среду через трубку малого диаметра, расположенной по оси. При работе котельной на открытые системы в схеме источника тепла обязательно предусматривается установка бака - аккумулятора после деаэратора. Паровые котельные сооружаются при отпуске тепла с паром и в небольшом количестве - с горячей водой. Промышленные паровые котлы выпускаются на давление 9, 14, 20,. Котлы на давление 9, 14, 20 атм вырабатывают либо сухой насыщенный пар, либо слабо перегретый температура перегретого пара не выше 0 С. Для поддержания солевого баланса делается продувка котла. Для этого в схеме котельной предусмотрена установка расширителя с сепаратором непрерывной продувки. Вода после сепаратора должна быть охлаждена до температуры порядка 40…50 0 С. Для охлаждения предусмотрена установка теплообменников, в которых греется либо сырая вода, либо химочищенная вода перед деаэратором. Пар после сепаратора используется в деаэраторе. Пар на собственные нужды котельной подается только через РУ. При отпуске тепла с горячей водой в котельной обязательно устанавливаются не менее двух пароводяных сетевых подогревателей и резервные не устанавливаются. Для снижения температуры конденсата из условия нормальной работы деаэратора обязательна установка охладителей конденсата. Температура конденсата после них составляет 90…95 0 С. При частичном или полном возврате конденсата от потребителей в котельной предусмотрена установка не менее двух конденсатных баков. Отстоявшийся в баке конденсат должен быть охлажден и пропущен через химводоочистку для очистки от масел, окислов железа и др. Так как требования к качеству питательной и подпиточной воде разные по содержанию солей жесткости , то в котельной предусмотрена установка двух деаэраторов атмосферного типа давление 1,2 атм, температура 0 С. Для уменьшения потерь пара через деаэратор подпиточной воды химочищенная вода должна быть нагрета перед ним до температуры 90…95 0 С. Допускается установка одного совмещенного деаэратора при работе на закрытые системы и мягкой исходной воде. Если средневзвешенная температура входящих потоков Д-1 недопустимо низка, то после ОСВ ставится дополнительный пароводяной теплообменник. Температура питательной воды для котлов с давлением до 20 атм включительно должна быть не ниже 0 С. Если котлы вырабатывают пар с давлением 40 атм, то температура питательной воды должна быть 0 С. В этом случае питательная вода после атмосферного деаэратора догревается до требуемой температуры в пароводяном теплообменнике. Окончательный выбор варианта котельной должен определяться технико-экономическим расчетом. При составлении тепловой схемы пароводогрейной котельной должны учитываться особенности как паровых, так и водогрейных котельных, а именно: Питательный деаэратор должен быть только атмосферного типа. Подпиточный деаэратор может быть как атмосферного, так и вакуумного типа. Обогрев в атмосферных деаэраторах производится только паром, а вакуумные деаэраторы могут работать с паровым, водяным обогревом или без обогрева. Химочищенная вода перед деаэратором нагревается тем же теплоносителем, что и деаэратор. Если деаэратор без обогрева — то по выбору проектировщика. Наличие в котельной паровых и водогрейных котлов позволяет использовать водогрейные котлы для покрытия части коммунально-бытовой нагрузки. Так, в открытых системах при подогреве сырой, химочищенной воды и подпиточного деаэратора паром, нагрузка ГВС обеспечивается работой паровых котлов, а водогрейные котлы рассчитываются на отпуск отопительно-вентиляционной нагрузки. В закрытых системах возможно применение двухступенчатого подогрева сетевой воды: Такое решение удорожает котельную, но возможности резервирования и надежности теплоснабжения увеличиваются. С целью уменьшения количества устанавливаемых котлов в пароводогрейной котельной созданы унифицированные пароводогрейные котлы, которые могут вырабатывать либо один вид теплоносителя пар или горячую воду , либо два вида и пар, и горячую воду. При работе в пароводогрейном режиме в котле формируются два самостоятельных контура: Распределение поверхностей нагрева между этими контурами может быть разным. При различных включениях поверхностей нагрева может меняться тепло- и паропроизводительность при неизменной суммарной мощности котла. Для разделения пароводяной смеси в паровой контур должен быть включен выносной циклон — сепаратор. Недостатком пароводяных котлов является невозможность регулирования одновременно нагрузки и по пару, и по горячей воде. Как правило, регулируется работа котла по отпуску тепла с водой. При этом паропроизводительность котла определяется характеристикой. Возможно появление режимов с избытком или недостатком паропроизводительности. Для использования избытков пара на линии сетевой воды обязательна установка пароводяного теплообменника. В остальном схема с комбинированными котлами аналогична схеме водогрейной котельной с разнотипными котлами. Выбор типа котельной, если он предопределен внешними факторами, проводится на основе технико-экономических расчетов. Количество и единичная мощность оборудования определяется по результатам расчета тепловых схем котельных. При выборе оборудования следует стремиться к укрупнению единичной производительности. В котельных отопительного назначения резервных котлов не устанавливают. В котельных промышленного и промышленно — отопительного назначения вопрос о резервировании паровых котлов определяется требованиями внешних потребителей. Если потребитель не допускает перерывов в подаче пара, то в котельной устанавливается минимум один резервный паровой котел и максимум два. Во всех остальных котельных резервных котлов не устанавливают. Часовой отпуск тепла с горячей водой Q отп. G ут — потери теплоносителя в сети. При расчете тепловых схем можно принимать: Температура сетевой воды на входе и выходе теплоснабжающей станции. Зависит от метода регулирования. При отпуске тепла с паром задается часовой расход пара на выходе из теплоснабжающей станции D отп. По результатам расчета определяется максимальная мощность источника тепла и составляются варианты котельной по составу оборудования. Расчет ведется из условия выхода из строя наиболее крупного агрегата. Оставшееся оборудование должно обеспечить расчетную нагрузку на технологию, отопительно-вентиляционную при и средненедельную на ГВС. По результатам расчета определяется единичная мощность оборудования. По результатам расчетов 3 и 4 режимов определяются технико-экономические показатели источника тепла. Иногда появляется необходимо сть расчета 5 режима, соответствующего. По результатам расчета определяются перекачивающие установки. При расчете необходимо помнить, что расход воды через котел во всех режимах должен быть постоянным. Отпуск тепла можно изменять только количеством работающих котлов. Температура воды зависит от схемы обработки воды. В общем случае , лучше 0…2 0 С. Если деаэратор работает без обогрева, то: Расчетная тепловая схема водогрейной котельной. Температура - температура на входе в котел. Зависит от вида сжигаемого топлива. При сжигании газа или низкосернистого мазута — не ниже 70 0 С. При сжигании высокосернистого мазута - не ниже 0 С. При сжигании твердых топлив первоначально определяют температуру точки росы и температуру на входе в котел принимают не ниже: Для максимально зимнего режима минимально допустимое количество установленных котлов — 2, оптимальное — 2. Исходя из этого оценивается единичная производительность котла: По найденым значениям и выбирается котел с производительностью из номенклатурного ряда. По выбранной производительности котла Q 1К определяется количество установленных котлов: Для всех остальных режимов определяется количество работающих котлов по уже выбранной единичной мощности. Если для какого-либо режима обычно для максимально зимнего получится , то принимают и пересчитывают: По уравнению материального баланса узла 3 определяется расход рециркулируемой воды, а из теплового баланса этого же узла — температура воды на входе в котел. Если найденное значение не совпадает с ранее принятым значением смотри п. При наличии подрегулировки перед подогревателем t нас определяется при давлении 2…2. Из уравнения теплового баланса деаэратора. Действительный расход пара есть. Отсюда находят D псв. Здесь S кв — солесодержание котловой воды, зависит от типа котла и сепарационных устройств в барабане. Расчет расширителя с сепаратором продувочной воды. Давление в сепараторе зависит от схемы использования потоков после сепаратора. В котельных промышленного назначения при использовании пара после сепаратора в питательном деаэраторе, давление в сепараторе 2…4 атм. Из уравнений материального и теплового балансов находят D с и G с. Расчет расхода пара на подогрев сырой воды. Охладитель сепарированной воды может быть установлен на линии химически очищенной воды перед питательным деаэратором. Из уравнения теплового баланса определяется D п2. Расчет расхода пара на подогрев химически очищенной воды выполняется, если перед питательным деаэратором есть пароводяной теплообменник. В противном случае рассчитывается температура воды перед питательным деаэратором. Если теплообменника нет, то эта температура рассчитывается из уравнения теплового баланса. Из уравнения находят D п2. Расход пара D д1 определяется из уравнения материального баланса деаэратора. Действительный расход пара определяется с учетом выпара. Уточняется паропроизводительность котельной и сравнивается с предварительно заданной величиной. В последующих приближениях a принимается по результату предыдущего приближения. При использовании этих турбин вся электроэнергия вырабатывается в теплофикационном режиме, но так как существует жесткая связь между отпусками тепла и выработкой электроэнергии, то станции только турбинами типа Р не оснащаются. Пар после турбин с давлением 1. В этом случае сетевую воду можно подогреть до температуры … 0 С, то есть турбины рассчитываются на покрытие основной нагрузки, а пиковая нагрузка покрывается пиковыми водогрейными котлами. Но лучше покрывать паром из турбин типа Р только нагрузку ГВС. Максимальное давление в теплофикационном отборе определяется по температуре сетевой воды, соответствующей средней за отопительный период температуре наружного воздуха. С переходом на повышенный температурный график должно расти давление в теплофикационном отборе, а с ростом давления снижается выработка электроэнергии в теплофикационном режиме. Чтобы не ухудшать экономические показатели теплофикационных турбин, теплофикационные отборы делают сдвоенными с одним регулятором давления. Пределы регулирования давления в нижнем теплофикационном отборе 0. Давление регулируется либо в нижнем отборе, либо в верхнем. Теплофикационные турбины имеют в конденсаторах встроенные конденсационные пучки в которых можно подогревать сетевую воду не меняя давления в конденсаторе. Сегодня во встроенных пучках можно греть сырую воду перед химводоочисткой в открытых системах теплоснабжения. Схема подогрева сетевой воды на станциях как правило двухступенчатая. Первая ступень — основной подогреватель бойлер , в котором сетевая вода греется паром теплофикационного отбора. Пиковая часть нагрузки может обеспечиваться работой пиковых водогрейных котлов, либо паром производственного отбора. Для деаэрации подпиточной воды могут использоваться вакуумные или атмосферные деаэраторы. Обогрев деаэратора осуществляется как правило паром регулируемого или нерегулируемого отбора. В этом случае конденсатор используется для подогрева сетевой воды. Конденсатор нормально работает при давлении 0 С. Схема нагрева сетевой воды становится трехступенчатой — конденсатор-основной подогреватель-пиковый котел. Так как допустимое давление по воде в конденсаторе не более 2…2. Одной из характеристик работы ТЭЦ является коэффициент теплофикации a - отношение количества тепла из отборов турбины к общему количеству тепла, отпускаемого от ТЭЦ. Режим с использованием максимальных параметров в отборе. Пиковая нагрузка покрывается паром производственного отбора. Режим с постоянным перепадом температур по сетевой воде. Пиковая нагрузка обеспечивается работой водяного котла. Технико-экономическим расчетом определяется оптимальное значение a. По известному определяется максимально возможная температура сетевой воды на выходе из основного подогревателя tотб. По на графике температур проводят горизонтальную линию. Сплошная линия t 1 есть график температуры на выходе из основного подогревателя. С введением в работу пикового подогревателя расход пара в отборе Т уменьшается до номинального. Технико-экономическим расчетом определяется оптимальное значение a и. При t н t н a включаются основной подогреватель и пиковый водяной котел. При включении в работу водяного котла загрузка теплофикационного отбора не меняется, что можно обеспечить при постоянном расходе в сети выдерживая постоянный перепад давления по сетевой воде на основном подогревателе. При работе по режиму 2 , определенному в п. При работе по режиму 3 определяются. По найденному находят t н a и. Надежность работы поверхностей нагрева котельных агрегатов и систем теплоснабжения зависит от качества питательной и подпиточной воды. Показателями качества воды являются прозрачность, то есть содержание взвешенных веществ, удаляемых при механическом фильтровании; сухой остаток — содержание минеральных и органических примесей после выпаривания; жесткость — содержание солей кальция и магния; щелочность — содержание в воде анионов бикарбонатов , карбонатов , гидратов ; содержание агрессивных газов О 2 и СО 2. Основной задачей подготовки воды является борьба с коррозией и накипью. Требования к качеству воды в паровых и водогрейных котельных различные, так как в паровых котельных вода испаряется, а в водогрейных- только нагревается. Наиболее важным показателем качества воды является ее жесткость. Различают жесткость постоянную некарбонатную , обусловленную наличием в воде хлоридов, сульфатов и других некарбонатных солей кальция и магния, и временную карбонатную , обусловленную присутствием в воде бикарбонатов кальция и магния. Нормы качества питательной воды для паровых котлов зависит от типа котла и вида топлива. Общая щелочность и сухой остаток питательной воды не нормируются, а обуславливаются выбранными методами обработки воды. Щелочность питательной воды определяется по формуле , где -доля химически обработанной воды; Щ о. При отсутствии сведений о качестве конденсата можно принимать 0. Сухой остаток питательной воды определяется по формуле. Источниками водоснабжения для котельных могут служить поверхностные воды рек, озер и искусственных водохранилищ, а также подземные воды из артезианских скважин. Поверхностные воды всегда содержат растворенные вещества и нерастворенные примеси. Подземные воды прозрачны, но солей содержат больше. Чаще всего для водоснабжения используется воды рек и озер. Выбор схемы очистки производится согласно таблицы. Механические фильтры с двухслойной загрузкой. Уменьшается количество взвешенных веществ и снижается окисляемость. Известкование с коагуляцией с последующим фильтрованием, снижается окисляемость, частично снижается щелочность. Осветленная исходная вода или вода из хозяйственно-питьевого трубопровода обрабатывается в ионно-обменных фильтрах, что позволяет уменьшить щелочность и жесткость. При этом возможны следующие методы обработки: Na-катионирование, Na-NH 4 -катионирование, Н-катионирование с последующим удалением углекислоты декарбонизацией , NaCl-ионирование, известкование с коагуляцией. Паровые котлы требуют воду с Жо не более 0. Н-катионирование с "голодной" регенерацией фильтров применяется для снижения щелочности, углекислоты, умягчения, частичного снижения содержания железа. По этой схеме вода двумя параллельными потоками направляется на Н- и Na — катионитовые фильтры. Затем оба потока направляются на декарбонизацию для удаления свободной углекислоты и на Na-катионитовый фильтр второй ступени. Такая схема применяется для получения умягченной воды с щелочностью не более 0. Параллельное или совместное NH 4 -Na — катионирование. Уменьшается жесткость, щелочность и солесодержание котловой воды. Одновременно с умягчением снижается щелочность воды. Вода после 1-й ступени Na-катионирования проходит через фильтр с анионитом и катионитом. Этим методом можно получить жесткость до 0. Метод известкования с коагуляцией применяется для обработки вод поверхностных источников. Он относится к методам осаждения. При этом удаляются связанная и свободная углекислота, снижается содержание железа, сухого остатка, щелочности, органических веществ. Известкование основано на связывании ионов в малорастворимые соединения. Они осаждаются в виде шлама. Перед известкованием воду нужно нагревать до 40 0 С. В случае высокоминерализованной исходной воды и больших потерях конденсата можно пользоваться не химической, а термической обработкой воды в испарителях. При использовании артезианских вод перед ионнообменными фильтрами воду нужно очищать от железа. Как правило, двухвалентное железо содержится в виде Fe HCO 3 2. Затем воду фильтруют в напорных фильтрах. Правильность выбора схемы водоподготовки проверяется по трем параметрам — величина продувки котла, относительная щелочность котловой воды, содержание углекислоты в паре. Несмотря на подготовку питательной воды, для поддержания концентрации солей на нужном уровне воду нужно частично или постоянно обновлять. Эта операция называется непрерывной или периодической продувкой. Непрерывная продувка производится из участков котла, где ожидается максимальная концентрация растворенных веществ. Периодическая продувка - из мест скопления шлама. Продувка котла по сухому остатку определяется по формуле. Концентрация СО 2 рассчитывается для безбарботажных деаэраторов или при отсутствии деаэрации воды по формуле. При отклонении одного из указанных параметров от допустимого, схему водоподготовки следует пересмотреть с целью снижения данного параметра. Производственный конденсат, как правило, содержит загрязнения в виде механических примесей, соединений железа и меди, кислорода, углекислого газа, аммиака и др. Если загрязнений не более: Для очистки конденсата фильтрацией применяются активированный уголь, сульфоуголь, антрацит, целлюлоза и др. Обработка в Na-катионитовых фильтрах — удаление аммиака и уменьшение общей жесткости; осветление в фильтрах — уменьшение содержания взвешенных веществ, соединений железа и масла. Определение капитальных затрат, расхода металла труб и основного объема работ по прокладке тепловой сети. Схема тепловой сети определяется размещением источников тепла по отношению к району потребления, характером тепловой нагрузки и видом теплоносителя. Удельная протяженность паровых сетей на единицу расчетной тепловой нагрузки невелика, поскольку потребители пара — как правило, промышленные потребители — находятся на небольшом расстоянии от источника тепла. Более сложной задачей является выбор схемы водяных тепловых сетей вследствие большой протяженности, большого количества абонентов. Водяные ТС менее долговечны, чем паровые вследствие большей коррозии, больше чувствительны к авариям из-за большой плотности воды. Водяные сети разделяют на магистральные и распределительные. По магистральным сетям теплоноситель подается от источников тепла в районы потребления. По распределительным сетям вода подается на ГТП и МТП и к абонентам. Непосредственно к магистральным сетям абоненты присоединяются очень редко. В узлах присоединения распределительных сетей к магистральным устанавливаются секционирующие камеры с задвижками. Секционирующие задвижки на магистральных сетях обычно устанавливаются через км. Благодаря установке секционирующих задвижек уменьшаются потери воды при авариях ТС. Распределительные и магистральные ТС с диаметром меньше мм делаются обычно тупиковыми. В случае аварий для большей части территории страны допустим перерыв в теплоснабжении зданий до 24 часов. Если же перерыв в теплоснабжении недопустим, необходимо предусматривать дублирование или закольцовку ТС. При теплоснабжении крупных городов от нескольких ТЭЦ целесообразно предусмотреть взаимную блокировку ТЭЦ путем соединения их магистралей блокировочными связями. В этом случае получается кольцевая тепловая сеть с несколькими источниками питания. Подобная схема имеет более высокую надежность, обеспечивает передачу резервирующих потоков воды при аварии на каком-либо участке сети. При диаметрах магистралей, отходящих от источника тепла мм и менее, обычно применяют радиальную схему тепловой сети с постепенным уменьшением диаметра трубы по мере удаления от источника и снижения присоединенной нагрузки. Такая сеть наиболее дешевая, но при аварии теплоснабжение абонентов прекращается. Z 1 , Z 2 — геометрическая высота оси трубы в сечениях 1 и 2; w 1 и w 2 — скорости движения жидкости в сечениях 1 и 2; p 1 и p 2 — давление жидкости на оси трубы в сечениях 1 и 2; D p — падение давления на отрезке ; g — ускорение свободного падения. Уравнение Бернулли можно записать относительно напоров, разделив обе части на g. Скорость жидкости в трубопроводах невелика, поэтому кинетической энергией потока можно пренебречь. Падение давления в трубе представляет собой сумму линейных потерь давления и потерь давления на местных гидравлических сопротивлениях. Коэффициент гидравлического сопротивления l зависит от режима течения жидкости и абсолютной эквивалентной шероховатости стенок трубы к э. Значения коэффициента местного гидравлического сопротивления x приводятся в справочниках. При гидравлических расчетах можно учитывать потери давления на местных сопротивлениях через эквивалентную длину. Обычно при гидравлическом расчете задаются расход теплоносителя и суммарное падение давления на участке. Требуется найти диаметр трубопровода. Расчет состоит из двух этапов — предварительного и поверочного. Если падение давления на участке неизвестно, то задаются величиной R л 4. По найденному значению диаметру выбирают по ГОСТ трубу с ближайшим внутренним диаметром. При выборе трубы указывают либо d у и d , либо d н и d. Для концевых участков следует проверить режим движения. Если окажется, что режим движения переходный, то, если есть возможность, нужно уменьшить диаметр трубы. Если это невозможно, то нужно вести расчет по формулам переходного режима. Уточняются типы местных сопротивлений и их эквивалентные длины. Задвижки устанавливаются на выходе и входе коллектора, в местах присоединения распределительных сетей к магистральным, ответвлений к потребителю и у потребителей. Если длина ответвления менее 25 м, то допускается устанавливать задвижку только у потребителя. Секционирующие задвижки устанавливаются через 1 — 3 км. Кроме задвижек возможны и другие местные сопротивления — повороты, изменения сечения, тройники, слияние и разветвление потока и т. Для определения количества температурных компенсаторов длинны участков делятся на допустимое расстояние между неподвижными опорами. Результат округляется до ближайшего целого числа. Если на участке есть повороты, то они могут быть использованы для самокомпенсации температурных удлинений. При этом количество компенсаторов уменьшается на число поворотов. Определяются потери давления на участке. При поверочном расчете удельные линейные потери давления рассчитываются отдельно для подающего и обратного трубопроводов для действительных расходов. На пьезометрическом графике в масштабе нанесены рельеф местности, высота присоединенных зданий, напор в сети. По этому графику легко определить напор и располагаемый напор в любой точке сети и абонентских системах. За горизонтальную плоскость отсчета напоров принят уровень 1 — 1. Линия П1 — П4 — график напоров подающей линии. Линия О1 — О4 — график напоров обратной линии. Н о1 — полный напор на обратном коллекторе источника; Нсн — напор сетевого насоса; Нст — полный напор подпиточного насоса, или полный статический напор в тепловой сети; Нк — полный напор в т. Напор в любой точке сети i обозначается как Нпi, Hoi — полные напоры в прямом и обратном трубопроводе. Если геодезическая высота в точке i есть Zi, то пьезометрический напор в этой точке есть Нпi — Zi, Hoi — Zi в прямом и обратном трубопроводах, соответственно. Располагаемый напор в точке i есть разность пьезометрических напоров в прямом и обратном трубопроводах — Нпi — Hoi. Потеря напора в подающей линии на участке 1 — 4 есть. Потеря напора в обратной линии на участке 1 — 4 есть. При работе сетевого насоса напор Нст подпиточного насоса регулируется регулятором давления до Но1. При остановке сетевого насоса в сети устанавливается статический напор Нст, развиваемый подпиточным насосом. При гидравлическом расчете паропровода можно не учитывать профиль паропровода из-за малой плотности пара. Потери напора у абонентов, например зависит от схемы присоединения абонента. Трубопроводы системы теплоснабжения рассчитаны на 16 ата, трубопроводы местных систем — на давление ата;. Кроме того это условие необходимо для предупреждения кавитации насосов;. Диаметр паропровода рассчитывают исходя либо из допустимых потерь давления, либо из допустимой скорости пара. Предварительно задается плотность пара на расчетном участке. По ГОСТу подбирается труба с ближайшим внутренним диаметром. Уточняются удельные линейные потери и виды местных сопротивлений, рассчитываются эквивалентные длины. Определяется давление на конце трубопровода. Рассчитываются потери тепла на расчетном участке по нормируемым потерям тепла. Если q l определено без учета потерь тепла на опорах, задвижках и т. По найденным потерям тепла определяют изменение энтальпии пара на участке и значение энтальпии пара в конце участка. При расчете конденсатопровода необходимо учитывать возможное парообразование при понижении давления ниже давления насыщения вторичный пар , конденсацию пара за счет тепловых потерь и пролетный пар после конденсатоотводчиков. Количество пролетного пара определяется по характеристике конденсатоотводчика. Количество сконденсировавшегося пара определяется по потере тепла и теплоте парообразования. Количество вторичного пара определяется по средним параметрам на расчетном участке. Если конденсат близок к состоянию насыщения, то расчет нужно вести как для паропровода. При транспорте переохлажденного конденсата расчет выполняется так же, как и для водяных сетей. Действительный располагаемый напор на абонентском вводе должен быть не меньше расчетного, DHаб DHрасч. В статическом режиме, то есть при выключении циркуляционных насосов, не должно быть опорожнения местной системы. Статическое давление это давление, которое устанавливается после отключения циркуляционных насосов. Уровень статического давления напора обязательно указывается на пьезометрическом графике. Величина этого давления напора устанавливается исходя из ограничения величины давления для отопительных приборов и не должна превышать 6 ати 60 м. При спокойном рельефе местности уровень статического давления может быть одним и тем же для всех потребителей. При больших колебания рельефа местности может быть два, но не более трех статических уровней. Высота зданий A, B и С одинакова и равна 35 м. Если провести линию статического напора на 5 метров выше здания С, то здания В и А окажутся в зоне напора в 60 и 80 м. Отопительные установки зданий А присоединяются по независимой схеме, а в зданиях В и С — по зависимой. В этом случае для всех зданий устанавливается общая статическая зона. Водо-водяные подогреватели будут находиться под напором в 80 м, что допустимо с точки зрения прочности. Линия статических напоров — S - S. Отопительные установки здания С присоединяются по независимой схеме. В этом случае полный статический напор можно выбрать по условиям прочности установок зданий А и В — 60 м. Этот уровень обозначен линией М — М. Отопительные установки всех зданий присоединены по зависимой схеме, но зона теплоснабжения разделена на две части — одна на уровне М-М для зданий А и В, другая на уровне S-S для здания С. Для этого между зданиями В и С устанавливается обратный клапан 7 на прямой линии и подпиточный насос верхней зоны 8 и регулятор давления 10 на обратной линии. Поддержание заданного статического напора в зоне С осуществляется подпиточным насосом верхней зоны 8 и регулятором подпитки 9. Поддержание заданного статического напора в нижней зоне осуществляется насосом 2 и регулятором 6. При гидродинамическом режиме работы сети вышеперечисленные требования тоже должны соблюдаться в любой точке сети при любой температуре воды. Линии допустимых напоров следуют за рельефом местности, так как принято, что трубопроводы прокладываются в соответствии с рельефом. Отсчет — от оси трубы. Если оборудование имеет существенные размеры по высоте, то минимальный напор отсчитывают от верхней точки, а максимальный — от нижней. Для пиковых водогрейных котлов максимально допустимый напор отсчитывают от нижней точки котла принимают, что она находится на уровне земли , а минимально допустимый напор — от верхнего коллектора котла. Допустимое давление для стальных водогрейных котлов 2. По условию прочности водоводяных подогревателей максимальное давление не должно быть выше 1. Поэтому максимальное значение напора равно м. Величина напора для отопительных установок не может превышать 60 м. Минимально допустимый пьезометрический напор определяют по температуре кипения, превышающую на 30 0 С расчетную температуру на выходе из котла. Минимально допустимый напор на выходе из котла определяется из условия невскипания в верхней точке — для температуры 0 С. Из условия невскипания воды при температуре 0 С минимальный напор должен быть 40 м. Линия Оmin — линия минимально допустимого напора в обратной линии. Из условия недопустимости подсосов воздуха и кавитации насосов принят минимальный напор в 5 м. Действительные линии напоров в прямой и обратной линиях ни при каких режимах не могут выходить за пределы линий максимальных и минимальных напоров. Пьезометрический график дает полное представление о действующих напорах при статическом и гидродинамическом режимах. В соответствии с этой информацией выбирается тот или иной метод присоединения абонентов. Располагаемый напор больше 15 м, пьезометрический — меньше 60 м. Можно отопительную установку присоединить по зависимой схеме с элеваторным узлом. В этом случае также можно применить зависимую схему, но так как напор в обратной линии меньше высоты здания в узле присоединения нужно установить регулятор давления "до себя". Перепад давления на регуляторе должен быть больше разницы между высотой установки и пьезометрическим напором в обратной линии. Располагаемый напор в этом месте меньше 10 м. Поэтому элеватор работать не будет. Его напор должен быть равен потерям напора в системе. Пользуясь формулой для расчета потерь давления, найдем S. Потери напора в сети определяются как , где. Одна из задач гидравлического расчета ТС — определение расхода воды у каждого абонента и в сети в целом. Разность расходов найдем из уравнения. Для некоторого m -го потребителя из n относительный расход воды находится по формуле. По этой формуле можно найти расход воды через любую абонентскую установку, если известен суммарный расход в сети и сопротивления участков сети. Относительный расход воды через абонентскую установку зависит от сопротивления сети и абонентских установок и не зависит от абсолютного значения расхода воды. Если к сети присоединены n абонентов, то отношение расходов воды через установки d и m , где d m , зависит только от сопротивления системы, начиная от узла d до конца сети, и не зависит от сопротивления сети до узла d. Если на каком-либо участке сети изменится сопротивление, то у всех абонентов, расположенных между этим участком и концевой точкой сети, расход воды изменится пропорционально. В этой части сети достаточно определить степень изменения расхода только у одного абонента. При изменении сопротивления любого элемента сети изменится расход как в сети, так и у всех потребителей, что приводит к разрегулировке. Разрегулировки в сети бывают соответственные и пропорциональные. При соответственной разрегулировке совпадает знак изменения расходов. При пропорциональной разрегулировке совпадает степень изменения расходов. Если от тепловой сети отключится абонент Х, то суммарное сопротивление сети увеличится параллельное соединение. Расход воды в сети уменьшится, потери напора между станцией и абонентом Х уменьшатся. Поэтому график напора пунктир пойдет положе. Располагаемый напор в точке Х увеличится, поэтому расход в сети от абонента Х до концевой точки сети увеличится. У всех абонентов от точки Х до концевой точки степень изменения расхода будет одинакова — пропорциональная разрегулировка. У абонентов между станцией и точкой Х степень изменения расхода будет разной. Если на станции изменится располагаемый напор, то суммарный расход воды в сети, а также расходы воды у всех абонентов изменятся пропорционально корню квадратному из располагаемого напора на станции. Расчет сопротивления сети ведется от наиболее удаленного абонента. Сооружение подстанций вызывается неблагоприятным рельефом, большой дальностью передачи, необходимостью увеличения пропускной способностью и т. При установке насосной подстанции НП на подающей или обратной линиях расходы воды у потребителей, расположенных между станцией и НП уменьшаются, а у потребителей после НП — возрастают. В расчетах насос учитывается как некоторое гидравлическое сопротивление. Расчет гидравлического режима сети с НП ведут методом последовательных приближений. При параллельном включении насосов суммарная характеристика получается путем суммирования абсцисс характеристик. При последовательном включении насосов суммарная характеристика получается суммированием ординат характеристик. Степень изменения подачи при параллельном включении насосов зависит от вида характеристики сети. Чем меньше сопротивление сети, тем эффективнее параллельное включение и наоборот. АВ — характеристика одного насоса; AD — суммарная характеристика двух насосов. Если характеристика сети 0К, то при работе одного насоса в сеть подается расход воды V1, а при работе двух насосов — V2. То есть, два насоса подают воды больше, чем один. Если характеристика сети имеет вид 0L, то подача воды остается одной и той же при работе и одного насоса, и двух. При последовательном включении насосов суммарная подача воды всегда больше, чем подача воды каждым из насосов в отдельности. Чем больше сопротивление сети, тем эффективнее последовательное включение насосов. Для построения суммарной характеристики двух насосов предварительно характеристику насоса А переносят в узел 2, где установлен насос Б см. На приведенной характеристике насоса А2 - 2 напоры при любом расходе равны разности действительного напора этого насоса и потери напора в сети С для этого же расхода. После приведения характеристик насосов А и Б к одному и тому же общему узлу они складываются по правилу сложения параллельно работающих насосов. При работе одного насоса Б напор в узле 2 равен , расход воды. Однако непосредственная подача насоса Б при этом уменьшается до. Если ТС питается от нескольких источников тепла, то в магистральных линиях возникают точки встречи потоков воды от разных источников. Положение этих точек зависит от сопротивления ТС, распределения нагрузки вдоль магистрали, располагаемых напоров на коллекторах ТЭЦ. Суммарный расход воды в таких сетях, как правило, задан. Точка водораздела находится следующим образом. Задаются произвольными значениями расхода воды на участках магистрали исходя их 1-го закона Кирхгофа. Определяют невязки напора на основе 2-го закона Кирхгофа. Если при предварительно выбранном распределении расхода водораздел выбран в т. К, то второе уравнение Кирхгофа запишется в виде. По 2-му закону Кирхгофа определяется невязка потерь давления D p. Чтобы сделать невязку давления равной нулю, нужно ввести в расчет поправку расхода — увязочный расход. Знак D p равен знаку d V. Далее уточняется распределение расхода на участках сети. Для поиска точки водораздела проверяются два расположенных рядом потребителя. Здесь - перепад давления у потребителя m при питании от станции А. Если эти два перепада давления равны, то точка водораздела находится между потребителями 1 и 2. Если нет, то проверяется следующая пара потребителей, и т. Если ни для одной пары потребителей не обнаружено равенство располагаемых напоров, это означает, что точка водораздела находится у одного из потребителей. Точка водораздела находится у потребителя m , у которого ,. Задаются одним из сопротивлений или. Рассчитывают расходы воды у потребителя - и. Кольцевую сеть можно рассматривать как сеть с двумя источниками питания с равными напорами сетевых насосов. Положение точки водораздела в подающей и обратной магистралях совпадает, если сопротивления подающей и обратной линий одинаковы и нет подкачивающих насосов. В противном случае положения точки водораздела в подающей и обратной линиях нужно определять отдельно. Установка подкачивающего насоса приводит к смещению точки водораздела только в той линии, на которой он установлен. Включение насосных подстанций в сети с двумя источниками питания. При установке подкачивающих насосов на подающей или обратной линии положение точки водораздела смещается в направлении подкачивающего насоса по подающей линии. Новое положение точки водораздела может быть определено так же, как и ранее, принимая напор на станции равным. Для стабилизации режима давления при наличии подкачивающего насоса на одной из станций напор на входном коллекторе поддерживается постоянным. Эту станцию называют фиксированной, другие станции — свободными. При установке подкачивающего насоса напор во входном коллекторе свободной станции меняется на величину. Основная особенность гидравлического режима открытых систем теплоснабжения заключается в том, что при наличии водоразбора расход воды в обратной линии меньше, чем в подающей. Практически эта разность равна водоразбору. Пьезометрический график подающей линии остается постоянным при любом водоразборе из обратной линии, так как расход в подающей линии поддерживается постоянным с помощью регуляторов расхода на абонентских вводах. С увеличением водоразбора уменьшается расход в обратной линии и пьезометрический график обратной линии становится более пологим. Когда водоразбор равен расходу в подающей линии, расход в обратной равен нулю и пьезометрический график обратной линии становится горизонтальным. При одинаковых диаметрах прямой и обратной линий и отсутствии водоразбора графики напора в прямой и обратной линиях симметричны. При отсутствии водоразбора на ГВС расход воды равен расчетному расходу на отопление — V o — в прямом и обратном трубопроводах. При водоразборе полностью из прямой линии расход воды в обратной линии равен расходу на отопление, а в подающей линии — сумме расходов на отопление и ГВС. При этом снижается располагаемый напор на системе отопления и расход воды V o меньше расчетного. При водоразборе только из обратной линии располагаемый напор на систему отопления выше расчетного. Потери давления складываются из потерь давления в подающей линии, системе отопления и обратной линии. При разборе воды на ГВС из подающей линии расход через систему отопления падает. При разборе из обратной линии — растет. Степень изменения расхода воды через систему отопления — n - тем выше, чем выше нагрузка ГВС. Степень изменения расхода воды через систему отопления тем больше, чем меньше сопротивление системы. Увеличение водоразбора на ГВС может привести к ситуации, когда вся вода после системы отопления будет поступать на водоразбор ГВС. При этом расход воды в обратном трубопроводе будет равен нулю. При вода на ГВС начинает поступать из обратной линии и после системы отопления. При этом давление в системе отопления падает и при некотором значении нагрузки ГВС избыточное давление станет равным 0. В этом случае вода в систему отопления поступать не будет, а на ГВС вода будет поступать из подающей и обратной линий. Знак "-" означает, что направление движения в обратной линии изменилось на противоположное. Условие выравнивания режима -. Для поддержания V o на на расчетном уровне целесообразно работать с переменным напором сетевых насосов на станции. Прокладка может быть наземной и подземной. Наземные теплопроводы разрешается прокладывать только в малонаселенной местности, либо по территории промышленного предприятия. Трубопроводы прокладываются по низким опорам, либо на мачтах, эстакадах и т. Не допускается прокладка по фасаду здания. Подземная прокладка может быть канальная или бесканальная. Каналы могут быть проходные, полупроходные и непроходные. Проходные — при большом скоплении коммуникаций. Размеры канала - из условия свободного прохода человека. Полупроходные сооружаются когда трубопроводы требуют постоянного наблюдения, а сооружение проходных каналов экономически нецелесообразно. Размеры полупроходных каналов выбираются из условия прохода человека в полусогнутом состоянии h в свету 1. Проходные и полупроходные каналы должны быть оснащены системой вентиляции, поддерживающей температуру воздуха в канале не выше 50 0 С, иметь освещение u Непроходные каналы — из готовых железобетонных конструкций. Размер канала зависит от диаметра прокладываемого трубопровода. В местах скопления арматуры делаются теплофикационные колодцы, павильоны, камеры. Трубопроводы, проложенные под землей, находятся в условиях, способствующих коррозии. Для защиты трубопроводов от влаги нужна гидроизоляция трубопровода на сам трубопровод: Для защиты от увлажнения на поверхность тепловой изоляции обязательно накладывается покрывной слой. В этом случае элементы трубопроводов соединяются с использованием фланцев между которыми закладывают электроизоляционный материал. На переходе рельсы — грунт укладка рельсов на слой гравия , увеличение электросопротивления грунта спец. Опоры делят на свободные и неподвижные. Свободные опоры воспринимают вес трубопровода с тепловой изоляцией, теплоносителем и позволяют трубопроводу свободно перемещаться. Неподвижные опоры воспринимают усилия внутреннего давления, реакцию компенсаторов и свободных опор. Они фиксируют положение трубопроводов. W в , r в — скорость и плотность воздуха. Расстояние между свободными опорами определяется либо по допустимым напряжениям на изгиб, либо по допустимой стреле прогиба y. Максимальный изгибающий момент на опоре есть. Свободные опоры могут быть скользящими, роликовыми и катковыми. Скользящие опоры применяются для трубопроводов с диаметром меньше мм. Где S — коэффициент трения качения; m — коэффициент трения скольжения на поверхности цапфы; r — радиус цапфы; R — радиус ролика. Роликовые опоры применяются на трубопроводах среднего диаметра. Катковые опоры применяются на трубопроводах большого диаметра. С обоих сторон неподвижной опоры А расположены сальниковые компенсаторы. Торцевые сечения участков трубопровода с обеих сторон опоры А открыты. С обоих сторон опоры А расположены участки с естественной компенсацией. Торцевые сечения участка закрыты отводами с обоих сторон опоры А. На трубопроводе установлена задвижка. При ее закрытии с обеих сторон может установиться разное давление. С одной стороны — сальниковый компенсатор, с другой — гнутый упругий компенсатор. Осевое усилие внутреннего давления направлено от неподвижной опоры в сторону упругого компенсатора. Компенсация температурных деформаций стальных трубопроводов имеет исключительно важное значение при транспорте теплоносителя. При нагреве в стенке трубы возникают большие разрушающие напряжения. Если отсутствует компенсация температурных напряжений, то это может привести к разрушению трубопровода. Удлинение трубы при повышении температуры на D t можно рассчитать по формуле. Усилие сжатия, возникающее при нагреве в прямолинейном трубопроводе без компенсации. Осевые компенсаторы допускают перемещения трубопровода только по направлению оси. Их нельзя устанавливать близко к поворотам. Радиальные компенсаторы позволяют перемещение трубопровода и в осевом, и в радиальном направлениях. При радиальной компенсации термическая деформация трубопровода воспринимается за счет изгиба эластичных вставок или отдельных участков самого трубопровода. При бесканальной прокладке изоляция трубопровода находится в непосредственном контакте с грунтом, а также и под давлением грунта. При изменении температуры трубопровода возникает сила трения. Р — усилие возникающее при нагреве металла. Увеличение D t приводит к смещению сечения с максимальным напряжением ближе к опоре, и при некотором значении D t это сечение будет размещаться над опорой. Процесс, происходящий при снижении температуры показан линией При дальнейшем снижении температуры напряжение не меняется, так как сила сжатия больше силы трения. Последующие циклы нагрева и охлаждения характеризуются линией При длине пролета больше l max напряжение у опоры может стать больше допустимого, и трубопровод может быть разрушен. Компенсация напряжений за счет изгиба отдельных участков самого трубопровода называется естественной компенсацией. Преимущества — простота устройства, надежность, разгруженность неподвижных опор от усилий внутреннего давления. Недостаток — поперечное перемещение деформируемых участков. Это требует увеличения сечения непроходных каналов и затрудняет применение засыпных изоляций и бесканальной прокладки. Это напряжение возникает в "спинке" компенсатора верхняя горизонтальная перекладина. При предварительной растяжке компенсатора на половину теплового удлинения трубопровода компенсирующая способность есть. Количество тепла, проходящее через цепь последовательно соединенных термических сопротивлений в единицу времени есть. Подземная бесканальная однотрубная прокладка. Термическое сопротивление грунта определяется по формуле. Подсчет теплопотерь проводят не при действительной глубине залегания трубы, а по приведенной. Подземная бесканальная двухтрубная прокладка. Взаимное влияние соседних труб учитывается условным дополнительным сопротивлением R 0. Здесь t 0 — естественная температура грунта на глубине оси трубы h. Температурное поле в грунте вокруг двухтрубного бесканального теплопровода определяется по формуле. При наличии воздушной прослойки между изолированным трубопроводом и стенкой канала термическое сопротивление определяется как. При канальной прокладке многотрубного теплопровода уравнение теплового баланса можно записать в виде. Тепловые потери тепловой сети складываются из потерь тепла участков трубопровода без арматуры и фасонных частей — линейных тепловых потерь и теплопотерь фасонных частей, арматуры, опор, фланцев и т. Потери тепла отводов, колен, гнутых компенсаторов и т. Тепловые потери фланцев, фасонных частей и арматуры обычно определяются в эквивалентных длинах трубы того же диаметра. Изменение энтальпии теплоносителя вследствие тепловых потерь можно определить из уравнения баланса. При транспорте насыщенного пара вследствие падения энтальпии выпадает конденсат. При длинных или слабо изолированных участках трубопровода нужно учитывать изменение удельных тепловых потерь по длине трубы. Уравнение баланса тепла для участка dl трубы. После интегрирования в пределах от t н до t к и от 0 до l получим. Данная формула справедлива, строго говоря, для изобарного течения. Снижение температуры при падении давления можно определить по. Действительная температура пара в конце трубопровода есть. Можно найти длину паропровода, на которой пар теряет перегрев. Для точного расчета длины нужно знать закон изменения температуры и давления по длине трубы. Материал изоляции выбирается исходя из критической толщины тепловой изоляции, диапазона рабочих температур, технологических и эксплуатационных соображений. Необходимо обеспечить заданную температуру теплоносителя в отдельных точках тепловой сети. Обычно это условие предъявляется к паропроводу. При прокладке теплопровода в рабочих помещениях температура поверхности изоляции не должна превышать 0 С. Гидравлическая устойчивость сети — способность систем поддерживать заданный гидравлический режим. Характеризуется коэффициентом гидравлической устойчивости. Это отношение расчетного расхода к максимально возможному. О гидравлической устойчивости сети судят по наиболее удаленному потребителю. Максимальный расход воды у потребителя будет, если отключить все остальные потребители. Для повышения гидравлической устойчивости сети при проектировании требуется выбирать наименьшее количество местных сопротивлений. В процессе эксплуатации задвижки должны быть полностью закрыты. Для стабилизации режима давления в сети в одной или двух при сложном профиле местности точках системы давление искусственно изменяют по определенному закону. Такие точки называются точками регулируемого давления. Если в этих точках и в статическом, и в динамическом состоянии поддерживается одно и тоже давление, то эту точку называют нейтральной. Нейтральные точки целесообразно размещать на перемычке сетевых насосов. Изменение давления в нейтральной точке служит импульсом для регулирования расхода подпиточной воды. Под управляемостью понимают возможность согласованного изменения режима работы всех звеньев системы теплоснабжения. Управляемость определяется тремя факторами:. Для системы характерна жесткая гидравлическая связь всех элементов;. В этом случае в распределительной линии с помощью средств автоматизации на КРП устанавливается режим давления не связанный с режимом давления в магистрали. Если сравнить между собой секционированную и обезличенную сети по трем приведенным выше показателям, то предпочтительнее сеть секционированная. КРП может присоединяться к трубопроводам сети с двух сторон секционирующей задвижки. КРП могут быть индивидуальные на одно здание , групповые на 5…10 зданий и районные до зданий. Резервирование магистральных и распределительных линий решается с помощью перемычек. Считается, что системы имеют резерв, если перераспределение воды в аварийных ситуациях занимает не более 3 часов. Перемычки выполняются в районе секционирующих задвижек. Резервирование с помощью перемычек решается в радиальных распредлиниях. С целью резервирования распредлинии целесообразно выполнять по кольцевым схемам, присоединяя их к одному или двум КРП и к одной или двум магистралям. Местные системы могут подключаться к сети по зависимым и независимым схемам. В зависимых схемах давление в местных системах зависит от давления в распредлиниях. В независимых — не зависит. При независимых схемах потребители подсоединяются к тепловой сети через водоводяные подогреватели. Такие схемы применяются либо при недопустимо высоком давлении в обратной линии, либо при недостаточном располагаемом напоре на абонентском вводе. Давление в системе отопления определяется положением расширительного бака. Вторичные энергетические ресурсы — это потенциал основного или промежуточного продукта, отходов, образующихся в технологических агрегатах, но не использованного в них. Этот потенциал может частично или полностью использоваться для теплоснабжения и других целей. Различают ВЭР избыточного давления — потенциальная энергия газов и жидкостей, покидающих технологические агрегаты с избыточным давлением, которые необходимо снижать перед их использованием на следующем этапе или выбросом в атмосферу, тепловые — физическое тепло отходящих газов технологических установок, физическое тепло основной и побочной продукции, тепло рабочих тел систем принудительного охлаждения, тепло горячей воды и пара, топливные — горючие газы плавильных печей, горючие газы процессов химической и термохимической переработки сырья, отходы деревопереработки и т. При использовании ВЭР экономится топливо на замещаемых установках. ВЭР могут использоваться в виде топлива, для выработки тепла с паром или горячей водой, для выработки электроэнергии. Целесообразность использования тепла уходящих газов определяется их температурой и количеством. Здесь температуры горения, продуктов сгорания и технологического процесса; b — коэффициент смесеобразования, зависящий от способа подачи топлива и вида горелочных устройств. Количество уходящих газов определяется как. В — расход топлива; z — коэффициент выбивания газов из рабочей зоны; D V в — подсосы воздуха в газоходе. Внутреннее регенеративное — для нагрева компонентов топлива или исходного сырья. При таком использовании тепла снижается расход топлива на технологический процесс, поэтому это направление использования тепла предпочтительнее. Внешнее энергетическое — для выработки пара или горячей воды. Топливо экономится на ТЭЦ или в котельной. В качестве утилизаторов тепла применяются котлы-утилизаторы. Котлы с температурой газов от до 0 С относятся к низкотемпературным. Котлы с температурой газов от до 0 С относятся к котлам высокотемпературной группы. В диапазоне температур от до 0 С выбор типа котла зависит от агрегатного состояния технологического уноса. При жидком уносе применяют котлы высокотемпературной группы, при гранулированном уносе — котлы низкотемпературной группы;. Принудительная циркуляция позволяет применить разобщенное размещение элементов котла;. Первым по ходу газов элементом котла является пароперегреватель. Последним по ходу газов элементом является экономайзер. Испарительные пакеты выполняют из двух-трех секций. Размеры секций определяются из условия , где l — длина труб секции, D — паропроизводительность секции. Температура газов на выходе секции. Эта величина мала, поэтому часто котлы-утилизаторы выполняются без экономайзера. Для интенсификации процессов передачи тепла следует увеличивать скорость газов и уменьшать диаметр труб. Первым по ходу газов элементом котла является радиационная камера охлаждения, экранированная кипятильными трубами. Газы охлаждаются до температуры 0 С. Следующим по ходу газов является воздухоподогреватель. Он может быть двухступенчатым, если нужно нагревать воздух выше 0 С. В этом случае в рассечку устанавливается экономайзер. В контактном теплообменнике продукты сгорания топлива непосредственно соприкасаются с холодной водой. Контактные теплообменники устанавливаются только при сжигании природного газа. Контактный теплообменник может входить в состав контактного водоподогревателя, может использоваться как средство утилизации тепла продуктов сгорания. Продукты сгорания можно охладить до температуры в 0 С. Контактные теплообменники бывают двух типов — с пассивной насадкой контактные экономайзеры и с активной насадкой КТАНы. В контактном экономайзере насадка обычно выполняется из керамических колец Рашига. У этих колец диаметр равен высоте. Размеры колец 25х25, 35х35, 50х50 мм. Кроме колец Рашига насадка может выполняться из витых пластин, металлических сеток, стержней, проволоки, стружки. Для защиты газохода и дымовой трубы от коррозии установлен каплеуловитель. После него газоход имеет вертикальный участок, в котором осуществляется подсушивание дымовых газов. Вода и дымовые газы движутся в режиме противотока. Разность температур воды на входе и газов на выходе может быть до 3 0 С. Контактный теплообменник с активной насадкой имеет два контура воды. Чистая вода циркулирует в трубах. Снаружи эти трубы омываются водой после их контакта с дымовыми газами. Насадка выполнена в виде трубного пучка и участвует в теплообмене. Насадка может быть одно-, двух- и трехслойной. Соответственно, можно нагревать один, два или три потока воды. Максимальная температура воды в КТАНе составляет 0 С. Разность температур воды и газов в любом сечении не должна быть меньше 0 С. При работе контактных теплообменников отходящие газы охлаждаются ниже температуры точки росы. Это позволяет использовать теплоту конденсации водяного пара продук. Величину скрытой теплоты конденсации определяют по формуле. С увеличением коэффициента избытка воздуха меняется незначительно. Воду в контактном экономайзере можно нагреть до температуры 0 С. Вода в контактной камере может быть нагрета до определенного предела — температуры мокрого термометра - t м. Вода в контактной камере стекает сверху вниз в виде тонких пленок. Нагретые дымовые газы движутся вверх и при этом нагревают воду. Предположим, что в сечении ВС вода достигает максимальной температуры t м и затем до сечения АD не меняют температуру. В зоне АВСD газы находятся в ненасыщенном состоянии. Рассмотрим случай, когда отсутствует термодинамическое равновесие между водой и газами рис. Пленка воды имеет малую толщину, т. Пленка воды и газы могут находиться как в состоянии термодинамического равновесия, так и в неравновесном состоянии. В зоне ABCD будет наибольшая разность температур и наибольшая разность парциальных давлений водяных паров над пленкой воды и в толще газов. Так как в зоне ABCD температура воды не меняется, то все тепло от газов идет на испарение воды. Процесс испарения, при котором все тепло идет на испарение и вместе с парогазовой смесью возвращается в поток газов называется адиабатическим испарением, а t м — температура адиабатического испарения — не что иное, как температура мокрого термометра. Рассмотрим случай, когда между пленкой воды и газами существует термодинамическое равновесие. В сечении ВС вода достигает максимальной температуры t м и далее не нагревается. Продукты сгорания в сечении AD находятся в ненасыщенной состоянии. Двигаясь вверх они насыщаются парами воды и к сечению ВС достигнут температуры адиабатического насыщения. Будем считать, что стенки камеры адиабатные — потерь тепла в окружающую среду нет. Баланс тепла процесса охлаждения газов. Характер процесса охлаждения продуктов сгорания зависит от значения температуры воды в момент соприкосновения с газами. Анализ процесса охлаждения газов удобно провести в i - d диаграмме продуктов сгорания. Точка А на диаграмме соответствует состоянию продуктов сгорания на входе в камеру. При соприкосновении с водой нагретые газы охлаждаются и при этом нагревают воду. Характер процесса охлаждения зависит от температуры воды на выходе из камеры. Предположим, что температура воды ниже температуры точки росы продуктов сгорания. Процесс охлаждения в данном случае показан кривой 1. Так как парциальное давление водяных паров в массе газов выше парциального давления водяных паров над пленкой воды, то в процессе охлаждения влагосодержание газов будет уменьшаться. При этом с самого начала процесса охлаждения выделяется скрытая теплота парообразования. Пусть теперь температура воды на выходе из камеры выше температуры точки росы, но ниже температуры мокрого термометра. Процесс охлаждения показан кривой 2. Парциальное давление водяных паров в газах ниже парциального давления паров на пленкой воды. Поэтому влагосодержание газов увеличивается отрезок А-К на кривой 2. В точке К температура продуктов сгорания равна температуре точки росы т. На отрезке К-М происходит конденсация водяного пара из продуктов сгорания, причем в воду переходит вся вода, которая испарилась в продукты сгорания на отрезке А-К. Тепло, которое при этом выделяется равно теплу, затраченному на их испарение, поэтому оно не влияет на КПД аппарата и называется оборотным теплом. Рассмотрим процесс охлаждения в случае, когда температура воды на выходе из камеры равна температуре мокрого термометра. Процесс охлаждения показан кривой 3. На отрезке А-F процесс идет по линии мокрого термометра. Газы охлаждаются и одновременно увлажняются. Двигаясь вверх по камере продукты сгорания охлаждаются и с т. F температура воды становится меньше температуры мокрого термометра, но выше температуры точки росы. На отрезке F-N процесс идет так же, как и на отрезке A-K кривой 2. N соответствует температуре вторичной точки росы. Лучшим вариантом проведения процесса охлаждения является кривая 1. В этом случае не возникает оборотного тепла. Тепло конденсации сразу идет на нагрев воды. Но так получается, если вода в контактной камере не нагревается выше 0 С. Иначе процесс охлаждение будет протекать по кривой 2 или 3. Если парциальные давления водяных паров в газах и над пленкой воды равны, то массообмена нет. Количество тепла, которое получает вода равно. Если парциальные давления водяных паров над пленкой воды и в газах различны, то могут идти процессы испарения или конденсации. В зависимости от конечной температуры нагрева воды контактную камеру можно разбить на одну, две или три зоны. Конечная температура воды меньше температуры точки росы продуктов сгорания. В контактной камере будет одна зона конденсации. С самого начала контакта воды с газами будет происходить конденсация водяных паров из продуктов сгорания и полностью будет использоваться теплота конденсации. На любом участке конденсационной зоны общее количество тепла, переданного от газов к воде равно. В этом случаев контактной камере будет создаваться зона испарения и зона конденсации. Зона испарения всегда создается на нижнем участке камеры, где вода имеет максимальную температуру. При контакте с нагретой водой газы будут охлаждаться и при этом одновременно будут насыщаться парами воды. В зоне испарения контактный нагрев воды идет за счет сухого теплообмена. Мокрый теплообмен является отрицательной величиной. Общее количество тепла, переданное в зоне испарения равно. Изменение температуры, парциального давления а и сухой и мокрой теплоты воды и газов б. По мере продвижения вверх по контактной камере температура газов будет снижаться, влагосодержание увеличиваться до тех пор, пока парциальные давления водяных паров в газах и над пленкой воды не сравняется. Этот момент для газов соответствует вторичной точке росы. В этом месте заканчивается зона испарения и начинается зона конденсации. При дальнейшем продвижении по контактной камере температура и влагосодержание газов уменьшается. Процесс в двухзонной камере изображен на рис. Изменение температуры и парциального давления паров а , сухой и мокрой теплоты газов и воды б в двухзонной контактной камере. В зоне испарения количество тепла, отданное сухим теплообменом от газов к воде измеряется площадью OBCD. Часть этого тепла CDE идет на испарение воды. Теплосодержание образовавшихся водяных паров в виде оборотного тепла представлено площадью ABO. Результирующее количество тепла , воспринятое водой от газов в зоне испарения OBCE равно. Начальное теплосодержание влаги DG, образовавшейся в процессе мокрого теплообмена и поступившей в газовый поток с температурой tм. Общее результирующее количество тепла в зоне конденсации — площадь БМЖС. Если температура воды равна температуре мокрого термометра, то контактную камеру по высоте можно разделить на три зоны — первую и вторую зоны испарения и зону конденсации. В первой зоне вода нагрета до t м. При контакте ее с газами идет интенсивное испарение воды в поток газов и их охлаждение. В первой зоне идет интенсивный "сухой" теплообмен между газами и водой. Величина сухого теплообмена - - площадь OCMN на рис. Величина мокрого теплообмена r D G — площадь OCEF. Изменение температуры и парциального давления а и теплообмена б по высоте контактной камеры. Во второй зоне происходит нагрев и испарение воды. Температура воды меньше температуры мокрого термометра. Результирующее количество тепла во второй зоне. Сухого тепла газов - - площадь KBLЗ. Оборотного тепла от конденсации водяного пара, испарившегося в поток газов в первой и второй зонах испарения. Исходными данными для теплового расчета служат состав и расход продуктов сгорания, температура и влагосодержание. По составу газообразного топлива рассчитывают теоретически необходимый объем воздуха и количество продуктов сгорания —. Величина влагосодержания d н дымовых газов на входе в контактную камеру можно определить по массовым расходам сухих и влажных газов — G сг и G вг. Температура газов на входе в камеру — t н — определяют по результатам теплового расчета котла. Воду в контактном экономайзере нагревают до возможно более высокой температуры — 55…65 0 С, близкой к температуре мокрого термометра. Температуру уходящих газов на выходе экономайзера принимают равной 35 — 40 0 С. При этих условиях теплопроизводительность контактного экономайзера равна. Здесь - теплоемкость газов при температурах t н на входе и t к на выходе; d н , d к — влагосодержание газов на входе и выходе; B — расход топлива; G сг — расход сухих газов в расчете на 1 м 3 топлива. Расход нагреваемой воды определяется по уравнению теплового баланса. Характер изменения параметров продуктов сгорания определяют по i - d диаграмме. Она строится по давлению на выходе из котла. Энтальпия влажного газа i и их влагосодержание d рассчитываются по формуле. Сначала строится i-d диаграмма. Проводятся линии постоянной температуры. Линии постоянной энтальпии проводятся под углом 0 к оси ординат. По температуре и влагосодержанию дымовых газов на входе в камеру на i - d диаграмму наносят точку А. Проводят изотерму температуры воды в т. Точку пересечения ее с изотермой t 2 обозначим 2. Коэффициент смачиваемости зависит от плотности орошения и размеров колец. Индекс "и" означает зону испарения, индекс "к" означает зону конденсации. При наличии в камере зон испарения и конденсации. Здесь - температура воды на линии насыщения. На эффективность работы контактной камеры большое влияние оказывает режимы движения потоков газов и воды. При малой плотности орошения и небольшой скорости газов в толще насадки вода движется ламинарно в виде тонких пленок. Насадка частично смочена водой, поэтому охлаждение газов происходит на отдельных участках. Гидравлическое сопротивление при этом минимально. Этот режим соответствует участку 1 на рис. Этот режим заканчивается точкой торможения Т. При повышении плотности орошения и скорости газов наступает пленочно-струйный режим — участок 2. Поверхность насадки почти полностью смочена. При дальнейшем повышении скорости газа и плотности орошения нижние ряда колец полностью залиты водой. Происходит подвисание воды — т. Начинается третий режим — участок 3. Он характерен турбулизацией водяной пленки. При дальнейшем увеличении плотности орошения вся насадка залита водой, через которую барботируются продукты сгорания. Таким образом, вода становится сплошной средой, а газы — дисперсной. Это явление называется инверсией фаз — т. Участок 4 соответствует режиму эмульгирования газов. При дальнейшем увеличении плотности орошения происходит захлебывание — т. Вода вместе с газами выбрасывается из насадки и попадает в газоход. Скорость газов в контактной камере не должна превышать скорость инверсии. Плотность орошения определяется как , - площадь поперечного сечения контактной камеры; - средний объем продуктов сгорания, определенный при их средней температуре. Если в контактной камере две зоны, то поперечное сечение определяется по параметрам зоны испарения. По выбранной площади сечения рассчитывается скорость газов в зоне конденсации и сравнивается со скоростью инверсии. Если найденное значение скорости больше скорости инверсии, то площадь поперечного сечения корректируется. Средняя температура продуктов сгорания определяется отдельно для обеих зон по кривой охлаждения. Величина d ср определяется по кривой охлаждения при. Средний объем газов в контактной камере. Значение коэффициента теплопередачи для зон испарения и конденсации определяется следующим образом. Здесь - газовые постоянные воды и сухих газов. Находят давление насыщения и теплоту парообразования r при. По скорости газов и их средней температуре по номограммам [] находят a и. Высота контактной камеры определяется как. Такое значение высоты контактной камеры можно принимать при равномерном орошении водой насадки. В действительности, имеет место некоторая неравномерность, поэтому высоту контактной камеры увеличивают на 3 d , где d — диаметр кольца. Параметры воды, нагреваемой в КТАНе, зависят от возможного использования ее в котельной. Можно нагревать воду — сырую или после водоподготовки, подпиточную воду, воду для горячего водоснабжения, для технических и иных нужд. Трубный пучок может иметь несколько независимых рядов трубок, т. В этом случае ряды труб располагаются в соответствии с выходными температурами нагреваемой воды. Холодные - сверху, горячие — снизу. В расчетах сначала определяют температуру рядов после первого по ходу газов ряда трубок. Разность температур газов и воды на выходе из предыдущего ряда, а также на входе в последующий ряд должна быть не менее 0 С. Если это условие не выполняется, то уменьшают тепловую нагрузку ряда и повторяют расчет. Температуру газов и их влагосодержание на выходе из ряда труб можно найти по номограмме [] по известному изменению энтальпии газов , где Q i — теплопроизводительность ряда. Если теплопроизводительность котла с подключением КТАНа меняется, то нужно выполнить перерасчет расхода топлива. Действительный расход топлива в котле. Здесь Q кот — теплопроизводительность котла; - теплопроизводительность КТАНа. Расчет поверхности насадки КТАНа проводят для каждого ряда отдельно. Поверхность данного ряда трубок. Здесь - среднелогарифмическая разность температур воды и газов; k i — коэффициент теплопередачи. В насадке КТАНа используются трубки с наружным диаметром 20 мм с толщиной стенки 2 мм. Со стороны газов коэффициент теплоотдачи определяется по формуле. При коэффициенте избытка воздуха a до 1. Насадка КТАНа может выполняться из змеевиков или из пакета с трубными досками. Число рядов змеевиков равно 4,6,8,10… Проходное сечение для газов. Расстояние между центрами трубок. Ширина насадки при шахматном расположении. Аэродинамический расчет контактного теплообменника. Применение контактного теплообменника КТ возможно при наличии дымососной тяги. Размещают КТ на всасывающей стороне дымососа индивидуально к каждому котлу. При выборе оборудования нужно предусмотреть обводной газоход для отвода дымовых газов при отключении КТ или для пропуска части горячих газов для подсушивания влажного газа после КТ. При установке КТ можно заменить дымосос на более высоконапорный или сохранить прежний. В этом случае аэродинамическое сопротивление КТ не должно превышать D H дымососа при работе на горячих и охлажденных продуктах сгорания. Разность напоров при переходе дымососа к новому режиму работы на охлажденных газах можно определить по формуле. Здесь H д — напор дымососа до установки КТ. Проще всего оставить прежний дымосос, поэтому аэродинамическое сопротивление КТ не должно превышать D H д. Потери напора КТ складываются из потерь напора: Коэффициенты гидравлического сопротивления для каждого из вышеперечисленных видов потерь напора определяются, например, по данным []. При проходе через активную насадку. Здесь - определяют по номограмме из []; Z 2 — число труб по глубине пучка определяется в тепловом расчете ; C s , C d — коэффициенты, зависящие от диаметра трубок, шагов трубок по ширине S 1 и глубине S 2 пучка. C s , C d — определяются по номограмме []. Потери давления в насадке КТАНа состоят из линейных и местных потерь. Линейные потери давления определяются по формуле. Местные потери давления определяются по формуле. Значения коэффициента линейных потерь определяются в соответствии с режимом течения воды в трубках и относительной шероховатостью стенок. Коэффициент местного гидравлического сопротивления определяют в соответствии с видом местного сопротивления. Строительство ремонт и отделка своими руками. Home Теплоснабжение Общие вопросы. Строительство В БЛОГАХ На главную Архитектура Благоустройство городов Вентиляция Водоснабжение Газоснабжение Геодезия Дерево и пластмассы Железобетонные конструкции ЖКХ Индивидуальное строительство Металлоконструкции Основания и фундаменты Теплоснабжение Общие вопросы Инструкции Сметное дело Техника безопасности Экономика строительства Своими руками Карта сайта. Содержание материала Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий Расчет теплового потребления Расчет теплового потребления 2 Расчет теплового потребления 3 Расчет отпуска тепла на вентиляцию Круглогодичная нагрузка Расчет годового отпуска тепла. График продолжительности тепловой нагрузки Водяные системы теплоснабжения Регулирование тепловой нагрузки Регулирование тепловой нагрузки 2 Тепловые характеристики теплообменных аппаратов Тепловые характеристики теплообменных аппаратов 2 Качественное регулирование однородной нагрузки Качественное регулирование разнородной нагрузки Графики расхода воды и температуры на ГВС Графики расхода воды и температуры на ГВС 2 Центральное регулирование по совмещенной нагрузке отопления и ГВС Качественное регулирование по совмещенной нагрузке в открытых системах Качественно-количественное регулирование Источники теплоснабжения. Тепловая схема водогрейной котельной Тепловая схема водогрейной котельной 2 Тепловая схема паровой котельной Тепловая схема пароводогрейной котельной Расчет тепловых схем котельных Особенности расчета тепловых схем водогрейных котельных Особенности расчета тепловых схем водогрейных котельных 2 Расчет тепловой схемы паровой котельной Расчет тепловой схемы паровой котельной 2 Схемы отпуска тепла от ТЭЦ Режимы работы ступеней нагрева ТЭЦ Водоподготовка Водоподготовка 2 Водоподготовка 3 Гидравлический расчет тепловых сетей Гидравлический расчет тепловых сетей 2 Порядок гидравлического расчета Пьезометрический график тепловой сети. Требования к режиму давления Особенности гидравлического расчета паропроводов Особенности гидравлического расчета паропроводов 2 Построение линий максимальных и минимальных пьезометрических напоров Гидравлический режим тепловых сетей Гидравлический режим тепловых сетей 2 Сопротивление сети.
Обоснование методов обработки результатов медико биологических исследований
Актай верхотурье как доехать карта
Сводка событийв сирии
Флуконазол сколько пить при молочнице
Через сколько проходит укус