Тепловые сети и теплообменники.

Существуют два типа пьезометрических графиков:

· по «горизонтальной дорожке» (рис. 6.11.1)

· по «наклонной дорожке» (рис. 6.11.2)

Все избытки напора при начальной регулировке должны гаситься при начальной регулировке гидравлическими сопротивлениями – регулировочными диафрагмами (шайбами).

При диафрагменной регулировке только по подающей линии (рис.6.11.2) в открытых системах при водоразборе ГВС расход воды в падающем трубопроводе больше, чем в обратном. Так как включаемое сопротивление тем больше, чем ближе абонент к станции, то при водоразборе возрастает потеря давления у ближайших к станции абонентов. В результате имеем разрегулировку вдоль сети.

Рис.6.11.1 Рис. 6.11.2.

Гидравлический удар – волновой процесс в жидкости при быстром изменении её скорости, приводящий к местным повышениям и понижениям давления, значительно выходящего за допустимые пределы.

Защита системы теплоснабжения от гидравлических ударов:

1. Применение устройств, гасящих волны давление в прямом и обратном трубопроводах за счет обратных клапанов. При внезапной остановке насоса, когда давление в прямом коллекторе становится меньше, чем в обратном, открывается обратный клапан.

2. Применение устройств, тормозящих распространение волнового процесса – газовый и воздушный колпаки.

3. Применение устройств для сброса давлений – уравнительные резервуары, разрывные диафрагмы и предохранительные клапаны. Последние мало надежны из-за возможного прикипания и недостаточного быстродействия.

4. Установка маховиков на валу насосов для затягивания времени, включения и отключения насосов.

5. Применение быстродействующих устройств для автоматического включения резервных насосов при выходе из строя рабочего насоса.

6. Применение устройств плавного пуска и частотно-регулируемых электроприводов насосов для формирования переходных процессов.

 

Теплообменными аппаратами (теплообменниками) называются устройства, предназна­ченные для обмена теплотой между греющей и обогреваемой рабочими средами. Последние принято называть теплоносителями.

Водяной пар как греющий теплоноситель получил боль­шое распространение благодаря следующим своим достоинствам.

1 Высокие коэффициенты теплоотдачи при конденсации во­дяного пара позволяют получать относительно небольшие поверх­ности теплообмена.

2. Большое изменение энтальпии при конденсации водяного пара позволяет расходовать малое массовое количество его для передачи сравнительно больших количеств теплоты.

3. Постоянная температура конденсации при заданном давлении дает возможность наиболее просто поддерживать постоянные режим и регулировать процесс в аппаратах.

Наиболее часто употребляемое давление греющего пара в теплообменниках составляет от 0,2 до 1,2 МПа.

Высокотемпературные теплоносители. В настоящее время в промышленности для высокотемпературного обогрева, кроме дымовых газов, применяют минеральные масла, органичческие соединения, расплавленные металлы и соли. Характерис­тика некоторых высокотемпературных теплоносителей приведена втабл. 4.1.

Низкотемпературные теплоносители представля­ют собой вещества, кипящие при температурах ниже 0 "С. Это аммиак NH₃, диоксид углерода СО₂, сернистый ангидрид SО₂ и большой ряд галоидных про­изводных насыщенных углеводородов, применяющихся в каче­стве хладоагентов в холодильной технике.Теплообменные аппараты классифицируются следующим об­разом:

по назначению — подогреватели, конденсаторы, охладители, испарители, паропреобразователи и т.п.; принципу действия — рекуперативные, регенеративные и сме­шивающие.

Рекуперативными называются такие теплообменные аппараты, в которых теплообмен между теплоносителями происхо­дит через разделительную стенку. При теплообмене в аппаратах такого типа тепловой поток в каждой точке поверхности раздели­тельной стенки сохраняет постоянное направление.Температура нагрева теплоносителя составляет 400-500°С для конструкций из углеродистой стали и 700-800°С для конструк­ций из легированных сталей.В рекуперативных теплообменниках теплоносители омывают стенку с двух сторон и обмениваются при этом теплотой. Процесс теплообмена протекает непрерывно и имеет обычно стационар­ный характер. На рис. 4.1 показан пример рекуперативного тепло­обменника, в котором один из теплоносителей протекает внутри труб, а второй омывает их наружные поверхности.Стенка, которая омывается с обеих сторон теплоносителям, называется рабочей поверхностью теплообменника.

Регенеративными называются такие теплообменные, аппараты, в которых два или большее число теплоносителей попеременно соприкасаются с одной и той же поверхностью нагрева

 

Смешивающими -теплообменные аппараты, в которых тепло- и массообмен происходят при непосредственном контакте и смешивании теплоносителей. Их иногда называют контактными. Наиб. важным фактором в рабочем процессе смешива­ющего теплообменного аппарата является поверхность соприкос­новения теплоносителей.Теплопередающая поверхность аппаратов может составлять от нес-ких сотен кв.см до нес-ких тысяч кв.метров.Конденсатор паровой тур­бины мощностью 300 МВт имеет более 20 тыс. труб с общей по­верхностью теплообмена около 15 тыс. м².

Конструкции теплообменных аппаратов поверхностного типа. Кожухотрубчатые теплообменники представляют собой аппараты, выполненные из пучков труб, скрепленных при помощи трубных решеток (досок) и ограниченных кожухами и крышками с патрубками: одноходовые, многоходовые, пленочные, с линзовым компенсатором, с плавающей головкой закрытого типа.

Теплопотребление.

Системы ГВСзависят от систем отопления. Есть 2 схемы присоед-я теплопотребляюших установок абонентов к тепловой сети: 1.зависимая. - вода из тепловой сети поступает в приборы абонентов. установки, «+» оборуд-е абонентского ввода проще и дешевле, из-за большего перепада t-р ↓ расход теплоносителя и диаметр сети. «-»жесткая гидравлич. связь тепловой сети с нагре­ват. приборами абонентов, имеющими, низкую мех. прочность, что ограничивает пределы допускаемых режимов ра­боты системы. и 2.независимая - вода проходит ч/з теплообменник (ТО), в кот. нагревает вторичный теплоноситель, используемый в абонентской. установке. «+»↓ утечки сетевой воды и легче обнаружить повреждения в системе тепло­снабжения. Также системы делятся на открытые (сетевая вода частично разбирается у абонентов для ГВС или технологических нужд)- «+» обор-е проще (нет водо-водяных подогревателей), местные установки ГВС не подвергаются зашламлениюи коррозии. «-»дороже водоподготовка; нестабильность (по санитарным качествам) воды ГВС, т.к. после прохождения по системе отопления; и закрытые «+» вода ГВС, не имеет контакта с сетевой водой → ↑ качество и санитар.нормы; «-» выпадение накипи в подогревателях и трубопроводах установок ГВС; усложнение оборудования и эксплуатации абонементских ГВС.

В закрытых системах теплоснабжения рис 5а установки ГВС присоединяются к тепловой сети только ч/з водяные подогреватели 5, т.е по независимой схеме с аккумулятором (кот. выравнивает график тепловой нагрузки) его за­рядка производится насосом 14. Сетевая вода из подающей линии ч/з клапан рег-ра t-ры 11 → в 5, в кот. она через стенку нагревает воду, поступающую из водопро­вода. Охлажденная сетевая вода после подогревателя→ в обратную линию тепловой сети. Импульсом для регулятора t-ры является t-ра водо­проводной воды после подогревателя. Холодная вода (ХВ) →из водопроводa ч/з рег.давл. «после себя» (РДПС) 9, кот. под­держивает пост давление водопроводной воды на абонентском вводе, проходит ч/з 5, в кот. она нагревается сетевой водой, и затем по­ступает в местную систему ГВС.

 

Рис. 5а Рис. 5б 2-х ступенчатая схема.

1 – аккумулятор ГВ; 2 – водоразборный кран; 3 – нагревательный прибор; 5 – подогр-ль ГВС 1-ступенч; 6, 7 – подогреватель ГВС ниж. и верхней ступеней; 8 – отопительный подогр-ль; 9 – рег-р давления; 10 – рег. расхода; 11 – рег. t воды; 13 – элеватор; 14 –насос.

В открытых системах теплоснабжения отопительные установки присоединяются как по независимой, так и зависимой схеме, по тем же схемам, что и в закрытых системах, а схемы присоединения установок ГВС отличны от выше рассмотренных. рис.6, Вода из подающего трубопровода тепловой системы поступает ч/з клапаны рег.t - 11 в смеситель- 13. В него же поступает вода из обратного трубопровода ч/з обрат.клапан-4. Для выравнивания графика нагрузки ГВС установлены верхние аккумуляторы ГВ. 4- препятствует перетеканию воды из подающего трубопровода

Рис. 6

В водяных системах централизованного теплоснабжения принципиально можно использовать три метода централизованного регулирования:

1. Качественный, заключается в регулировании отпуска теплоты за счет изменения температуры теплоносителя у абонентов при сохранении постоянным количества (расхода) теплоносителя в тепловой сети.

2. Количественный, заключающийся в регулировании отпуска теплоты путем изменения расхода теплоносителя при постоянной температуре у абонентов.

3. Количественно-качественный, заключающийся в регулировании отпуска теплоты посредством одновременного изменения расхода и температуры теплоносителя.

Основное применение получило центральное качественное регулирование, дополняемое на ЦТП или ИТП количественным регулированием или регулирование пропусками. Удовлетворительная работа отопительных установок при применении количественного регулирования или регулирования пропусками возможна только при присоединении этих установок к тепловой сети по независимой схеме или по зависимой со смесительным насосом.

а. Качественное регулирование отопительной нагрузки

Тепловая

нагрузка

а) б) темп. воды

	W

 

представлены графики изменения тепловой нагрузки Q_0, температуры воды в прямом и обратном каналах, расходы воды W при различных способах регулирования отопительной нагрузки в зависимости от температуры наружного воздуха

Расход. 6.9.1. б.Количественное регулирование отопительной нагрузки

Тепл.

нагрузка

а)

W

расход

б) темп.

в)

воды

Структурная схема АТП состоит из - модуля отопления;

- модуля ГВС;

- узла учета тепловой энергии и теплоносителя;

- регулятора отопления;

- щита электроуправления.

 

 

◂╶╶╶ ▸ информационные и управляющие сигналы, ← потоки теплоносителя.